药理学实验教学中激发学生思考活力的探讨

郑斯莉,张赛龙,缪朝玉

(海军军医大学药理学教研室, 上海 200433; △通讯作者)

药理学是研究药物与机体(含病原体)相互作用及作用规律的学科,是生命科学的重要组成部分,与生理学、生物化学、细胞生物学等临床前学科有着密切的联系[1],极大地推动着学术发展。同时,它还是联系基础医学与临床医学、医学与药学之间的桥梁学科。因此,药理学是医药院校重要的专业基础课程(必修课)。药理学在内容上具有知识点多、信息量大的特点,学生学习任务较重。在教学形式上,药理学通常包括理论教学和实验教学两部分。虽然从课时分布上,药理学以理论课为主,但不能忽视药理学的发展方法其实是实验性的,实验性药理学对于发现新药或研究已开发药物的药理作用是必不可少的基本步骤[2]。因此,上好实验课对学生进一步认识药理学学科、掌握药理学知识、利用药理学方法解决问题具有重要的引导和推进作用。

近年来,国家对创新性人才的需求越来越高,大学成为实施国家自主创新战略、建设创新型国家的重要力量[3]。而传统的药理学教学以教师灌输式讲授为中心[1,4]。这种方法不易调动学生的兴趣,加之学生思维存在惰性,如何激发学生的学习热情,提升教学质量,一直是药理学教学亟待解决的问题[5]。笔者认为,在国家大力提倡创新、大力发展教育科研的背景下,教师队伍更要加强对实验课的重视,在实践中激发学生的学习热情和思考活力。实验课不仅要锻炼学生的动手能力,还要促使学生了解实验整体设计思路和具备基本的结果分析能力[6]。这对今后学生科学创新思维的形成具有重要意义,也为他们未来进一步的科研工作埋下兴趣的种子。在此,笔者结合自身的教学实际,对如何在药理学实验教学中激发学生的学习热情和思考活力进行几点分析。

1 启发式提问助力实验讲解环节

药理学实验涉及多学科知识,需要教师全面熟练掌握,并帮助学生在实验过程中保持清晰的思路,以保证实验任务顺利实施推进。通常,实验操作前教师会对当次课做适当讲解,应充分利用这一环节,向学生展现整体实验设计思路,而且有针对性地尤其是对学生在实施过程中可能遇到的问题激发学生思考并加以指点。

比如,在药物对血压的调控实验中,以家兔为实验对象,观察药物对家兔血压的影响,涉及静脉和动脉内插管或给药,药物种类多;可充分利用启发式提问法和学生互动,比如提问“检测血压是测动脉血压还是静脉血压(动脉血压,因此检测血压的管子应该插到动脉)”“对机体血管给药,通常是静脉还是动脉给药(静脉,因此用于给调血压药的管子/针应该插到静脉)”“在血管内插管,为防止凝血通常需要用抗凝药,抗凝药是用于颈动脉的还是耳缘静脉的插管(二者都要用,而且要连接在插管上,以便随时使用)”等。根据笔者经验,如果教师在实验前讲到要点,那么学生在动手过程中的思路就比较清晰,效率随之提高。

2 答疑解惑,透过现象看本质

在实验实施阶段,学生会产生各种各样的问题。教师需要细心观察各个实验组的进展情况并及时给予指导,要善于透过现象看本质地回答问题。这样可有效帮助学生建立独立思考能力和提高解决问题的效率。

比如,给家兔静脉注射给药时通常选择耳缘静脉进针,许多学生一开始可能由于操作不熟练而将血管扎破,导致注射部位视野不清而无法再进针,接下来他们可以往近心端方向换一个注射部位或者索性注射另外一根耳缘静脉。但如果继续进针失败,最后导致两根耳缘静脉都无法再进针时,多数学生会陷入焦虑,怀疑实验是否还能进行下去。这时,教师应提问学生,耳缘静脉进针的目的是什么?对,是静脉给药,而不是非得耳缘静脉给药,因此,学生只要能从静脉进针即可。实际上,家兔耳朵上的静脉非常丰富且表浅,加之耳朵被毛较少较短,完全可以另选一根静脉来进针。由于操作难度加大及实验课时间有限,教师可亲自进针并进行针头固定等,以帮助学生迅速进入实验的下一步操作。

再比如,某些实验是以小鼠作为实验对象。学生在实验结束后需要对小鼠颈椎脱臼处死,但许多学生不能快速掌握这一技能。分析原因主要包括两点,一是对动作要领不熟,二是对处死小动物存在心理障碍。前者关键要训练学生迅速找到小鼠的颈(颅骨和脊柱交汇的凹陷处)并清楚对小鼠尾巴根部提拉时的用力方向。后者则需要教师能很好地将技能培训目的和实验动物伦理有效结合起来,特别是关于使用实验动物研究药理学的必要性和实验动物3R原则[7]。这在实验课开课时就要涉及。面对学生实施过程中有心理负担时,教师可主动给学生讲清楚为什么本次课需要处死小动物(比如它们已经被注射了某种毒性药物而不再适合做其他实验),温习何为安乐死(短时间无痛苦地死去),为何选择颈椎脱臼(瞬间致死,操作应快、准、用力得当,此法为小鼠实验基本实验技能,宜掌握),是否可以选择二氧化碳吸入窒息法(当然可以,但是仍旧推荐掌握颈椎脱臼的技能)。如果个别学生心理负担较重,教师不必强迫其处死,仍需关注其后续心理状态。笔者认为,清除学生心理障碍,能帮助其建立实验操作的信心,有利于其正确思考动物伦理知识。

3 强化互动交流,重视结果分析

药理学实验不仅是观察实验现象,其结论的得出基于可靠的实验数据。由于实验实施过程中,以学生自主动手操作为主,教师的重要任务之一是要控制教学局面,保证实验现场自由而不混乱,各小组实验有条不紊地推进下去,因此,有些教师更加关注整个实验实施过程是否顺利,而忽视了带领学生认真挖掘实验数据并进行分析讨论。笔者认为,教师应当加强对药理学实验教学中结果分析环节的重视,应尽可能在课堂上汇集学生的实验数据,以科学严谨的态度进行分析并得出结论或提出思考。毕竟学生的科研素养有限,其科研思维不成熟,故教师需多引导、激发学生思考活力,而不仅是将结果分析作为课后任务留在实验报告里。以笔者经验,实验结果分析环节能够调动起学生的积极性和科研热情,对药理学教学效果具有很好的促进作用。

比如,现场展示数据分析过程可利用好电脑、投影仪等设备。以笔者教学案例,在药物镇痛实验中,利用小鼠醋酸扭体实验来比较药物的镇痛效果,一共9个小组,每个小组3只小鼠。学生在盲法条件下分别用A药(盐酸吗啡)、B药(布桂嗪)和C药(生理盐水)来镇痛,要求记录给药后30 min内小鼠出现的扭体反应次数。在实验结束时,每个小组上讲台来填写记录的数据。学生从这些数据来大致判断ABC可能是何药物。然后,实验助理揭晓答案,那么具体应该如何分析这些数据呢(引发学生思考)?这时,教师可利用多媒体在Excel等统计软件下,当场输入数据,算出ABC各组动物给药后的平均扭体次数,并进一步去检验ABC三组平均扭体次数是否存在统计学差异。此过程又涉及统计学方法,比如两组差异比较和三组差异比较的方法是不同的。这一环节正好与学生刚刚学过的统计学知识结合起来,能有效激发学生的思考,因此教学气氛活跃。

再比如,教师带动学生参与讨论分析。仍旧以药物镇痛实验为例,如果有个别小组记录的扭体次数多少和对应的药物分组结果恰好相反,这时该小组的每位学生先分析一下可能的原因。然后教师进行点评,接着提问“你们认为还有什么因素会影响到这个实验的结果”,请学生积极发言。可能原因包括腹腔注射给药时漏药了,或者不同的观察者对扭体反应的判定标准不同,或者三只小鼠个体差异太大,甚至也可能给错了药等。这些正是学生实施实验时需要注意的地方。若时间允许,学生还可以比较剔除与不剔除该组数据时的计算结果,对整体结论有影响吗?体现了哪些实验要素的重要性(如合适的样本量、平行操作等)?可以随便剔除该组数据吗?何种情况下可以剔除该组数据?这些问题都可以适当发起讨论,使整个实验课的内容变得充实饱满。

另外,虽然多媒体在现代教学中发挥了非常重要的作用,但笔者认为黑板在公式演算过程中发挥的作用不宜替代。对于要用到的较复杂公式,教师宜带领学生分析或者演算示范。比如,在寇氏法研究药物急性毒性实验中[8],涉及测定半数致死量的公式LD50=Log-1[Xm-i(∑p-0.5)],不少人就误以为该“-1”的意义是求倒数,但实际上log-1(a)指以10为底a的对数的逆运算,等于10的a次方。然而,即使明白公式的运算规则,很多学生还是会对该公式的具体计算过程一头雾水。因此在实验结束时,教师可以用一组虚拟实验数据代入公式,与学生一起演算,使学生真正理解并使用该公式,以方便他们对自己的数据结果进行课后计算并体现在实验报告册中。根据笔者经验,相较于未解析或未演算LD50公式的实验课,学生的热情更高、专注力更强、体验感更佳。

4 重视实验报告的撰写

实验报告是药理学实验教学的重要组成部分,引导学生写好实验报告有利于提高学生分析和思考问题的能力,培养其踏实仔细、严谨认真的工作作风和实事求是的科学精神。经过数次药理学实验课,学生可以从实践中总结,将总结用以实践,形成一个良性循环,对其未来进一步的科研学习打下良好基础。学生需要认识到,好的科学研究应具有良好的可重复性/可重现性/可再现性[9],“好记性不如烂笔头”,写好实验报告对实验结果的可重复性具有重要意义,为后人在此基础上进一步开展研究工作提供指导。此外,实事求是地写好实验报告有利于提高学生自身的学术道德约束能力,有利于潜移默化地教育学生以避免在未来发生学术不端现象。

一般来说,学生从高中起就接触过少量实验课(例如生物学实验课),对实验报告的结构组成已有大概认识。但是药理学实验教学具有自己的特色。教师需要有针对性地做出强调,比如动物的记录要素包括:动物名称、性别、体重、年龄、给药前后动物的状态等;药物的记录要素包括:药物名称、给药剂量、配制浓度、给药方式等。学生记录时根据需要可以辅以表格、模式图等。

笔者认为,除了强调实验报告的完整性,还要重视实验报告的分析讨论精神,这有利于为学生今后的科研学习培养良好的思考习惯。在培养学生对科学问题的分析讨论方面,药理学实验教学具有很好的优势,可以分析讨论的点非常多,包括实验设计原则、实验动物伦理、数据处理、现象分析等。为了引导学生独立地分析实验现象和结果,教师不能把分析讨论环节仅作为实验报告的任务扔给学生,而要从实验课的课堂上做起,使学生在课下撰写实验报告时,可以更加顺畅地发起思考,比如基于目前的实验数据结果可以得出什么结论?对于失败的实验其可能的原因是什么?学生最终形成实验报告。需要指出的是,教师应当及时了解学生实验报告的内容,根据效果有针对性地调整下一次实验课中需强调的要点,形成一个良性循环。

综上所述,药理学是医药院校重要的专业基础课程。教师要充分利用好药理学实验教学,培养学生实事求是的科学精神,积极调动学生的主观能动性,激发学生的思考活力,为学生今后的科研学习埋下兴趣的种子,为培养高素质、创新型的医学科研人才奠定良好的基础。