生理科學實驗教學中科學素養培養的實踐與探索

孫岑岑，鄭 燕，高鈴鈴，方 瑜，于曉云

（浙江大學醫學院基礎醫學系，浙江 杭州 310058）

0 前言

2019年2月中共中央、國務院印發的《中國教育現代化2035》中，提出在人才培養方面要強化學生的實踐動手能力、合作能力以及創新能力等[1-2]。而隨著社會進步和醫學的發展,對醫學人才的科研思維、創新和實踐能力不斷提出更高的要求，培養具有高科學素養的醫學專業人才已成為醫學教育的重要目標之一[3-4]。然而本科教學階段，由于知識結構的構建偏重于專業理論知識的學習，而理論教學多以理論輸入型教學模式為主，采用閉卷考試的方式進行考核，這種教學模式可實現學生對理論知識掌握的快速提高，但也存在學生創新能力、自主學習能力和科研能力培養不足的問題[4]。而實驗教學是理論與實踐、理論與技術相結合的重要橋梁，是深化理論知識，掌握實驗技能，培養創新思維的重要環節，對啟發學生的科研思維和創新意識起著點石成金的作用[5-6]。因此，在培養和提高醫學生科研素養方面，醫學實驗教學發揮至關重要的作用。

生理科學實驗作為高等醫學大專院校學生必修課程之一，是將生理學、病理生理學和藥理學相融合組成的一門綜合性實驗課程[7-9]，也是醫學生接觸機體功能實驗的首個環節，在醫學基礎教育中發揮著重要作用。[10]在培養科研型創新型醫學人才的教學目標指引下，加強學生科研能力創新能力的培養亦成為生理科學實驗改革發展的趨勢[11-13]。

近年來，我校生理科學實驗課程組通過對教學模式、教學內容等多方面不斷優化和創新，形成“階梯式科研訓練”培養模式全方位多角度加強醫學生發現問題、分析問題、解決問題能力的培養，本文以此為例，旨在對生理科學實驗中科學素養培養的教育形式進行探討。

1 階梯一：加強學生理論知識的掌握和運用

科學知識作為科學素養的四大要素之一，是科學創新和發展的基石，一切缺乏理論支撐的設想與探索往往都是無根之木，科學的創新需要扎實深厚的理論基礎作為支撐，因此創新力和科研思維的培養前提是加強學生理論知識體系的構建和靈活運用的能力，即科學知識的培養。故在實驗教學中應適當增加對實驗結果和現象的分析總結，增加臨床或實際生活相關問題的比重，并引入翻轉課堂、TBL教學等形式增加討論的互動性。教師提前準備若干討論題，內容涉及實驗原理、操作、數據分析及結果討論等方面，并根據具體實驗內容，可適當增加結果及相關機制分析討論的比重，學生以小組為單位，根據事先拿到的討論題，依次進行分析講解，教師和其余學生進行提問，并最終由教師根據學生的討論情況進行歸納總結。通過互動環節活躍課堂氣氛，通過充分的討論，促進學生思考，加強學生對相關理論知識的認知和掌握。

2 階梯二：學生分析問題、解決問題能力的培養

科學興趣是對科學的好奇心和求知欲，是推動科學發展的原始動力。而科學方法則是了解或把握認識客觀事物的過程和程序，知道如何運用科學技術知識去嘗試解決科學問題，因此科學方法是實驗科學發展的直接推動力。而傳統實驗以驗證性實驗為主，對學生獨立思考獨立解決問題的能力培養不足，因此本課題組引入開放式實驗形式。

第一，半開放式實驗形式。提供實驗框架和基本的實驗方法，允許學生自行設計具體實驗內容，并最終根據實驗數據進行結果分析。如實驗目的為以肱二頭肌和肱三頭肌為例探究人體肌肉共收縮的形式與機制，要求學生自選3-4個動作并檢測肱二頭肌和肱三頭肌的肌電信號，從而研究肌肉的共收縮作用。實驗內容的自主設計可有效激發學生的學習興趣，加強了學生解決問題的能力，學生的參與度和課堂互動性亦大大提升。

第二，開放式實驗形式。以臨床案例或實際生活中的現象等為切入點，以問題的形式向學生拋出實驗目的和已有的設備資源，學生通過查閱文獻資料，根據已有的實驗條件，設計制定實驗方案，該方案內容包括實驗方法、結果數據分析等。課堂上教師可從研究內容、研究方法及可行性等不同角度與學生進行交流，給予適當的指導，學生依據自己設定的方案進行具體實驗。開放式實驗的引入，可極大地調動學生的主觀能動性，強化學生分析問題、解決問題能力的培養，大大提升學生自主學習能力。

半開放和開放式實驗形式的引入，大大調動了學生的求知欲和行動力，學生運用科學方法解決科學問題的能力得到充分鍛煉。

3 階梯三：學生科學素養的綜合培養

引入創新型研究項目。與前面的兩種既定實驗目的為指導的實驗形式不同，創新型研究項目是完全由學生設計和主導。學生以小組為單位自行查閱文獻資料并確定研究課題，各小組提交項目申請書及經費預算并通過演講方式進行展示，全班最終選擇一項作為班級的研究課題，課題組給予每個班一定的經費支持，學生自行分配工作，進入為期一個月的項目實施階段，之后收集分析實驗結果，并以結題答辯的形式完成研究項目匯報。期間教師在凝練問題，實驗設計，實驗方法、實驗技術及數據處理等方面與學生及時溝通并給予指導。創新研究項目是對學生的一次完整的科研訓練，是學生對科學研究的一次最真實最直觀的了解和認識，全面提升了學生發現問題、分析問題、解決問題的綜合能力。同時，通過項目的自主分配和團隊的合作過程，亦加強了學生團隊互助合作的科學精神的培養。

4 階梯四：學生歸納總結能力的培養

科學精神要求實事求是、尊重證據，敢于質疑。而科學研究過程中結果現象的及時歸納和科學分析總結亦是研究成敗的關鍵要素，因此科學的歸納總結能力的培養也是學生科學素養培養的重要方面之一。為此，本課程組要求所有實驗報告不再以傳統格式遞交，而是以科研論文的模式完成，包括研究背景、實驗內容、實驗結果和討論，并附有一定數量的參考文獻。通過研究論文的撰寫，要求學生對實驗內容進行全面復盤，對實驗數據進行科學處理和統計學分析，對實驗結果、現象進行充分的分析和討論，通過這一訓練，可加深學生相關理論知識體系的理解和掌握，促進學生分析總結能力的提高，有助于學生嚴謹的邏輯思維的培養，從而實現學生科學素養的全面提升。

5 結語

順應醫學實驗教學的改革要求，加強具有科研能力的高素質醫學專業人才的培養，生理科學實驗不斷的優化和改革，制定“階梯式科研訓練”教學模式，最大限度地激發學生的主觀能動性，調動學生自主學習能力，分階段、多層次、全方位培養學生發現問題、分析問題、解決問題、總結問題的能力，強化了學生知識理論體系的構建和應用，最終為培養高科學素養的醫學人才奠定堅實的基礎。