自主實驗設計與學生創新力鍛煉

導語：自主實驗設計與學生創新力鍛煉一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

機能實驗教學作為基礎醫學教育的重要組成部分,在培養醫學生的實踐能力和團隊精神中發揮了重要的作用。但傳統的機能實驗教學強調的是驗證性實驗,是理論課教學內容在實驗室的再現,對啟發學生的科研思維、培養其創新能力還遠遠不夠。為此,自1999年我校機能實驗中心成立后,我們進行了一系列機能實驗教學改革,包括最初的綜合性實驗、隨后的自主實驗設計以及新近設立的醫學動物實驗設計理論課,為促進學生多學科知識的交叉與融合,培養學生的創新精神和獨立分析問題、解決問題的能力奠定了良好的基礎,受到學生廣泛的好評。但同時我們也注意到,在這些實驗的具體實施過程中還存在一些問題,需要我們不斷進行總結,及時調整教學方案,為深化機能實驗教學的研究與改革,培養學生的創新能力和開闊的視野發揮積極的作用。

一、綜合性實驗的開展

傳統的機能實驗教學以驗證性實驗為主,主要目的在于強化與鞏固課堂理論知識,往往忽視了對學生創新能力和綜合素質的培養。而且,由于各學科之間缺乏有效地融合,使得實驗內容有較多的重復,因此在一定程度上還造成了教學資源的浪費。為此,北醫在1999年成立了統一的機能實驗中心,將生理學、病理生理學和藥理學三個教學實驗室融合在一起,實現了資源的優化和共享,并相應開設了一系列綜合性實驗,如“血壓調節和失血性休克”、“影響離體心臟灌流的因素及缺血—再灌注損傷”和“家兔腎功能測定及急性腎功能衰竭”等”,將生理學、病理生理學和藥理學的知識有機地結合起來,使學生對機體正常的生理調節機制、疾病時功能代謝的改變和藥物的作用有了直觀和連貫的認識,促進了學生對所學知識的融會貫通,提高了他們綜合運用知識的能力及彼此互助合作的團隊精神。綜合性實驗的不足之處在于實驗往往比較復雜,需要較多的課時來完成一個完整的實驗,因此在時間安排上常常具有一定的難度。另外,綜合性實驗中依然是教師占據主導地位,學生相對來說還是處于一個被動的地位,對于培養學生的科研創新性還遠遠不夠。

二、自主實驗設計的開展

在掌握基礎實驗和綜合性實驗的前提下,為了進一步加強學生在實驗過程中的主動性,激發他們的科研興趣,培養他們的創新意識和獨立分析問題的能力,我們在2001年又開設了設計性實驗課程[1]。針對與機能學內容相關的研究目標,由學生以實驗小組為單位自選題目,課下利用圖書館、互聯網絡查閱文獻,提出實驗設計方案,然后在實驗課上進行實驗設計答辯,通過學生之間的提問、回答以及老師的點評完善學生的實驗設計,選擇優秀的設計方案在櫥窗展出。比如學完肝功能衰竭,很多學生就會想到去設計一個肝性腦病及其防治的實驗方案;學完呼吸衰竭,就會想到去設計一個肺水腫及其搶救的實驗方案。設計性實驗的優點在于能夠提高學生的自學能力,使他們能夠結合課堂所學內容,針對某個有爭議的環節去設計實驗進行驗證;或者突破所學課程的局限,設計跨學科的綜合性實驗,對于培養學生的科學思維能力、文獻檢索能力和表達能力具有較大的幫助。不足之處在于最初的實驗設計只是紙上談兵,缺乏實際操作,很多學生感到意猶未盡,抱有不小的遺憾。

三、自主實驗設計及操作

經過對學生自主設計實驗的不斷完善,這項工作得到了專家的認可,學校也撥專款資助機能實驗教學改革,從2004年起我們在評選出較優秀的實驗方案后,就讓學生們自己動手完成實驗,這樣學生們的設計性實驗就不僅僅局限于紙上談兵了。自主實驗設計方案的實施為學生們提供了一個自由發揮、施展才能的更大空間,對調動他們的熱情和積極性,進一步提高他們的科研興趣具有重要意義,也由此獲得了學生廣泛的好評和熱愛,許多學生甚至把它作為自己最喜愛的一個實驗來對待,稱為“我的實驗”。為了提高實驗的成功性,學生們會更加認真地設計自己的實驗方案,課下和同學、教師經常進行交流和探討,對設計方案不斷進行修改和完善,對可能的結果反復推敲,保證了實驗方案的科學性和可行性。比如,學生曾設計過“人工冬眠狀態下家兔對缺氧的耐受性”,通過靜脈注射氯丙嗪配合冰袋降溫來模擬家兔人工冬眠狀態,并通過監測血氣來觀察家兔對缺氧的耐受性。由于是剛剛開展自主實驗設計的操作,并沒有太多經驗可拿來借鑒,因此盡管理論上準備的很充分,但由于沒有事先安排預實驗,所以實際操作時還是出現了一些意想不到的問題,比如藥物劑量的把握等等,最終造成實驗結果不夠理想。盡管設計性實驗的教學目的并不在于實驗的成功與否,但如果實驗結果不好,在一定程度上還是會影響學生的積極性。因此在后來的實驗中,我們都盡可能地組織一部分動手能力較強的學生進行初步預實驗,然后根據預實驗的結果進行實驗條件的調整和優化,以最大程度地保證學生在自主實驗設計操作中取得較好的結果[2]。

四、實驗設計的理論指導

自主實驗設計不僅為學生充分運用自己所學的理論知識和施展實驗技能提供了空間,也使學生對科研工作有了初步的認識,這對于培養他們的科學思維和創新能力,提高他們的科研素質都有較好的啟示作用,也為今后從事科學研究工作奠定了良好的基礎。盡管如此,在對幾年來開展的學生自主實驗設計進行總結的過程中我們還是發現了一些問題,主要表現在實驗設計方案的科學性和創新性還有待加強。因為大多數學生都是初次接觸實驗設計,受知識結構及科研經歷的限制,他們的實驗設計大都局限在一個固有的框架中,是對已有機能實驗的一個模仿,創新性還遠遠不夠。而且,部分學生對實驗設計的一些基本原則還缺乏應有的了解。為此,自2010年起我們又專門開設了2學時的理論課,由具有多年機能實驗教學經驗的教師對“如何進行實驗設計”進行講解。老師先讓學生把實驗設計中不了解、不注意以及不滿意的問題全都提出來,然后引導學生展開討論,最后才將實驗設計的基本要素、基本原則及實驗動物的選擇等知識加以介紹。這堂課與其說是一堂理論課,不如說更像是一堂討論課,教師采取開放式教學,以學生互相討論為主,教師僅僅起一個引導作用。學生們提問非常踴躍,老師并不急于回答,而是把學習的主動權交給學生,讓他們在相互討論的過程中自己去尋找答案,以加深他們對實驗設計的認識和理解。課后學生們反映這堂課收獲很大,初步懂得了應該怎樣去設計一個實驗,了解了真正意義上的科研設計應該注意的基本原則。在進行實驗設計的理論指導后,我們也看到同學們的實驗設計水平有了一定的提高。

五、機能實驗改革的展望

綜上所述,自主實驗設計是機能學實驗教學中極其重要的一個階段,是一種模擬科研過程的實驗教學模式,它既可以使學生初步掌握醫學科學研究的基本過程,又能激發學生的科研興趣,對于培養學生的創新思維能力,提高其綜合素質具有較大的優勢,是未來機能學實驗教學改革的重點[3]。目前讓我們感到非常遺憾的一點是,盡管有些學生設計的實驗方案具有較強的創新性和臨床意義(比如“急性彌散性血管內凝血及其搶救”、“心肌缺血再灌注損傷的防治”等),但最終由于機能實驗室條件的限制(比如實驗儀器和藥品)而未能實施,很是可惜。相信隨著學校對機能實驗教學投入的增加,實驗室和實驗設備條件的改善,動物和試劑的保障,機能實驗中心將會為開展自主實驗設計創造更好的條件,為培養高素質醫學創新人才提供更好的保障。