以研促教在病理生理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與思考

魏純純 曹冬梅 張海 章衛(wèi)平

[摘要]?通過開展科學(xué)研究，培養(yǎng)教師的能力，形成原創(chuàng)性科研成果。同時(shí)運(yùn)用教學(xué)學(xué)術(shù)的方法，將科研成果融入臨床醫(yī)學(xué)五年制《病理生理學(xué)》教學(xué)，并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估。將科研成果融入理論教學(xué)，促進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容的更新，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情。將科研成果融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高了實(shí)驗(yàn)的成功率。將科研方法應(yīng)用在理論教學(xué)中，培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解決問題的能力。將科研思維融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在潛移默化中將實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法和基本原則傳授給學(xué)生。最后，指導(dǎo)學(xué)生直接參與科學(xué)研究，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和科研動(dòng)手能力。通過將科研成果和思維方法融入到教學(xué)工作，促進(jìn)了《病理生理學(xué)》教學(xué)工作的進(jìn)步，改善了教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]?教學(xué)；科研；病理生理學(xué)

[中圖分類號(hào)]?G42????[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]?A ????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2024.05.021

教學(xué)和科研的關(guān)系是高等教育領(lǐng)域廣泛討論的課題[1]。在自然科學(xué)領(lǐng)域，深入的科學(xué)研究極大地促進(jìn)教學(xué)工作的發(fā)展和進(jìn)步，主要體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容的更新，教學(xué)方法的改進(jìn)和教師能力培養(yǎng)等方面（圖1）。病理生理學(xué)是連接基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的橋梁學(xué)科，其學(xué)科任務(wù)是通過研究疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸，從而揭示疾病的本質(zhì)。學(xué)科任務(wù)決定了病理生理學(xué)，區(qū)別于一般的觀察性和描述性的學(xué)科，是以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)驗(yàn)證和理論推導(dǎo)為基礎(chǔ)的學(xué)科。在病理生理學(xué)教學(xué)中引入科研思維，把科研融入教學(xué)，有助于加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。本文以筆者在病理生理學(xué)教學(xué)中的工作實(shí)踐為基礎(chǔ)，總結(jié)了將科研成果、方法和思維融入教學(xué)的策略、實(shí)踐和思考。

1??開展教學(xué)學(xué)術(shù)研究，探索將研究成果融入教學(xué)的方法策略

教學(xué)學(xué)術(shù)的概念，最早由Boyer[2]提出，他把學(xué)術(shù)分為“發(fā)現(xiàn)的學(xué)術(shù)”和“教授的學(xué)術(shù)”，其中“發(fā)現(xiàn)的學(xué)術(shù)”是指科學(xué)研究，而“教授的學(xué)術(shù)”是聚焦教學(xué)方法與實(shí)踐的研究。Shulman等[3]進(jìn)一步完善了它的概念，其英文表述為“scholarship?of?teaching?and?learning（SOTL）”[3]。國內(nèi)將其譯為教學(xué)學(xué)術(shù)，并定義為以自身教學(xué)為對(duì)象的學(xué)術(shù)活動(dòng)。教學(xué)學(xué)術(shù)是科研與教學(xué)的橋梁，致力于持續(xù)更新教材內(nèi)容，提升課堂教學(xué)質(zhì)量，優(yōu)化教學(xué)方法，從而培養(yǎng)優(yōu)秀的人才。教改課題是教學(xué)學(xué)術(shù)研究的具體實(shí)踐。例如，本教研室正在進(jìn)行的一個(gè)教改課題，就致力于實(shí)驗(yàn)教材的重新編寫，以解決部分實(shí)驗(yàn)操作難度過高的問題，并把實(shí)驗(yàn)室的科研成果應(yīng)用到教學(xué)實(shí)驗(yàn)中。改進(jìn)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)應(yīng)用到教學(xué)中，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率，改善了課堂效果。

2??將科研成果引入教學(xué)，更新教學(xué)內(nèi)容

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人類對(duì)世界的認(rèn)識(shí)和改造的能力也不斷進(jìn)步，自然科學(xué)則處于發(fā)展的最前沿。這就要求高校教師要參與科研，掌握領(lǐng)域前沿進(jìn)展，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，教給學(xué)生“最新”的知識(shí)。同時(shí)激發(fā)學(xué)生的興趣，激勵(lì)其參與到科研實(shí)踐中[4]。筆者所在的海軍軍醫(yī)大學(xué)病理生理學(xué)教研室長期致力于內(nèi)分泌與代謝、腫瘤和心血管領(lǐng)域的研究，深入探討了轉(zhuǎn)錄因子ZBTB20在各系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用。這些研究與病理生理學(xué)課程中的各種病理過程密切相關(guān)，將其恰當(dāng)?shù)囊虢虒W(xué)工作中，促進(jìn)了學(xué)科建設(shè)的發(fā)展，形成了鮮明的學(xué)科優(yōu)勢和教學(xué)特色。

2.1??將科研成果引入理論教學(xué)

將科研成果引入理論教學(xué)，教給學(xué)生最新的知識(shí)。統(tǒng)編教材五年再版一次，而知識(shí)更新速度遠(yuǎn)快于此，因此教學(xué)過程中不能一味地照本宣科，需要及時(shí)將領(lǐng)域內(nèi)的新成果融入教學(xué)內(nèi)容中。我們把自身的科研成果融入到教學(xué)內(nèi)容中，不僅可以促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的更新，還可以促進(jìn)自身教學(xué)與科研兩方面工作的結(jié)合。例如，在《糖脂代謝紊亂》的章節(jié)中，講授脂代謝的調(diào)節(jié)時(shí)，引入了教研室的科研成果：筆者教研室首先發(fā)現(xiàn)的鋅指蛋白ZBTB20在機(jī)體脂代謝調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其可通過碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白和脂蛋白脂肪酶，參與脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)，這些研究成果發(fā)表在國際權(quán)威雜志《Nature?communication》和《Hepatology》上[5-6]。在《應(yīng)激》的章節(jié)中，講授糖皮質(zhì)激素對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用時(shí)，也引入了筆者教研室在糖皮質(zhì)激素調(diào)控腫瘤發(fā)生發(fā)展的研究進(jìn)展。很多新的研究成果，學(xué)生很難在中文資料中看到，在課堂上分享一些未發(fā)表的研究成果，這有助于學(xué)生了解領(lǐng)域前沿進(jìn)展。

另一方面從事科研工作的教師在講授其研究方向相關(guān)領(lǐng)域的理論知識(shí)時(shí)，將自己的科研成果融入其中，可將知識(shí)點(diǎn)講得更深入透徹，同時(shí)激發(fā)學(xué)生對(duì)該領(lǐng)域研究的興趣。例如，在《發(fā)熱》章節(jié)中，講授調(diào)定點(diǎn)上移后機(jī)體體溫升高的機(jī)制這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，筆者會(huì)引入教研室關(guān)于棕色脂肪產(chǎn)熱的研究成果：當(dāng)在致熱原的作用下，調(diào)定點(diǎn)上移之后，機(jī)體正常體溫低于調(diào)定點(diǎn)，機(jī)體就會(huì)減少散熱，增加產(chǎn)熱。減少散熱的機(jī)制有減少排汗和排尿、皮膚血管的收縮，而增加產(chǎn)熱機(jī)制有肌肉的顫抖產(chǎn)熱（寒戰(zhàn)）、棕色脂肪的非顫抖產(chǎn)熱等。而棕色脂肪的產(chǎn)熱，不僅僅是發(fā)熱時(shí)體溫上升的機(jī)制，還是機(jī)體維持能量代謝平衡的重要手段，作為治療肥胖的潛在靶點(diǎn)吸引了科學(xué)家的關(guān)注。

棕色脂肪產(chǎn)熱的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制是筆者教研室研究的方向之一，通過對(duì)其調(diào)控機(jī)制的研究，可為通過棕色脂肪改善肥胖，提供理論支持和治療靶點(diǎn)。這些科研成果和觀點(diǎn)的引入，由于是老師的切身經(jīng)歷，更能激發(fā)學(xué)生的科研興趣，為學(xué)生主動(dòng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，參與科學(xué)研究作了鋪墊。然而科研工作能涉及到領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)相對(duì)較窄的方向，而教學(xué)工作則涉及到全學(xué)科方向，如果僅僅將自身的科研成果結(jié)合到實(shí)驗(yàn)中，會(huì)有很大的局限性。為了解決教學(xué)需要、滿足學(xué)生的求知欲望、不斷提高教學(xué)質(zhì)量，教研室要求每一位老師都要關(guān)注講授內(nèi)容的前沿進(jìn)展，并且將其整合到教學(xué)內(nèi)容中去。

2.2??將科研成果引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)

科研成果除了可以引入理論教學(xué)，還可以引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，更新教學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。本教研室有完善的科研平臺(tái)，建立了SPF級(jí)的動(dòng)物房及多個(gè)國內(nèi)罕見品系的基因修飾小鼠。我們一些動(dòng)物模型可以復(fù)制典型的病理生理過程，將這些動(dòng)物模型引入教學(xué)實(shí)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的更新和豐富。轉(zhuǎn)基因小鼠在標(biāo)準(zhǔn)飲食下就會(huì)發(fā)生非常嚴(yán)重的脂肪肝，給與一定飲食誘導(dǎo)，就會(huì)出現(xiàn)肝功能不全，筆者利用該模型開展了新的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。首先給學(xué)生介紹轉(zhuǎn)基因小鼠的經(jīng)典構(gòu)建方法，使學(xué)生了解分子體內(nèi)功能的經(jīng)典研究方法；然后讓學(xué)生取血，用血氨儀檢測血液中血氨含量，用血生化儀檢測肝功能指標(biāo)谷草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶，并觀察小鼠精神狀態(tài)、四肢肌張力和呼吸狀況，使學(xué)生體會(huì)診斷的過程；最后讓學(xué)生解剖小鼠，觀察脂肪肝和正常肝臟的顯著差異，這是之前的肝功能不全模型沒有的現(xiàn)象。

除了肝功能不全的實(shí)驗(yàn)，教研室在新編的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊中，還將科研項(xiàng)目中高脂誘導(dǎo)的肥胖小鼠引入教學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中首先通過葡萄糖耐量實(shí)驗(yàn)和胰島素耐量實(shí)驗(yàn)，比較高脂喂養(yǎng)小鼠和普食喂養(yǎng)小鼠糖代謝穩(wěn)態(tài)的差異，然后總結(jié)時(shí)簡單綜述一下肥胖引起糖尿病的機(jī)制，引起同學(xué)們對(duì)肥胖人口劇增加重醫(yī)療系統(tǒng)負(fù)荷的關(guān)注?？茖W(xué)研究是創(chuàng)新的、先進(jìn)的和發(fā)展的，將科研成果引入教學(xué)實(shí)驗(yàn)，極大地促進(jìn)了教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新，以滿足不斷發(fā)展的育人需求。

3??將科研方法引入教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科研思維

科研工作從提出問題，到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、推進(jìn)實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)收集，最后進(jìn)行結(jié)果的匯總分析，是一個(gè)嚴(yán)密遞進(jìn)的科學(xué)過程，是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，創(chuàng)造性的獲得新知識(shí)的過程。除了將科研成果融入教學(xué)工作，筆者所在教研室還鼓勵(lì)老師將科研思維和方法運(yùn)用到教學(xué)工作中。在傳授學(xué)生知識(shí)的同時(shí)，還可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法。

3.1??以問題為中心的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生參與科研的興趣和熱情

教研室通過文獻(xiàn)討論、集體備課和課前試講等途徑促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容更新，深入淺出的將前沿進(jìn)展融入教學(xué)。在授課時(shí)不僅要講授前沿的科研進(jìn)展，還要簡單介紹這些研究的設(shè)計(jì)思路和創(chuàng)新點(diǎn)，更好的滿足學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新需求，激發(fā)其科研興趣。比如在《缺氧》一章中，我們可以將低氧誘導(dǎo)因子獲得2019年諾貝爾獎(jiǎng)的圖片放在第一張幻燈，通過焦點(diǎn)事件吸引同學(xué)們的關(guān)注和興趣。

首先，簡單介紹低氧誘導(dǎo)因子的發(fā)現(xiàn)；然后，通過對(duì)三位科學(xué)家貢獻(xiàn)的介紹，簡單講述低氧誘導(dǎo)因子調(diào)控細(xì)胞適應(yīng)低氧環(huán)境的功能，介紹這種功能在腫瘤發(fā)展中的作用，并介紹經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路；最后，介紹低氧誘導(dǎo)因子功能的發(fā)現(xiàn)在臨床藥物研發(fā)中的意義。介紹完之后，直接引出《缺氧》章節(jié)的內(nèi)容，這樣既可以分享最新前沿進(jìn)展，又可以讓同學(xué)們對(duì)章節(jié)內(nèi)容產(chǎn)生期待。

科研的過程其實(shí)就是提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集資料和解決問題的過程。這種思路應(yīng)用到教學(xué)中，就形成了以問題為中心的教學(xué)方法（problem?based?learning，PBL）[7]。筆者教研室也采用了這種教學(xué)方法，首先，給同學(xué)們布置一些科研設(shè)計(jì)的可選作業(yè)，同學(xué)們自行選擇課題，并組隊(duì)進(jìn)行科研設(shè)計(jì)。然后，根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和打分，一方面作為形成性評(píng)價(jià)的一部分，另一方面可以選擇一些有興趣、有思路的學(xué)生直接參與科研實(shí)踐。這種方式可以很好地激發(fā)學(xué)生的積極性，提高其自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新能力。

3.2??依托自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科研設(shè)計(jì)思路

科學(xué)問題確定以后，就需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究探索，這其中研究方案的設(shè)計(jì)至關(guān)重要?？蒲性O(shè)計(jì)的方法和原則是創(chuàng)新型專業(yè)人才必須掌握的，筆者將這些原則和方法融入教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，讓同學(xué)們在潛移默化中理解和掌握。以缺氧實(shí)驗(yàn)課為例，在探討密閉環(huán)境中小鼠死亡原因的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了單純低氧組、單純高二氧化碳組和低氧合并高二氧化碳組，每組6只小鼠。通過比較小鼠的存活時(shí)間，可以得出密閉空間中小鼠的死亡原因是低氧，這里融入了設(shè)置“對(duì)照”的原則。而存活時(shí)間的比較并不是單純比較值的大小，而是比較不同處理6只小鼠存活時(shí)間的均值差異有沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這里融入了科學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法。而3種處理要選擇大小接近、性別相同的小鼠，在容積相同的密閉容器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這里融入了設(shè)置單一變量的原則。在用亞硝酸鹽模擬高鐵血紅蛋白血癥的實(shí)驗(yàn)中，分別給3組小鼠注射生理鹽水、亞硝酸鈉、亞硝酸鈉和美蘭，這個(gè)實(shí)驗(yàn)融入了“回補(bǔ)實(shí)驗(yàn)”的思想。將科研設(shè)計(jì)和原則引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一方面可使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加具有科學(xué)性，另一方面也突出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4??指導(dǎo)學(xué)生參與課題研究，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科研動(dòng)手能力，本教研室引導(dǎo)學(xué)生直接參與到科研實(shí)踐中。主要是依托在研項(xiàng)目，以大學(xué)生創(chuàng)新課題、大學(xué)生生命科學(xué)競賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)等形式，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究。由于本科生科研基礎(chǔ)薄弱、時(shí)間零散、精力容易分散等特點(diǎn)，本教研室在指導(dǎo)本科生參與科研實(shí)踐時(shí)，一般遵守以下幾個(gè)原則。

第一，在選題方面，從科研項(xiàng)目中分出一個(gè)周期短、難度適中且可以形成初步結(jié)論的子課題。這樣選題既有利于學(xué)生堅(jiān)持完成，又可使其得到系統(tǒng)的訓(xùn)練。第二，在制定研究方案時(shí)，教師只負(fù)責(zé)教會(huì)學(xué)生科研設(shè)計(jì)的基本原則，鼓勵(lì)學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)資料后自主完成，只在必要時(shí)進(jìn)行修改和指導(dǎo)。這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生整合信息的能力和科研思維，避免其養(yǎng)成“拿來主義”的不良習(xí)慣。第三，在課題實(shí)施階段，一是要幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的科研習(xí)慣：規(guī)范的操作科研設(shè)備，按照標(biāo)準(zhǔn)流程完成實(shí)驗(yàn)，規(guī)范的記錄實(shí)驗(yàn)過程，合理安排時(shí)間并及時(shí)分析結(jié)果；二是要注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。最后，在課題的總結(jié)階段，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整合，并撰寫研究報(bào)告，這個(gè)過程鍛煉學(xué)生分析數(shù)據(jù)和學(xué)術(shù)寫作的能力。

5??總結(jié)

作為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)科的一線教育工作者，深入的參與科研工作，是提高思維能力、掌握學(xué)科前沿，進(jìn)而提高教學(xué)能力的有效手段。在教學(xué)實(shí)踐中，利用教學(xué)學(xué)術(shù)的方法，將研究成果，科研方法和思維，有效的融入到教學(xué)工作中，可不斷促進(jìn)教學(xué)工作的進(jìn)步和發(fā)展。只有將教學(xué)和科研工作有效的結(jié)合，相互促進(jìn)，才能滿足日益提高的育人需求，為國家輸送高水平創(chuàng)新型專業(yè)人才。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2023–04–11）

（修回日期：2024–01–24）