關于新型醫(yī)學機能實驗教學平臺建設的思考

張明昊等

[摘要] 醫(yī)學機能實驗教學平臺是基礎醫(yī)學實驗教學的重要支撐，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面意義重大。筆者從實驗項目、開放式實驗教學平臺、數(shù)字化虛擬實驗平臺三個方面出發(fā)，對新型機能實驗教學平臺的構建進行了探討。新型機能實驗教學平臺的構建使有限的實驗資源得到了充分利用，以提升實驗教學效果，培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學人才。

[關鍵詞] 機能實驗；實驗教學；實驗平臺

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2015）01（b）-0113-05

[Abstract] Medical science function experimental platform is an important support for basic medical experiment teaching， and it has great significance in cultivation of creative ability of students. Starting from the three aspects of experiment items， opening experiments platform and virtual experiment platform， this study make some thinking for the construction of new function experimental platform. With the construction of the function experimental platform， limited experimental resource is highly used to improve the effect of experiment teaching and turn a student into an expert in medical science.

[Key words] Functional experiment； Experiment teaching； Experimental platform

醫(yī)學機能實驗是將生理學、病理生理學和藥理學（即為“三理”）的實驗教學內(nèi)容融為一體的實驗課程，實踐性較強。為了迎合該門課程的教學，多數(shù)高校均逐步構建了具有自己特色和優(yōu)勢的機能實驗教學平臺，以加強學科之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學生科研思維能力和綜合分析問題能力[1]。機能實驗教學體系的改革和實驗平臺的建設是成功的，有利于醫(yī)學實驗教學的發(fā)展，但該平臺的建設在具體執(zhí)行過程中亦出現(xiàn)了各種問題。現(xiàn)將近幾年河南中醫(yī)學院新型機能實驗教學平臺建設中的問題與經(jīng)驗總結如下，僅與同行商榷。

1 實驗項目建設

實驗項目建設是構建新型實驗教學平臺的重要內(nèi)容之一。依據(jù)教學內(nèi)容及目標不同，實驗項目有驗證性、綜合性和設計性之分。在以往的實驗教學中，由于受到實驗條件、師資水平等多種因素的限制，常常是以驗證性項目為主，也就是讓學生通過實驗來驗證理論課上所學的知識，以達到理解鞏固之目的。這一做法是“實驗課從屬于理論課”觀念的延續(xù)，在一定程度上使理論課擺脫了空洞乏味，促進了其教學水平的提高。但由于該類項目在實驗之初就給學生定下了條條框框，這就限制了學生的思維發(fā)揮，亦不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。醫(yī)學機能實驗課程是由相互聯(lián)系的“三理”學科實驗內(nèi)容融合而成的，它以正常生理——疾病生理——藥物作用為主線[2]，不同于以往從屬于理論課的實驗課程，它的核心是系統(tǒng)綜合實驗。

機能綜合實驗可揭示正常生命活動規(guī)律、疾病的發(fā)生發(fā)展機制及藥物作用原理，從而把相對獨立的有關知識彼此銜接，融會貫通，使學生形成對機體功能代謝變化的完整認識[3]。因此，在保留經(jīng)典實驗項目的基礎上，增加綜合性實驗項目應成為機能實驗教學的發(fā)展方向。在具體的教學實踐中，筆者認為整合生理學、病理生理學及藥理學的相關實驗內(nèi)容而形成的系統(tǒng)性綜合實驗項目，可以在一定程度上實現(xiàn)教學資源共享，培養(yǎng)學生的綜合學習能力。通過綜合性實驗學習，學生能夠更加直觀、深刻地理解生理現(xiàn)象與疾病現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，進一步認識疾病發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸規(guī)律。另外，綜合實驗還能使相對獨立的有關知識彼此銜接，達到融會貫通的目的，這對學生后續(xù)基礎和臨床課程的學習，以及將來進入臨床工作都具有良好的促進作用。

在以往的實驗教學中，由于受到場地及條件的限制，設計性實驗開設相對較少。隨著新型機能實驗教學平臺的建成，實驗條件得到了較大改善。鼓勵學生自行設計實驗方案，給學生提供一個思考與探索的空間，進一步培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和動手能力。在此基礎上，筆者為部分具有理論基礎的學生開設了基礎醫(yī)學綜合設計實驗課程，從課程體系上給設計性實驗項目的開設提供了保證。在綜合設計實驗中，學生通過查找資料來選擇方向，制訂實驗方案，并通過預實驗加以修正。在實施階段，往往需要組內(nèi)、組間學生的相互配合，通力協(xié)作，共同完成實驗并采集數(shù)據(jù)。實驗結束后，學生還要對所獲得的結果進行分析，并與最初的假設進行比較，從而探討各種實驗現(xiàn)象的發(fā)生機制。整個實驗下來，學生普遍反映收獲頗豐。

在醫(yī)學機能實驗教學改革中，各個高等院校通過調(diào)整實驗教學體系，重新設置實驗項目來調(diào)動學生對實驗學習的積極性和主動性，提高了學生的動手能力和設計能力，但如何將基礎實驗中的機制探索與臨床醫(yī)學中的人體檢測技能相互結合，成為了醫(yī)學機能實驗教學亟待解決的問題[4]。面對此種情況，提出開設人體機能實驗項目的建議，并將人體機能實驗平臺作為新型醫(yī)學機能實驗教學平臺的組成部分。人體機能實驗，包括人體血壓和呼吸檢測、血型鑒定、心音聽診、心電圖記錄、人體神經(jīng)干動作電位傳導速度的測定、運動對心血管活動的影響以及潛水和屏氣等生理因素對心血管活動的影響等，這些實驗項目可以讓學生由動物實驗過渡到人體實驗，使其了解更多的人體機能相關知識，更早地接觸臨床實驗儀器設備和與人體密切相關的實踐訓練，這樣既促進了基礎醫(yī)學與臨床醫(yī)學的接軌，提高了學生的學習興趣，又為后續(xù)臨床課程的學習做了較好的鋪墊[5]。在人體機能實驗教學中，采用了開放式與參與式的教學方法，充分體現(xiàn)了以學生為主體、教師為主導的教育理念，讓學生參與記錄正常、運動、緊張或激動等情況下人體的一些生理參數(shù)如血壓、心率、心電、肺功能等的變化，經(jīng)過分析討論，學生對醫(yī)學知識的掌握不再是孤立地看待問題，而是建立了系統(tǒng)整體的概念，在培養(yǎng)學生綜合分析問題能力方面效果明顯。

2 開放式實驗教學平臺建設

開放式實驗教學是一種組織形式和實驗過程相結合的新型教學模式，也是促進實驗教學改革的重要手段。該種教學模式以強調(diào)學生的主體地位為前提，通過教師的正確引導，調(diào)動和激發(fā)學生學習的主動性和積極性，從而增強學生的自主學習能力和創(chuàng)新能力。開放性實驗教學平臺構建可以充分發(fā)揮實驗室在素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的特殊作用，利用各種資源，使儀器設備共享、共用，提高其使用效率[6]。

機能實驗平臺主要承擔生理學、病理生理學及藥理學等學科的實驗教學任務，同時也是開展教學、科研的重要基地[7]。在多年的教學實踐中，一直注重開放實驗平臺的建設，并結合河南中醫(yī)學院的具體特點逐步摸索出一種適合教學實驗室開放的運行模式。作為基礎醫(yī)學教學主體的機能實驗教學平臺應通過開放模式來實現(xiàn)課程體系和實驗教學內(nèi)容與方法的改革，引導學生參與各種形式的開放實驗項目，使學生有所作為、有所收獲。在開放性實驗平臺的前提下，學生可以根據(jù)自己的興趣愛好組成實驗小組，在教師指導下，自行檢索文獻資料，設計實驗方案并予以實施。這種以學生為主題的創(chuàng)新性實驗改革，充分調(diào)動了學生開展實驗的主動性、積極性和創(chuàng)新性，提升了學生的創(chuàng)新能力，同時也豐富了實驗教學內(nèi)容，促使實驗項目不斷更新，從一定程度上解決了以往實驗教學內(nèi)容陳舊的問題。

隨著實驗教學平臺開放的不斷深入，一些亟待解決的問題也涌現(xiàn)出來。近幾年由于學校招生規(guī)模擴大，實驗教學任務繁重，加之實驗儀器數(shù)量、質(zhì)量的限制和動物實驗成本提高等問題均制約了實驗教學平臺的開放步伐，這已成為實驗教師的共識。為了使實驗教學平臺的開放達到最優(yōu)化，筆者進一步探討了開放實驗室資源管理與運行機制，并對具體問題進行了探討，具體歸納為以下幾點：①機能實驗室實驗課時較多，場地與儀器設備在使用時間上經(jīng)常發(fā)生沖突，為了保證實驗室的正常開放，本研究把每學期的實驗課表進行了歸納總結并張貼于實驗室門口，以使學生合理安排實驗時間。而計劃進行實驗項目的人員也需要先提出申請，經(jīng)審核后方可進入實驗室，這樣就從大體上避免了正常教學與實驗室開放及儀器設備使用的沖突。對于操作時間較長的實驗，本研究會盡量安排到課后空閑時間來進行。②實驗室全天開放并長時間處于運行狀態(tài)，會給實驗室管理帶來新的困難，特別是在工作時間以外，缺少實驗教師監(jiān)督，甚至會給實驗室?guī)戆踩[患。而學生用過的實驗儀器及物品也會不及時清洗歸還，這樣就會影響第2天的實驗教學?；诖朔N情況，筆者加強了開放實驗室的管理，制訂了完善的規(guī)章制度。學生及其他人員進入實驗室進行實驗前要接受安全教育，強調(diào)實驗室安全的重要性，并做好實驗物品領取登記制度。而對于一些貴重儀器設備，在使用前操作者要接受專業(yè)技術人員的培訓，在熟練掌握了該儀器的使用方法并經(jīng)指導教師同意后才可單獨使用。在實驗室開放過程中，本研究實行了雙層監(jiān)督負責制，即由帶課老師、帶教老師和科研項目負責人具體負責，實驗室工作人員監(jiān)督檢查，如發(fā)生因個人違反實驗室規(guī)定而導致的安全事故與財產(chǎn)損失均由當事人負責。③開放實驗室往往涉及的實驗內(nèi)容較廣，層次不一，這就給實驗室人員的知識面、專業(yè)技術及科研能力帶來了新的挑戰(zhàn)。以往實驗技術人員不受重視，專業(yè)知識陳舊，雖然多數(shù)高校為實驗室引進了一批研究生以充實實驗教學隊伍，但由于實驗室在高校教學中處于輔助地位，加之學校在人事政策上未能給予一定的傾斜，新進實驗人員往往沒有編制，難以形成一支穩(wěn)定的實驗教學隊伍，這也是開放實驗平臺構建中遇到的另一難題。為了讓現(xiàn)有的開放性實驗教學平臺得到深入發(fā)展，建議學校加大支持力度，在人員編制、崗位設置及工資待遇方面切實為實驗人員考慮，解決其后顧之憂。在此基礎上為實驗人員提供進修和日常的業(yè)務學習機會，以拓寬他們的知識面，提高其科研和創(chuàng)新能力。④開放實驗室在時間上的不確定性和穿插性大大增加了實驗技術人員的工作量和工作難度，如長此下去，其工作積極性必然受到影響。為此，應倡導在自愿發(fā)揮奉獻精神的同時，建立激勵機制，比如按實際工作量發(fā)放補貼并與評優(yōu)評先掛鉤等。⑤實驗室的開放增加了實驗材料的損耗和儀器設備的維護費用，學校以往投入的實驗教學經(jīng)費往往難以維持，有必要增加資金投入。一方面，要積極向?qū)W校申請實驗室開放管理費和開放課時補貼，讓其加大投入力度，重視實驗室開放；另一方面，要爭取多渠道籌集資金，如承擔相應的科研項目與社會服務項目，以彌補學校投入的不足。

3 數(shù)字化虛擬實驗平臺建設

當前，現(xiàn)代教育技術的優(yōu)勢已經(jīng)突顯出來，由此而生的模擬實驗系統(tǒng)也受到了實驗教學人員的關注。模擬實驗系統(tǒng)是一種運用虛擬現(xiàn)實技術來模擬真實實驗的計算機交互軟件[8]，它采用了多媒體技術在計算機上構建虛擬實驗環(huán)境，把各種實驗儀器虛擬化，使學生可以通過人機交互界面來完成接近真實的實驗[9]，實現(xiàn)實驗教學一體化。這樣一來，學生不通過真實的實驗就可以掌握實驗原理、步驟及方法，且學習速度快，所接收的信息量大。

醫(yī)學機能模擬實驗系統(tǒng)包括資料室、準備室、實驗動物房、模擬實驗室和模擬考場五部分，其中的模擬實驗室包含生理、病理生理、藥理、人體以及綜合實驗的50多個實驗項目。每個模擬實驗都涵蓋了實驗簡介、實驗原理、模擬操作、實驗錄像和實驗結果。其中，實驗所涉及的基本原理、基本技能和注意事項均采用多媒體技術詳細而生動地進行了講解。模擬實驗系統(tǒng)的使用改變了教師邊演示、邊講述的形式，而是在開始實驗前讓學生通過觀看錄像和操作模擬實驗的形式得到感性認識和理性思考。這一系統(tǒng)向?qū)W生展示了規(guī)范的實驗操作，加強了關鍵步驟的演示，杜絕了不同實驗教師因個人手法原因造成的不規(guī)范操作，再加上模擬實驗的可重復性，可在課前和實驗進程中多次觀看，教學效果明顯好于眾多學生圍著教師觀看的傳統(tǒng)演示教學。經(jīng)過模擬實驗，學生的實驗操作較為主動，實驗成功率大幅提高。另外，模擬實驗系統(tǒng)還為一些有毒有害或不能由學生利用實驗動物進行實際動手操作的實驗項目提供了教學可能，并在有限的學時內(nèi)讓學生獲得更多的信息。而以虛擬實驗系統(tǒng)為基礎構建的數(shù)字化虛擬實驗平臺——機能實驗電子資源庫則為學生在課下自主學習并掌握機能實驗相關知識和操作技能提供了機會。機能實驗電子資源庫是由文本、圖片、視頻資料、教學錄像、動畫、截圖等組成的網(wǎng)絡平臺，主要以圖片、視頻為主，文字為輔[10]，可作為傳統(tǒng)實驗教學模式的有益補充。學生在課下可以隨時通過校園網(wǎng)瀏覽機能實驗電子資源庫，預習或復習相關實驗課內(nèi)容和查閱相關實驗資料。通過反復觀看實驗操作視頻和瀏覽圖文并茂的相關資料，并可以通過虛擬現(xiàn)實技術來做實驗，了解整個實驗操作過程及注意事項，增加對實驗項目的感性認識，提高實驗的成功率。

數(shù)字化虛擬實驗教學平臺的構建，可以使學生在同等的時間內(nèi)獲得更為豐富的教學信息量，這樣不僅節(jié)省了教學資源和時間，而且開創(chuàng)了生動的、富有生命力的實驗教學模式，在一定程度上促進了教學方法的更新和機能實驗教學改革的進程，提高了實驗教學質(zhì)量。

4 新型實驗平臺管理機制的建設

4.1 建立完善的管理制度

完善的管理制度是保障實驗室安全穩(wěn)定運行的前提，為了加強實驗室建設和發(fā)展，使各項工作有章可循，結合機能實驗室的具體情況，在學校管理制度的基礎上制訂了機能實驗室管理守則、學生實驗守則、實驗藥品管理規(guī)則、儀器設備管理制度等，并把這些制度落到實處。這些制度的制訂和實施為實現(xiàn)實驗室的科學化管理創(chuàng)造了條件。

在具體的工作中，倡導實施責任管理，實行以崗定人的實驗室崗位責任制，也就是根據(jù)崗位管理標準來對實驗技術人員確定責任，并對其敬業(yè)精神和管理行為進行規(guī)范考核，以增強和提高實驗技術人員的素質(zhì)和責任感。在新型醫(yī)學機能實驗教學平臺的構建過程中，依據(jù)實驗室管理規(guī)章制度對實驗室實行人、財、物的統(tǒng)一管理，保證了實驗室各項工作的正常有序進行。

4.2 實驗準備的標準化

實驗準備是實驗室工作的中心內(nèi)容。為了確保實驗準備工作的高質(zhì)量，本研究建立了實驗準備檔案和實驗室集體備課制度，定期組織實驗技術人員就開設的實驗項目進行實驗準備的備課和預實驗，并在此基礎上建立實驗教學準備檔案，包括實驗動物要求及數(shù)量、實驗藥品及用品清單等，使每個參與實驗的學生和代課教師一目了然。這項制度的實施不僅實現(xiàn)了實驗準備的規(guī)范化管理，而且有助于培養(yǎng)學生科學、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。

4.3 實驗儀器的管理

實驗室儀器設備的管理水平對實驗教學的發(fā)展有著直接的影響，為了提高設備的使用率，倡導對儀器設備分類管理，即根據(jù)實驗類別和要求對實驗室進行儀器設備的配置，這樣就在滿足實驗教學要求的同時，使實驗設備的配置數(shù)量降到最低，利用率達到最大，并為儀器設備的更新?lián)Q代留出了足夠的空間。實踐證明，這種實驗室的專門化設置，在提高儀器設備使用率的同時，亦降低了實驗技術人員的勞動強度，避免了儀器設備來回搬動和損耗，提高了工作效率。

4.4 低值易耗品的管理

“用”是目的，“管”是手段，這就是低值易耗品管理的初衷。在每學期末接到教學任務后，實驗室將組織技術人員對下學期需要用到的低值易耗品進行核算，并向上級部門提交低值易耗品及實驗材料購置計劃，包括品名、規(guī)格和數(shù)量等，從而保證學生實驗隨時都有配套齊全、功能完好的物品可用，并在實驗結束后做好回收工作，防止丟失。

4.5 實驗室安全與環(huán)?；墓芾?/p>

實驗室安全與環(huán)保是在管理工作中不可忽視的一項內(nèi)容，由于綜合性醫(yī)學實驗課程學生較多，因此在教學中，需要事前制訂機能實驗室意外事故緊急處理辦法及急救措施，并要求進入實驗室的每一位學生必須嚴格遵守規(guī)章制度，認真學習實驗室各類安全條例。學生的第一堂實驗課，應該是實驗室安全及環(huán)保教育，并將該類安全和環(huán)保知識教育貫穿于各項實驗中。在實驗操作中，讓學生充分了解實驗操作規(guī)程和實驗流程，掌握所接觸的化學藥品的性質(zhì)和實驗設備的性能，并督促學生嚴格按照規(guī)范來進行操作，避免引起安全事故和環(huán)境污染，一旦發(fā)生意外事故，要及時進行處理，確保實驗人員人身安全。實驗技術與管理人員也應熟悉實驗室使用的電、水、氣及儀器設備操作規(guī)程，了解化學試劑、藥品，特別是有毒有害藥品對人體和環(huán)境可能造成的傷害和污染，并在此基礎上成立檢查小組來督促實驗室的安全管理，防止實驗室污染物的擴散。污染物要分類收集存放，集中處理，對于實驗中產(chǎn)生的動物尸體要進行焚燒和深埋，最大限度減少廢物量，減少污染。另外，防水、防火、防電、防盜意識也應在實驗室工作中應得到強化，實驗人員離開實驗室時要做到關電、關水、關門。

5 人才隊伍建設

實驗技術人員業(yè)務素質(zhì)的提升也是構建新型醫(yī)學機能實驗教學平臺的重要內(nèi)容。在實驗教學改革的前提下，醫(yī)學機能實驗的跨學科性決定了實驗教學隊伍建設的緊迫性和必要性。教師作為實驗教學的組織者和實驗室的管理者，只有充分調(diào)動和發(fā)揮其積極性，讓其關心實驗教學改革，為實驗室建設發(fā)展獻計獻策，才能使新型醫(yī)學機能實驗教學平臺獲得軟件支撐。為了進一步提升實驗技術人員素質(zhì)，采取了相互聽課、集體備課及預實驗、課外訓練、校外學習交流等措施，特別是綜合性、開放性實驗項目的教學交流。近年來醫(yī)學教學發(fā)展迅速，機能實驗教學設備也不斷更新，實驗內(nèi)容也逐漸復雜，這些客觀因素都對實驗教師自身素質(zhì)提出了更高的要求。因此，重視實驗技術人員的作用，改變其從屬地位，充分發(fā)揮他們的主觀能動性，使其成為實驗室的中堅力量，已成為構建新型實驗教學平臺的當務之急。積極為實驗技術人員創(chuàng)造繼續(xù)教育的機會，調(diào)整其知識結構，學習新技術，這是取得教學改革成功的重要保證，具體措施如下：①加強實驗技術人員專業(yè)理論知識學習，跟班聽課，并將其學習效果記入個人的業(yè)務檔案中。②重視實驗技術人員的技能學習和交流，包括各種儀器的原理和使用方法、注意事項及儀器維修維護技術；可以通過老教師講解和示范來傳幫帶新人，使他們盡快建立較全面的知識體系；每學期也要定期組織實驗技術人員參加校內(nèi)外的技術培訓和交流。③加強實驗技術人員道德修養(yǎng)，探索和完善實驗教學平臺管理體制和業(yè)績考核制度，建立實驗師師德師風考評制度，從而保持實驗教學平臺的旺盛生命力。

6 小結

以開放性實驗室建設為主體，以數(shù)字化、虛擬化實驗室建設為主導的新型機能實驗教學平臺的出現(xiàn)，將為學生的實踐能力和創(chuàng)新能力的發(fā)揮提供廣闊的前景，并使有限的實驗資源得到充分利用，亦能提高師資隊伍的整體素質(zhì)。新型實驗教學平臺的構建是一項復雜而細致的工作，任重而道遠，因此在工作實踐中要不斷地摸索和分析可能出現(xiàn)的問題，探索平臺構建及運行規(guī)律，使新型實驗教學平臺在教學科研工作中發(fā)揮更大更好的作用。

[參考文獻]

[1] 劉會芳，劉新霞，趙燕燕，等.機能實驗教學過程中學生存在的問題與改革措施[J].醫(yī)學研究與教育，2010，27（1）：110-112.

[2] 張玉俠，倪芳，張瑾.機能實驗學系統(tǒng)綜合實驗的實施與效果[J].承德醫(yī)學院學報，2014，31（2）：176-177.

[3] 李焰，尹鐳，梁月琴.醫(yī)學機能實驗教學改革與實踐[J].基礎醫(yī)學教育，2014，13（11）：1011-1012.

[4] 郝剛，童學紅，崔茜，等.人體機能實驗室的構建與探索[J].實驗技術與管理，2008，25（11）：166-168.

[5] 韓瑩，張楓，王漢軍，等.生理學人體機能實驗的教學與探索[J].山西醫(yī)科大學學報：基礎醫(yī)學教育版，2008，10（3）：297-298.

[6] 張小玲，榮明智.機能學實驗室開放中存在的問題與解決措施探討[J].山西醫(yī)科大學學報：基礎醫(yī)學教育版，2010，12（8）：811-812.

[7] 牟華，王愛梅，于利.淺談機能學實驗教學平臺的開放與管理[J].高校醫(yī)學教學研究，2012，2（4）：17-19.

[8] 劉筱藹，李建華，胡景鑫，等.機能實驗學虛擬動物實驗教學軟件的設計與開發(fā)[J].中國醫(yī)學教育技術，2010，24（3）：252-255.

[9] 王躍秀，徐敬東，候曉莉，等.利用模擬實驗系統(tǒng)加強醫(yī)學機能實驗教學[J].中國醫(yī)學教育技術，2013，27（2）：233-235.

[10] 常燕琴，孫小榮，高洪波，等.建立機能實驗學電子庫以促進機能實驗教學改革[J].包頭醫(yī)學院學報，2014，30（1）：104-105.

（收稿日期：2014-10-11 本文編輯：衛(wèi) 軻）