在醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提高本科生科研能力的探索

摘要：研究目的：通過醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)改革提高本科生創(chuàng)新思維及科研能力。方法：通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程體系，開放實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室，利用雨課堂結(jié)合線上線下教學(xué)，進(jìn)行個(gè)性化精準(zhǔn)施教，鼓勵(lì)學(xué)生參加教師課題組，最后發(fā)放學(xué)期末教學(xué)問卷調(diào)查，對改革后機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行匿名評價(jià)，并通過期末考試評價(jià)教學(xué)效果。結(jié)論：使用改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和手段培養(yǎng)學(xué)生的科研思維、實(shí)踐能力、科研踐行能力，探究如何提高本科生科研能力。關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)；本科生；科研能力一、問題提出醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)是把生理學(xué)、藥理學(xué)和病理生理學(xué)三門學(xué)科的試驗(yàn)抽離后，進(jìn)行有機(jī)的融合構(gòu)建，形成一門綜合性實(shí)驗(yàn)課程，它獨(dú)立于理論教學(xué)過程，有自己的學(xué)術(shù)領(lǐng)域范圍和技術(shù)特點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容涉及多種實(shí)驗(yàn)操作技能，并以獨(dú)特的視角在實(shí)踐中見證和應(yīng)用。這三門學(xué)科的理論知識課程以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，將實(shí)驗(yàn)動物作為“患者”，通過學(xué)生之間的密切協(xié)作，模擬臨床職業(yè)環(huán)境，對學(xué)生實(shí)踐技能和應(yīng)用理論知識的能力進(jìn)行初步訓(xùn)練。醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)與三大技能學(xué)科理論教學(xué)之間分而不離，相互依托，相互促進(jìn)，協(xié)調(diào)發(fā)展。醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容包含三門學(xué)科基礎(chǔ)理論知識的運(yùn)用、醫(yī)學(xué)科研的能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法、典型案例討論，是聯(lián)系基礎(chǔ)理論，承接臨床實(shí)踐，輻射醫(yī)學(xué)研究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科研思維和創(chuàng)新能力的橋梁課程。在現(xiàn)階段的醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師會先示教再小結(jié)，學(xué)生聽課后模仿教師的示教進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。然而在撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，學(xué)生常常照抄書本中的實(shí)驗(yàn)原理，對實(shí)驗(yàn)具體操作步驟、實(shí)驗(yàn)觀察項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往知其然而不知其所以然。這種傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程過于刻板，只停留在表層，學(xué)生只是機(jī)械被動地跟隨指導(dǎo)完成實(shí)驗(yàn)及課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告，缺乏主動探究的能力。這樣的教學(xué)很難達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生思考、培養(yǎng)學(xué)生動手能力和科研思維的目的。二、醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革基于國務(wù)院辦公廳于2020年發(fā)布的《關(guān)于加快醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》，昆明醫(yī)科大學(xué)海源學(xué)院機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)室（以下簡稱實(shí)驗(yàn)室）選取2020級和2021級臨床專業(yè)四個(gè)大班共430名學(xué)生，隨機(jī)分為改革教學(xué)實(shí)驗(yàn)組和傳統(tǒng)教學(xué)模式對照組，開展教學(xué)改革，以促進(jìn)本科生科研思維能力、改革醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課為目標(biāo)，充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程體系，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。（一）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程體系，提高本科生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?shí)驗(yàn)室根據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和教師基礎(chǔ)理論知識授課情況，通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案、整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改革機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)“三梯度”實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)構(gòu)，按學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況遵循從低到高、從易到難、從經(jīng)典到創(chuàng)新的原則，建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系?！叭荻取睂?shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)構(gòu)如下。第一，基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。教師保留了醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過家兔的急性動物實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生的基本技能和操作規(guī)范，使學(xué)生掌握急性動物實(shí)驗(yàn)的手術(shù)操作方法，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的操作習(xí)慣。在這個(gè)梯度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師進(jìn)行示范，學(xué)生按規(guī)范操作進(jìn)行動物手術(shù)操作。第二，綜合提高性實(shí)驗(yàn)。教師注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能解決實(shí)際問題，關(guān)注學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練。如氯丙嗪增強(qiáng)小鼠對缺氧耐受最佳效果的環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)研究，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中自主探索小鼠處于怎樣的環(huán)境溫度才能在密閉氧氣中達(dá)到最長生存時(shí)間。第三，拓展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過大學(xué)二年級上學(xué)期基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到綜合提高性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)完全掌握實(shí)驗(yàn)相關(guān)理論知識和實(shí)驗(yàn)基本操作技能。大學(xué)二年級下學(xué)期時(shí)，學(xué)生已有一定的知識儲備，這時(shí)引導(dǎo)學(xué)生利用檢索知識查閱資料、自學(xué)慕課、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、論證立項(xiàng)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并分析、歸納總結(jié)、撰寫論文八個(gè)過程，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，增強(qiáng)科研能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。教師則進(jìn)行指導(dǎo)和引導(dǎo)，尊重學(xué)生設(shè)計(jì)、評價(jià)實(shí)驗(yàn)實(shí)施的可行性和科學(xué)性。通過“三梯度”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅加強(qiáng)了學(xué)科間的交叉融合，還增強(qiáng)了學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)換為解決實(shí)際問題的能力。（二）充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的科研條件，實(shí)施個(gè)性化教育為鞏固學(xué)生對基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的掌握，實(shí)驗(yàn)室有組織、有計(jì)劃地向?qū)W生開放部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)他們的基礎(chǔ)操作技能和動手實(shí)踐能力。每學(xué)期初期，實(shí)驗(yàn)室會向?qū)W生公布本學(xué)期實(shí)驗(yàn)室的開放計(jì)劃，學(xué)生在規(guī)定期限內(nèi)，遵守實(shí)驗(yàn)室生物安全前提下預(yù)約使用實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室開放過程中，教師帶領(lǐng)學(xué)生檢查實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并確保實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備充足，保證每個(gè)學(xué)生有足夠的動手機(jī)會。不僅如此，指導(dǎo)教師應(yīng)放手不放眼，針對實(shí)驗(yàn)每個(gè)環(huán)節(jié)的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行示范與指導(dǎo)教學(xué)，確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，在提高學(xué)生動手能力和實(shí)踐能力的同時(shí)，鞏固學(xué)生對經(jīng)典機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)的掌握。（三）開放實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室，加強(qiáng)學(xué)生對綜合實(shí)驗(yàn)的理解在每次實(shí)驗(yàn)課前，實(shí)驗(yàn)室開放實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室，學(xué)生與教師共同準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作是醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)順利開展的第一環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段的教學(xué)模式是教師提前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)藥品、實(shí)驗(yàn)用物、實(shí)驗(yàn)耗材，再把MD3000型信息化一體機(jī)生物信號采集處理系統(tǒng)連接上相應(yīng)的電極。上課時(shí)，學(xué)生按書本規(guī)定流程操作。由于學(xué)生沒有參與前期準(zhǔn)備工作，他們對所需藥品的制備過程缺乏了解，對生物信號采集處理系統(tǒng)的工作原理知之甚少，觀察結(jié)果時(shí)只知表面，不能深入理解本質(zhì)，對實(shí)驗(yàn)原理的理解模糊。在開放實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室后，學(xué)生可以利用課余時(shí)間準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需物品，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，連接實(shí)驗(yàn)設(shè)備。教師要鼓勵(lì)學(xué)生動手操作，并進(jìn)行指導(dǎo)、示范，提高學(xué)生的動手能力。通過參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，學(xué)生不僅能體驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作的辛苦和煩瑣，還能鞏固對生物信號采集系統(tǒng)的掌握，同時(shí)能減少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)耗材的浪費(fèi)，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、求實(shí)、勤儉、節(jié)約的態(tài)度。（四）開放教師科研課題，成立科研興趣小組，促進(jìn)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)開展在大二下學(xué)期，學(xué)生有了一定的理論知識和操作技能，可以根據(jù)自己的興趣選擇加入教師課題組，觀摩并參與科研工作，拓寬知識面，增強(qiáng)科研思維與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。課前，教師可以利用雨課堂推送預(yù)習(xí)資料和基本實(shí)驗(yàn)操作視頻，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)。課中，教師根據(jù)雨課堂反映的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，精準(zhǔn)施教，并分享結(jié)果，進(jìn)行針對性總結(jié)。學(xué)生用基本實(shí)驗(yàn)技能解決實(shí)際問題，參與互動，反饋學(xué)習(xí)中遇到的問題。課后，教師帶領(lǐng)學(xué)生參與自己的科研活動。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相比，教師課題的相關(guān)研究是經(jīng)過立項(xiàng)專家驗(yàn)證過可行性和創(chuàng)新性的科學(xué)項(xiàng)目，更具有前沿性和科學(xué)性。學(xué)生參與教師的科研課題工作，可以滿足學(xué)生提高科研能力的愿望和需求。教師要以課題的研究背景為依托，通過雨課堂推送高質(zhì)量SCI（科學(xué)引文索引）英文文獻(xiàn)，指導(dǎo)學(xué)生閱讀文獻(xiàn)，然后鼓勵(lì)他們撰寫綜述，并定期開展科研組會，分析、討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果。科研實(shí)驗(yàn)后期，學(xué)生提取部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在教師的指導(dǎo)下撰寫論文。三、教學(xué)效果評價(jià)在本次教學(xué)改革研究中，通過發(fā)放學(xué)期末教學(xué)滿意度問卷調(diào)查，對改革后醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的效果進(jìn)行分析。89.4%的學(xué)生能夠在機(jī)能實(shí)驗(yàn)課中增強(qiáng)科研思維，掌握如何檢索前沿研究文獻(xiàn)，克服科研過程中重復(fù)枯燥的倦怠心理等；45.7%的學(xué)生能在教師的指導(dǎo)下撰寫綜述論文；71.1%的學(xué)生能夠獨(dú)立分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；86%的學(xué)生能夠在參與教師實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段了解實(shí)驗(yàn)用藥的配置和實(shí)驗(yàn)原理。在期末考試中，將2021級臨床學(xué)生分為改革教學(xué)組和傳統(tǒng)教學(xué)組，分別對兩組學(xué)生期末醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)成績采用SPSS24.00進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述數(shù)據(jù)分布情況，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較組間差異，如表1所示。數(shù)據(jù)顯示，在操作考試和理論考試中，改革教學(xué)組成績平均分均高于傳統(tǒng)教學(xué)組。四、討論醫(yī)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)是當(dāng)代醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分，是當(dāng)代社會發(fā)展的要求，也是素質(zhì)教育的核心。本研究以提高本科生科研能力為導(dǎo)向，對比傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)本科生機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)，正確引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的研究興趣，盡早進(jìn)入自己感興趣的教師科研課題小組，開展以科學(xué)問題為導(dǎo)向的科研訓(xùn)練，參與課題研究的各個(gè)方面，對全面提高本科生的科研能力具有三方面的重要意義。（一）接觸科研活動，培養(yǎng)科學(xué)好奇心，保持科研興趣當(dāng)學(xué)生對某個(gè)科研課題產(chǎn)生興趣時(shí)，會自發(fā)地進(jìn)行探索，提高學(xué)習(xí)主動性。在初次接觸實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)候，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程抱有濃厚的興趣，渴望通過研究解決科學(xué)問題。然而，這種激情不能持久，會在枯燥乏味的實(shí)驗(yàn)課程中逐漸減弱，特別是當(dāng)實(shí)驗(yàn)遇到困難時(shí)。因此，教師應(yīng)盡早讓學(xué)生參與科研課題，學(xué)習(xí)當(dāng)今常用并實(shí)用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作技巧，保持科學(xué)的好奇心。在科研過程中，教師也可以適當(dāng)向?qū)W生介紹科研活動的意義，如屠呦呦在抗瘧疾藥物研究方面的杰出貢獻(xiàn)。這些科學(xué)家的經(jīng)歷能夠激發(fā)學(xué)生，使學(xué)生在科研工作中產(chǎn)生責(zé)任感和使命感，并喚起學(xué)生探究科學(xué)問題的欲望和興趣。（二）合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)課程，培養(yǎng)學(xué)生科研能力要想合理培養(yǎng)學(xué)生科研能力，教師需要對實(shí)驗(yàn)課程做出適當(dāng)規(guī)劃。對擁有濃厚科研興趣的