生理科學(xué)實驗教學(xué)中科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的實踐與探索

孫岑岑，鄭 燕，高鈴鈴，方 瑜，于曉云

（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)系，浙江 杭州 310058）

0 前言

2019年2月中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》中，提出在人才培養(yǎng)方面要強化學(xué)生的實踐動手能力、合作能力以及創(chuàng)新能力等[1-2]。而隨著社會進(jìn)步和醫(yī)學(xué)的發(fā)展,對醫(yī)學(xué)人才的科研思維、創(chuàng)新和實踐能力不斷提出更高的要求，培養(yǎng)具有高科學(xué)素養(yǎng)的醫(yī)學(xué)專業(yè)人才已成為醫(yī)學(xué)教育的重要目標(biāo)之一[3-4]。然而本科教學(xué)階段，由于知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建偏重于專業(yè)理論知識的學(xué)習(xí)，而理論教學(xué)多以理論輸入型教學(xué)模式為主，采用閉卷考試的方式進(jìn)行考核，這種教學(xué)模式可實現(xiàn)學(xué)生對理論知識掌握的快速提高，但也存在學(xué)生創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力和科研能力培養(yǎng)不足的問題[4]。而實驗教學(xué)是理論與實踐、理論與技術(shù)相結(jié)合的重要橋梁，是深化理論知識，掌握實驗技能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)，對啟發(fā)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新意識起著點石成金的作用[5-6]。因此，在培養(yǎng)和提高醫(yī)學(xué)生科研素養(yǎng)方面，醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

生理科學(xué)實驗作為高等醫(yī)學(xué)大專院校學(xué)生必修課程之一，是將生理學(xué)、病理生理學(xué)和藥理學(xué)相融合組成的一門綜合性實驗課程[7-9]，也是醫(yī)學(xué)生接觸機體功能實驗的首個環(huán)節(jié)，在醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)教育中發(fā)揮著重要作用。[10]在培養(yǎng)科研型創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才的教學(xué)目標(biāo)指引下，加強學(xué)生科研能力創(chuàng)新能力的培養(yǎng)亦成為生理科學(xué)實驗改革發(fā)展的趨勢[11-13]。

近年來，我校生理科學(xué)實驗課程組通過對教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容等多方面不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，形成“階梯式科研訓(xùn)練”培養(yǎng)模式全方位多角度加強醫(yī)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，本文以此為例，旨在對生理科學(xué)實驗中科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的教育形式進(jìn)行探討。

1 階梯一：加強學(xué)生理論知識的掌握和運用

科學(xué)知識作為科學(xué)素養(yǎng)的四大要素之一，是科學(xué)創(chuàng)新和發(fā)展的基石，一切缺乏理論支撐的設(shè)想與探索往往都是無根之木，科學(xué)的創(chuàng)新需要扎實深厚的理論基礎(chǔ)作為支撐，因此創(chuàng)新力和科研思維的培養(yǎng)前提是加強學(xué)生理論知識體系的構(gòu)建和靈活運用的能力，即科學(xué)知識的培養(yǎng)。故在實驗教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)增加對實驗結(jié)果和現(xiàn)象的分析總結(jié)，增加臨床或?qū)嶋H生活相關(guān)問題的比重，并引入翻轉(zhuǎn)課堂、TBL教學(xué)等形式增加討論的互動性。教師提前準(zhǔn)備若干討論題，內(nèi)容涉及實驗原理、操作、數(shù)據(jù)分析及結(jié)果討論等方面，并根據(jù)具體實驗內(nèi)容，可適當(dāng)增加結(jié)果及相關(guān)機制分析討論的比重，學(xué)生以小組為單位，根據(jù)事先拿到的討論題，依次進(jìn)行分析講解，教師和其余學(xué)生進(jìn)行提問，并最終由教師根據(jù)學(xué)生的討論情況進(jìn)行歸納總結(jié)。通過互動環(huán)節(jié)活躍課堂氣氛，通過充分的討論，促進(jìn)學(xué)生思考，加強學(xué)生對相關(guān)理論知識的認(rèn)知和掌握。

2 階梯二：學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)

科學(xué)興趣是對科學(xué)的好奇心和求知欲，是推動科學(xué)發(fā)展的原始動力。而科學(xué)方法則是了解或把握認(rèn)識客觀事物的過程和程序，知道如何運用科學(xué)技術(shù)知識去嘗試解決科學(xué)問題，因此科學(xué)方法是實驗科學(xué)發(fā)展的直接推動力。而傳統(tǒng)實驗以驗證性實驗為主，對學(xué)生獨立思考獨立解決問題的能力培養(yǎng)不足，因此本課題組引入開放式實驗形式。

第一，半開放式實驗形式。提供實驗框架和基本的實驗方法，允許學(xué)生自行設(shè)計具體實驗內(nèi)容，并最終根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果分析。如實驗?zāi)康臑橐噪哦^肌和肱三頭肌為例探究人體肌肉共收縮的形式與機制，要求學(xué)生自選3-4個動作并檢測肱二頭肌和肱三頭肌的肌電信號，從而研究肌肉的共收縮作用。實驗內(nèi)容的自主設(shè)計可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強了學(xué)生解決問題的能力，學(xué)生的參與度和課堂互動性亦大大提升。

第二，開放式實驗形式。以臨床案例或?qū)嶋H生活中的現(xiàn)象等為切入點，以問題的形式向?qū)W生拋出實驗?zāi)康暮鸵延械脑O(shè)備資源，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)資料，根據(jù)已有的實驗條件，設(shè)計制定實驗方案，該方案內(nèi)容包括實驗方法、結(jié)果數(shù)據(jù)分析等。課堂上教師可從研究內(nèi)容、研究方法及可行性等不同角度與學(xué)生進(jìn)行交流，給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，學(xué)生依據(jù)自己設(shè)定的方案進(jìn)行具體實驗。開放式實驗的引入，可極大地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，強化學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，大大提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

半開放和開放式實驗形式的引入，大大調(diào)動了學(xué)生的求知欲和行動力，學(xué)生運用科學(xué)方法解決科學(xué)問題的能力得到充分鍛煉。

3 階梯三：學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的綜合培養(yǎng)

引入創(chuàng)新型研究項目。與前面的兩種既定實驗?zāi)康臑橹笇?dǎo)的實驗形式不同，創(chuàng)新型研究項目是完全由學(xué)生設(shè)計和主導(dǎo)。學(xué)生以小組為單位自行查閱文獻(xiàn)資料并確定研究課題，各小組提交項目申請書及經(jīng)費預(yù)算并通過演講方式進(jìn)行展示，全班最終選擇一項作為班級的研究課題，課題組給予每個班一定的經(jīng)費支持，學(xué)生自行分配工作，進(jìn)入為期一個月的項目實施階段，之后收集分析實驗結(jié)果，并以結(jié)題答辯的形式完成研究項目匯報。期間教師在凝練問題，實驗設(shè)計，實驗方法、實驗技術(shù)及數(shù)據(jù)處理等方面與學(xué)生及時溝通并給予指導(dǎo)。創(chuàng)新研究項目是對學(xué)生的一次完整的科研訓(xùn)練，是學(xué)生對科學(xué)研究的一次最真實最直觀的了解和認(rèn)識，全面提升了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的綜合能力。同時，通過項目的自主分配和團(tuán)隊的合作過程，亦加強了學(xué)生團(tuán)隊互助合作的科學(xué)精神的培養(yǎng)。

4 階梯四：學(xué)生歸納總結(jié)能力的培養(yǎng)

科學(xué)精神要求實事求是、尊重證據(jù)，敢于質(zhì)疑。而科學(xué)研究過程中結(jié)果現(xiàn)象的及時歸納和科學(xué)分析總結(jié)亦是研究成敗的關(guān)鍵要素，因此科學(xué)的歸納總結(jié)能力的培養(yǎng)也是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的重要方面之一。為此，本課程組要求所有實驗報告不再以傳統(tǒng)格式遞交，而是以科研論文的模式完成，包括研究背景、實驗內(nèi)容、實驗結(jié)果和討論，并附有一定數(shù)量的參考文獻(xiàn)。通過研究論文的撰寫，要求學(xué)生對實驗內(nèi)容進(jìn)行全面復(fù)盤，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理和統(tǒng)計學(xué)分析，對實驗結(jié)果、現(xiàn)象進(jìn)行充分的分析和討論，通過這一訓(xùn)練，可加深學(xué)生相關(guān)理論知識體系的理解和掌握，促進(jìn)學(xué)生分析總結(jié)能力的提高，有助于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S的培養(yǎng)，從而實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面提升。

5 結(jié)語

順應(yīng)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)的改革要求，加強具有科研能力的高素質(zhì)醫(yī)學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)，生理科學(xué)實驗不斷的優(yōu)化和改革，制定“階梯式科研訓(xùn)練”教學(xué)模式，最大限度地激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，分階段、多層次、全方位培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、總結(jié)問題的能力，強化了學(xué)生知識理論體系的構(gòu)建和應(yīng)用，最終為培養(yǎng)高科學(xué)素養(yǎng)的醫(yī)學(xué)人才奠定堅實的基礎(chǔ)。