“三段式”機能學實驗體系在整合課程中的應(yīng)用

尹艷艷，張駿艷，范一菲，劉 珺，陳昌鋒，余孝海，范濤濤 (安徽醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院機能學實驗中心， 合肥 00； 安徽醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院藥理學教研室； 安徽醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院生理學教研室； 安徽醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院病理生理學教研室)

國際化醫(yī)學教育改革潮流要求高等醫(yī)學教育必須重視培養(yǎng)大學生的實踐能力和創(chuàng)新能力[1]。醫(yī)學實踐與創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在醫(yī)療實踐過程中，而且體現(xiàn)在對醫(yī)學科學理論知識的學習和研究中。實驗室和實驗教學正是培養(yǎng)這兩種能力的主要陣地和重要手段?；A(chǔ)醫(yī)學實驗教學是醫(yī)學高等教育的重要組成部分，在培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的醫(yī)學人才中具有不可替代的作用。實驗教學既是與理論教學相互的橋梁課程，又是培養(yǎng)學生動手能力和科研創(chuàng)新能力的相對獨立的課程。

“以器官系統(tǒng)為中心”的整合課程是目前醫(yī)學教育的課程模式之一。2013年，我校借鑒國內(nèi)外醫(yī)學教學改革經(jīng)驗，在臨床醫(yī)學專業(yè)中分基礎(chǔ)和臨床兩階段開展以器官系統(tǒng)為基礎(chǔ)的課程整合改革。在課程改革的不斷深入實踐中，整合課程模式在理論教學中日漸成熟[2]。實驗教學是醫(yī)學生培養(yǎng)中的關(guān)鍵部分，目前課程中涉及的生理學、病理生理學和藥理學實驗部分以各學科驗證式動物實驗為主，各自為政，不能體現(xiàn)整合課程的特點，無法將知識縱向連接，也難以充分發(fā)揮學生的自主性和培養(yǎng)創(chuàng)新意識。而機能學實驗是將生理學、病理生理學和藥理學的實驗教學整合而形成的一門以實驗為導向，跨學科、多層次、高水平的綜合性新興學科。按照現(xiàn)代醫(yī)學教育的理念，基礎(chǔ)醫(yī)學的實驗教學模式要能結(jié)合臨床、貼近科研，能夠充分發(fā)揮學生在實驗教學中的自主性，因此，在整合課程中開展機能學實驗教學整合勢在必行[3,4]。

基于上述原因，本研究在心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)課程中分別以血壓調(diào)節(jié)和呼吸運動為切入點，進行機能學實驗整合，將人體機能學實驗、動物機能學實驗和虛擬仿真病例討論進行縱向聯(lián)系，有機融合，利用線上線下教學，層層遞進，觀察從生理到病理生理、再到疾病治療狀態(tài)的變化，建立“三段式”機能學實驗新體系，并運用于整合課程的教學中。

1 組建教學團隊

實驗教學改革必須擁有一支具備創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、愛崗敬業(yè)的教師和教輔團隊，提高教師的教學水平和科研水平是進行實驗教學改革的前提條件。團隊由生理學、病理學和藥理學三個學科的資深教師和機能學實驗中心的骨干技術(shù)員組成，課題負責人負責研究內(nèi)容的規(guī)劃和實施。

2 建立“三段式”機能學實驗新體系

第一階段：人體機能學實驗。我們采用成都泰盟軟件有限公司的HPS-103人體生理實驗系統(tǒng)。系統(tǒng)中的國內(nèi)首創(chuàng)的虛實聯(lián)動，使受試者與計算機中的虛擬人同步運動。受試者的基本生理參數(shù)，如身高、體重等被輸入計算機構(gòu)建個體相關(guān)的虛擬人；在實驗中，受試者的運動姿態(tài)和生理指標(血壓、呼吸、心電)等指標被實時采集并傳入計算機中，驅(qū)動虛擬人同步運動并顯示對應(yīng)的生理指標。實驗過程中通過呼吸流速、心電、血壓、骨骼肌做功等觀察指標的同步，虛擬人可以實時反饋出組織代謝、血氧、心肺反射、心臟做功等系統(tǒng)與器官功能變化，推算出心輸出量和心指數(shù)等推導生理指標，從而以虛補實，豐富實驗內(nèi)容。這些實驗項目由學生相互協(xié)助，操作完成，記錄整理數(shù)據(jù)并發(fā)現(xiàn)問題。例如騎單車后對心率、血壓、呼吸的影響，教師指導他們查閱資料，分析原因和機制。教師通過這種學習方式，激發(fā)學生學習的興趣和熱情。學生通過實驗操作，鞏固加深了對課程中基本概念和理論知識的理解，提高了學習效率。

第二階段：動物機能學實驗。我們采用國內(nèi)醫(yī)學院校使用最廣泛的BL-420I系統(tǒng)，進行相關(guān)動物機能學實驗，可以滿足本科階段的學習和科研早接觸的需求。心血管系統(tǒng)實驗設(shè)計為“家兔血壓的測定及神經(jīng)體液因素對血壓的調(diào)節(jié)”；呼吸系統(tǒng)實驗設(shè)計為“家兔呼吸運動的調(diào)節(jié)”。實驗過程中有配套的操作視頻和在線慕課，逐步講解操作的細節(jié)和相關(guān)注意事項。同時，教師的示教過程通過儀器顯示在顯示屏上，確保每位學生都可以看到。國家級虛擬實驗中心的平臺上有相關(guān)實驗內(nèi)容，有利于學生課前預習和課后復習。這樣學生在動手操作時就會心中有數(shù)，以保證實驗的成功率。

第三階段：結(jié)合臨床，依托國家級虛擬仿真實驗教學平臺，我們在實驗課中引入虛擬仿真案例教學[5]，利用VSP-100虛擬標準化病人教學系統(tǒng)，通過虛擬病例分析，找出疾病的病生生理狀態(tài)，引起異常的致病因素，通過查閱文獻找出治療方案，并進行模擬治療檢驗方案的可行性分析。教師在講解心血管系統(tǒng)時引入慢性心功能不全病例，讓學生觀察心衰癥狀、分析慢性心衰發(fā)生的原因及其與高血壓的相關(guān)性；呼吸系統(tǒng)中引入慢性阻塞性肺病例，讓學生發(fā)現(xiàn)病人異常的生理指標，并根據(jù)所學知識制定治療方案，從血氧飽和度、血氣分析的變化以及藥物輔助治療等多個方面考核學生對所學知識的運用能力。

3 機能學實驗新體系在整合課程中的應(yīng)用

機能學實驗新體系已用于我校2019級和2020級臨床醫(yī)學整合班心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)系統(tǒng)的教學中，取得了良好的效果。綜合實驗項目的選擇主要依據(jù)理論教學中的重點內(nèi)容，具有相應(yīng)的人體機能實驗、動物實驗和虛擬仿真病例的配合，例如動脈血壓的影響因素和呼吸功能的影響因素。每個階段的教學內(nèi)容都有相應(yīng)的線上教學資源，學生可以進行自主學習、探究式學習和討論式學習。每個綜合實驗項目包含10個學時，即3學時人體機能學實驗、4學時動物機能學實驗、3學時虛擬仿真病例分析。所有實驗數(shù)據(jù)均可以存儲在一體機中，便于學生整理完成和提交電子版實驗報告。

機能學實驗新體系在整合課程實驗教學中增加了人體機能學實驗，提高了學生的參與度、體驗感，激發(fā)了探索人體機能的興趣，避免了單一動物實驗的單調(diào)性。同時虛擬仿真病例的引入，不僅整合了機能學相關(guān)學科的知識，也實現(xiàn)了基礎(chǔ)與臨床、理論與實踐的整合，同時縱向串聯(lián)了系統(tǒng)中其他學科的知識，實現(xiàn)了真正意義的整合。

“三段式”機能學實驗綜合體系的構(gòu)建可以幫助學生深刻了解人體機能活動的本質(zhì)、調(diào)節(jié)規(guī)律，了解常見疾病的發(fā)生發(fā)展，培養(yǎng)學生應(yīng)用基礎(chǔ)醫(yī)學知識分析和解決臨床問題的能力，實現(xiàn)早臨床、多臨床和反復臨床的教學目標，從而培養(yǎng)一流的醫(yī)學人才。機能學實驗體系在整合課程中的應(yīng)用，符合能力培養(yǎng)和勝任力導向為核心的醫(yī)學教育的要求，推動基礎(chǔ)和臨床的融合，有利于實驗教學從知識型向素質(zhì)型轉(zhuǎn)變，促進學生知識、動手能力和人文素質(zhì)的全面發(fā)展，從而提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。后續(xù)，我們會繼續(xù)開發(fā)設(shè)計新實驗項目，充實完善機能學實驗體系，以用于神經(jīng)系統(tǒng)、運動系統(tǒng)等整合課程中。