多元化教学方式在药理学教学中的应用

卢丽丽

华中科技大学同济医学院药学院 (武汉 430030)

习近平总书记指出,“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力”[1]。2020年国务院办公厅印发的《关于加快医学教育创新发展的指导意见》指出,要强化高端基础医学人才和药学人才培养,培养高层次拔尖创新医学人才。因此,医学大学生创新思维的培养至关重要。药理学是医学教育中的一门重要必修课程,研究药物与机体(包括病原体)相互作用规律和机制。它是药学与医学、基础与临床的桥梁学科,为临床合理用药、防治疾病提供理论指导。该课程是一门综合性学科,与生理学、病理学、微生物学、生物化学等医学基础学科密切关联,知识内容广阔,信息容量大,药物种类繁多,机制复杂,教学难度较大。传统的课堂教学中,学生上课时被动地接受大量知识的“灌输”而缺乏独自思考的过程,学习主动性不高、认知参与度不足。此外,学科发展日新月异,新药不断呈现,教材内容却不能及时更新,导致教材与临床存在一定程度的脱节,不利于创新人才的培养。

笔者以“抗凝血药”一节为例,讲述药理学教学过程中融合多元化教学方式,着重培养学生创新思维。通过“讲授、启发、举例、提问、设问、讨论、比较、探究、研究、视频、互联网”等多种教学方法与手段的有机融合,思政元素和科学前沿的自然融入,立足课本,拓展前沿,促使学生自主思维、逻辑思维、发散思维、独立思维,克服传统填鸭式教学的弊端,满足学生的个性化教育需求,拓展学生的知识领域,培养学生创新思维的能力,令学生逐步形成科学创新的基本素养。

1 举例结合视频教学激发学生的求知欲

对于任何学科的教学,增强学生学习兴趣均有利于教学质量的提高,因为“对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机”(赞科夫语录)。卢梭也认为“问题不在于教他各种学问,而在于培养他有爱好学问的兴趣,而且这种兴趣充分增长起来的时候,教他以研究学问的方法”。因而教学中充分培养学生的学习兴趣,在此基础上培养学生创新思维可事倍功半。

在药理学教学中教师可适当举例,将抽象的药理学理论知识融入浅显的生活实例,贴近学生的生活,触动学生的兴奋点,活跃课堂气氛,调动学生的学习兴趣,激发学生的求知欲,避免死记硬背,从而达到预期的教学效果。在“抗凝血药”一节中,课程导入时笔者先提问学生“哪些情况需要用到抗凝血药”,引起悬念。学生很容易想到输血中会用到,教师举例留置针封管液也会用到该药,然后提及新冠疫情期间用于治疗重症患者的体外膜肺氧合(Extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)也需要用到抗凝血药——肝素。列举一系列日常生活及临床热点病例,吸引学生注意力,激发学习兴趣,让学生对肝素在外科手术及体外循环中的应用留下深刻印象,体会抗凝血药的重要性。

举例可结合视频的形式呈现,更能提高教学效果。视频具有直观性、图文声像并茂的特点,能多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣,其动态性还有利于反映概念及过程,有效地突破教学难点。比如,教师在列举肝素应用于ECOM疗法时,同步放映新冠重症患者接受治疗直至恢复以及ECOM的工作原理相关的视频。该视频在课前经过精心剪辑,虽然时长仅一分钟,但信息容量较大,激发了学生学习的热情,引导学生对于热点领域的求知欲。

2 启发、比较式教学调动学生主动思维

怀疑与探索精神是创新思维产生的内在精神动力。爱因斯坦曾说过,“好奇心是科研工作者产生无穷的毅力和耐心的源泉”。教师在课堂上可通过启发式教学,设置疑问,使学生产生疑惑、惊奇,促使学生主动思考,活跃思维,从“要我学”转变为“我要学”。

在药理学教学过程中,提问、设问的启发可以贯穿整个课堂,使学生处于持续思考、积极探寻谜底的状态,保持强烈的好奇心和求知欲,善疑好问,保持学习的主动性。在“抗凝血药”一节,为了让学生更容易理解药物的作用机制,先要复习血液生理。教师可提问学生参与凝血过程的关键凝血因子,总结学生答案,讲述重要凝血因子的功能、活化及拮抗因素,导出传统抗凝血药如肝素、香豆素的作用靶点。在此基础上教师提问学生如何设计新的抗凝血药,通过学生自主思考,导出新药如加群、沙班的作用机制。课程导入过程,学生都能通过自主思考参与其中,更易把握课程的重点内容。

在后续详细讲解各类抗凝血药时,教师也可以适时设置疑问。比如,肝素分子量大,带负电荷,提问学生“应该如何给药”。肝素的作用特点是体内外抗凝作用强大,设问“为什么强大、为什么体内外有效”。这些疑问为后续讲解机制做铺垫,让学生带着问题去学习,更有利于学生主动思考,抓住重点。讲述完肝素的作用机制之后,教师可提问“肝素会存在哪些不良反应”,学生基本都能想到出血;接着提问禁忌证,90%的学生也能想到答案。教材上孕妇禁用肝素,而临床对于高凝状态的孕妇保胎会使用到低分子肝素,出血风险小且可以皮下注射,使用方便,自然而然过渡到低分子肝素的讲解,并继续设问“为什么出血风险小”,学生则会关注低分子肝素作用机制的特点。

在肝素系列药物的讲解中,教师还应注意培养学生批判思维。肝素虽然临床应用广泛,但也会存在原料供给受限及分子量大、质控难的问题。教师可相应讲述2008年令人震惊的“肝素污染事件”,提问学生如何去解决原料短缺的问题,从药物制备方式的角度启发学生思考,然后引出人工合成的肝素五糖药物磺达肝癸钠。通过层层启发,无缝衔接,肝素类药物的特点清晰呈现,学生容易记忆掌握。

在讲述不同机制的抗凝血药过程中,教师启发学生关注并比较不同药物的特点,加深记忆,避免混淆。讲授香豆素时可与肝素比较,比如“香豆素类是否体内外都有效”,以设问的方式提出问题让学生思考,教师带着问题讲解香豆素的机制,学生会主动思考与肝素的机制差异,寻找出答案。最后教师列出表格,学生回答肝素和香豆素在抗凝特点、作用机制和解救措施的不同点,检查学习效果,教师用动画放映形式逐条列出不同之处,帮助学生巩固对重要知识点的理解和记忆。

3 科研前沿导入式教学培养发散思维

创新思维的本质是改变传统的思维方式。科学需要不断的再创造,不断突破传统思想的束缚,才能充实和发展起来。因此,在教学活动中,教师要注重学生发散性思维的历练和培养,以一个信息源为中心,提示或引导学生向外扩散成一个多维的信息群,通过多方面的研究或者思考,向新知识或者未知领域探索[2]。追踪、分析前沿问题是训练学生科研思维,激发其创新潜质的重要环节[3-4]。药理学教学中教师及时将前沿的国际科研动态不断充实到课堂教学中,引入高水平的文献剖析科研思路,有利于激发学生学习兴趣,拓展眼界,启发创新思维,培养学生综合素质和能力。

在“抗凝血药”一节,肝素的作用机制是能激活AT III,传统教学一般采用示意图解释机制,而科学家已经解析了AT III与肝素核心五糖的共晶结构,这些3D结构能直观显示肝素诱导了AT III活性中心构象的变化,从而利于AT III与丝氨酸蛋白酶的结合。课件PPT用现代的3D结构替代传统的示意图,更科学更形象地呈现药物与靶点的结合,有利于学生关注药物与靶点的相互作用,帮助学生积累药物设计的灵感,启发创新思维。

在讲述肝素抗凝以外的其他作用时,教师拓展讲述其抗病毒功能,包括最近发现的抗新冠病毒作用,通过引入 2020年11月发表在Cell上的标题为“SARS-CoV-2 infection depends on cellular heparan sulfate and ACE2”的论文进行讲述[5]。该文证实硫酸乙酰肝素是新冠病毒入侵细胞的辅助受体。由于肝素与硫酸乙酰肝素结构相似,肝素的使用就相当于诱饵受体,能结合病毒,干扰病毒与细胞表面硫酸乙酰肝素的结合,进而抑制病毒入侵。此外,教师也应注重各学科的融合,关注肝素人工合成的进展,结合药学专业特点,将相关的权威性综述文章信息提供给学生课后阅读学习[6],以培养学生科学创新研究的基本思路。

4 案例讨论式教学培养逻辑思维

案例式教学能让学生在模拟的情景中体验、分析、决策、锻炼,具有鲜明的示教性、启发性和实践性。生动有趣的案例能调动学生的积极性,吸引学生参与并积极思考,让学生运用药理基本理论对病例进行分析诊断,给出安全、有效、合理的治疗处方或是对处方的合理性进行分析[7]。通过案例模拟,学生对知识进行整合,把学到的专业理论知识灵活运用到临床,充分考验学生的逻辑思维和处理问题的能力。

在“抗凝血药”一节,教师在讲述完所有种类的抗凝血药物之后,选取前沿有趣的临床案例,即2020年1月《新英格兰医学杂志》发表的太空中发生血栓(Venousthrombosisduringspaceflight)的案例[8]。在距离地面400公里的国际空间站,宇航员突发颈内静脉血栓,该病症在地球上就极其棘手,会导致肺栓塞,有较高的病死率,更何况急症出现在茫茫宇宙。面对摇摇欲坠、随时可能脱落的血栓,宇航员又该怎么处理?教师让学生模拟药师的角色,分组讨论宇航员该如何用药控制血栓,让各组互相点评讨论结果。最后,教师再讲述抗凝血药救援宇航员直至返回地球的历程,包括依诺肝素和阿哌沙班的使用疗程。期间提示学生关注细节,比如返回地球前4天宇航员停药,提问学生“为什么会停药”,进一步检查学生对药物不良反应的掌握程度,促使学生全面掌握药物的特点,对知识点活学活用。趣味临床案例不仅能激发学生学习兴趣,巩固并加深对药物尤其前沿新药临床应用的理解,还能锻炼学生逻辑思维能力,增强学生分析问题、解决问题的能力。

5 自主文献查阅整理培养独立思维

知识大爆炸的年代,科技日新月异,知识更新越来越快。查阅文献并独立思考,能帮助学生积累并丰富知识储备,提高独立解决实际问题的能力,以适应不断变化的环境条件。挖掘文献资料汲取养料,好比站在巨人的肩膀上,站得高看得远。学生通过对文献的独立思考及归纳总结,了解科研创新的目标和途径,有利于基于前人的研究成果获取灵感,形成独特创新的观点。

教师在“抗凝血药”课程结束时布置文献查阅主题,学生也可以自主选择主题。教师鼓励学生查阅英文文献,以研究生讲述科研论文的标准,要求学生制作PPT并进行课堂陈述,教师进行点评,并将阅读效果纳入平时成绩的考核中,鞭策学生养成喜欢读且会读科学文献的习惯。此外,学生在线上学习群共享自己查阅的所有文献资料及制作的PPT,互相提问讨论,这样既有独立思考,又有集体讨论,灵感和想法相互碰撞,拓宽了知识面。这一过程培养了学生独立思考、凝炼文献资料的能力,提升了学生的综合素质。有学生全英文制作PPT,对创新科研工作的归纳陈述能力达到了研究生汇报学术文献报告的水平,所选定的主题也能紧扣临床热点问题,比如能关注肝素应用于新冠病毒感染的抗凝治疗等。通过文献查阅,学生学会了独立思考,学会了跟踪新药研发及前沿动态,初步培养了科研思维能力。

6 课程思政自然融入激励创新思维

课程思政的根本问题是如何实现思政课程与课程思政教学内容的同向同行,即调整各类课程的教学内容,使之能够自然而然地承载思政元素,并科学化、规范化、常态化,为学生所认同[9-10]。药理学学科蕴含丰富的思政元素,以药理学教学内容为基础,挖掘思政教育的切入点及思政教育内容,在教学中教书育人,以事例感化、感染学生,对培养具有家国情怀、崇高医德、专业精湛的医学创新人才有着举足轻重的作用。

在“抗凝血药”一节,课程思政可以贯穿课程始终。课程导入ECOM相关的抗疫视频充满了正能量。ECOM被应用于新冠病毒感染的治疗本身也是治疗方案的革新。此外,曾经风靡大半个世纪的抗凝血药华法林起初用作老鼠药,其发现发展经过了漫长的过程,揭示了科学研究从现象(牲畜出血死亡)到本质(双香豆素抗凝作用)、从实验室(发现双香豆素的化学结构并合成其衍生物)到实践(灭鼠药)及临床应用(口服抗凝药“霸主”华法林)的一般规律[11]。经典药物发现过程的回顾,有利于培育学生科学探索精神。

课程最后,教师展示Nature网站发布的抗凝血药里程碑工作总结本节内容,激励学生不断挑战、勇于创新。回顾抗凝血药研发历程,从肝素到低分子肝素的发展,突破了住院治疗的限制;法华林的出现使得抗凝药可以口服,维持时间长;肝素和华法林联用治疗肺栓塞,能够显著降低肺栓塞死亡和复发风险,具有里程碑意义;为了克服传统口服抗凝药的局限性,靶向凝血级联中特定因子的NOACs应运而生……整个抗凝药研发的过程不断创新,不断突破。每一次“妙手偶得”的背后都蕴含坚定的科学探索精神。教师在讲授课程时自然融入思政元素,使其无声浸润于教学过程,引导学生勤于思考、勇于创新,激励学生勇于担当、严谨求实,积极投身到创新药物的研发工作中,科技报国。

7 结语

培养具有创新精神和创新思维能力的高层次人才,是21世纪高等教育人才培养的战略目标和战略重点,也是为我国的现代化建设提供强有力的人才和智力支持的重要保障[2]。药理学教学通过多元化教学方式的融合以及思政教育的无声浸润,有利于培养学生热爱祖国的深厚情感,自强不息、百折不挠的奋斗精神,理论扎实、技能精湛的职业素质,勇于创新、求真务实的科学素养,从而实现知识传授、能力培养及价值塑造的统一,全面促进药学创新人才的培养。