对融合性实验和设计性实验 的认识与实践 山东大学医学院机能学实验室、病理生理学教研室 胡维诚

一、改革的背景和思路 二、机能学实验课改革实践 三、收获和存在问题

（一）医学教育的三种教学模式 一、改革的背景和思路 1.以器官系统为中心的教学模式: 2.以问题为基础的教学模式(PBL)： 3.以学科为中心的教学模式：

医 学 以学科为中心的教学模式 临床医学 基础医学 每一门课程都有对应的独立的教研室和专职教师 形态学课程: 解剖学、组织胚胎学 医 学 形态学课程: 解剖学、组织胚胎学 病理解剖学等 基础医学 机能学课程: 生理学、病理生理学 药理学、医学心理学等 每一门课程都有对应的独立的教研室和专职教师

各门课程的教学内容包括： 理论课（国家有统一或规划教材） 实验课（多为本教研室自编或协编实验讲义） 每个教研室都各有学生实验室，该教研室教师负责本门课的理论和实验教学。先后同步进行理论课和实验课教学

实验教学的目的是： 验证课堂学到的理论知识(失血性休克） 增加感性知识 学习实验方法，培养动手能力 我国医学教育成绩显著 !

（二）当前我国教学模式存在的问题和改革设想 1.存在问题： (1)系统的完整的知识被人为分成的诸多学科所分割 (2)心理学实验教学需要加强 (3)师生对实验课重视程度不够 (4)愈来愈难以验证课堂讲授的理论 (5)实验教学投入效益差

(1)系统完整的知识被人为分成的诸多学科分割 机体是由多个系统构成的整体。 健康的机体一定能够在神经体液调节下：各系统功能正常（基础），保持内环境稳定(Homeostasis)。

疾病表现以系统为主，最重要的内涵是反映整体性的个体内环境出现紊乱，不是学科病。 用药按系统治疗病人，更应注意其全身性反应。 （中药有归经理论） 死亡的概念是“脑死亡”，脑死亡反映机体作为一个整体功能的永久停止 从健康到病死一直贯穿着“系统性-整体性”这条主线 因此，医学教育必须应该尽量地体现“系统性和整体性”

以心脏功能为例： 生理学课程 讲正常心脏为什么按一定的节律搏动。 一年后病理生理学课程 讲有病的心脏为什么会出现心律不齐、心收缩力下降及其对机体的影响。 药理学 教师讲用什么药治疗心律不齐和心肌收缩力下降。 心理学 老师再讲情绪变化怎么样影响心律和心肌收缩力。 “心脏功能”这一完整知识的学习就在二年多的时间内，由四个教研室分割成四段完成。 每讲一门课必须有一定的重复，同时又都不是一个完整的知识。

医学教育应注重“系统性”和“整体性”,淡化学科界限，整合课程内容应是基础医学教学改革的方向之一。 假设：按系统学习医学知识，实现从以学科为中心到重视系统化、整体化知识的教育观念的转变。

(2)心理学实验教学需要加强 按传统模式发展，还是考虑以新的思路发展 ？ 随着生物医学模式向生物-心理-社会医学模式的转变，理应努力强化心理学教学，尤其是实验课教学 按传统模式发展，还是考虑以新的思路发展 ？

(3)师生对实验课重视程度不够 实验课教学从属于理论课，实验技术人员习惯被称为“教学辅助人员”。 主要目的是验证课堂学的理论，学生实验主要是按教师设计好的实验路线去做,保证成功率。 仪器太少时只好采取示教方式。 每次实验为3-4学时 期末成绩中实验课成绩只占10分。

(4) 愈来愈难以验证课堂讲授的理论 理论教学内容愈来愈深入，在教学实验室里能验证多少课堂教学内容（条件？）？多少是“够”？ 提出逆向思维的问题：学生是不是应该去验证所学习的理论？

(5)实验教学投入效益差 各教研室均有教学实验室，并独立进行实验教学。有些实验内容重复，实验方法相近，许多实验用仪器和设备相同，机能学实验都用纪录仪，形态学实验都用显微镜 学校有限的教学经费只能分散投资，投入不足，设备陈旧；同时又是一定程度地重复投资，利用率低 实验动物得不到充分利用 因实验室管理改革，这一问题已得到解决

(二) 项目研究设想 1.理论课教学改革 按学科分段进行教学已形成了完整的体系，已有了成熟的经验，亦有合理性。 “以器官系统为中心的课程模式”亦非完美无缺。 所以按系统进行理论课教学理论课教学改革可行性差,难度太大（管理、师资、教材）。

2．通过实验课教学体现系统性教学可行性好 (1)重新认识实验课教学的重要性 医学的实践性很强，最需要理论联系实际，实验教学是理论联系实际的重要环节。 实验课教学直观性强，能提高学生认识客观事物的能力，对于培养学生的基本技能与综合素质功能，是课堂教学不能比拟的。

（2）重新认识实验课教学的目的 1）传授知识： 学到的知识与理论课知识不一样，是“看的见，摸的着”的知识。 知识通过“内化”才能升华为素质，实验课教学的特点就是“办实事”（实践)实验课教学的过程应该通过“办实事”完成这一“内化”的过程，达到提高学生素质的目的

2）培养创新能力: 创新能力是多种能力的综合,包括发现、分析和解决问题的能力,动脑和动手的能力，并进而提出新观点，再通过实践去检验新观点 实验课是在“看得见、摸得着”的实践中学习知识，所以在实验教学的实践中最可能发现问题 因此，实验课就可能成为培养创新能力的突破口，能够在实验课教学过程中培养学生的创新思维，提高整体素质和能力。

3）培养学生有一定的科研能力（研究性教学） 验证性实验不是科学研究。 科学研究应该是探索未知。实验课让学生学习一些基本实验方法，进而培养学生综合运用多种学科知识，进行一定科学研究的能力。 在实验教学的实践中最可能发现问题，才能进而研究解决问题。

(3)实验课教学改革相对容易 编写按系统融合的实验课教材与编写按系统融合的理论课教材比较, 相对容易。 教师备课难度相对小。教学管理部门修改教学计划相对容易。 从实际出发，积极稳妥。既保持了我国以学科为中心教学模式的优势和延续性，又吸取了以器官和系统为中心教学模式的合理成分，使基础医学教育更趋完善。

(4)新成立的教学实验室为进行深层次的实验教学 改革提供了平台 (4)新成立的教学实验室为进行深层次的实验教学 改革提供了平台 我校自1999年初将原从属于各教研室的教学实验室进行整合，形成了由医学院直接管理的教学实验室，实现了实验教学资源共享。同时学校投入大量资金，显著改善了实验教学条件，为进行深层次的实验教学改革提供了活动平台

3．改革实验课教学的设想 改变实验课附属于理论课教学的模式. 实现机能学实验课的融合. 体现“系统性”和“整体性”知识学习.

实现机能学实验课的融合 设想将一个系统的生理学、病理生理学、药理学和医学心理学的分段实验教学内容有机地结合起来，形成一个包括该系统生理学特征、病理生理学改变、药物治疗和心理干预在内的、系统化的、整体化的综合实验。 再将若干系统的综合实验有机地统一成为一门独立的实验学课程。实验课不再是各科理论课教学的附属内容，而成为一门新的独立课程“医学机能学实验课程” 。

通过融合性的实验课把学生在课堂上学到的分散的理 论知识系统化、整体化. 在实验教学领域实现从以学科为中心到以器官和系统 为中心的教学模式的转变. 从而创建一个传授系统性知识、培养一定研究能力和创新性思维 的一个新的、独立的实验性课程.

二、项目实践过程 （一）准备阶段（2000.3---2001.2） （二）试点阶段（2001.3---2002.7） （三）推广阶段（2002.9---），在本课题开始时（2000年级入学前）就计划2000年级全部学生到2002年下半年上这门课。

(一)准备阶段 准备试点班教材: 统一思想：统一本课程系统性融合性和注重创新能力培养的原则。 重新学习：掌握其它相关专业学科的理论知识、实验仪器和实验方法，寻找将不同学科实验有机地结合起来的融合点。 经历半年多的时间，编写了供试点班用的教材《医学机能学实验教程》初稿.本书稿共30万字

参加教学师资队伍：5个教学单位的分管教学主任全部参加实验教学，按职称分析如下： (二)试点阶段 二届试点班教学 参加教学师资队伍：5个教学单位的分管教学主任全部参加实验教学，按职称分析如下： 年级 学生数 教授 副教授 讲师 助教 合计 1996 21 4 4 3 2 13 1997 20 4 4 3 2 13

教材建设 教师学生问卷调查 多次预实验 形成正式教材。

(三)推广阶段 1.教学实践 在2002年下半年，按教学计划2000年级临床医学、口腔、高护、预防医学专业约500名学生用了正式出版教材，作为必修课，上了这门独立的《医学机能实验学》课程。每周7学时。 为提高学生对这门课程的认识，我们在大礼堂召开了全年级500学生的动员大会。

(四)课程介绍 1.内容设置的指导思想： (1)以训练基本实验技能为基础. (2）以系统综合实验为核心. (3）以学生实验设计为重要考核内容. (4）通过病例分析,培养学生正确的临床思维能力.

2.课程内容 (1）医学机能学实验基本知识（14学时） (2）各学科的基本实验和经典实验（30学时） (3）按系统的融合实验(42学时) (4）实验设计(18学时) (5）病例讨论(4学时) (6）心理学实验和机能学实验融合的探索（8学时)

(1）按系统的融合实验 按系统将生理机能调节、病理生理学改变和药物干预有机结合，形成了十几个系统化的大型实验 完成一个融合性实验需7个学时

例：心血管活动的神经调节和药物影响 测定指标：动脉血压、中心静脉压、心电图和呼吸等 实验内容： （1）观察正常健康动物窦反射、剌激减压神经和迷走神经、拟胆碱药物、拟肾上腺素药物、β-受体阻断药对血压和中心静脉压的影响（生理学）。 （2）观察失血性休克时上述指标的变化（生理学+病理生理学）。 （3）在用补液和调节血管张力药物治疗休克时上述指标的变化情况等（生理学+病理生理学+药理学）。

这样就按事物的客观规律融合了生理、病理生理和药理学几个学科实验内容，将血压调节这一心血管系统的基本功能作为一个整体来教学，使学生学到了一个系统的和完整的理性和感性知识。

（2）实验设计(18学时) 这是最难指导，但受学生欢迎，又最能体现培养创新性思维和科研能力的部分。 具体作法是： 由教师讲医学科研设计基本知识，要求学生查文献，在前人工作基础上，发现和提出应该研究的问题. 要求学生选题要有意义，立项要有科学性和创新性，能够提出假说。

学生写出实验设计方案，找到验证假说的方法。确定研究动物、样本数、分组（对照组，阳性对照，实验组）、误差及控制误差和需用的统计学方法，实验更要有可行性。 带教老师评阅学生设计方案，写出评语，指出是否有先进性，是否有创意，是否可行，存在的问题是什么。 选出先进性好，可行性好的设计，在老师指导下由本实验室学生进行。以一个实验室为单位分实验组实施，最后写出实验报告。（有部分学生未实作）

实验设计举例 1）题目“动物淡水淹溺致心室纤颤的实验”： 参考了7本书，选题有意义 立题依据：人或动物掉水后，85%-90%为湿淹溺,大量水进入肺泡；再入血,因造成低渗导致红细胞破坏,而致高钾血症；在3分钟内血容量增一倍, 钙浓度下降,引起室颤。 设想用静注葡萄糖+胰岛素降血钾,注葡萄糖酸钙提高钙浓度进行治疗,有一定道理。 拟往兔子气管插管注入蒸馏水复制淹溺动物模型，测心电图,动脉插管测血压。难度不大，但联系起来分析就发现可行性差。

实验设计举例 2）题目“研究阿托品的药理作用” 研究方案：观察随药物剂量增加，药物作用增大，动物瞳孔越来越大，心率越来越快。 选题无意义，没有先进性。

实验设计举例

实验设计举例 题目：“辣椒对离体豚鼠胆囊平滑肌的影响” 立题依据：胆石症与胆囊收缩功能下降有关，加强胆囊平滑肌收缩可预防胆石症。辣椒可以剌激胆囊平滑肌收缩。 实验目的：研究其机制。 研究方案：保持离体胆囊存活，在培养液内加入不同浓度辣椒煎剂。

加入抑制环氧化酶的消炎痛 加入钙离子通道阻滞剂心痛定 加入50%葱液 加入50%蒜液

得到明确的结果，实验报告写了8张纸。 学生自己设计的实验不够成熟，但确确实实有点进行科学研究的味道，在实验中融合了生理学、病理生理学和药理学的理论知识和实验方法，立项有依据，有假说，有技术路线，设了对照组，得出了实实在在的结果。 培养了发现问题、分析问题和解决问题的能力，自己获取短程的能力，实现了创建这门课程的初衷。

在实验设计课上，教师不再是唐朝韩愈所说的：“师者，所以传道受业解惑也”的角色，在学生实验设计进行过程中，教师不知道学生会怎么设计，会出什么结果。 师生不仅仅是平等的关系，而真正体现以学生为主体的服务意识，尽量提供实验材料，准备仪器，保障实验时间和条件，要尽量为学生排忧解难。

心理学实验和机能学实验融合的探索 （8学时） 目前作到的第一步是利用机能实验室仪器设备，提高了医学心理学实验课的技术含量.利用PES心理实验系统，开出了人的学习与记忆实验、艾森克个性测验和瑞文标准推理测验，也开出了“情绪与皮肤电反应测试”实验 第二步争取把心理学指标和机能指标联系起来

三、收获与存在问题 (一)收获 1.获奖,更重要的是形成了一个团队精神.重视实验教学. 2.提高了广大教师进行教学研究的热情，有几十个教师参加了创新性实验的预试验和新教材的编写. 3.在本课题的支持下，本课题组成员参加和组织了四次全国性实验教学改革的学术活动，发表实验教学研究论文四十余篇。 4.极大地提高了实验室技术人员的工作热情，例如在已发表的实验教学研究论文吸近半数是由实验技术人员撰写的.

项目研究论文目录(部分) 1．马剑峰. 医学机能实验中“拮抗参数计算机自动测量与计算的研究. 实验室研究与探索.2004，23（12）：22-23 2．马剑峰.医学机能实验室多媒体教学网络的构建功能及其应用.实验技术与管理 2004；21（1）：28-31 3．徐红岩.机能学实验教学改革的探讨. 山西医科大学学报(基础医学教育版)。2003；5（4）：406-408 4．马剑峰. 改革教学体制，建立医学技能学实验课考核体系.山西医科大学学报（基础医学版）2004；6（2）：178-179 5．马剑峰. 巩固实验室评估成果,不断提高实验室建设与管理水平. 山西医科大学学报（基础医学版）2004，6（4）：409-410 6．徐红岩. 完善机能综合实验，培养七年制学生的综合素质. 山西医科大学学报（基础医学版）2004;8(3):293-294 7．江 虹.医学心理学实验融入机能实验课程改革与实施的体会. 第一军医大学学报2001;21(7):44-45

课题组成员新承担的实验教学研究项目(部分) 1.山东省教育厅立项 (1)徐红岩,等. 加强机能学实验教师队伍及实验教学规范化的 管理 (2)刘杰,等.机能学实验相关CAI制作 2. 山东大学立项 (1)刘可敬,等.生理学哺乳动物实验双语多媒体教材 (2)马剑峰,等. 拮抗参数计算机自动测量计算的研究. (3)刘玉梅,等. 高钾血症及代谢性酸中毒对心血管活动的影响 CAI课件制作 (4)杨贵忠,等. 《家兔心室内压力-容积环》测量技术与实验项 目的研究

设计实验: 实验一: 刘杰、李瑞峰、杨贵忠、高建新: 家兔心肌细胞动作电位与心电图 实验二:杨贵忠 刘杰 高建新 心室压力-容积环动态观察正常心功能及影响因素

2007年山东大学医科组实验室建设软件 项目申报名单 共48项。 医学院40项。 机能学实验室18项。 其中技术人员10项。

（二）存在问题 1.目前这一门课由5个教学单位抽调，而且每年换部分教师，机能学实验室的主任和技术人员难以进行有效的管理。 2.师生沟通减少 由于参与教学的教师数量相对增多，每个教师和学生接触的时间相对减少，教师与学生之间不够熟悉。需要进一步加强教师和学生的沟通.

谢 谢