病理生理學探索式綜合設計性實驗在醫學生“科研早接觸”培養科研素養中的應用

徐有志 盧海妹 李菲菲 汪思應

摘 要： 通過病理生理學探索式綜合設計性實驗，使醫學生熟悉通過實驗驗證，提出新問題，進而提出合理的科學假設，找尋合適的解決方法解釋實驗現象和發現新問題。這種“科研早接觸”訓練式病理生理學實驗方式，可以更進一步提高醫學生的科學研究的認識和興趣，為未來極大地提高醫學生的科研能力奠定基礎。

關鍵詞： 探索式綜合設計性實驗 醫學生“科研早接觸”訓練 病理生理學實驗教學

病理生理學（Pathophysiology）是一門溝通基礎與臨床醫學的理論性較強的橋梁學科，主要任務是研究疾病發生發展的一般規律和機制，以生理、生化、病理、免疫和病原學等學科理論基礎為背景，研究病患機體功能代謝的變化規律和機制，為疾病的防治提供依據，同時為臨床課程的學習夯實基礎。所以，病理生理學是一門與醫學、生命科學密切相關的綜合性學科[1]。

通過模擬人類疾病模型的實驗，在病理生理學教學中發揮重要作用：首先，可以加深醫學生對理論知識的理解，調動醫學生的學習積極性；其次，通過實驗操作、現象觀察、分析結果等，訓練醫學生的實驗操作、發現問題、提出解決方案的能力，這必將為提高醫學生的臨床技能、培養科研能力夯實基礎。目前病理生理學實驗已逐步轉換成在給定實驗條件和目的基礎上，由學生發現問題，自主設計實驗，分析可行性，提出科學假設，最終通過實驗解決問題的教學模式。這種模式在醫學生科研素養培養過程中發揮著重要作用[2，3]。

隨著學校對醫學生“科研早接觸計劃”的實施，本教研室在參加計劃的醫學生熟悉了病理生理學的基本理論知識并掌握了動物實驗操作流程后，開展了探索式綜合設計性實驗“小分子化學藥物誘導小鼠肺癌LL/2細胞凋亡檢測”（11學時）。帶教教師首先向醫學生講授一般設計性實驗的基本流程和原則，科研實驗基本的對照、隨機和重復的原則，使醫學生熟悉如何根據實驗目的提出可行性方案。

通過理論討論細胞凋亡與腫瘤等疾病的關系，并熟悉細胞生命活動特殊現象——凋亡的初步檢測方法，把該實驗的重點放在學生如何提出問題、建立與論證假說、實施實驗與完成報告等環節。通過帶教老師協作，學生親手把該實驗重點放在熟悉和掌握細胞DNA的提取及瓊脂糖凝膠電泳[4]，同時加深對細胞凋亡特征的認識上。具體步驟如下：

1.通過現象發現問題，提出科學假設（2學時）。

首先，指導學生選定小分子藥對小鼠肺癌LL/2細胞進行藥物處理，并設置對照實驗，對學生進行初步的實驗規范化訓練，培養學生的細胞學無菌操作能力。隨后，帶教老師通過引導學生運用已掌握的細胞凋亡相關理論知識，調動其思考問題的積極性，提出細胞出現凋亡的機制的科學假設。

2.設計相關實驗驗證科學假設（2學時）。

帶教教師協同學生依據凋亡相關理論提出檢測方法，學生自行設計相關實驗驗證假設，并論證設計方案的可行性，分析重難點問題，完善設計方案，并最終確定實驗的主要儀器（倒置熒光顯微鏡、凝膠電泳和成像系統）、流程和可能的結果。教師在這個過程中應重點關注學生設計方案的合理性及實施的可行性。在給予必要的協作基礎上，給學生留有積極思考的空間，注重訓練學生的自主創新思維、綜合運用知識解釋現象的能力。

3.按照預定實驗設計方案驗證科學假設（5學時）。

帶教教師協同學生依據預定實驗方案，對已經過小分子藥處理的LL/2細胞凋亡進行初步檢測。帶教教師采用引導和提示形式參與實驗過程，不過多干預學生的實驗流程和操作步驟，引導學生運用所掌握理論知識分析和解決實驗現象和實驗過程中遇到的問題。其中LL/2細胞DNA的提取及瓊脂糖凝膠電泳是本實驗的重難點，為幫助學生熟悉實驗步驟和注意事項，可以帶領學生觀看DNA提取和瓊脂糖凝膠電泳相關的教學視頻或幻燈片，強化學生對該部分實驗的操作規范化。

4.記錄實驗流程步驟，完成實驗，撰寫報告（2學時）。

帶教教師從實驗設計開始就要求學生做好實驗記錄，待實驗完成獲得結果后，協作學生總結實驗結果，并分析實驗中出現的問題，提出合理解釋，最后撰寫并提交報告。完整的實驗報告應包括實驗設計方案、流程步驟、結果的呈現形式、分析與討論，旨在訓練和培養學生嚴謹的科學素養，同時體會整個實驗過程的科學合理性與可行性，使其意識到科學素養的重要性。

總之，通過“科研早接觸計劃”進行的“小分子化學藥物誘導小鼠肺癌LL/2細胞凋亡檢測”這一探索式綜合設計性實驗，激發了醫學生通過現象探索機制的興趣，最大限度地調動了其分析解決問題的主動性，提高了醫學生對科學實驗的興趣，同時對醫學生的科研素養的培養與提高意義很大，深受學生喜愛，達到醫學生科研早接觸計劃要求的探索式綜合設計性實驗目的。

參考文獻：

[1]徐明.改進教學模式充分發揮病理生理學的“橋梁”作用[J].中國科教創新導刊，2010，32：28.

[2]周利梅，陳新民，李敏.在設計性實驗中培養醫學生的科研能力[J].醫學教育探索，2007，6（12）：1126-1127.

[3]黃品梅，黃道平，梁錦.開發綜合設計性實驗促進創新人才之培養[J].實驗室研究與探索，2010，29（6）：93-95.

[4]Sun Y，Gou S，Liu F，et al.Synthesis，in vitro cytotoxicity，and interaction with DNA of platinum（II）complexes with N-monocycloalkyl derivatives of 1R，2R-diaminocyclohexane as carrier ligands.Chem Med Chem，2012，7（4）：642-649.