機能綜合實驗采用案例驅動教學法的初探

郭英惠，張 榮，代紅燕，姚雪萍，左曉婷，于 典 (新疆醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院機能中心， 烏魯木齊 830011)

機能綜合實驗可以揭示正常生命活動規(guī)律，疾病的發(fā)生發(fā)展機制以及藥物作用原理，把相對獨立的學科知識彼此銜接，相互滲透，使學生形成對機體功能代謝變化的完整認識。傳統(tǒng)的實驗教學模式下，學生的實踐技能和科研能力得不到系統(tǒng)、科學和完整的訓練，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和個性發(fā)展[1]。醫(yī)學實驗教學是高等醫(yī)學教育的重要組成部分，而機能實驗學是醫(yī)學實驗教學的核心，因此機能實驗學的改革是實驗教學改革的重點。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力已成為當前醫(yī)學教育改革的重要方向。整合式教學是教育發(fā)展的必要趨勢，提高學生的醫(yī)學素養(yǎng)和培養(yǎng)學生構建完整的醫(yī)學知識體系是現(xiàn)代醫(yī)學教育的關鍵[2]。如何在實驗教學的有限時間內(nèi)，不僅使學生掌握基本操作技能，獲取相關科學知識，而且能夠培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新能力，始終是教育最關注的問題。

1 在醫(yī)學機能實驗中開展案例驅動教學法的必要性和意義

1.1 目前實驗開展的概況

我校自編了實驗教材《機能實驗學》。該教材對生理學、病理生理學、藥理學這三門課的實驗內(nèi)容進行了整合，從中選取了涉及神經(jīng)肌肉系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)以及結合藥代動力學和藥效動力學的具有代表性的實驗，并加以完善后構成了該實驗課程。我校機能學綜合實驗課程總學時為58學時，其中有3個學時的驗證性實驗、51學時的綜合性實驗以及4學時的設計性實驗。教學對象為五年制的本科班和七年制的本碩連讀班，都是在第五個學期中開設的。每次實驗課都是由一名代課教師和一名實驗技術人員(實驗準備老師)共同指導完成的。驗證性實驗和綜合性實驗都是由帶教老師采用傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代教學相結合的方式進行講解后示教的，學生按照教師的指導和設定的步驟進行，實驗結束后書寫實驗報告冊，分析實驗結果以及完成相應的思考題。機能學實驗可以培養(yǎng)學生的動手能力、實驗技能以及分析問題的能力。實驗項目雖然經(jīng)典，但是創(chuàng)新性不高，知識點也比較分散，整合力度也不高，不涉及臨床案例，無法將基礎與臨床有機結合。臨床中疾病的發(fā)生發(fā)展除了有功能和代謝的變化外，還有生物化學和形態(tài)學的變化，單純的動物疾病模型的復制不能全面反映臨床疾病的變化，所以會導致學生思維的僵化，不利于學生形成臨床思維和臨床處理能力，也不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

根據(jù)現(xiàn)階段的教學改革趨勢，我們在機能學綜合實驗中開展了4學時的設計性實驗。設計性實驗以小組為單位，根據(jù)學生意愿自由組隊，每小組5-6人，由學生自主查閱文獻及資料、選題、設計實驗方案、對設計性實驗進行答辯；機能實驗室的全體教師加上聘請的相關教研室的專家教授對答辯進行評分，對整個實驗的臨床意義、創(chuàng)新性、可行性、科學性進行審核和評價，按照評分的高低選出較高水平的報告進行全年級的實驗設計大賽。設計性實驗充分發(fā)揮了學生的主觀能動性，活躍了學生的思維，也極大調(diào)動了學生的積極性和創(chuàng)新能力。雖然學生收獲了較好的教學效果，但是在自行設計實驗時也存在一些問題，比如有些學生選出的題目缺乏科學性和可行性；有些小組設計的實驗不切實際，太過理想，實驗無法實施；有些設計的實驗目的不明確，沒有臨床意義；還有些設計的實驗根據(jù)目前的實驗條件和技術手段無法完成。此外，由于時間的限制(教學時間為4學時)，課堂匯報和討論不能充分展開等。這些就是我校近年來開展設計性實驗的初步體會。如何使設計性實驗開展得更加具體和完善，這就需要我們不斷在實踐中探索。

1.2 實驗教學改革的必要性

各大醫(yī)學高校都嘗試著開展不同方式的機能學設計性實驗。學生設計實驗的能力是學生科學素養(yǎng)的重要體現(xiàn)，而實驗能力的培養(yǎng)是與教學材料緊密相關，運用新的教學法來解決這些問題已經(jīng)成為現(xiàn)今教學改革的重要課題。我校如何組織好設計性實驗教學一直是我們探索的問題。考慮讓學生自行設計實驗之前，教師提供一個教學案例，讓學生自行討論案例的病情以及發(fā)生發(fā)展過程；然后再通過學生設計實驗來復制與本案例相同疾病的動物實驗模型，將實驗動物與病人進行對比，基礎與臨床相結合；并模擬疾病發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，采用基礎醫(yī)學整合實驗方案，從正常到異常、生理與病理、機能與形態(tài)、多學科多角度全面分析疾病[3]。先引出教學案例再設計實驗，極大避免了學生設計實驗的盲目性。通過對案例以問題形式分層提出，以小組為單位提前準備、設計實驗，分析討論實驗中出現(xiàn)的問題和相應的臨床病例，并在整個模擬疾病當中掌握了機體的功能、代謝、形態(tài)以及結構的變化，課后書寫結合臨床的實驗報告，不僅可以提高學生實驗操作的積極性，而且加強了機能實驗與臨床的聯(lián)系，在培養(yǎng)基本技能的同時培養(yǎng)了學生的臨床思維能力。教師將實驗動物出現(xiàn)的各種體征及指標的變化與臨床案例的表現(xiàn)相結合，銜接正常與疾病過程，培養(yǎng)學生構建完整醫(yī)學知識體系，為今后的臨床學習打下了基礎，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。其他高校的實踐也證明，設計性實驗符合新時期實驗教學發(fā)展趨勢[4]。因此，嘗試運用案例及問題驅動的教學法，通過對案例進行分析和討論能夠極大調(diào)動學生參與科研實踐的積極性，同時在最大限度上促使學生實踐能力及創(chuàng)新能力的提高。

2 開展案例驅動教學法的實驗實施

2.1 課前預習-問題引導與準備

實驗開始前2周，教師將實驗相關的案例提供給學生，案例中要提供病人的基本資料、癥狀、體征以及相應的檢查；將案例中出現(xiàn)的現(xiàn)象及涉及的相關學科的知識，包括基礎與臨床兩條主線，以問題形式提出，并使問題環(huán)環(huán)相扣，引發(fā)學生探索的興趣。學生以小組為單位準備相關材料。

2.2 課堂討論-實驗的可行性與科學性

學生以小組為單位，匯報實驗設計方案，小組間相互提問；教師指導，對有些問題給予解答，根據(jù)實驗室的條件和學生現(xiàn)階段的能力，分析所設計的實驗是否合理，是否可以開展。各學科的教師組成指導教師團隊，根據(jù)自身學科的特點，對具有可行性和科學性的設計方案給予指導和修改。

2.3 課堂實踐-課堂觀察與討論

根據(jù)設計方案，指導教師提供相應的技術指導和實驗設備的支持，在實驗動物中復制相應的病理模型，在實驗的整個過程中分析可能的變化以及相關的機制。學生造模成功后，測定各項指標，討論相關病理表現(xiàn)的機制，與課前的案例做分析比較，觀察實驗動物疾病模型的發(fā)生、發(fā)展情況是否與病人的臨床表現(xiàn)相一致，總結實驗結果并與案例進行分析討論，完成實驗報告。

2.4 實驗實施具體過程

實施對象為我校2019級臨床醫(yī)學9班。我們以急性腎功能衰竭為例具體的實施方法如下：實驗開始前2周，教師將實驗相關的案例提供給學生(某男56歲，沒有遺傳病史，沒有腎炎、糖尿病和其他自身免疫性疾病，但是患有高血壓10年，因惡心、嘔吐、尿量減少和雙下肢水腫而入院，診斷為急性腎功能衰竭，附帶各項檢查報告單)，并將案例中出現(xiàn)的現(xiàn)象及涉及的相關學科的知識，以問題形式提出，讓學生以小組為單位準備相關材料。①心血管活動的調(diào)節(jié)？正常腎臟的功能？②血壓和高血壓的概念？尿是如何形成的？影響尿液的因素？③本病例中出現(xiàn)哪些臨床表現(xiàn)？腎衰有哪些表現(xiàn)？④利尿劑的臨床應用？⑤如何制備家兔急性腎功能衰竭的模型？⑥腎功能衰竭模型的造模原理是什么？⑦用哪些指標分析腎功能衰竭的病理表現(xiàn)？⑧討論指標變化并分析臨床意義。⑨治療的原則是什么？如何進行治療？

學生以小組為單位，匯報實驗設計方案，小組間相互提問；教師指導，對有些問題給予解答。教師選擇出一組既與臨床案例相符合，又能在本實驗平臺有限的條件下完成實施的設計性實驗。根據(jù)操作性和實驗室現(xiàn)有的條件，學生設計出通過結扎家兔的一側腎動脈來復制急性腎功能不全的模型；利用生物信息采集系統(tǒng)，觀察家兔的動脈血壓、中心靜脈壓、心率、呼吸等指標的變化；通過插入導尿管觀察尿量的變化，還可以觀察家兔皮膚黏膜的顏色；家兔耳緣靜脈注射酚紅來進行酚紅排泄實驗，注射葡萄糖來進行尿糖的定性實驗；注射呋塞米來觀察利尿劑的運用；并采集家兔的血液和尿液，通過生物化學的方法檢測尿素氮、血肌酐和血尿酸等相關指標。

實驗結束后，學生處死動物，通過形態(tài)學用宏觀和微觀的兩種方式進一步了解腎臟組織的變化，參與切片的整個制作過程，包括組織取材、固定、包埋、浸透、切片和染色等；深刻理解腎臟從正常功能到異常、從機能狀態(tài)到形態(tài)學等多種角度的變化。這更符合醫(yī)學生對疾病的認知過程，實現(xiàn)了教學與科研有機結合，形成教學帶動科研，科研反哺教學。

3 開展案例驅動教學法的實施效果

實驗結束后，教師采用問卷調(diào)查的形式，了解學生對實驗課程、臨床知識以及科研方面有哪些認識，并對科研興趣、自主學習、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作等方面進行評價，對臨床2019-9班和臨床2019-10班的同學進行無記名問卷調(diào)查，總共發(fā)放調(diào)查表106份，回收105份，有效問卷105份。表1是具體的問卷調(diào)查結果。

表1 學生對案例驅動教學法教學效果的評價 人(%)

教師通過案例驅動教學法的實施，使學生初步掌握了實驗設計的方法，提高了學生自主學習的能力、動手能力以及創(chuàng)新精神；使學生深刻認識和理解了科研的嚴謹性；使其體會到團隊協(xié)作以及責任感的重要性；激發(fā)了學生的科研興趣及探索的欲望；提升了其表達、交流的能力。具有科研素質(zhì)的醫(yī)學創(chuàng)新人才培養(yǎng)是醫(yī)學高等教育面臨的重要問題[5]。

4 案例驅動教學法的實踐反思與展望

4.1 建立業(yè)務精湛的教師團隊

實驗的實施過程是以疾病為主線，將實驗動物與病人進行對比，并模擬疾病發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，采用基礎醫(yī)學整合實驗方案，從正常到異常、生理與病理、機能與形態(tài)、多學科多角度全面分析疾病的。實驗的開設不局限于單一知識的受教，更強調(diào)學科的交叉與滲透[6]。這就要求教師必須具備扎實的理論基礎和實驗技能，同時具備較強的科研能力，對教師的整體能力和素質(zhì)有了更高的要求。為了更好地實施實驗教學，教師就必須掌握醫(yī)學專業(yè)的基礎知識，做到基礎醫(yī)學各學科專業(yè)知識融會貫通，強化基礎醫(yī)學的整合力度。這促使我們應加強對青年教師的培養(yǎng)，完善師資培養(yǎng)隊伍，不斷提高青年教師的教學水平和科研能力。

4.2 實驗時間和實驗室的硬件條件不足

目前的設計性實驗設定為4學時，要完成一個完整的設計性實驗需要課外時間去補充；還由于實施實驗的時間有限，只能設計急性實驗，在很大程度上限制了實驗的方法。所以今后在修訂教學大綱時，教師要合理增加課時數(shù)。其次，學生根據(jù)臨床案例的啟發(fā)，設計了具有科學性和可行性的實驗，但由于實驗室條件的局限和其他硬件設備的不完善，導致部分實驗無法開展。在今后的實驗教學中，學習要配備較先進的儀器設備，不斷完善實驗條件，為實驗的有序開展提供更多的條件。

4.3 完善線上線下教學相結合的教學模式

近年來，為順應科技和教育全球化、信息技術大發(fā)展的時代要求，各大院校開啟了大規(guī)模線上課程教學實踐。機能學實驗中開展案例驅動教學法，教師可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)線上豐富的圖像、視頻資源、豐富生動的真實病例，進行臨床案例討論，培養(yǎng)學生臨床思辨能力。如何運用MOOC、虛擬仿真實驗平臺、超星實驗平臺等智慧化教學資源，在機能實驗中踐行線上線下相結合的混合式教學也是值得探索的問題。

4.4 優(yōu)化形成性評價考核制度

我校醫(yī)學機能實驗課程現(xiàn)行的考核包括：平時成績占總成績的10%(包括上課時的考勤、實驗報告的書寫、設計性實驗)、階段性測試占總成績10%、雨課堂測試占總成績的10%、實驗技能操作占總成績的30%、期末的理論成績占總成績的40%?？梢钥闯觯F(xiàn)行考核制度注重了對理論知識和基本技能操作的考核，而未全面反映學生的創(chuàng)新能力。因此，我們也在不斷地完善課程評價體系。在今后的實驗教學考核中，評價體系應充分體現(xiàn)學生的案例設計性實驗的相關情況，包括PPT的匯報、實驗設計的科學性和可行性、與臨床案例的契合度、學生的參與度、團隊協(xié)作、實驗完成的情況等；以此激發(fā)學生的科研能力和綜合分析問題的能力。完善考核模式，對教學水平和教學質(zhì)量的提高以及人才培養(yǎng)起著積極的促進作用。