在傳承中創新：生理自主設計性實驗之我看

王楊凱，王偉忠

（第二軍醫大學 基礎醫學部生理學教研室，上海 200433）

當前，我國的高等教育正在面臨著一場深刻的變革，前教育部周濟部長在2006年7月的中外校長論壇上演講時坦承：“與國外高水平大學相比，我們所培養的人才其創新意識、創新精神、創新能力還需要極大加強，培養出的拔尖創新人才還嚴重不足，調動學生學習的主動性和創造性明顯不夠，對學生動手能力的培養還存在較大差距……。”這番話深刻闡明了培養大學生創新的重要意義和緊迫性，也為我國的教育改革指明了方向。生理實驗教學作為高等醫科院校教學體系的重要部分，它不但肩負著培養創新意識、創新能力的高素質人才的重任，而且還有著得天獨厚的條件，因為創新能力是以實踐動手為基礎的，學生只有在既動腦又動手的實驗過程中才能產生創新思維。因此說實驗教學在培養學生的創新能力及創新意識等方面起著其它教學環節無法替代的重要作用［1］。

而經典的生理實驗多屬于驗證性實驗，主要是學生按照實驗指導預先設計好的實驗方案進行實驗，著重于學生掌握基本實驗方法和操作技能，并驗證理論課所學的重要知識，是一種“從課本中來，到課本中去”的教學模式。目前對驗證性實驗的總體看法是它不利于發揮學生主觀的能動性和積極性，不利于創造性思維的培養，并為了適應醫學行業對人才創新性實踐的特殊要求在驗證性實驗的基礎上增設了生理學自主設計性實驗。誠然，自主設計性以其自主性、開放性等特點，在培養學生的創造性科研思維方面有著天然的優勢，但驗證性實驗真的已經跟不上時代腳步，滿足不了轉化醫學形勢下新型醫學人才培養的要求了么？答案顯然是否定的。如何深度挖掘經典的驗證性實驗，使其成為自主設計性實驗的橋梁，在傳承的基礎上創新，是我們現階段實驗教學改革必須面對的課題。

1 經典實驗為自主設計性實驗打下扎實的手術操作技能基礎

生理學實驗課是醫科大學生最早接觸的生物機能學實驗。此時的學生還未進行局部解剖學和動物外科學的課程學習，對于像“家兔血壓的神經和體液調節”、“尿生成的調節”等都要涉及手術的操作過程的實驗來說，學生的操作難度相當大。學生通過經典的生理學實驗的學習過程，掌握了很多重要的實驗技術和手術操作，比如神經的分離、蛙心灌流等，為今后的自主設計性實驗打下了堅實的基礎。比如，自主設計性實驗對象一般為SD大鼠，而經典實驗中的動物一般為家兔，如果沒有對家兔動脈進行插管的實踐基礎，那么大鼠的動脈估計連分離都可能出現各種意外。并且作為驗證性實驗的優點之一就是結果相對比較確定，那么學生在實驗中出現一些與預期不相符合的結果時，一般首先考慮的是操作方面出現的偏差，相對比較容易找到問題的原因，這樣針對出現的問題再進行輔導和改進，從而不斷熟練學生的操作技術。而自主設計性實驗雖然重點在培養學生的創新性，但是畢竟它的本質還是實驗，是需要學生通過自己的動手能力去解決問題，得到結果，如果不在傳統實驗中對實驗的操作技術進行千錘百煉，那么自己動手完成設計性實驗只能成為一句空談。

2 自主性實驗中實驗方案的設計要以學生掌握的實驗技術為基礎

自主設計性實驗的目的是要培養學生的創造性科研思維和知識的綜合運用能力，但是每一個知識點的拓展都可以設計出各個層次不同難度的實驗，如何讓自主設計性實驗更具有可實施性，而不是僅僅停留在紙上談兵的角度是一個自主設計性實驗能否成功的重要衡量標準。我們通常會讓學生盡其所能的從各個角度，不同水平去設計實驗，然后讓他們自己根據已掌握的實驗技術從中挑出可行性最大的實驗方案進行操作［2］。如在“心血管活動的體液調節”的經典實驗基礎上引導學生對某種心血管物質的血管活性作用進行研究，學生在查閱文獻的基礎上從整體到器官、細胞水平都設計了實驗，但是像細胞培養、膜片鉗等實驗技術對于本科生來說不具有可行性。對于血管舒縮功能影響最為顯著的就是平滑肌和內皮細胞，離體動脈環灌流的實驗恰好可以從這兩種細胞的角度驗證活性物質對血管的生物學作用，并且從技術操作的角度來看，該實驗和離體小腸的灌流技術具有異曲同工之處，學生掌握起來相對比較容易。因此，我們在學生通過“家兔小腸平滑肌特性”的實驗，掌握離體小腸平滑肌的取材和灌流技術的基礎上，引導他們設計了大鼠離體動脈環灌流的實驗來研究血管活性物質的作用機制，并取得了良好的教學效果。

3 經典實驗為自主設計性實驗打下扎實的科研思維基礎

目前一說到驗證性實驗，大部分人認為在整個教學過程中，學生完全處于被動接受的位置。并且，由于實驗結果的相對明確性，發揮不出學生的主觀能動性，這是很多教育改革學者認為的驗證性實驗的主要弊病。但是，經典的驗證性實驗真的沒有思想性，真的已經淪為僅僅是對一些重要的理論知識的感性重現么？答案顯然是否定的。

驗證性實驗雖然步驟固定，結果也比較明確，但是它們能從那么多的實驗中脫穎而出作為教學實驗引導學生逐步走入醫學的科研殿堂，這本身就說明了它們的不凡之處，那么如何挖掘它們深層次的內涵則成為實驗教學改革的一個方向。如家兔血壓的神經和體液調節是學生實驗中循環生理學的重點實驗。那么常規的做法就是按照實驗步驟，依次分離出血管和神經，再按照實驗項目讓學生感性的認識到刺激神經和給予一些心血管活性藥物對血壓和心率的影響。學生在進行血壓調節的實驗課之前，一般都已經學習過了心血管活動的神經和體液調控的理論部分，有了一定的理論基礎，比如迷走神經既是傳入神經，也是傳出神經，但是如何對其的傳導特性進行驗證呢？雖然這只是實驗環節中一個非常簡單的問題，但是可以充分發揮學生的主觀能動性和創造性思維，其實這個問題的答案也非常簡單，就是剪斷迷走神經，分別刺激兩個斷端即可，但是這個答案給學生思維方式帶來的沖擊絕不僅僅是循規蹈矩按照實驗步驟的要求剪斷迷走神經后看斷端效應所能比擬的［3］。

同時，學生實驗之間的相互關系對學生創造性思維的培養也需要深度的挖掘。傳統的驗證性實驗課重點主要是通過既定的操作得到相對明確的結果，從而使得學生對理論課的內容有一個感性的認識，因而每個實驗之間相對顯得比較獨立，容易讓學生產生“只見樹木不見森林”的感覺，而人體各個組成部分是一個相互聯系不可分割的整體，作為一名未來的醫務工作者，如果不善于從整體上去把握，不善于使用廣泛聯系的思維思考解決問題，只會成為“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的庸醫。比如在開設的實驗課中，“家兔血壓的神經和體液調節”、“蛙心灌流”、“家兔尿生成的調節”和“家兔呼吸運動的調節”之間都是具有非常密切的聯系的。在進行血壓的體液調節的時候一般靜脈給予腎上腺素和去甲腎上腺素，也知道它們具有正性的“變力、變時和變傳導”作用，但是在整體的給藥是要受到體內復雜的網絡調控功能的影響的，去甲腎上腺素所產生的心率加快的效應程度不及其升高血壓所導致的竇弓反射引起的心率減慢的效應程度，最終反而心率是降低的，這會讓很多學生產生疑惑，這時候就需要啟發學生從離體的角度來看待一個藥物的生物活性，從而將其與“蛙心灌流”的實驗結合起來。這種思維方式從表明上看僅是簡單的聯系，但它卻包含了重要的科研思維，即“整體－離體－細胞－離體－整體”，從而在學生的腦海里播下一顆科研的種子。

4 自主設計性實驗的科研思路是對經典驗證性實驗的延伸和深化

自主設計性實驗的難點在于如何確定自主設計性實驗的命題。本科生對于某個領域的背景知識的了解還是相對匱乏，而進行自主設計性實驗只是幫助他們學會如何對一個課題進行研究的方法，因此通過實驗建立科研的思維體系的意義遠大于從技術層面完成實驗本身。在自主設計性實驗的命題環節，既要考慮到學生的理論基礎和實際動手能力，也要切實起到鍛煉學生創新型和開拓型思維的能力的目的，那么比較好的辦法就是設計性實驗的題目來源于課本，高于課本，并且具有能夠進一步延伸成為本科生課外作品的潛力［4］。例如“如何研究雌激素對心血管功能的影響”，這個命題中“雌激素”是學生在理論課上學習過的內容，對它的生物學作用有一些了解，而對心血管功能的影響可以結合驗證性實驗中的“家兔血壓的調節”和“蛙心灌流”的設計思路，對學生來說難度不算太大，并且這一命題也是目前內分泌研究領域的研究熱點之一，如果真的有對此實驗感興趣的學生可以通過參加興趣小組的方式，利用課余時間把這個課題做細做深，形成科研文章發表。

經典的驗證性實驗是一座寶庫，“身在寶山要識寶”，通過深度挖掘和吃透驗證性實驗的精髓，貫徹“在傳承中創新”的方針，將傳統驗證性實驗和自主設計性實驗有機結合，辯證統一的看待驗證和創新的問題，才能真正將培養學生科研創新能力的目的落到實處，從而培養出適應轉化醫學要求的具有“創新精神、創新意識和創新能力”的新型醫學人才。

［1］林 麗，任安經，袁文俊，等.自主性生理學實驗教學的實踐和體會［J］.醫學教育探索，2010，9（8）：1106－1108.

［2］張琰敏，馬 蓓，韓 紅，等.分析性生理學實驗教學的探索與實踐［J］.山西醫科大學學報：基礎醫學教育版，2007，9（2）：172－173.

［3］王麗剛，倪 鑫.生理學實驗教學模式的探索［J］.西北醫學教育，2006，14（6）：716－718.

［4］任安經，胡志紅，林 麗，等.設計性實驗教學的探索和實踐［J］.西北醫學教育，2008，16（3）：506－507.