“高原環(huán)境對人體體能的影響”實驗的設(shè)計與教學(xué)實踐

官立彬，楊誠忠，黃 瑊，譚小玲，蔡明春，李曉栩

（第三軍醫(yī)大學(xué)高原軍事醫(yī)學(xué)系高原生理學(xué)與高原生物學(xué)教研室，重慶400038）

“高原環(huán)境對人體體能的影響”實驗的設(shè)計與教學(xué)實踐

官立彬，楊誠忠，黃 瑊，譚小玲，蔡明春，李曉栩

（第三軍醫(yī)大學(xué)高原軍事醫(yī)學(xué)系高原生理學(xué)與高原生物學(xué)教研室，重慶400038）

高原生理學(xué)是高原醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)課。高原環(huán)境對人體的影響是該課程重要的教學(xué)內(nèi)容。為增強學(xué)生對高原環(huán)境的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴季S，利用大型高原環(huán)境模擬艙，設(shè)計“高原環(huán)境對人體體能的影響”實驗。通過教學(xué)實踐證明，該實驗設(shè)計科學(xué)、合理、可行，可增強學(xué)生對高原環(huán)境的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生科研思維和綜合應(yīng)用知識的能力，能滿足教學(xué)目的和要求。通過實踐教學(xué)，更感悟到激發(fā)學(xué)生興趣、培養(yǎng)綜合應(yīng)用知識能力和科研思維意識在實踐教學(xué)中的重要性。

高海拔； 生理學(xué)； 研究設(shè)計； 教學(xué)

本校1999年成立高原軍事醫(yī)學(xué)系，2001年第一次招收高原醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生，實行五年制本科教育。通過該專業(yè)的學(xué)習(xí)達(dá)到培養(yǎng)高原軍事醫(yī)學(xué)人才、服務(wù)西部大開發(fā)的目的。高原生理學(xué)是該專業(yè)學(xué)生必修專業(yè)課之一，主要研究高原環(huán)境因素影響機體功能、代謝和形態(tài)改變的特點、規(guī)律和機制，以及高原環(huán)境特發(fā)性疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸規(guī)律[1]。由于大部分學(xué)生無高原旅、居史，在學(xué)習(xí)該課程時對高原環(huán)境因素影響機體功能等章節(jié)內(nèi)容一知半解[2]。為更好地提高教學(xué)效果，根據(jù)本教研室教學(xué)條件（擁有人體高原環(huán)境模擬艙2個，面積60余平方米，可一次通過40余人），采用情景教學(xué)方法，結(jié)合教學(xué)要求，設(shè)計了“高原環(huán)境對人體體能的影響”實驗。通過實踐發(fā)現(xiàn)，該實驗?zāi)茉鰪妼W(xué)生感知高原低氧對人體的影響，增強了學(xué)生的參與性，并能有效理論聯(lián)系實踐，主動、積極探索實驗結(jié)果。在實驗過程中還加強了科研思維和科研實驗設(shè)計的訓(xùn)練。達(dá)到了預(yù)期教學(xué)效果和目的。作者在實踐教學(xué)中更感悟到了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)綜合應(yīng)用知識能力和科研思維在實踐教學(xué)中的重要性。

1 “高原環(huán)境對人體體能的影響”實驗設(shè)計與實施

1.1 實驗對象 參與實踐教學(xué)的全體學(xué)生。

1.2 實驗材料 秒表、25 cm高（木制）臺階、相同高度的凳子、節(jié)拍器、電子秤等。

1.3 觀察指標(biāo) 觀察體質(zhì)量、平原血氧飽和度、高原血氧飽和度、平原靜息心率、高原靜息心率、平原運動心率、高原運動心率等。

1.4 方法

1.4.1 分組 根據(jù)學(xué)生人數(shù)隨機分組，每組10～12人。

1.4.2 平原靜息指標(biāo)觀察 記錄每名學(xué)生體質(zhì)量，測定平原血氧飽和度。學(xué)生先在凳子上靜坐5 min，雙手放于膝關(guān)節(jié)上測定靜息心率[3]。

1.4.3 平原運動心率測量 開始測量前先進(jìn)行踏階運動練習(xí)（參照國家軍用標(biāo)準(zhǔn)《士兵體能的測量和評價》中的PWC170測量方法）。休息到平原靜息心率水平后根據(jù)臺階運動標(biāo)準(zhǔn)動作，按節(jié)拍器節(jié)律，以25次/min上下臺階（以完成上下1次臺階計算），運動5 min，結(jié)束后立即測定運動心率。

1.4.4 高原指標(biāo)測定 高原環(huán)境模擬艙模擬海拔4000m，測定體質(zhì)量、高原血氧飽和度、高原靜息心率和運動心率等，完成后降回平原。

1.5 計算個人最大攝氧量（maximum oxygen uptake，VO2max） VO2max是公認(rèn)的心、肺功能和需氧耐力的重要評價指標(biāo)之一，也反映了機體需氧量。其反映了心、肺對氧轉(zhuǎn)運的能力和肌肉對氧吸收（包括心排量、血紅蛋白、毛細(xì)血管密度）和利用（包括線粒體多少、酶活性）的能力，是衡量呼吸、循環(huán)、肌肉系統(tǒng)的綜合指標(biāo)。體力勞動能力與上述因素密切相關(guān)[4]。計算公式：VO2max＝1.488+0.038×體質(zhì)量（kg）-0.0049×運動心律。

1.6 數(shù)據(jù)處理 匯總各小組學(xué)生血氧飽和度、靜息心律、運動心律、VO2max等，統(tǒng)計分析平原與高原各指標(biāo)的差異。

1.7 討論分析 學(xué)生根據(jù)各自小組的實驗結(jié)果，分析討論平原與高原指標(biāo)產(chǎn)生差異的原因，體能產(chǎn)生差異的機制。

2 “高原環(huán)境對人體體能的影響”實驗教學(xué)實踐效果評價

2.1 增加了學(xué)生參與的積極性 在以往實踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有的學(xué)生不愿意參加到實驗中，而是在一旁觀看其他學(xué)生做實驗。設(shè)計本實驗后學(xué)生參與率達(dá)100%，并能主動、積極按實驗要求觀測指標(biāo)。對獲得的體能評價指標(biāo)也能進(jìn)行積極的比較。

2.2 普遍形成了對高原環(huán)境的感性認(rèn)識 學(xué)生在高原環(huán)境模擬艙中體會到了氣壓對人體主觀感受的影響，如鼓室脹痛和壓痛、呼吸深快、心率加快等，并通過客觀指標(biāo)（如血氧飽和度、靜息心率、運動心率、VO2max）的變化，形成了科學(xué)的認(rèn)識。

2.3 增強了學(xué)生探索知識的積極性 從課堂討論上看，學(xué)生能主動提出自己的觀點，并相互補充；從實驗報告結(jié)果來看，學(xué)生在課后主動通過查找教材、查閱網(wǎng)上資料、搜索文獻(xiàn)等手段解決回答高原體能下降的機制；從實踐前后2年試卷分析來看，學(xué)生對涉及該實踐教學(xué)章節(jié)內(nèi)容的考核，正確率由原來的65%提高到了87%。

2.4 訓(xùn)練了學(xué)生的科研思維 本實驗教學(xué)涵蓋了研究背景選取、思路設(shè)計、實驗方法選擇、機制討論分析等方面的內(nèi)容，學(xué)生在參與過程中潛移默化地訓(xùn)練了科研思路、實驗方法、綜合數(shù)據(jù)分析探討現(xiàn)象本質(zhì)的能力，達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生科研思維的目的。

3 “高原環(huán)境對人體體能的影響”實驗教學(xué)體會

3.1 實踐教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生渴求知識的興趣很重要 興趣是探索動力的源泉[5]。學(xué)生作為“高原環(huán)境對人體體能的影響”實驗的執(zhí)行者也是實驗對象，在親身體驗、滿足好奇心基礎(chǔ)上，有了高原缺氧對人體體能影響的感性認(rèn)識。且在無創(chuàng)條件下比較個體和群體體能的差異，也增強了本實驗的接受性、參與性和趣味性。在實踐過程中也發(fā)現(xiàn)，本實驗受到學(xué)生歡迎，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生渴望知道自己與其他學(xué)生的體能差異，渴望了解高原條件下自己的體能會不會降低，能降低多少，高原這個低壓、低氧環(huán)境究竟是怎么樣的，進(jìn)入高原會是怎樣的反應(yīng)。這些均是學(xué)生渴求知識的興趣源泉。在興趣的促使下學(xué)生會按照實驗設(shè)計方案逐步實施，結(jié)果也相當(dāng)穩(wěn)定。為后面探尋問題、綜合知識的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

3.2 實踐教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力 為解釋機體出現(xiàn)的反應(yīng)及實驗結(jié)果，學(xué)生必須結(jié)合理論所講的人到高原后出現(xiàn)的機體反應(yīng)，如最大心輸出量降低、機體代償性過度通氣使呼吸肌耗氧增加和易疲勞、低氧通氣敏感性下降、肺氣體彌散功能減弱等相關(guān)知識，并再聯(lián)系影響體能的因素，如生理學(xué)中紅細(xì)胞的運氧功能、神經(jīng)反射，病理生理學(xué)中的缺氧章節(jié)，才能合理解決問題。問題來源于高原生理，但解答已超越了課本。在解答過程中學(xué)生已綜合復(fù)習(xí)了以往學(xué)習(xí)的知識。在發(fā)現(xiàn)問題、尋找解決問題方法、最終得出結(jié)論的訓(xùn)練過程中培養(yǎng)了學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力[6]。而以前的實驗內(nèi)容往往固定于某一章節(jié)，不利于學(xué)生對整個學(xué)科知識體系的把握[7]。因此，綜合性實驗的設(shè)計也成為高等醫(yī)學(xué)教育所熱衷的實踐教學(xué)?？缯鹿?jié)、跨學(xué)科綜合應(yīng)用更成為教學(xué)熱點，國外推行的以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，已實現(xiàn)了多學(xué)科的綜合學(xué)習(xí)[8]。這種培養(yǎng)方式在實踐教學(xué)中的應(yīng)用尤為重要，應(yīng)用也更為自然。

3.3 實踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生探尋問題、解決問題的能力很重要 “填鴨式”的課堂教學(xué)已使學(xué)生養(yǎng)成了依賴教師講授的心理。遇到問題期待教師的直接解答，很難形成學(xué)生相互討論、自習(xí)講義、查閱文獻(xiàn)、解決問題的學(xué)習(xí)氛圍。醫(yī)學(xué)問題往往錯綜復(fù)雜，學(xué)生在以后的臨床教學(xué)中很多內(nèi)容均需要課本知識，甚至查閱文獻(xiàn)來解決。所以，在實踐教學(xué)過程中有目的地培養(yǎng)學(xué)生探尋問題、解決問題的能力很重要[9]。在實踐中匯總各組數(shù)據(jù)，讓學(xué)生討論分析比較自己所在組結(jié)果出現(xiàn)的原因，并通過課本、文獻(xiàn)知識，學(xué)生討論的方式得出科學(xué)、合理的解釋方式起到了很好的效果。教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)，體能下降機制的討論是實踐教學(xué)的關(guān)鍵，應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生深入討論。

3.4 實踐教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的科研思維 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)知識日新月異，探索知識、綜合應(yīng)用知識已是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育的主題。簡單地按部就班的實驗操作不能培養(yǎng)優(yōu)秀的醫(yī)學(xué)生。在實踐教學(xué)過程中，教師更應(yīng)注重傳授學(xué)生設(shè)計實驗的思路及培養(yǎng)學(xué)生用幾種方案解決相同問題的能力。每一次實驗教學(xué)應(yīng)是一次科研過程或是一種科研方法的傳遞，培養(yǎng)學(xué)生勤于動手、思考的媒介[10]。更可以通過安排學(xué)生自習(xí)講義、完成實驗報告、查閱文獻(xiàn)等手段，培養(yǎng)學(xué)生有效獲取專業(yè)信息的能力，也可訓(xùn)練學(xué)生的科研思維。

綜上所述，通過設(shè)計“高原環(huán)境對人體體能的影響”實驗和教學(xué)實踐證明，本實驗設(shè)計科學(xué)、合理、可行，可增強學(xué)生對高原環(huán)境的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生科研思維和綜合應(yīng)用知識的能力，能滿足教學(xué)目的和要求。通過實踐教學(xué)，更感悟到實踐教學(xué)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、綜合應(yīng)用知識的平臺，是培養(yǎng)學(xué)生探尋、解決問題的重要機會[11]。有效地應(yīng)用這個機會培養(yǎng)科研意識、科研思維是實踐教學(xué)中主要的環(huán)節(jié)，可為培養(yǎng)高素質(zhì)的醫(yī)學(xué)人才奠定基礎(chǔ)。

[1]高鈺琪.高原病理生理學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2006：1.

[2]周其全，羅榮，羅勇軍，等.高原醫(yī)學(xué)通用人才培養(yǎng)模式與培養(yǎng)方法的改革與實踐[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2014，22（2）：227-229.

[3]張孟雁.不同最大攝氧量間接測定法特點的初探[J].重慶三峽學(xué)院院報，2010，26（3）：152-155.

[4]汪和蘭.最大攝氧量間接測定ACSM法與一步臺階實驗的比較研究[J].襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，9（6）：22-24.

[5]周其全，羅榮，羅勇軍，等.利用課外活動培養(yǎng)學(xué)生科研興趣，提高創(chuàng)新能力[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版，2010，12（4）：368-370.

[6]卜聰亞，周玉杰，趙迎新，等.試論臨床醫(yī)學(xué)研究生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[J].繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2012，26（9）：4-5.

[7]王東吉，尚改萍，張翠英，等.生理學(xué)教學(xué)改革與創(chuàng)造性思維研究[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2013，15（2）：125-127.

[8]朱海濤，陳黎，杜士明.淺談醫(yī)學(xué)教育中PBL教學(xué)模式的應(yīng)用范圍[J].中國藥房，2012，23（8）：756-758.

[9]楊紅衛(wèi)，陸永利，李從德，等.從生理學(xué)教學(xué)探討培養(yǎng)有創(chuàng)新意識和能力的高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013（1）：159.

[10]常天俊.培養(yǎng)大學(xué)生科研能力的探索和實踐[J].黑龍江教育：高教研究與評估版，2012（8）：12-13.

[11]李愛紅，喬從進(jìn)，張濤.組織學(xué)與胚胎學(xué)實驗教學(xué)體會[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版，2010，12（1）：47-49.

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.11.051

：B

：1009-5519（2015）11-1726-03

2015-01-28）

國家973計劃項目（2012CB518201）；國家自然科學(xué)基金資助項目（81370150，30973446）；重慶市研究生教育教學(xué)改革研究項目（yjg143068）。

官立彬（1984-），男，四川內(nèi)江人，主要從事高原生理學(xué)實踐教學(xué)及紅細(xì)胞攜氧能力調(diào)控研究；E-mail：libinguan84@163.com。

李曉栩（E-mail：kangleshizhu@163.com）。