自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與探索*

李 偉 王國(guó)光 陸曉華 皖南醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)教研室,安徽省蕪湖市 241002

隨著我國(guó)教育水平的不斷提高,為適應(yīng)創(chuàng)新型人才與綜合型人才培養(yǎng)的需要,高等院校對(duì)教學(xué)模式的探索與研究在不斷深入。機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)作為一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程,在鞏固理論知識(shí)、提高動(dòng)手操作技能、學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、觀察處理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等方面發(fā)揮著重要作用,為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)臨床學(xué)科、從事醫(yī)藥行業(yè)和科研工作奠定基礎(chǔ)[1]。但機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)一直采用傳統(tǒng)的以教師為中心的“講—做—總”模式,學(xué)生被動(dòng)接受內(nèi)容,實(shí)施實(shí)驗(yàn)操作[2-3]。部分學(xué)生未養(yǎng)成課前預(yù)習(xí)的習(xí)慣,課后對(duì)于實(shí)驗(yàn)背景、原理及意義不求甚解,數(shù)據(jù)分析討論和報(bào)告工于應(yīng)付,學(xué)生被動(dòng)接受實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,導(dǎo)致缺乏主觀思考意識(shí)和創(chuàng)新能力。為解決傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端,本文以機(jī)能實(shí)驗(yàn)課程為教學(xué)平臺(tái),對(duì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)機(jī)能實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式進(jìn)行初步探索與實(shí)踐,并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行分析。

1 自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)

自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指以學(xué)生為主體,由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容,教師輔助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的一種新型教學(xué)模式[4]。自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成學(xué)以致用的思維習(xí)慣,培養(yǎng)學(xué)生的科研與創(chuàng)新意識(shí),提高設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的能力。但同時(shí)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)也存在周期長(zhǎng)、課時(shí)緊迫、實(shí)驗(yàn)方案不確定性高、實(shí)驗(yàn)條件要求高、難以規(guī)?；_展等弊端[4]。機(jī)能實(shí)驗(yàn)中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)預(yù)先設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)框架下,驗(yàn)證已知的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,目的是驗(yàn)證并鞏固所學(xué)內(nèi)容,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,是機(jī)能實(shí)驗(yàn)課程的重要組成部分[5]。由于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過度側(cè)重實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論,忽視了實(shí)驗(yàn)過程對(duì)學(xué)生主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性的提高作用[6],導(dǎo)致學(xué)生不善于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,機(jī)械地重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟,模仿教師操作示范,缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、步驟及結(jié)果的思考和分析,并未充分達(dá)到鞏固理論知識(shí)的目的。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn),多數(shù)學(xué)生課上僅對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物操作部分感興趣,課后對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容掌握不牢固,甚至還出現(xiàn)學(xué)生對(duì)曾經(jīng)做過的實(shí)驗(yàn)毫無印象的情況,教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量難以保證。為了促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,探索創(chuàng)新的教學(xué)模式,在機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,筆者以教學(xué)大綱中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為教學(xué)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)和開展實(shí)驗(yàn)過程,教師只介紹實(shí)驗(yàn)主題、原理、條件與設(shè)計(jì)原則等,由學(xué)生分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,教師適當(dāng)引導(dǎo)并選出其中最符合教學(xué)大綱和最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案開展實(shí)驗(yàn)。該教學(xué)方式采用了自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與啟發(fā)式教學(xué)的方法,能夠融合自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和機(jī)能實(shí)驗(yàn)兩者的優(yōu)勢(shì),提高教學(xué)效果和質(zhì)量。

2 自主設(shè)計(jì)機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展

教師在課上先介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí):(1)實(shí)驗(yàn)主題:比如觀察鹽酸消旋山莨菪堿對(duì)肺水腫的預(yù)防作用;(2)肺水腫的臨床病理特點(diǎn)與機(jī)制;(3)實(shí)驗(yàn)對(duì)象與麻醉劑的特點(diǎn)及選擇原則;(4)已具備的實(shí)驗(yàn)條件;(5)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則;(6)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程的注意事項(xiàng)等。學(xué)生每3～5人分為一組,根據(jù)老師介紹的相關(guān)內(nèi)容,先組內(nèi)討論設(shè)計(jì)思路并確定方案,包括題目、實(shí)驗(yàn)對(duì)象、藥品、動(dòng)物分組、手術(shù)、觀察指標(biāo)、實(shí)驗(yàn)方法及步驟等。然后各組派1名代表分別介紹自己組的方案及其理論依據(jù),并進(jìn)行全班討論,教師匯總各組方案并有針對(duì)性地提出存在的問題和優(yōu)缺點(diǎn),由班級(jí)挑選出最符合教學(xué)大綱和最優(yōu)的設(shè)計(jì)開展實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)操作過程由教師全程指導(dǎo),對(duì)學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問題和操作問題進(jìn)行解答和示范。引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后讓學(xué)生利用所學(xué)的理論知識(shí)針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出分析討論,教師進(jìn)行指導(dǎo)和歸納總結(jié)。同時(shí),教師可引導(dǎo)學(xué)生課后查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料,對(duì)所學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行拓展,比如復(fù)制肺水腫動(dòng)物模型的方法都有哪些?還有哪些藥物對(duì)肺水腫具有預(yù)防作用?以該模型為基礎(chǔ)還可以進(jìn)行哪些研究?讓學(xué)有余力的學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,查閱文獻(xiàn)撰寫標(biāo)書,自愿提交具有創(chuàng)新性和可行性的項(xiàng)目,利用業(yè)余時(shí)間以興趣小組或大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的形式開展研究,嘗試撰寫研究論文并發(fā)表。將自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,在驗(yàn)證理論知識(shí)與結(jié)論的同時(shí),學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容,為獨(dú)立設(shè)計(jì)創(chuàng)新性和可行性較高的研究項(xiàng)目奠定基礎(chǔ),既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性,鞏固基礎(chǔ)理論知識(shí),又可培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力,同時(shí)兼顧不同學(xué)生之間科研興趣與科研能力的差異。

3 教學(xué)效果分析

傳統(tǒng)的教學(xué)模式,學(xué)生“照方抓藥”,按照預(yù)定的實(shí)驗(yàn)步驟被動(dòng)地開展操作過程,使學(xué)生逐漸養(yǎng)成了“實(shí)驗(yàn)課只是動(dòng)手做一做”的固定化、機(jī)械化思維,缺乏對(duì)自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[3,7]。自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)作為一種新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,以學(xué)生為主體,變“驗(yàn)證”為“探究”,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,已被眾多高校教師接受和嘗試,在鞏固理論知識(shí)、提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綜合能力方面發(fā)揮重要作用[8]。本文對(duì)引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)機(jī)能實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式進(jìn)行了探索,在2018級(jí)臨床及2019級(jí)護(hù)理本科專業(yè)中,選取了5個(gè)班級(jí)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐,并對(duì)109名學(xué)生(男生占42.2%,女生占57.8%)進(jìn)行了匿名問卷調(diào)查,結(jié)果顯示:有57.8%的學(xué)生認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)方面的綜合能力有很大提高,39.4%的學(xué)生認(rèn)為有一定的提高,僅有2.8%的學(xué)生認(rèn)為沒有提高。新的教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式,使學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng),促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考、積極探索實(shí)驗(yàn)過程。區(qū)別于傳統(tǒng)的教學(xué)模式,學(xué)生在確定實(shí)驗(yàn)題目,選擇合適的麻醉藥品和實(shí)驗(yàn)對(duì)象,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分組和步驟,確定觀察指標(biāo)以及討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果等方面均得到了不同程度的鍛煉。調(diào)查結(jié)果顯示,有68.8%的學(xué)生對(duì)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的上課方式非常感興趣,并期待下次實(shí)驗(yàn)課采用同樣的模式;30.3%的學(xué)生比較感興趣,有0.9%的學(xué)生不感興趣。65.1%的學(xué)生上課積極性很高,33.0%的學(xué)生認(rèn)為比較有積極性,僅有1.8%的學(xué)生積極性不高,認(rèn)為課時(shí)延長(zhǎng)。新模式教學(xué)調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,啟發(fā)科研思維,學(xué)生體會(huì)到主動(dòng)探索實(shí)驗(yàn)研究的樂趣,課上表現(xiàn)出較高的興趣和積極性。在小組內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)討論環(huán)節(jié),多數(shù)同學(xué)能夠發(fā)揮創(chuàng)造與邏輯性思維,展現(xiàn)出綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力。調(diào)查顯示,93.6%的學(xué)生均有參與討論,利用各自的知識(shí)積累與儲(chǔ)備提出自己的想法和見解,其中33.0%的學(xué)生參與度非常高,但有6.4%的學(xué)生很少或者基本沒有發(fā)言,主要原因是這部分同學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備過少,未完全掌握自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法,同時(shí)個(gè)別學(xué)生性格內(nèi)向,不善于與同學(xué)討論交流。此外,調(diào)查問卷結(jié)果還顯示,僅有7.3%的學(xué)生在課前已經(jīng)掌握了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí),有89.9%的學(xué)生是通過新的教學(xué)方式學(xué)會(huì)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和方法,僅有2.8%的學(xué)生仍不清楚如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,表明在傳統(tǒng)教學(xué)模式下,少部分同學(xué)借助學(xué)校的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在教研室老師的指導(dǎo)下進(jìn)行過科研的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練,對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與開展有一定的了解,但多數(shù)學(xué)生從未參與過科研工作,未獲得綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂蒲兴刭|(zhì)的培養(yǎng),缺乏實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)知識(shí)儲(chǔ)備和科研思維。通過自主設(shè)計(jì)機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生掌握了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則和方法,對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)過程、方法步驟及結(jié)論等內(nèi)容印象深刻,對(duì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的理論知識(shí)理解更加透徹。學(xué)生對(duì)新的教學(xué)模式認(rèn)可度較高,能獲得更好的教學(xué)效果。調(diào)查顯示,有50.5%的學(xué)生認(rèn)為自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在啟發(fā)科研思維,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,提高獨(dú)立分析問題、解決問題的能力方面作用很大,有43.1%的學(xué)生認(rèn)為作用較大,有6.4%的學(xué)生認(rèn)為有些作用。傳統(tǒng)教學(xué)模式下,學(xué)生思維僵化,課上按照教師講解的步驟機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)操作,使學(xué)生逐漸產(chǎn)生了實(shí)驗(yàn)課就是老師“要我做”的印象。而新教學(xué)方式能提高學(xué)生的主動(dòng)性,變“要我做”為“我要做”,學(xué)生對(duì)自己設(shè)計(jì)的內(nèi)容具有更高的興趣和探索意愿,既鍛煉了科研思維,又提高了獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。隨著對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不斷學(xué)習(xí)和拓展,學(xué)生能夠養(yǎng)成良好的科研思維和素養(yǎng),在今后的學(xué)習(xí)中逐步由“我要做”向“我會(huì)做”轉(zhuǎn)變。在是否希望老師參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與開展方面,33.9%的學(xué)生希望老師全程指導(dǎo),66.1%的學(xué)生則希望獨(dú)立完成設(shè)計(jì)過程或開展實(shí)驗(yàn),盡量減少教師的干預(yù),表明學(xué)生主觀上具有很強(qiáng)的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和自主創(chuàng)新的意愿,對(duì)被動(dòng)接受灌輸知識(shí)的傳統(tǒng)教學(xué)模式認(rèn)可度很低。滿意度調(diào)查顯示,95.4%的學(xué)生對(duì)新教學(xué)方式很滿意,4.6%的學(xué)生不滿意。表明大多數(shù)學(xué)生認(rèn)可自主設(shè)計(jì)機(jī)能實(shí)驗(yàn)的新教學(xué)方式。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相比,學(xué)生更愿意接受新穎的授課方式。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn),部分學(xué)生對(duì)新教學(xué)方式不滿意的原因主要有:(1)上課時(shí)間延長(zhǎng);(2)分組討論時(shí)間太短,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)間不足;(3)實(shí)驗(yàn)儀器比較少,自己提出的觀察指標(biāo)得不到檢測(cè)等。一方面,討論時(shí)間過短不利于學(xué)生充分思考和設(shè)計(jì)內(nèi)容;另一方面,某些關(guān)鍵指標(biāo)可能因基礎(chǔ)設(shè)備不足得不到驗(yàn)證,會(huì)使學(xué)生喪失積極性,產(chǎn)生一定程度的挫敗感。因此,解決這幾個(gè)方面的問題,需要適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入。在采用新教學(xué)方式授課的過程中,學(xué)生普遍認(rèn)為最大的收獲在于能自主學(xué)習(xí),小組討論對(duì)獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)起到鍛煉作用,上課積極性高,參與感和成就感更強(qiáng),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容掌握得也更扎實(shí)。

4 討論

自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一般包括前期準(zhǔn)備、查閱文獻(xiàn)設(shè)計(jì)方案、分組討論、實(shí)施方案、總結(jié)并撰寫報(bào)告等環(huán)節(jié)[9-10],已在高校教學(xué)改革中進(jìn)行了初步探索與應(yīng)用。機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)是高等醫(yī)學(xué)院校的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課,在許多醫(yī)學(xué)專業(yè)中均有開設(shè),本文將自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法應(yīng)用于機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,時(shí)間限定在教學(xué)課時(shí)之內(nèi),具有周期短、學(xué)時(shí)可控的特點(diǎn)。該教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)方案相對(duì)確定,學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程,突出學(xué)生的主體地位,變被動(dòng)灌輸知識(shí)為主動(dòng)探求,提高學(xué)生的積極性和主動(dòng)性,鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力和科研思維。同時(shí),教學(xué)過程中實(shí)驗(yàn)條件齊備,無須額外添置儀器設(shè)備和試劑藥品,節(jié)約人力、物力和經(jīng)費(fèi)。新的教學(xué)模式將機(jī)能實(shí)驗(yàn)以探究的方式呈現(xiàn),可在有限的軟硬件條件和時(shí)間周期內(nèi)達(dá)到更好的教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量。同時(shí),該教學(xué)模式能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考主動(dòng)探索的意識(shí)和創(chuàng)新精神,啟發(fā)科研思維,提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng),適合在機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)的教學(xué)中應(yīng)用。但新教學(xué)模式也存在學(xué)生不能自主選題、教學(xué)時(shí)間延長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備少、檢測(cè)指標(biāo)不全面等問題,在今后的教學(xué)過程中有待于進(jìn)一步探索與解決。