生理科学实验教学中科学素养培养的实践与探索

孙岑岑，郑 燕，高铃铃，方 瑜，于晓云

（浙江大学医学院基础医学系，浙江 杭州 310058）

0 前言

2019年2月中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》中，提出在人才培养方面要强化学生的实践动手能力、合作能力以及创新能力等[1-2]。而随着社会进步和医学的发展,对医学人才的科研思维、创新和实践能力不断提出更高的要求，培养具有高科学素养的医学专业人才已成为医学教育的重要目标之一[3-4]。然而本科教学阶段，由于知识结构的构建偏重于专业理论知识的学习，而理论教学多以理论输入型教学模式为主，采用闭卷考试的方式进行考核，这种教学模式可实现学生对理论知识掌握的快速提高，但也存在学生创新能力、自主学习能力和科研能力培养不足的问题[4]。而实验教学是理论与实践、理论与技术相结合的重要桥梁，是深化理论知识，掌握实验技能，培养创新思维的重要环节，对启发学生的科研思维和创新意识起着点石成金的作用[5-6]。因此，在培养和提高医学生科研素养方面，医学实验教学发挥至关重要的作用。

生理科学实验作为高等医学大专院校学生必修课程之一，是将生理学、病理生理学和药理学相融合组成的一门综合性实验课程[7-9]，也是医学生接触机体功能实验的首个环节，在医学基础教育中发挥着重要作用。[10]在培养科研型创新型医学人才的教学目标指引下，加强学生科研能力创新能力的培养亦成为生理科学实验改革发展的趋势[11-13]。

近年来，我校生理科学实验课程组通过对教学模式、教学内容等多方面不断优化和创新，形成“阶梯式科研训练”培养模式全方位多角度加强医学生发现问题、分析问题、解决问题能力的培养，本文以此为例，旨在对生理科学实验中科学素养培养的教育形式进行探讨。

1 阶梯一：加强学生理论知识的掌握和运用

科学知识作为科学素养的四大要素之一，是科学创新和发展的基石，一切缺乏理论支撑的设想与探索往往都是无根之木，科学的创新需要扎实深厚的理论基础作为支撑，因此创新力和科研思维的培养前提是加强学生理论知识体系的构建和灵活运用的能力，即科学知识的培养。故在实验教学中应适当增加对实验结果和现象的分析总结，增加临床或实际生活相关问题的比重，并引入翻转课堂、TBL教学等形式增加讨论的互动性。教师提前准备若干讨论题，内容涉及实验原理、操作、数据分析及结果讨论等方面，并根据具体实验内容，可适当增加结果及相关机制分析讨论的比重，学生以小组为单位，根据事先拿到的讨论题，依次进行分析讲解，教师和其余学生进行提问，并最终由教师根据学生的讨论情况进行归纳总结。通过互动环节活跃课堂气氛，通过充分的讨论，促进学生思考，加强学生对相关理论知识的认知和掌握。

2 阶梯二：学生分析问题、解决问题能力的培养

科学兴趣是对科学的好奇心和求知欲，是推动科学发展的原始动力。而科学方法则是了解或把握认识客观事物的过程和程序，知道如何运用科学技术知识去尝试解决科学问题，因此科学方法是实验科学发展的直接推动力。而传统实验以验证性实验为主，对学生独立思考独立解决问题的能力培养不足，因此本课题组引入开放式实验形式。

第一，半开放式实验形式。提供实验框架和基本的实验方法，允许学生自行设计具体实验内容，并最终根据实验数据进行结果分析。如实验目的为以肱二头肌和肱三头肌为例探究人体肌肉共收缩的形式与机制，要求学生自选3-4个动作并检测肱二头肌和肱三头肌的肌电信号，从而研究肌肉的共收缩作用。实验内容的自主设计可有效激发学生的学习兴趣，加强了学生解决问题的能力，学生的参与度和课堂互动性亦大大提升。

第二，开放式实验形式。以临床案例或实际生活中的现象等为切入点，以问题的形式向学生抛出实验目的和已有的设备资源，学生通过查阅文献资料，根据已有的实验条件，设计制定实验方案，该方案内容包括实验方法、结果数据分析等。课堂上教师可从研究内容、研究方法及可行性等不同角度与学生进行交流，给予适当的指导，学生依据自己设定的方案进行具体实验。开放式实验的引入，可极大地调动学生的主观能动性，强化学生分析问题、解决问题能力的培养，大大提升学生自主学习能力。

半开放和开放式实验形式的引入，大大调动了学生的求知欲和行动力，学生运用科学方法解决科学问题的能力得到充分锻炼。

3 阶梯三：学生科学素养的综合培养

引入创新型研究项目。与前面的两种既定实验目的为指导的实验形式不同，创新型研究项目是完全由学生设计和主导。学生以小组为单位自行查阅文献资料并确定研究课题，各小组提交项目申请书及经费预算并通过演讲方式进行展示，全班最终选择一项作为班级的研究课题，课题组给予每个班一定的经费支持，学生自行分配工作，进入为期一个月的项目实施阶段，之后收集分析实验结果，并以结题答辩的形式完成研究项目汇报。期间教师在凝练问题，实验设计，实验方法、实验技术及数据处理等方面与学生及时沟通并给予指导。创新研究项目是对学生的一次完整的科研训练，是学生对科学研究的一次最真实最直观的了解和认识，全面提升了学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。同时，通过项目的自主分配和团队的合作过程，亦加强了学生团队互助合作的科学精神的培养。

4 阶梯四：学生归纳总结能力的培养

科学精神要求实事求是、尊重证据，敢于质疑。而科学研究过程中结果现象的及时归纳和科学分析总结亦是研究成败的关键要素，因此科学的归纳总结能力的培养也是学生科学素养培养的重要方面之一。为此，本课程组要求所有实验报告不再以传统格式递交，而是以科研论文的模式完成，包括研究背景、实验内容、实验结果和讨论，并附有一定数量的参考文献。通过研究论文的撰写，要求学生对实验内容进行全面复盘，对实验数据进行科学处理和统计学分析，对实验结果、现象进行充分的分析和讨论，通过这一训练，可加深学生相关理论知识体系的理解和掌握，促进学生分析总结能力的提高，有助于学生严谨的逻辑思维的培养，从而实现学生科学素养的全面提升。

5 结语

顺应医学实验教学的改革要求，加强具有科研能力的高素质医学专业人才的培养，生理科学实验不断的优化和改革，制定“阶梯式科研训练”教学模式，最大限度地激发学生的主观能动性，调动学生自主学习能力，分阶段、多层次、全方位培养学生发现问题、分析问题、解决问题、总结问题的能力，强化了学生知识理论体系的构建和应用，最终为培养高科学素养的医学人才奠定坚实的基础。