在传承中创新：生理自主设计性实验之我看

王杨凯，王伟忠

（第二军医大学 基础医学部生理学教研室，上海 200433）

当前，我国的高等教育正在面临着一场深刻的变革，前教育部周济部长在2006年7月的中外校长论坛上演讲时坦承：“与国外高水平大学相比，我们所培养的人才其创新意识、创新精神、创新能力还需要极大加强，培养出的拔尖创新人才还严重不足，调动学生学习的主动性和创造性明显不够，对学生动手能力的培养还存在较大差距……。”这番话深刻阐明了培养大学生创新的重要意义和紧迫性，也为我国的教育改革指明了方向。生理实验教学作为高等医科院校教学体系的重要部分，它不但肩负着培养创新意识、创新能力的高素质人才的重任，而且还有着得天独厚的条件，因为创新能力是以实践动手为基础的，学生只有在既动脑又动手的实验过程中才能产生创新思维。因此说实验教学在培养学生的创新能力及创新意识等方面起着其它教学环节无法替代的重要作用［1］。

而经典的生理实验多属于验证性实验，主要是学生按照实验指导预先设计好的实验方案进行实验，着重于学生掌握基本实验方法和操作技能，并验证理论课所学的重要知识，是一种“从课本中来，到课本中去”的教学模式。目前对验证性实验的总体看法是它不利于发挥学生主观的能动性和积极性，不利于创造性思维的培养，并为了适应医学行业对人才创新性实践的特殊要求在验证性实验的基础上增设了生理学自主设计性实验。诚然，自主设计性以其自主性、开放性等特点，在培养学生的创造性科研思维方面有着天然的优势，但验证性实验真的已经跟不上时代脚步，满足不了转化医学形势下新型医学人才培养的要求了么？答案显然是否定的。如何深度挖掘经典的验证性实验，使其成为自主设计性实验的桥梁，在传承的基础上创新，是我们现阶段实验教学改革必须面对的课题。

1 经典实验为自主设计性实验打下扎实的手术操作技能基础

生理学实验课是医科大学生最早接触的生物机能学实验。此时的学生还未进行局部解剖学和动物外科学的课程学习，对于像“家兔血压的神经和体液调节”、“尿生成的调节”等都要涉及手术的操作过程的实验来说，学生的操作难度相当大。学生通过经典的生理学实验的学习过程，掌握了很多重要的实验技术和手术操作，比如神经的分离、蛙心灌流等，为今后的自主设计性实验打下了坚实的基础。比如，自主设计性实验对象一般为SD大鼠，而经典实验中的动物一般为家兔，如果没有对家兔动脉进行插管的实践基础，那么大鼠的动脉估计连分离都可能出现各种意外。并且作为验证性实验的优点之一就是结果相对比较确定，那么学生在实验中出现一些与预期不相符合的结果时，一般首先考虑的是操作方面出现的偏差，相对比较容易找到问题的原因，这样针对出现的问题再进行辅导和改进，从而不断熟练学生的操作技术。而自主设计性实验虽然重点在培养学生的创新性，但是毕竟它的本质还是实验，是需要学生通过自己的动手能力去解决问题，得到结果，如果不在传统实验中对实验的操作技术进行千锤百炼，那么自己动手完成设计性实验只能成为一句空谈。

2 自主性实验中实验方案的设计要以学生掌握的实验技术为基础

自主设计性实验的目的是要培养学生的创造性科研思维和知识的综合运用能力，但是每一个知识点的拓展都可以设计出各个层次不同难度的实验，如何让自主设计性实验更具有可实施性，而不是仅仅停留在纸上谈兵的角度是一个自主设计性实验能否成功的重要衡量标准。我们通常会让学生尽其所能的从各个角度，不同水平去设计实验，然后让他们自己根据已掌握的实验技术从中挑出可行性最大的实验方案进行操作［2］。如在“心血管活动的体液调节”的经典实验基础上引导学生对某种心血管物质的血管活性作用进行研究，学生在查阅文献的基础上从整体到器官、细胞水平都设计了实验，但是像细胞培养、膜片钳等实验技术对于本科生来说不具有可行性。对于血管舒缩功能影响最为显著的就是平滑肌和内皮细胞，离体动脉环灌流的实验恰好可以从这两种细胞的角度验证活性物质对血管的生物学作用，并且从技术操作的角度来看，该实验和离体小肠的灌流技术具有异曲同工之处，学生掌握起来相对比较容易。因此，我们在学生通过“家兔小肠平滑肌特性”的实验，掌握离体小肠平滑肌的取材和灌流技术的基础上，引导他们设计了大鼠离体动脉环灌流的实验来研究血管活性物质的作用机制，并取得了良好的教学效果。

3 经典实验为自主设计性实验打下扎实的科研思维基础

目前一说到验证性实验，大部分人认为在整个教学过程中，学生完全处于被动接受的位置。并且，由于实验结果的相对明确性，发挥不出学生的主观能动性，这是很多教育改革学者认为的验证性实验的主要弊病。但是，经典的验证性实验真的没有思想性，真的已经沦为仅仅是对一些重要的理论知识的感性重现么？答案显然是否定的。

验证性实验虽然步骤固定，结果也比较明确，但是它们能从那么多的实验中脱颖而出作为教学实验引导学生逐步走入医学的科研殿堂，这本身就说明了它们的不凡之处，那么如何挖掘它们深层次的内涵则成为实验教学改革的一个方向。如家兔血压的神经和体液调节是学生实验中循环生理学的重点实验。那么常规的做法就是按照实验步骤，依次分离出血管和神经，再按照实验项目让学生感性的认识到刺激神经和给予一些心血管活性药物对血压和心率的影响。学生在进行血压调节的实验课之前，一般都已经学习过了心血管活动的神经和体液调控的理论部分，有了一定的理论基础，比如迷走神经既是传入神经，也是传出神经，但是如何对其的传导特性进行验证呢？虽然这只是实验环节中一个非常简单的问题，但是可以充分发挥学生的主观能动性和创造性思维，其实这个问题的答案也非常简单，就是剪断迷走神经，分别刺激两个断端即可，但是这个答案给学生思维方式带来的冲击绝不仅仅是循规蹈矩按照实验步骤的要求剪断迷走神经后看断端效应所能比拟的［3］。

同时，学生实验之间的相互关系对学生创造性思维的培养也需要深度的挖掘。传统的验证性实验课重点主要是通过既定的操作得到相对明确的结果，从而使得学生对理论课的内容有一个感性的认识，因而每个实验之间相对显得比较独立，容易让学生产生“只见树木不见森林”的感觉，而人体各个组成部分是一个相互联系不可分割的整体，作为一名未来的医务工作者，如果不善于从整体上去把握，不善于使用广泛联系的思维思考解决问题，只会成为“头痛医头，脚痛医脚”的庸医。比如在开设的实验课中，“家兔血压的神经和体液调节”、“蛙心灌流”、“家兔尿生成的调节”和“家兔呼吸运动的调节”之间都是具有非常密切的联系的。在进行血压的体液调节的时候一般静脉给予肾上腺素和去甲肾上腺素，也知道它们具有正性的“变力、变时和变传导”作用，但是在整体的给药是要受到体内复杂的网络调控功能的影响的，去甲肾上腺素所产生的心率加快的效应程度不及其升高血压所导致的窦弓反射引起的心率减慢的效应程度，最终反而心率是降低的，这会让很多学生产生疑惑，这时候就需要启发学生从离体的角度来看待一个药物的生物活性，从而将其与“蛙心灌流”的实验结合起来。这种思维方式从表明上看仅是简单的联系，但它却包含了重要的科研思维，即“整体－离体－细胞－离体－整体”，从而在学生的脑海里播下一颗科研的种子。

4 自主设计性实验的科研思路是对经典验证性实验的延伸和深化

自主设计性实验的难点在于如何确定自主设计性实验的命题。本科生对于某个领域的背景知识的了解还是相对匮乏，而进行自主设计性实验只是帮助他们学会如何对一个课题进行研究的方法，因此通过实验建立科研的思维体系的意义远大于从技术层面完成实验本身。在自主设计性实验的命题环节，既要考虑到学生的理论基础和实际动手能力，也要切实起到锻炼学生创新型和开拓型思维的能力的目的，那么比较好的办法就是设计性实验的题目来源于课本，高于课本，并且具有能够进一步延伸成为本科生课外作品的潜力［4］。例如“如何研究雌激素对心血管功能的影响”，这个命题中“雌激素”是学生在理论课上学习过的内容，对它的生物学作用有一些了解，而对心血管功能的影响可以结合验证性实验中的“家兔血压的调节”和“蛙心灌流”的设计思路，对学生来说难度不算太大，并且这一命题也是目前内分泌研究领域的研究热点之一，如果真的有对此实验感兴趣的学生可以通过参加兴趣小组的方式，利用课余时间把这个课题做细做深，形成科研文章发表。

经典的验证性实验是一座宝库，“身在宝山要识宝”，通过深度挖掘和吃透验证性实验的精髓，贯彻“在传承中创新”的方针，将传统验证性实验和自主设计性实验有机结合，辩证统一的看待验证和创新的问题，才能真正将培养学生科研创新能力的目的落到实处，从而培养出适应转化医学要求的具有“创新精神、创新意识和创新能力”的新型医学人才。

［1］林 丽，任安经，袁文俊，等.自主性生理学实验教学的实践和体会［J］.医学教育探索，2010，9（8）：1106－1108.

［2］张琰敏，马 蓓，韩 红，等.分析性生理学实验教学的探索与实践［J］.山西医科大学学报：基础医学教育版，2007，9（2）：172－173.

［3］王丽刚，倪 鑫.生理学实验教学模式的探索［J］.西北医学教育，2006，14（6）：716－718.

［4］任安经，胡志红，林 丽，等.设计性实验教学的探索和实践［J］.西北医学教育，2008，16（3）：506－507.