“三段式”机能学实验体系在整合课程中的应用

尹艳艳，张骏艳，范一菲，刘 珺，陈昌锋，余孝海，范涛涛 (安徽医科大学基础医学院机能学实验中心， 合肥 00； 安徽医科大学基础医学院药理学教研室； 安徽医科大学基础医学院生理学教研室； 安徽医科大学基础医学院病理生理学教研室)

国际化医学教育改革潮流要求高等医学教育必须重视培养大学生的实践能力和创新能力[1]。医学实践与创新不仅体现在医疗实践过程中，而且体现在对医学科学理论知识的学习和研究中。实验室和实验教学正是培养这两种能力的主要阵地和重要手段。基础医学实验教学是医学高等教育的重要组成部分，在培养具有创新精神和实践能力的医学人才中具有不可替代的作用。实验教学既是与理论教学相互的桥梁课程，又是培养学生动手能力和科研创新能力的相对独立的课程。

“以器官系统为中心”的整合课程是目前医学教育的课程模式之一。2013年，我校借鉴国内外医学教学改革经验，在临床医学专业中分基础和临床两阶段开展以器官系统为基础的课程整合改革。在课程改革的不断深入实践中，整合课程模式在理论教学中日渐成熟[2]。实验教学是医学生培养中的关键部分，目前课程中涉及的生理学、病理生理学和药理学实验部分以各学科验证式动物实验为主，各自为政，不能体现整合课程的特点，无法将知识纵向连接，也难以充分发挥学生的自主性和培养创新意识。而机能学实验是将生理学、病理生理学和药理学的实验教学整合而形成的一门以实验为导向，跨学科、多层次、高水平的综合性新兴学科。按照现代医学教育的理念，基础医学的实验教学模式要能结合临床、贴近科研，能够充分发挥学生在实验教学中的自主性，因此，在整合课程中开展机能学实验教学整合势在必行[3,4]。

基于上述原因，本研究在心血管系统和呼吸系统课程中分别以血压调节和呼吸运动为切入点，进行机能学实验整合，将人体机能学实验、动物机能学实验和虚拟仿真病例讨论进行纵向联系，有机融合，利用线上线下教学，层层递进，观察从生理到病理生理、再到疾病治疗状态的变化，建立“三段式”机能学实验新体系，并运用于整合课程的教学中。

1 组建教学团队

实验教学改革必须拥有一支具备创新意识、创新能力、爱岗敬业的教师和教辅团队，提高教师的教学水平和科研水平是进行实验教学改革的前提条件。团队由生理学、病理学和药理学三个学科的资深教师和机能学实验中心的骨干技术员组成，课题负责人负责研究内容的规划和实施。

2 建立“三段式”机能学实验新体系

第一阶段：人体机能学实验。我们采用成都泰盟软件有限公司的HPS-103人体生理实验系统。系统中的国内首创的虚实联动，使受试者与计算机中的虚拟人同步运动。受试者的基本生理参数，如身高、体重等被输入计算机构建个体相关的虚拟人；在实验中，受试者的运动姿态和生理指标(血压、呼吸、心电)等指标被实时采集并传入计算机中，驱动虚拟人同步运动并显示对应的生理指标。实验过程中通过呼吸流速、心电、血压、骨骼肌做功等观察指标的同步，虚拟人可以实时反馈出组织代谢、血氧、心肺反射、心脏做功等系统与器官功能变化，推算出心输出量和心指数等推导生理指标，从而以虚补实，丰富实验内容。这些实验项目由学生相互协助，操作完成，记录整理数据并发现问题。例如骑单车后对心率、血压、呼吸的影响，教师指导他们查阅资料，分析原因和机制。教师通过这种学习方式，激发学生学习的兴趣和热情。学生通过实验操作，巩固加深了对课程中基本概念和理论知识的理解，提高了学习效率。

第二阶段：动物机能学实验。我们采用国内医学院校使用最广泛的BL-420I系统，进行相关动物机能学实验，可以满足本科阶段的学习和科研早接触的需求。心血管系统实验设计为“家兔血压的测定及神经体液因素对血压的调节”；呼吸系统实验设计为“家兔呼吸运动的调节”。实验过程中有配套的操作视频和在线慕课，逐步讲解操作的细节和相关注意事项。同时，教师的示教过程通过仪器显示在显示屏上，确保每位学生都可以看到。国家级虚拟实验中心的平台上有相关实验内容，有利于学生课前预习和课后复习。这样学生在动手操作时就会心中有数，以保证实验的成功率。

第三阶段：结合临床，依托国家级虚拟仿真实验教学平台，我们在实验课中引入虚拟仿真案例教学[5]，利用VSP-100虚拟标准化病人教学系统，通过虚拟病例分析，找出疾病的病生生理状态，引起异常的致病因素，通过查阅文献找出治疗方案，并进行模拟治疗检验方案的可行性分析。教师在讲解心血管系统时引入慢性心功能不全病例，让学生观察心衰症状、分析慢性心衰发生的原因及其与高血压的相关性；呼吸系统中引入慢性阻塞性肺病例，让学生发现病人异常的生理指标，并根据所学知识制定治疗方案，从血氧饱和度、血气分析的变化以及药物辅助治疗等多个方面考核学生对所学知识的运用能力。

3 机能学实验新体系在整合课程中的应用

机能学实验新体系已用于我校2019级和2020级临床医学整合班心血管系统和呼吸系统系统的教学中，取得了良好的效果。综合实验项目的选择主要依据理论教学中的重点内容，具有相应的人体机能实验、动物实验和虚拟仿真病例的配合，例如动脉血压的影响因素和呼吸功能的影响因素。每个阶段的教学内容都有相应的线上教学资源，学生可以进行自主学习、探究式学习和讨论式学习。每个综合实验项目包含10个学时，即3学时人体机能学实验、4学时动物机能学实验、3学时虚拟仿真病例分析。所有实验数据均可以存储在一体机中，便于学生整理完成和提交电子版实验报告。

机能学实验新体系在整合课程实验教学中增加了人体机能学实验，提高了学生的参与度、体验感，激发了探索人体机能的兴趣，避免了单一动物实验的单调性。同时虚拟仿真病例的引入，不仅整合了机能学相关学科的知识，也实现了基础与临床、理论与实践的整合，同时纵向串联了系统中其他学科的知识，实现了真正意义的整合。

“三段式”机能学实验综合体系的构建可以帮助学生深刻了解人体机能活动的本质、调节规律，了解常见疾病的发生发展，培养学生应用基础医学知识分析和解决临床问题的能力，实现早临床、多临床和反复临床的教学目标，从而培养一流的医学人才。机能学实验体系在整合课程中的应用，符合能力培养和胜任力导向为核心的医学教育的要求，推动基础和临床的融合，有利于实验教学从知识型向素质型转变，促进学生知识、动手能力和人文素质的全面发展，从而提高学生的实践能力和创新能力。后续，我们会继续开发设计新实验项目，充实完善机能学实验体系，以用于神经系统、运动系统等整合课程中。