基于猪心肌缺血模型整合创新机能学实验教学模式设计

杨 煜,康劲松,刘海岩,李天舒,李金成,吕文伟,李洪岩

(吉林大学基础医学院，吉林 长春130021)

医学教育创新发展是医疗卫生事业发展的重要基石，持续推进医学教育改革创新发展是高校肩负的责任使命。在《关于加快医学教育创新发展的指导意见》中[1]，把医学教育摆在教育和卫生健康事业优先发展的重要地位。新型冠状病毒肺炎疫情的爆发，突显出强化医学人才培养质量和提升医药研发创新能力，不仅关系到人民健康和社会稳定，甚至关系到经济发展和国家安全。因此，培养具有科研素质的医学创新人才是医学高等教育改革面临的重要问题。

机能学实验是由生理学、病理生理学、药理学三门学科的实验课程有机整合而成，主要研究生物正常机能、疾病发生机制和药物作用规律，目前已成为一门独立的新型实验教学课程[2]。由于不同学科知识的交叉渗透，加深了医学生对基础知识的理解，促进了医学生运用所学知识分析问题解决问题的能力，同时避免了课程重复设置造成的人力、财力和资源的浪费。但是目前现状与建设“双一流”之间存在的最大差距是没有把学生创新能力培养放在全球发展的视野下，重视学生的独立思考能力、思辨能力培养。此外，机能学实验只注重功能性指标的检测，而忽视了基因指标的变化及形态学指标的变化，难以深刻地认识到疾病的本质。

针对以上问题，在“5+3”学制的机能学实验课上，构建基于猪心肌缺血模型整合创新机能实验学教学新模式，打破形态学与机能学的界限，为高水平的医学人才培养体系建立提供了良好的实践基础，培养学生具有创新精神和自主学习的能力，巩固理论课所学的理论知识，在实验过程中重点关注科研思维和临床思维的形成。

1 机能实验学现状分析

基础医学实验教学体系是由实验教学活动中各要素之间按照一定的秩序和内部联系而构成的有机系统。围绕人才培养为中心，其根本宗旨是培养和提高学生的综合素质能力。因此，机能实验学在保留了经典的验证性实验的基础上，还增设了综合性实验。

经典的验证性实验侧重实验的基本知识、方法和技能，适于现象的观察、验证书本中理论，可以使学生打下牢固的机能学基础，学习常规仪器的操作方法，培养学生观察、记录、整理以及分析能力[3]，但是这种教学模式，教师处于主体地位，学生被动接受知识，学生只需机械性重复便可完成实验，无法产生深入的高度关联性的思考路径，同时缺乏学科间知识的联系，遇到具体问题时，思辨能力差，不利于学生思维的启发和创造力的激发[4-5]。

临床医学“5+3”的理论课进行了整合，将病理生理学、病理学及药理学整合成三个模块，模块一为疾病概论，模块二为心血管系统模块，模块三为消化系统和神经系统模块。实验课也进行了整合，增设了综合性实验，在原有的生理学、病理生理学、药理学实验的基础上进行了相应的整合，使三科实验内容相互渗透，解决了机能实验学各学科间关联性不紧密、知识体系分散、实验内容的阶梯性和挑战度不够等问题[6]，有助于学生分析问题和解决问题能力的提高。但是由于与理论课的整合内容不完全匹配，忽视了疾病发生时形态学、相关基因等指标的变化，难以对疾病的发病机制有更深刻的认识。如何在机能学实验中整合实验，体现科研要素，成为亟待解决的问题。

2 整合模式的设计策略

以探索激发学生学习热情的实验教学模式为己任，持续深化教育教学改革。依托吉林省医学实验动物科学研究与创新人才培养平台，借助科研项目将科研成果应用于实验课教学实践中。通过建立猪心肌缺血模型，开创全新的实验拓展内容，进行项目式学习(Project-Based Learning，PBL)，见图1。将单一的局部性的验证性实验革新为开放性的自主创新研究内容为主的综合性探索实验，提供范围广泛的研究空间。

图1 猪心肌缺血模型整合创新机能学实验教学模式

2.1 优化教学内容

机能学实验教学的目的是通过复制动物病理模型，更深入地理解机体正常生理功能，掌握疾病的发生、发展、转化规律和药物治疗原则。实验课中大量使用小动物如大鼠、小鼠、豚鼠、家兔和蛙，由于生理结构及代谢过程等方面与人类差异较大，不利于后期的机体生物功能研究。建立心肌缺血模型是研究心脏功能的重要手段，选择合适的实验动物并构建与人类疾病相近的动物模型是医学研究的基础和前提。猪在生理生化指标、心脏解剖结构、冠脉系统的分布、侧支循环、血流动力学、饮食特点、药物代谢和疾病发生发展等方面具有与人相似的独特优势。通过整合实验内容，减少动物使用数量，在建立猪心肌缺血缺氧模型的基础上，最大限度地发挥动物疾病模型的作用，实验教学内容进一步向纵深延展，研究局部心肌代谢、血流动力学，血液流变学、心电变化、心肌微循环，探寻用药抢救措施，综合多组实验结果分析疾病的内在联系，引导学生走进医学研究世界。

2.2 整合过程

2.2.1研讨式教学 在上课之前，提前两周下发一篇与理论课内容相关的科研英文文章，同学以小组形式查阅相关文献，理解文章中所讲述的全部内容，然后制作PPT。课堂上，以抽签的方式，让同学讲解文章的内容，其他小组的同学可以自由提问，由讲解小组同学回答。最终的成绩由每组同学的打分和老师的打分共同决定。这种教学形式极大的激发了学习的主动性和对新知识的探索性，为今后的科学研究打下了良好的基础[7]。

2.2.2科研课题设计 首先由指导教师从文献检索、科研选题、科研设计、开题报告、课题实施、结果分析、研究论文撰写等方面进行科研创新讲座，使同学们对科学研究有一定的认识。然后同学们分组，每组5-6人，选择指导教师。在指导教师的指导下，进行科研选题。通过查阅文献，进行科研设计，并制作PPT。课堂上，进行开题报告。老师和同学根据研究的目的性、科学性、可行性、创新性等方面提出具体修改意见并打分。

2.2.3分组实验 在此过程中，同学以小组为单位根据自己的科研设计进行实验准备，包括实验设备的准备、调试，实验药品的配制等。课堂上，同学将根据科研设计制备猪心肌缺血模型，并根据心电图等判定心肌缺血模型是否成功，然后在机能学中心观察心功能代谢的变化；在形态学实验中心观察心肌形态学改变；在生物化学和分子生物学实验中心观察基因的改变。由于在不同的实验中心进行实验，提高实验内涵的深度和广度，促进学生自主深度学习和构建知识体系，形成多维度的综合能力。

在整个实验中，全程记录实验结果，遵循求实，求是的科学精神，获得可重现的实验结果。进一步使用统计学软件进行数据整理、分析，获得归纳探索性结论，形成思维方法的有机整合，有助于锻炼严密的逻辑性及归纳和演绎的统一性，提升辩证思维能力。最后以科研论文的形式完成结题报告。并在课堂上，以PPT的形式进行汇报，最终由老师和同学共同打分。

整合后的实验内容不只是作为理论验证的手段，而是解决实际问题的方法，是获得理论知识和实验技能的重要实践活动。这种实验课不再是灌输知识，而是验证、纠错和探索的过程，是启迪自我，鼓励和激发心智的过程。强化知识体系与逻辑思维能力之间的关系，发挥主观能动性，锻炼批判性思维能力和解决问题的能力，培养耐心与创造力，提升团队协作的能力和自我管理的能力。

2.3 完善综合考核评价

建立多元考核模式，重视解决问题的能力。摒弃形式简单的操作考核，增加过程考核，建立针对实验研究内容设计，实验操作技能，综合材料逻辑分析，统计实验数据及归因分析，提出质疑问题，PPT制作等多环节综合考评机制，引导学生不只关注考试问题的答案，而是重视寻找解决问题的方法，变被动学习为主动学习，有助于查找知识弱点和知识盲区，提高分析和解决问题的能力。

3 结语

医学人才培养目标是培养有独立思考能力和批判思维能力的高素质应用型人才。医学直面人的生命与健康，良好的科学素养和创新意识源于实践积累。依托吉林省医学实验动物科学研究与创新人才培养平台，融合科研课题成果，开展基于猪心肌缺血模型整合创新机能实验教学模式研究，将多学科实验教学有机整合，拓展综合性实验内容。通过增加探索性、自主设计性实验，进一步激发学生的学习兴趣，强化实践性与参与性，提升机能实验课内涵品质，训练和提高学生的自主学习能力、批判思维能力、创新思维能力和终身学习能力。这种教学模式对于建立高水平的医学人才培养体系，优化医学教育学科专业结构，提高管理效率，提升医学人才培养质量提供有益的参考。