人体机能实验课程教学模式探索

童学红,董晓敏,韩艳芳,梁 雪,孙笑语,张俊波,李利生

(首都医科大学基础医学院实验教学中心机能实验室,北京 100069; △通讯作者)

近年在高等医学院校机能实验教学的改革中,对课程建设和实验教学体系调整的探索被认为是教学质量提升的关键所在。部分院校通过重置课程内容,增设机能人体实验课程,以期达到预设效果[1]。人体机能学实验是一门医学基础实验与临床技能相衔接的桥梁课程。该课程以检测人体正常生理指标为基础,相较动物学实验,更加贴近临床应用,对学生的吸引力也大为增强。令人欣喜的是,虽然国内多数院校起步较晚,但开设和完善人体机能实验课程是机能实验教学改革的重要方向之一,已然成为一线教师和医学教育专家的共识。

1 人体机能学实验教学模式的改革

1.1 改变传统实验教学模式

传统的实验教学近似于填鸭式教学模式。教师在学生实验操作前会全面阐述实验原理,详细讲解实验步骤,学生只需按照教师讲解的步骤进行实验验证[2]。这种方式主要以教师为主导,忽视了学生在实验过程中思维能力的培养,不能充分调动学生学习的主动性,阻碍学生创新能力的发展。因此,教师必须改革人体实验课程,用实验教学课程带动学生自主学习。

1.2 自主探究式的实验教学模式

人体机能实验教学不同于传统的动物实验。参与实验的学生既是实验者,也是被检测的实验对象。人体实验的双重角色使学生充分浸入实验氛围,体验性更强。为了调动学生自主学习的积极性,机能人体实验教学采用自主探究式的教学模式进行。

此种教学模式以学生自学为主,教师讲解为辅。教师在学生实验操作前,只对实验涉及的知识点进行重点讲解,主要是引导学生按照教师自主设计的人体实验课程提示进行实验操作。这样可以在有限的时间内,将更多的课时放在学生自主学习及实践创新的能力培养上。学生在实验操作的过程中遇到问题时,教师会引导学生进行思考而不是直接解答。学生经过小组讨论后制定解决方案再继续实验,最终得到满意的实验结果。这种教学模式有利于加强基础与临床的联系,为后期临床学习奠定坚实基础[3]。

2 人体机能实验教学课程改革

2.1 自主设计实验课程

人体机能学实验课程改革主要是以LabStation高级人体实验教学系统为平台。LabStation高级人体实验教学系统是一款基于实验室的学习平台,可在离线状态下,将交互式实验教学内容、实时数据记录及分析结合在一起。实验课程改革充分利用平台软件系统可自主设计实验课程的先进技术优势。教师通过LabStation软件平台根据教学需要整合课程内容,创建自己的实验课程。例如,以往肌肉收缩和神经传导速度测定需要分2次进行共8学时。肌肉实验需要4学时,分别记录刺激强度、刺激频率与肌肉收缩的关系,了解肌肉单收缩与复合收缩形成的原因。动作电位及神经传导速度测定需要4学时。教师利用LabStation软件平台可自主编辑的技术,将2个实验内容融合到一次实验中完成,形成详细的文件化的实验课程。创建好的课程配有完整的文件支持,课程包括实验涉及的背景知识、仪器连接视频、实验操作步骤等教学资源。学生可以自主完成实验相关知识的学习,并记录自己在不同刺激条件下生理参数的变化,完成数据分析及实验报告。由于文件式的实验课程包含大量实验涉及的教学资源供学生实验时学习使用,极大压缩了教师在课堂上的讲课内容,将更多的学时交给学生按课程自主学习完成实验,显著提高了实验教学效率[4,5]。

2.2 根据不同专业开设有针对性的机能人体实验课程

以提升学生科学思维能力、高水平实践操作能力为目标,教师将实验课程科学分层,开发能够激发学生创新能力和提高科研能力的实验内容和项目,丰富课程内涵。实验课程分层设置的核心是为本科生提供更加个性化、针对性强的教学方案,引导学生建立起系统性、整体性的医学思维观,为其未来的职业发展和成长奠定坚实的基础,从而促进学生的全面发展。

2.2.1 针对五年制护理专业开设人体心理应激实验 南丁格尔曾经说:“护士必须有一颗同情的心和一双愿意工作的手。”由此可见,培养护理专业学生具备对患者的关爱能力就显得尤为重要。在医患矛盾和冲突频发的当今社会,如何培养护理专业的学生具有同理心,建立良好的护患关系是护理教育与临床实践接轨的必然要求。因此,针对护理专业开设心理应激实验,对学生今后的临床工作具有积极意义。应激是生物机体在受到内外环境因素及社会、心理因素刺激时,所出现的全身非特异性适应反应。应激理论的知识在多门学科中都可以学习到,例如在病理生理学、生理心理学的教材中都有关于应激的相关内容,但是配合应激理论的实验教学在国内医学院校中处于空白。人体心理应激实验主要是通过PowerLab生物信号采集分析仪、皮肤电放大器及皮肤电电极,配合使用各种人体实验附件及传感器,让受试者回答问题并给予一定的轻度压力(例如简单规律的计算)等不同的情绪刺激,同步记录人体在不同状态下(安静、紧张或激动)包括人体肌电、皮肤电、心率、体表温度、呼吸频率等生理参数,观察分析人体在放松状态下以及与计算相关的轻度压力状态下的各项生理参数的变化。实验项目包括三部分:皮肤电反应与情感变化、压力效应、测谎仪测试[6]。该项实验已在护理专业开设5轮教学实践。学生在实验中观察到自己生理参数的变化。这种既是实验者、又是受试者的双层角色浸入式体验,充分调动了学生学习的积极性,取得了良好的实验教学效果。该实验的开设有利于加强护理专业学生基础学习与临床实践的联系,为后续临床学习奠定坚实基础。

2.2.2 针对康复、假肢矫形专业开设人体骨骼肌功能实验 随着我国人口基数的不断扩大,因疾病及事故造成的肢体残疾或功能障碍的人员数量也在不断攀升。为保障这类人群的生命质量,社会急需康复医学专业及假肢矫形专业的医疗服务。首都医科大学本科层次的康复医学教育开办于2002年,本科层次的假肢矫形专业教育也伴随康复医学的发展而发展。首都医科大学在已开设康复医学专业的基础上,于2003年在国内高校中率先开设了首个假肢矫形本科专业。康复医学与假肢矫形专业共同的教学目标是:旨在培养针对伤残者的功能恢复训练及治疗,在假肢矫形设计、临床康复领域从事医疗技术服务的高素质实践应用型人才。本专业强调采用合适的训练方法和手段对患者功能障碍进行训练干预,将残疾人及疾病患者能够恢复日常生活活动能力并具有一定运动能力作为康复目标,使他们尽快适应身体的功能状态,回归正常的社会生活。所以针对康复医学及假肢矫形专业的实验教学,教师更偏重于培养学生的实践操作技能。我们结合这两个专业的专业特色开设了人体骨骼肌功能实验,已进行了10轮的实验教学实践。教师通过该实验学习刺激前臂内侧神经(尺神经)诱导并记录骨骼肌收缩的人体实验方法,改变原先只单一测量肌肉收缩,把肌电信号记录也融入实验。电刺激人体前臂尺神经,学生记录和测量不同刺激强度引起的肌肉收缩反应,不仅记录肌肉的单收缩和强直收缩,同时也记录肌肉的肌电图,掌握骨骼肌的电活动规律及其收缩特性;学习测量人体神经传导速度的实验方法,通过改变不同刺激位置(腕部和肘部),分别在腕部及肘部电刺激(5 mA-20 mA)尺神经,测量刺激腕部和肘部尺神经引起反应的潜伏期,并测量腕部和肘部刺激位置间的距离,从而计算出尺神经的传导速度。根据实验的完成情况,学生可自主选做人体肌肉与肌电图实验,学习体表肌电图的记录方法,测量肌肉持续收缩期间最大张力的衰减;通过握力传感器检测肌肉疲劳的一些特性,总结可能会导致肌肉疲劳的一些因素。人体骨骼肌功能实验及人体肌肉与肌电图实验的开设更贴近康复及假肢矫形两个专业的临床应用,有利于康复与假肢矫形专业学生的临床技能培养[7-10]。

2.2.3 针对眼视光医学专业拟开设人体眼电图实验 视光学属于物理学科范畴。传统的眼视光学教育主要以视光学的基础知识为核心,缺少临床医学涉及的基础知识,主要培养的是以眼屈光检测与矫治为主的技师。眼视光医学不同于普通的临床医学教育,在医学学科的基础上更突出眼科学的基本理论,有其特殊性与独特性。它是临床医学与视光学的有机融合。该专业的教学目标是:旨在培养具备基础医学、临床医学及眼科学基础知识,从事眼视光学诊疗与眼科学研究的应用型专业人才。因此眼视光医学更注重与临床医学的融合,我们针对此专业拟开设人体眼电图实验。眼球运动由每只眼球的六个外在肌肉控制,这些肌肉使眼睛能够追踪移动物体或当头部移动时能注视静止物体。人体眼电图实验通过记录与眼球运动相关的电活动,使学生学习眼电图的记录与分析方法。学生通过实验了解眼电图的基础知识,学习角位移测量、识别跳视并了解其重要性;记录与平稳追踪相关的眼球运动、识别眼电图记录中的常见伪影并了解其原因;研究凝视保持的各个方面,并说明这一概念的重要性。人体眼电图实验的开设将有利于眼科医学理论知识体系和实践教学体系的有机融合,对培养眼视光专业学生的创新思维有积极意义[11]。

3 教学效果

在医学院校的本科教育中开设人体机能实验在国内仅有不足20年的时间。首都医科大学基础医学实验教学中心机能学教学实验室,于2005年开设人体机能实验课程,是国内医学院校开设人体实验较早的院校之一。人体机能实验教学采用何种教学模式更有利于学生创新能力的培养,还有待从事医学机能学实验教学的同仁们进行探讨。相对于传统的教学模式,近些年也有包括案例学习(case-based learning,CBL)、问题学习(problem-based learning,PBL)和团队学习(team-based learning,TBL)在内的多种教学方法。这些方法各有所长,我们在教学实践中可根据专业需求确定适合课程要求的教学方法。通过近几年的教学实践,人体机能实验教学采用学生自主探究模式进行,取得了不错的教学效果。由于人体实验是学生记录自己身体参数的变化,参与实验的学生既是实验者,也是被检测的实验对象,这种充分浸入式的实验氛围,使学生的体验性更强,充分激发调动了学生自主学习的积极性,更有利于学生创新能力的培养。教师根据不同专业的学生有针对性地开设人体机能实验课程,使学生在基础学习阶段就能有更多机会进行贴近临床的课程实践。护理、康复、假肢矫形及眼视光这几个专业共同的职业特点,都是为患者提供优质而专业的医疗技术型服务。教师采用自主探究式的人体实验教学模式,使学生在实验中能更深刻地理解实验原理,更好地掌握实验方法,有利于加强基础与临床的联系,对他们今后在临床工作中建立应用的思维模式具有积极意义。需要注意的是,由于课程改革后的人体实验教学内容和实验项目较多,为了能在有限的学时内完成实验,教师必须提前将实验涉及的教学资源(包括背景知识、实验视频、思考题等)通过学校内的BB平台发给学生进行预习。这样学生在上课时就能很快进入实验课程,按提示进行实验,极大提高了实验教学效率。