神經(jīng)生物學(xué)經(jīng)典發(fā)現(xiàn)案例的設(shè)計(jì)、編寫及在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制神經(jīng)生物學(xué)PBL教學(xué)中的應(yīng)用

王亞周 張 坤 薛 茜 鄺 芳 武勝昔

（空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物教研室，西安 710032）

創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)，是高等醫(yī)學(xué)教育人才培養(yǎng)的高地[1]。神經(jīng)科學(xué)被認(rèn)為是“生命科學(xué)的最后前沿”[2]。近年來，我國神經(jīng)科學(xué)的教學(xué)、研究力量取得了長足的進(jìn)步，但與美國相比，仍有很大差距，其關(guān)鍵在于高層次神經(jīng)科學(xué)人才的不足。如，美國神經(jīng)科學(xué)年會的平均參會人數(shù)在3萬以上[3]，而我國尚不到1萬。美國擁有數(shù)量最多的諾貝爾獎得主神經(jīng)科學(xué)家，而我國仍在等待零的突破。因此，從早期做起，培養(yǎng)創(chuàng)新性神經(jīng)科學(xué)人才，對于我國神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展具有重要而長遠(yuǎn)的意義。神經(jīng)生物學(xué)是神經(jīng)科學(xué)的主干課程。但是近年來，傳統(tǒng)的神經(jīng)生物學(xué)授課模式已不適應(yīng)新時期基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制人才培養(yǎng)的需求。習(xí)近平主席提出“要進(jìn)一步繼續(xù)深化教育改革，推進(jìn)素質(zhì)教育，創(chuàng)新教育方法，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量”，指出了創(chuàng)新教學(xué)方法的重要性?？哲娷娽t(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)教研室創(chuàng)造性地利用神經(jīng)科學(xué)歷史上的經(jīng)典發(fā)現(xiàn)歷程編寫基于問題的學(xué)習(xí)（problembased learning，PBL）案例，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制神經(jīng)生物學(xué)授課中予以采用，取得了良好的效果?，F(xiàn)從神經(jīng)生物學(xué)經(jīng)典發(fā)現(xiàn)案例的設(shè)計(jì)、編寫及在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制神經(jīng)生物學(xué)PBL教學(xué)中的應(yīng)用及效果等方面進(jìn)行探討。

1 面向未來的新時期基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制的人才培養(yǎng)要求創(chuàng)新神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)模式

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制是以為未來培養(yǎng)高水平基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)師資為目標(biāo)的長學(xué)制教育模式[4]。其特點(diǎn)是融合本科與研究生階段的學(xué)習(xí)，以培養(yǎng)研究型人才為導(dǎo)向。傳統(tǒng)的教學(xué)模式以傳授知識點(diǎn)為主，對學(xué)生的啟發(fā)及科研思維的培養(yǎng)較少；以教師的講授為主，學(xué)生相對比較被動。雖然在學(xué)制上本科與研究生階段相融合，但只是表面上的教育時段的連接，培養(yǎng)模式仍未發(fā)生明顯改變，不能達(dá)到新時期人才培養(yǎng)的需求。面向未來，創(chuàng)新教學(xué)模式，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

神經(jīng)生物學(xué)具有前沿性及多學(xué)科交叉的特性[5，6]，符合八年制的培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚。但是，由于神經(jīng)生物學(xué)部分內(nèi)容難度較大[7]，傳統(tǒng)的授課模式僅能達(dá)到傳授知識的效果，對于學(xué)生科研能力的培養(yǎng)效果甚微。考慮到培養(yǎng)研究型人才是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制的核心培養(yǎng)目標(biāo)，因此，創(chuàng)新教學(xué)模式，融入知識的發(fā)現(xiàn)過程，提高學(xué)生的參與度，讓學(xué)生以一種“自己參與發(fā)現(xiàn)”的方式學(xué)習(xí)，已成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)的一個亟待解決的重要課題。

PBL是臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中的一個成功的創(chuàng)新模式[8]。學(xué)生在老師的引導(dǎo)下，通過對典型臨床案例的逐層分析，找到問題點(diǎn)（知識點(diǎn)），再通過查閱文獻(xiàn)資料，回答問題，掌握與該案例有關(guān)的知識。學(xué)生變被動為主動，知識的掌握更加全面透徹、而且靈活。因此，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)中引入PBL案例教學(xué)，既能體現(xiàn)神經(jīng)生物學(xué)的前沿性，也可提高學(xué)生的參與度，化解難點(diǎn)內(nèi)容，領(lǐng)悟科研思路，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)科研素養(yǎng)，可為解決上述困境提供一個新的方案。

2 基于經(jīng)典發(fā)現(xiàn)歷程的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制神經(jīng)生物學(xué)PBL教學(xué)的初步探索

基于上述分析，空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)教研室組織骨干教師，選擇神經(jīng)科學(xué)發(fā)展史中6個經(jīng)典發(fā)現(xiàn)歷程，設(shè)計(jì)PBL教學(xué)案例，在2屆基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制學(xué)生中進(jìn)行應(yīng)用，取得了良好的效果。

2.1 神經(jīng)生物學(xué)經(jīng)典發(fā)現(xiàn)案例的設(shè)計(jì)原則

PBL教學(xué)的核心在于高質(zhì)量的PBL案例[9]。長期以來，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)科因缺乏生動而富有情景的案例，PBL教學(xué)難以廣泛開展。通過梳理神經(jīng)科學(xué)發(fā)展史，我們發(fā)現(xiàn)很多經(jīng)典發(fā)現(xiàn)背后的歷程曲折而精彩，堪比臨床案例的病程進(jìn)展。如對成年神經(jīng)干細(xì)胞的認(rèn)識，經(jīng)歷了從最初認(rèn)為成年腦內(nèi)不存在神經(jīng)干細(xì)胞，到發(fā)現(xiàn)特定腦區(qū)存在神經(jīng)干細(xì)胞，到發(fā)現(xiàn)室管膜上皮存在神經(jīng)干細(xì)胞的現(xiàn)象是假象，再到對成年人海馬神經(jīng)干細(xì)胞的爭議以及爭議的平消等過程。因此，選用與教學(xué)的知識點(diǎn)相對應(yīng)的經(jīng)典發(fā)現(xiàn)的真實(shí)故事，設(shè)計(jì)基于經(jīng)典發(fā)現(xiàn)歷程的PBL案例，可能會為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制的神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)帶來創(chuàng)新的教學(xué)模式。

在設(shè)計(jì)案例時，如何突出神經(jīng)生物學(xué)特點(diǎn)，避免把案例設(shè)計(jì)成為病例分析，是整個案例設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。教研室通過多次集體備課，確定了以下設(shè)計(jì)原則：①以神經(jīng)科學(xué)史上重要的經(jīng)典發(fā)現(xiàn)的真實(shí)歷程為背景進(jìn)行設(shè)計(jì)；②案例對應(yīng)課程的一個章節(jié)，涵蓋這個章節(jié)的主要知識點(diǎn)；③案例以科學(xué)發(fā)現(xiàn)的時間軸貫穿，以經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為主要內(nèi)容，以2～3個重大發(fā)現(xiàn)作為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分幕；④案例中涉及的相關(guān)知識不超過本科階段范圍。設(shè)計(jì)的案例最終應(yīng)達(dá)到知識性、科學(xué)性、趣味性和啟發(fā)性的有機(jī)融合。

2.2 神經(jīng)生物學(xué)經(jīng)典發(fā)現(xiàn)案例的編寫

按照以上原則，我們組織教研室副教授以上骨干教師，經(jīng)過多次討論和修改，編寫了《中樞神經(jīng)系統(tǒng)掃地僧-神經(jīng)干細(xì)胞的前世今生》《一場車禍帶來的災(zāi)難-脊髓損傷》《迷人的花香-嗅覺信息傳導(dǎo)》《一個名垂千古的病人-語言的神經(jīng)機(jī)制》《時間?愛情-生物節(jié)律》《水母與出租車司機(jī)-綠色熒光蛋白》等6個PBL案例。

以《迷人的花香-嗅覺信息傳導(dǎo)》為例：案例的第1幕為嗅覺受體的發(fā)現(xiàn)，以Linda Buck經(jīng)典的PCR實(shí)驗(yàn)為內(nèi)容。第2幕為嗅球?qū)π嵝畔⒌木幋a，以Richard Axel經(jīng)典的P2受體匯聚實(shí)驗(yàn)為內(nèi)容。第3幕為嗅覺誘導(dǎo)的本能行為，以果蠅對CO2的回避反應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制為內(nèi)容。每一幕從當(dāng)初研究的時代背景引入，再到提出問題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)果分析，最后引出下一步（幕）問題。案例涵蓋嗅覺信息傳遞過程中嗅上皮、嗅球、嗅皮質(zhì)3個層面，完全對應(yīng)課本的教學(xué)內(nèi)容，并融入科研思維。

案例的編寫要求與課本相融合，即案例中每一幕的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)對應(yīng)課本相應(yīng)章節(jié)的關(guān)鍵知識點(diǎn)學(xué)生需要通過對案例中實(shí)驗(yàn)的分析，達(dá)到對神經(jīng)科學(xué)知識的掌握，并能夠進(jìn)行下一步的推理、設(shè)計(jì)，具備自主學(xué)習(xí)，自主探索，自主研究新知識的能力。

2.3 神經(jīng)生物學(xué)經(jīng)典發(fā)現(xiàn)案例在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制神經(jīng)生物學(xué)PBL教學(xué)中的應(yīng)用

這種以科學(xué)發(fā)現(xiàn)為主線，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)果分析為主導(dǎo)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)PBL教學(xué)，與以臨床病例病程發(fā)展為主線的臨床PBL課程有很大區(qū)別。臨床案例的分析過程，是對一個疾病的認(rèn)識過程?；A(chǔ)科學(xué)PBL案例的分析過程，是對一個經(jīng)典發(fā)現(xiàn)歷程的再剖析。因此，案例的使用需符合神經(jīng)生物學(xué)學(xué)本身的特點(diǎn)。

在案例的使用中，把握以下原則以突出神經(jīng)生物學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科的特點(diǎn)：①案例中問題點(diǎn)的提出，既可以是知識點(diǎn)，也可以是待解決的開放性問題；②學(xué)生查閱資料以案例中的經(jīng)典論文為主，但不受局限；③學(xué)生對問題的回答，可以是知識點(diǎn)的總結(jié)，也可以是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析或新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，甚至新的科學(xué)猜想；④最終的歸納中必須涵蓋對應(yīng)課本章節(jié)所要求的重要知識點(diǎn)；⑤案例雖然經(jīng)典，也允許合理、客觀、有據(jù)的質(zhì)疑。例如，在《一場車禍帶來的災(zāi)難-脊髓損傷》中，就引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出了：影響脊髓繼發(fā)性損傷的因素有哪些？哺乳動物脊髓損傷后軸突再生困難的原因是什么？膠質(zhì)瘢痕在脊髓損傷后的作用會有哪些等一系列與神經(jīng)生物學(xué)特色聯(lián)系緊密的問題。從而使得學(xué)生對本部分的理解深入而透徹。

2.4 神經(jīng)生物學(xué)經(jīng)典發(fā)現(xiàn)案例在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制神經(jīng)生物學(xué)PBL教學(xué)中的應(yīng)用效果

通過對2屆實(shí)施了基于經(jīng)典發(fā)現(xiàn)案例的神經(jīng)生物學(xué)PBL教學(xué)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制學(xué)生（共36名學(xué)生）的調(diào)查，結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)教學(xué)法相比，實(shí)施了PBL教學(xué)的學(xué)生：①對神經(jīng)科學(xué)的興趣更加濃厚，對神經(jīng)科學(xué)在21世紀(jì)生命科學(xué)的前沿地位更加認(rèn)可；②對傳統(tǒng)的教學(xué)難點(diǎn)掌握的更加透徹，善于課后主動學(xué)習(xí)，攻克傳統(tǒng)教學(xué)中的一些知識難點(diǎn)，并且做到前后章節(jié)融會貫通；③成績普遍上升，平均成績提高7～9分；④參加神經(jīng)科學(xué)課外科研明顯增多；⑤大學(xué)本科階段申報專利，甚至科研論文發(fā)表的數(shù)量明顯增加。近2年來在本教研室參加課外科研的學(xué)生已發(fā)表SCI論文5篇。參加全國大學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新論壇，獲得全國一等獎1項(xiàng)，二等獎2項(xiàng)，三等獎1項(xiàng)。以本科生為第一申請人獲批專利4項(xiàng)。整體而言，除了學(xué)業(yè)成績提升以外，學(xué)生的科研創(chuàng)新能力得到了顯著提高，初步達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

3 討論

如上所述，本項(xiàng)研究的優(yōu)點(diǎn)在于化解了傳統(tǒng)教學(xué)方式中學(xué)生被動學(xué)習(xí)的困境，激發(fā)了學(xué)生的科研熱情，啟迪了學(xué)生的科研思維。在神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)中融入基于經(jīng)典發(fā)現(xiàn)案例的PBL教學(xué)也明顯地促進(jìn)了其他章節(jié)傳統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)效果。

本研究也存在一些不足，如：①學(xué)生對部分實(shí)驗(yàn)方法尚不掌握，對于科研案例中部分內(nèi)容的理解欠佳。本研究中，PBL教學(xué)是在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)八年制的第3～4學(xué)年，即基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)其他相關(guān)課程（如生理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、免疫學(xué)、生物學(xué)、病理學(xué)）都已學(xué)習(xí)完成的情況下開展的。此時學(xué)生的《醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)檢索》《基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》等與科研相關(guān)的課程還沒有學(xué)習(xí)，部分地影響了預(yù)期的教學(xué)效果，將該課程推至者八年制的5～6年級或許可以解決該問題；②教員的工作量增大。準(zhǔn)備1次PBL課的工作量甚至大于3次普通授課，加之分組多，給教研組增大了教學(xué)負(fù)擔(dān)。加大PBL師資力量的培訓(xùn)，邀請高層級的知名專家或老教授參加PBL教學(xué)，可能是一種解決方案。

綜合而言，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)八年制中實(shí)施基于經(jīng)典發(fā)現(xiàn)歷程的PBL教學(xué)可能是一種有利于創(chuàng)新型、學(xué)術(shù)型人才培養(yǎng)的良好方法。在未來，該教學(xué)方法可以推廣至研究生階段的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)，以及基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制其他學(xué)科的教學(xué)之中。改革教學(xué)理念與教學(xué)方式，培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，是一個長期的過程，真正的效果或許需要更長時間檢驗(yàn)。我們的嘗試僅僅是個開始，希望能夠拋磚引玉，為新時代我國的神經(jīng)科學(xué)培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才。