在醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗教學(xué)中提高本科生科研能力的探索

李夏欣妤　陳媛

摘要：研究目的：通過醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗改革提高本科生創(chuàng)新思維及科研能力。方法：通過優(yōu)化實驗課程體系，開放實驗室及實驗準(zhǔn)備室，利用雨課堂結(jié)合線上線下教學(xué)，進(jìn)行個性化精準(zhǔn)施教，鼓勵學(xué)生參加教師課題組，最后發(fā)放學(xué)期末教學(xué)問卷調(diào)查，對改革后機(jī)能學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行匿名評價，并通過期末考試評價教學(xué)效果。結(jié)論：使用改革后的實驗教學(xué)方式和手段培養(yǎng)學(xué)生的科研思維、實踐能力、科研踐行能力，探究如何提高本科生科研能力。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗；本科生；科研能力

一、問題提出

醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗是把生理學(xué)、藥理學(xué)和病理生理學(xué)三門學(xué)科的試驗抽離后，進(jìn)行有機(jī)的融合構(gòu)建，形成一門綜合性實驗課程，它獨(dú)立于理論教學(xué)過程，有自己的學(xué)術(shù)領(lǐng)域范圍和技術(shù)特點，教學(xué)內(nèi)容涉及多種實驗操作技能，并以獨(dú)特的視角在實踐中見證和應(yīng)用。這三門學(xué)科的理論知識課程以實驗教學(xué)為主，將實驗動物作為“患者”，通過學(xué)生之間的密切協(xié)作，模擬臨床職業(yè)環(huán)境，對學(xué)生實踐技能和應(yīng)用理論知識的能力進(jìn)行初步訓(xùn)練。

醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗與三大技能學(xué)科理論教學(xué)之間分而不離，相互依托，相互促進(jìn)，協(xié)調(diào)發(fā)展。醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗課程內(nèi)容包含三門學(xué)科基礎(chǔ)理論知識的運(yùn)用、醫(yī)學(xué)科研的能力、實驗設(shè)計的基本方法、典型案例討論，是聯(lián)系基礎(chǔ)理論，承接臨床實踐，輻射醫(yī)學(xué)研究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科研思維和創(chuàng)新能力的橋梁課程。

在現(xiàn)階段的醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗教學(xué)中，教師會先示教再小結(jié)，學(xué)生聽課后模仿教師的示教進(jìn)行實驗操作。然而在撰寫實驗報告時，學(xué)生常常照抄書本中的實驗原理，對實驗具體操作步驟、實驗觀察項目和實驗結(jié)果往往知其然而不知其所以然。這種傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實驗課程過于刻板，只停留在表層，學(xué)生只是機(jī)械被動地跟隨指導(dǎo)完成實驗及課后實驗報告，缺乏主動探究的能力。這樣的教學(xué)很難達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生思考、培養(yǎng)學(xué)生動手能力和科研思維的目的。

二、醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗教學(xué)改革

基于國務(wù)院辦公廳于2020年發(fā)布的《關(guān)于加快醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》，昆明醫(yī)科大學(xué)海源學(xué)院機(jī)能學(xué)實驗室（以下簡稱實驗室）選取2020級和2021級臨床專業(yè)四個大班共430名學(xué)生，隨機(jī)分為改革教學(xué)實驗組和傳統(tǒng)教學(xué)模式對照組，開展教學(xué)改革，以促進(jìn)本科生科研思維能力、改革醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗課為目標(biāo)，充分利用現(xiàn)有實驗室資源，優(yōu)化實驗課程體系，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

（一）優(yōu)化實驗課程體系，提高本科生綜合實驗?zāi)芰?/p>

實驗室根據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和教師基礎(chǔ)理論知識授課情況，通過優(yōu)化實驗方案、整合實驗內(nèi)容、改革機(jī)能學(xué)實驗內(nèi)容，設(shè)計“三梯度”實驗教學(xué)結(jié)構(gòu)，按學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況遵循從低到高、從易到難、從經(jīng)典到創(chuàng)新的原則，建設(shè)實驗教學(xué)體系。

“三梯度”實驗教學(xué)結(jié)構(gòu)如下。第一，基礎(chǔ)驗證性實驗。教師保留了醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗中的經(jīng)典實驗內(nèi)容，通過家兔的急性動物實驗訓(xùn)練學(xué)生的基本技能和操作規(guī)范，使學(xué)生掌握急性動物實驗的手術(shù)操作方法，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的操作習(xí)慣。在這個梯度的實驗教學(xué)中，教師進(jìn)行示范，學(xué)生按規(guī)范操作進(jìn)行動物手術(shù)操作。第二，綜合提高性實驗。教師注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識和基礎(chǔ)實驗技能解決實際問題，關(guān)注學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練。如氯丙嗪增強(qiáng)小鼠對缺氧耐受最佳效果的環(huán)境溫度的實驗研究，學(xué)生在實驗中自主探索小鼠處于怎樣的環(huán)境溫度才能在密閉氧氣中達(dá)到最長生存時間。第三，拓展創(chuàng)新性實驗。經(jīng)過大學(xué)二年級上學(xué)期基礎(chǔ)驗證性實驗到綜合提高性實驗的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)完全掌握實驗相關(guān)理論知識和實驗基本操作技能。大學(xué)二年級下學(xué)期時，學(xué)生已有一定的知識儲備，這時引導(dǎo)學(xué)生利用檢索知識查閱資料、自學(xué)慕課、設(shè)計實驗、論證立項、實施實驗、統(tǒng)計數(shù)據(jù)并分析、歸納總結(jié)、撰寫論文八個過程，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，增強(qiáng)科研能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。教師則進(jìn)行指導(dǎo)和引導(dǎo)，尊重學(xué)生設(shè)計、評價實驗實施的可行性和科學(xué)性。通過“三梯度”實驗教學(xué)，不僅加強(qiáng)了學(xué)科間的交叉融合，還增強(qiáng)了學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)換為解決實際問題的能力。

（二）充分利用現(xiàn)有實驗室的科研條件，實施個性化教育

為鞏固學(xué)生對基礎(chǔ)驗證性實驗的掌握，實驗室有組織、有計劃地向?qū)W生開放部分實驗項目，培養(yǎng)他們的基礎(chǔ)操作技能和動手實踐能力。每學(xué)期初期，實驗室會向?qū)W生公布本學(xué)期實驗室的開放計劃，學(xué)生在規(guī)定期限內(nèi)，遵守實驗室生物安全前提下預(yù)約使用實驗室。在實驗室開放過程中，教師帶領(lǐng)學(xué)生檢查實驗設(shè)備，并確保實驗材料準(zhǔn)備充足，保證每個學(xué)生有足夠的動手機(jī)會。不僅如此，指導(dǎo)教師應(yīng)放手不放眼，針對實驗每個環(huán)節(jié)的難點和易錯點進(jìn)行示范與指導(dǎo)教學(xué)，確保實驗的順利進(jìn)行，在提高學(xué)生動手能力和實踐能力的同時，鞏固學(xué)生對經(jīng)典機(jī)能學(xué)實驗的掌握。

（三）開放實驗準(zhǔn)備室，加強(qiáng)學(xué)生對綜合實驗的理解

在每次實驗課前，實驗室開放實驗準(zhǔn)備室，學(xué)生與教師共同準(zhǔn)備實驗。實驗準(zhǔn)備工作是醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗順利開展的第一環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段的教學(xué)模式是教師提前準(zhǔn)備好實驗藥品、實驗用物、實驗耗材，再把MD3000型信息化一體機(jī)生物信號采集處理系統(tǒng)連接上相應(yīng)的電極。上課時，學(xué)生按書本規(guī)定流程操作。由于學(xué)生沒有參與前期準(zhǔn)備工作，他們對所需藥品的制備過程缺乏了解，對生物信號采集處理系統(tǒng)的工作原理知之甚少，觀察結(jié)果時只知表面，不能深入理解本質(zhì)，對實驗原理的理解模糊。在開放實驗準(zhǔn)備室后，學(xué)生可以利用課余時間準(zhǔn)備實驗所需物品，了解實驗內(nèi)容，連接實驗設(shè)備。教師要鼓勵學(xué)生動手操作，并進(jìn)行指導(dǎo)、示范，提高學(xué)生的動手能力。通過參與實驗準(zhǔn)備工作，學(xué)生不僅能體驗前期準(zhǔn)備工作的辛苦和煩瑣，還能鞏固對生物信號采集系統(tǒng)的掌握，同時能減少學(xué)生在實驗過程中對實驗藥品和實驗耗材的浪費(fèi)，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、求實、勤儉、節(jié)約的態(tài)度。

（四）開放教師科研課題，成立科研興趣小組，促進(jìn)創(chuàng)新性實驗開展

在大二下學(xué)期，學(xué)生有了一定的理論知識和操作技能，可以根據(jù)自己的興趣選擇加入教師課題組，觀摩并參與科研工作，拓寬知識面，增強(qiáng)科研思維與團(tuán)隊協(xié)作能力。

課前，教師可以利用雨課堂推送預(yù)習(xí)資料和基本實驗操作視頻，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)。課中，教師根據(jù)雨課堂反映的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，精準(zhǔn)施教，并分享結(jié)果，進(jìn)行針對性總結(jié)。學(xué)生用基本實驗技能解決實際問題，參與互動，反饋學(xué)習(xí)中遇到的問題。課后，教師帶領(lǐng)學(xué)生參與自己的科研活動。與傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容相比，教師課題的相關(guān)研究是經(jīng)過立項專家驗證過可行性和創(chuàng)新性的科學(xué)項目，更具有前沿性和科學(xué)性。學(xué)生參與教師的科研課題工作，可以滿足學(xué)生提高科研能力的愿望和需求。教師要以課題的研究背景為依托，通過雨課堂推送高質(zhì)量SCI（科學(xué)引文索引）英文文獻(xiàn)，指導(dǎo)學(xué)生閱讀文獻(xiàn)，然后鼓勵他們撰寫綜述，并定期開展科研組會，分析、討論實驗現(xiàn)象和結(jié)果。科研實驗后期，學(xué)生提取部分實驗數(shù)據(jù)，在教師的指導(dǎo)下撰寫論文。

三、教學(xué)效果評價

在本次教學(xué)改革研究中，通過發(fā)放學(xué)期末教學(xué)滿意度問卷調(diào)查，對改革后醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗教學(xué)模式的效果進(jìn)行分析。89.4%的學(xué)生能夠在機(jī)能實驗課中增強(qiáng)科研思維，掌握如何檢索前沿研究文獻(xiàn)，克服科研過程中重復(fù)枯燥的倦怠心理等；45.7%的學(xué)生能在教師的指導(dǎo)下撰寫綜述論文；71.1%的學(xué)生能夠獨(dú)立分析實驗數(shù)據(jù)；86%的學(xué)生能夠在參與教師實驗準(zhǔn)備階段了解實驗用藥的配置和實驗原理。

在期末考試中，將2021級臨床學(xué)生分為改革教學(xué)組和傳統(tǒng)教學(xué)組，分別對兩組學(xué)生期末醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗成績采用SPSS24.00進(jìn)行統(tǒng)計分析，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述數(shù)據(jù)分布情況，采用獨(dú)立樣本t檢驗比較組間差異，如表1所示。

數(shù)據(jù)顯示，在操作考試和理論考試中，改革教學(xué)組成績平均分均高于傳統(tǒng)教學(xué)組。

四、討論

醫(yī)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)是當(dāng)代醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分，是當(dāng)代社會發(fā)展的要求，也是素質(zhì)教育的核心。本研究以提高本科生科研能力為導(dǎo)向，對比傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)本科生機(jī)能學(xué)實驗，正確引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的研究興趣，盡早進(jìn)入自己感興趣的教師科研課題小組，開展以科學(xué)問題為導(dǎo)向的科研訓(xùn)練，參與課題研究的各個方面，對全面提高本科生的科研能力具有三方面的重要意義。

（一）接觸科研活動，培養(yǎng)科學(xué)好奇心，保持科研興趣

當(dāng)學(xué)生對某個科研課題產(chǎn)生興趣時，會自發(fā)地進(jìn)行探索，提高學(xué)習(xí)主動性。在初次接觸實驗課程的時候，學(xué)生對實驗課程抱有濃厚的興趣，渴望通過研究解決科學(xué)問題。然而，這種激情不能持久，會在枯燥乏味的實驗課程中逐漸減弱，特別是當(dāng)實驗遇到困難時。因此，教師應(yīng)盡早讓學(xué)生參與科研課題，學(xué)習(xí)當(dāng)今常用并實用的實驗技術(shù)，增強(qiáng)實驗操作技巧，保持科學(xué)的好奇心。在科研過程中，教師也可以適當(dāng)向?qū)W生介紹科研活動的意義，如屠呦呦在抗瘧疾藥物研究方面的杰出貢獻(xiàn)。這些科學(xué)家的經(jīng)歷能夠激發(fā)學(xué)生，使學(xué)生在科研工作中產(chǎn)生責(zé)任感和使命感，并喚起學(xué)生探究科學(xué)問題的欲望和興趣。

（二）合理規(guī)劃實驗課程，培養(yǎng)學(xué)生科研能力

要想合理培養(yǎng)學(xué)生科研能力，教師需要對實驗課程做出適當(dāng)規(guī)劃。對擁有濃厚科研興趣的學(xué)生來說，遵循現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育規(guī)律制訂科研能力培養(yǎng)方案非常重要。在基礎(chǔ)實驗階段，教師可以改革實驗課程，增加科研教學(xué)，采用線上線下相結(jié)合的方式，打破傳統(tǒng)教學(xué)固定場所和時間限制等桎梏，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）豐富科研經(jīng)歷，提高學(xué)生的綜合科研素質(zhì)

醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實驗課程教學(xué)改革可以豐富學(xué)生的科研經(jīng)歷，激發(fā)他們的科研潛能，還能提高他們的創(chuàng)新性思維和綜合科研素質(zhì)，服務(wù)“健康中國”發(fā)展戰(zhàn)略。

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基金項目：昆明醫(yī)科大學(xué)海源學(xué)院教學(xué)研究與教學(xué)改革建設(shè)質(zhì)量工程“促本科生科研能力的提高在機(jī)能學(xué)實驗教學(xué)改革中的探究”，課題編號：YJ2023JG008。