在医学机能学实验教学中提高本科生科研能力的探索

李夏欣妤　陈媛

摘要：研究目的：通过医学机能学实验改革提高本科生创新思维及科研能力。方法：通过优化实验课程体系，开放实验室及实验准备室，利用雨课堂结合线上线下教学，进行个性化精准施教，鼓励学生参加教师课题组，最后发放学期末教学问卷调查，对改革后机能学实验教学进行匿名评价，并通过期末考试评价教学效果。结论：使用改革后的实验教学方式和手段培养学生的科研思维、实践能力、科研践行能力，探究如何提高本科生科研能力。

关键词：医学机能学实验；本科生；科研能力

一、问题提出

医学机能学实验是把生理学、药理学和病理生理學三门学科的试验抽离后，进行有机的融合构建，形成一门综合性实验课程，它独立于理论教学过程，有自己的学术领域范围和技术特点，教学内容涉及多种实验操作技能，并以独特的视角在实践中见证和应用。这三门学科的理论知识课程以实验教学为主，将实验动物作为“患者”，通过学生之间的密切协作，模拟临床职业环境，对学生实践技能和应用理论知识的能力进行初步训练。

医学机能学实验与三大技能学科理论教学之间分而不离，相互依托，相互促进，协调发展。医学机能学实验课程内容包含三门学科基础理论知识的运用、医学科研的能力、实验设计的基本方法、典型案例讨论，是联系基础理论，承接临床实践，辐射医学研究，培养学生科学思维、科研思维和创新能力的桥梁课程。

在现阶段的医学机能学实验教学中，教师会先示教再小结，学生听课后模仿教师的示教进行实验操作。然而在撰写实验报告时，学生常常照抄书本中的实验原理，对实验具体操作步骤、实验观察项目和实验结果往往知其然而不知其所以然。这种传统的基础实验课程过于刻板，只停留在表层，学生只是机械被动地跟随指导完成实验及课后实验报告，缺乏主动探究的能力。这样的教学很难达到引导学生思考、培养学生动手能力和科研思维的目的。

二、医学机能学实验教学改革

基于国务院办公厅于2020年发布的《关于加快医学教育创新发展的指导意见》，昆明医科大学海源学院机能学实验室（以下简称实验室）选取2020级和2021级临床专业四个大班共430名学生，随机分为改革教学实验组和传统教学模式对照组，开展教学改革，以促进本科生科研思维能力、改革医学机能学实验课为目标，充分利用现有实验室资源，优化实验课程体系，提高实验教学质量。

（一）优化实验课程体系，提高本科生综合实验能力

实验室根据学生认知发展规律和教师基础理论知识授课情况，通过优化实验方案、整合实验内容、改革机能学实验内容，设计“三梯度”实验教学结构，按学生的实际学习情况遵循从低到高、从易到难、从经典到创新的原则，建设实验教学体系。

“三梯度”实验教学结构如下。第一，基础验证性实验。教师保留了医学机能学实验中的经典实验内容，通过家兔的急性动物实验训练学生的基本技能和操作规范，使学生掌握急性动物实验的手术操作方法，培养学生规范、标准的操作习惯。在这个梯度的实验教学中，教师进行示范，学生按规范操作进行动物手术操作。第二，综合提高性实验。教师注重培养学生运用所学理论知识和基础实验技能解决实际问题，关注学生综合能力的训练。如氯丙嗪增强小鼠对缺氧耐受最佳效果的环境温度的实验研究，学生在实验中自主探索小鼠处于怎样的环境温度才能在密闭氧气中达到最长生存时间。第三，拓展创新性实验。经过大学二年级上学期基础验证性实验到综合提高性实验的学习，学生已经完全掌握实验相关理论知识和实验基本操作技能。大学二年级下学期时，学生已有一定的知识储备，这时引导学生利用检索知识查阅资料、自学慕课、设计实验、论证立项、实施实验、统计数据并分析、归纳总结、撰写论文八个过程，训练学生的科学思维，增强科研能力，培养创新意识。教师则进行指导和引导，尊重学生设计、评价实验实施的可行性和科学性。通过“三梯度”实验教学，不仅加强了学科间的交叉融合，还增强了学生将理论知识转换为解决实际问题的能力。

（二）充分利用现有实验室的科研条件，实施个性化教育

为巩固学生对基础验证性实验的掌握，实验室有组织、有计划地向学生开放部分实验项目，培养他们的基础操作技能和动手实践能力。每学期初期，实验室会向学生公布本学期实验室的开放计划，学生在规定期限内，遵守实验室生物安全前提下预约使用实验室。在实验室开放过程中，教师带领学生检查实验设备，并确保实验材料准备充足，保证每个学生有足够的动手机会。不仅如此，指导教师应放手不放眼，针对实验每个环节的难点和易错点进行示范与指导教学，确保实验的顺利进行，在提高学生动手能力和实践能力的同时，巩固学生对经典机能学实验的掌握。

（三）开放实验准备室，加强学生对综合实验的理解

在每次实验课前，实验室开放实验准备室，学生与教师共同准备实验。实验准备工作是医学机能学实验顺利开展的第一环节，也是最重要的环节。现阶段的教学模式是教师提前准备好实验药品、实验用物、实验耗材，再把MD3000型信息化一体机生物信号采集处理系统连接上相应的电极。上课时，学生按书本规定流程操作。由于学生没有参与前期准备工作，他们对所需药品的制备过程缺乏了解，对生物信号采集处理系统的工作原理知之甚少，观察结果时只知表面，不能深入理解本质，对实验原理的理解模糊。在开放实验准备室后，学生可以利用课余时间准备实验所需物品，了解实验内容，连接实验设备。教师要鼓励学生动手操作，并进行指导、示范，提高学生的动手能力。通过参与实验准备工作，学生不仅能体验前期准备工作的辛苦和烦琐，还能巩固对生物信号采集系统的掌握，同时能减少学生在实验过程中对实验药品和实验耗材的浪费，培养学生认真、求实、勤俭、节约的态度。

（四）开放教师科研课题，成立科研兴趣小组，促进创新性实验开展

在大二下学期，学生有了一定的理论知识和操作技能，可以根据自己的兴趣选择加入教师课题组，观摩并参与科研工作，拓宽知识面，增强科研思维与团队协作能力。

课前，教师可以利用雨课堂推送预习资料和基本实验操作视频，促使学生自主学习。课中，教师根据雨课堂反映的学生学习情况，精准施教，并分享结果，进行针对性总结。学生用基本实验技能解决实际问题，参与互动，反馈学习中遇到的问题。课后，教师带领学生参与自己的科研活动。与传统的实验内容相比，教师课题的相关研究是经过立项专家验证过可行性和创新性的科学项目，更具有前沿性和科学性。学生参与教师的科研课题工作，可以满足学生提高科研能力的愿望和需求。教師要以课题的研究背景为依托，通过雨课堂推送高质量SCI（科学引文索引）英文文献，指导学生阅读文献，然后鼓励他们撰写综述，并定期开展科研组会，分析、讨论实验现象和结果。科研实验后期，学生提取部分实验数据，在教师的指导下撰写论文。

三、教学效果评价

在本次教学改革研究中，通过发放学期末教学满意度问卷调查，对改革后医学机能学实验教学模式的效果进行分析。89.4%的学生能够在机能实验课中增强科研思维，掌握如何检索前沿研究文献，克服科研过程中重复枯燥的倦怠心理等；45.7%的学生能在教师的指导下撰写综述论文；71.1%的学生能够独立分析实验数据；86%的学生能够在参与教师实验准备阶段了解实验用药的配置和实验原理。

在期末考试中，将2021级临床学生分为改革教学组和传统教学组，分别对两组学生期末医学机能学实验成绩采用SPSS24.00进行统计分析，以均数±标准差描述数据分布情况，采用独立样本t检验比较组间差异，如表1所示。

数据显示，在操作考试和理论考试中，改革教学组成绩平均分均高于传统教学组。

四、讨论

医学生的科研创新能力培养是当代医学教育的重要组成部分，是当代社会发展的要求，也是素质教育的核心。本研究以提高本科生科研能力为导向，对比传统的医学本科生机能学实验，正确引导学生根据自己的研究兴趣，尽早进入自己感兴趣的教师科研课题小组，开展以科学问题为导向的科研训练，参与课题研究的各个方面，对全面提高本科生的科研能力具有三方面的重要意义。

（一）接触科研活动，培养科学好奇心，保持科研兴趣

当学生对某个科研课题产生兴趣时，会自发地进行探索，提高学习主动性。在初次接触实验课程的时候，学生对实验课程抱有浓厚的兴趣，渴望通过研究解决科学问题。然而，这种激情不能持久，会在枯燥乏味的实验课程中逐渐减弱，特别是当实验遇到困难时。因此，教师应尽早让学生参与科研课题，学习当今常用并实用的实验技术，增强实验操作技巧，保持科学的好奇心。在科研过程中，教师也可以适当向学生介绍科研活动的意义，如屠呦呦在抗疟疾药物研究方面的杰出贡献。这些科学家的经历能够激发学生，使学生在科研工作中产生责任感和使命感，并唤起学生探究科学问题的欲望和兴趣。

（二）合理规划实验课程，培养学生科研能力

要想合理培养学生科研能力，教师需要对实验课程做出适当规划。对拥有浓厚科研兴趣的学生来说，遵循现代医学教育规律制订科研能力培养方案非常重要。在基础实验阶段，教师可以改革实验课程，增加科研教学，采用线上线下相结合的方式，打破传统教学固定场所和时间限制等桎梏，激发学生的学习兴趣。

（三）丰富科研经历，提高学生的综合科研素质

医学机能学实验课程教学改革可以丰富学生的科研经历，激发他们的科研潜能，还能提高他们的创新性思维和综合科研素质，服务“健康中国”发展战略。

参考文献：

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基金项目：昆明医科大学海源学院教学研究与教学改革建设质量工程“促本科生科研能力的提高在机能学实验教学改革中的探究”，课题编号：YJ2023JG008。