毒理學實驗課程體系的改革與探索*

寇蕊蕊，馬曉敏，張翠琴，趙秀蘭，曾 濤，宋福永，張翠麗△

(山東大學齊魯醫學院公共衛生學院：1.預防醫學實驗教學中心；2.衛生毒理與營養學系，山東 濟南 250012)

隨著經濟與社會的飛速發展，越來越多的污染物和新型化學物質走進并影響人們生活的方方面面，由此產生的社會和健康危害屢見不鮮。毒理學是預防醫學與公共衛生的一門主干學科，其基礎性和應用性并重，主要研究外源有害因素(物理、化學、生物因素)對生物系統的損害效應與生物學機制，并進行安全性評價和風險評估[1]。毒理學涉及學科眾多，包括食品與營養毒理學、工業毒理學、環境毒理學、農藥毒理學、放射毒理學、軍事毒理學等[2]，因而，毒理學具有廣泛的實踐和應用領域。而毒理學實驗作為毒理學的重要組成部分，具備極強的實踐性和應用性，既是對理論知識的有效補充和驗證，也是學生動手實際操作并掌握基本技能的重要環節，更是培育學生實踐能力和創新能力的可靠保障[3]，本科生科研創新訓練是高等院校培養創新型人才的重要環節[4]。然而，毒理學理論知識較為抽象，學生普遍感到理解、記憶存在難度，迫切需要通過毒理學實驗加深對理論知識的消化，并將所學的理論知識進行創新性應用[5-6]。而傳統的毒理學實驗教學模式突顯，存在課程內容更新不及時、理論與實踐脫節、基礎性和驗證性實驗居多等問題，導致學生學習興趣不高，不能很好地發揮學生的主觀能動性。因此，本研究擬對毒理學實驗課程體系進行改革，以學生為中心，優化課程內容，強化基本技能培訓，開設創新性實驗，以期提高學生的學習興趣，培育解決實際問題的能力，提升自我學習和創新能力。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇本校公共衛生學院2018級預防醫學專業86名本科生作為研究對象，其中男生30名，女生56名，年齡20～23歲。

1.2方法 毒理學理論課為統一授課，比實驗課提前1周進行。

1.2.1優化課程內容，強化基本技能培訓 本校毒理學實驗原有的課程內容相對獨立，包括：(1)毒理學實驗的基本原則和實驗動物染毒與處置；(2)經口急性毒性試驗及評價；(3)化學性肝損傷模型；(4)肝勻漿制備及丙二醛含量測定；(5)小鼠肝臟微粒體的制備及CYP2E1活性的測定；(6)Morris水迷宮檢測小鼠記憶力；(7)小鼠大腦組織中乙酰膽堿酯酶活性測定。為提升學生的綜合應用能力和創新能力，基于教師的科研方向和實驗中心教學科研共享平臺的資源，將原有的實驗(6)和實驗(7)進行融合，形成一個綜合性實驗，首先評價外源性化學物對小鼠記憶的損傷，再進行該外源化學物致小鼠記憶損傷的機制探討；將原有的實驗(2)～實驗(5)4個獨立的實驗融為一個綜合創新性實驗，結合任教教師肝損傷發生機制與干預研究的科研方向，進行肝臟毒理學實驗設計，讓學生查找可能對肝損傷有保護作用的物質，首先對其進行急性毒性評價，然后使用該物質對選定的肝損傷模型進行干預，檢測肝損傷標志酶，制作肝組織石蠟切片并進行蘇木精-伊紅染色，評價該物質是否對肝損傷有保護作用；如果有保護作用，從抗氧化、調節代謝酶活性等角度探討可能的機制。通過多個實驗的有機融合，使學生真正體驗科學研究的思路和過程。

同時，在毒理學實驗課程體系改革過程中，注重學生基本技能培訓，針對以前存在的實驗動物染毒和處置操作掌握不扎實的問題，在原有的4學時基本技能訓練的基礎上，每次課都給學生提供專門的區域和實驗物品進行基本技能訓練。另外，制作了實驗動物染毒和處置操作視頻庫，包括動物編號、給藥、取血、解剖、取臟器、處死等，并導入雨課堂作為學生學習的第二課堂，方便隨時觀看學習，助力提升學生的基本操作技能。

1.2.2激發學生的主觀能動性，通過團隊協作自主設計并完成創新性實驗 以前的毒理學實驗，受試物的選取、試劑的配制、動物染毒等過程，均由實驗中心專職教師和助教負責完成。為了激發學生的主觀能動性，教師提前通過雨課堂發布任務，學生查閱資料或者結合時下關注的熱點選擇可能對肝損傷有保護作用的物質，進行PPT匯報展示，通過投票選出2種干預物質進行創新性試驗。5～6名學生組成一個小組，通過組內協調分工，利用課余時間查閱資料及相關文獻，完成實驗設計，包括實驗動物的選擇及分組、劑量的設計、受試樣品的配制、給藥方式及給藥周期、觀察指標、質量控制等方面，經過多次小組討論后制定實驗實施的初步方案。

實驗課堂上，小組首先匯報各組制定的實驗方案，教師和學生對該方案進行評價或提出疑問，小組成員進行回答，教師在整個過程中進行引導，對實驗方案及存在的問題進行總結歸納，確定最終的實驗方案。在實驗實施過程中，教師和助教進行全過程指導，隨時為學生答疑解惑，提供技術支持和理論指導。實驗結束后，學生對實驗結果進行統計學分析處理，并總結整個實驗過程，梳理實驗過程中遇到的問題和解決方案，分小組進行最終的匯報展示。

1.3教學效果評價方法 實驗課開始前與結束后，分別通過問卷星發放問卷調查、課上課下交流反饋及學生座談等形式，調查了學生對優化后課程內容的滿意度和學生對開設的創新性實驗和綜合實驗學習效果的自我評價，了解學生對毒理學實驗課程的認知及對毒理學實驗課程體系改革的接受意愿及建議，完成滿意度調查。

1.4統計學處理 應用SPSS20.0統計軟件對數據進行分析，問卷調查資料以人數或百分比表示，組間比較采用兩個獨立樣本的非參數檢驗。P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結 果

通過問卷星共發出電子問卷94份，回收有效問卷86份，有效回收率為91.49%。

2.1學生對優化后課程內容的滿意度調查 學生是學習的主體，為了解學生對優化后課程內容的滿意度，通過問卷調查了學生對每一個實驗內容的評價。結果顯示，學生對優化后的課程內容接受度較好，滿意度較高，總體滿意度在85%以上，特別是毒理學基本原則和實驗動物染毒與處置、目標受試物經口急性毒性試驗及評價2個部分滿意度達到了94.19%和93.02%。見表1。

表1 學生對優化后課程內容滿意度的調查結果[n(%)]

2.2學生對開設的創新性實驗學習效果的自我評價 在毒理學實驗課開始前和結課后，作者分別對學生自身科研能力、創新能力等綜合素質及自我能力評價進行了調查。結果顯示，通過一學期的教學改革，學生主觀反饋良好，在創新性實驗結束后的匯報展示中，學生普遍認為自身的自學及文獻學習能力、創新能力、科研思維與素養等方面綜合素養得到了顯著提升；尤其是對毒理學的學習興趣和主動性、積極性，將理論知識應用到實踐中的能力，參與創新實踐項目的能力，發現、分析和解決問題的能力，實驗數據分析水平及團隊合作及組織、溝通表達能力顯著提升，對比開課前和結課后結果，差異有統計學意義(P<0.05)；同時，申報、參與創新實踐項目的意愿大大增加，更是衍生出多項毒理學相關的國家級、校級大學生創新創業訓練計劃，激發了學生的主觀能動性，真正提升了學生的實踐技能和創新能力。見表2。

表2 毒理學實驗課開課前與結課后學生能力水平自我評價結果(n=86,n)

2.3學生對毒理學實驗課程認知和對課程體系改革的接受意愿調查結果 實驗課結束后，97.68%的學生認為毒理學實驗課程是預防醫學課程體系的重要組成部分；通過一個學期毒理學實驗的學習，98.84%的學生認為對自己預防醫學專業學習有很大幫助，充分體現了課程體系改革后學生對毒理學實驗課程的認可程度。另外，作者進行了創新性實驗接受程度調研，發現90.70%的學生對本次新開設的創新性實驗很感興趣，與實驗課開課前相比，差異有統計學意義(Z=-2.056，P<0.05)。同時，盡管開展創新性實驗花費了學生部分課余時間，需要學生完全投入學習中，仍然有89.86%的學生愿意接受，表明該課程體系改革取得了階段性成果。同樣相比于開課前的調查，學生對于毒理學實驗開展創新性實驗接受程度明顯提高(Z=-2.074，P<0.05)，大大提升了學生對毒理學實驗的認可度和學習興趣。見表3。

表3 預防醫學專業學生對毒理學實驗課程的認知和對課程體系改革的接受意愿(n=86)

續表3 預防醫學專業學生對毒理學實驗課程的認知和對課程體系改革的接受意愿(n=86)

3 討 論

《國務院辦公廳關于加快醫學教育創新發展的指導意見》指出：落實立德樹人根本任務，以服務需求為導向，以新醫科建設為抓手，著力創新體制機制，分類培養研究型、復合型和應用型人才，全面提高人才培養質量，著重提出加強培養體系建設，強化預防醫學本科專業學生實踐能力培養[7]。在目前新醫學興起的背景下，在高校爭取雙一流建設的浪潮中，教育界自上而下都在探索人才培養目標及教學模式的轉變[8-12]，以期培養滿足時代發展要求的復合型人才，不僅要著力造就能夠解決實際問題的應用型人才，而且要培育具備扎實實踐能力和勇于創新的綜合技術型人才。特別是此次新型冠狀病毒疫情的全球暴發及蔓延，對預防醫學和公共衛生領域人才培養提出新的要求，也是對人才培養質量的嚴峻考驗，因而，對各高校人才培養目標的確立和人才培養方案的完善提出了更加迫切的需求和更高的要求。

實驗教學作為本科人才培養體系的重要組成部分，可加深對理論知識的理解，并將所學的理論知識進行應用，是培養學生實踐操作能力的基地，是激發學生科研意識的“搖籃”，是促進學生將理論知識轉變為自身本領和素養的關鍵[13-15]，是加強學生素質教育、培養學生創新能力不可或缺的重要環節[16]，實驗教學改革是一個動態的、隨著社會經濟與公共衛生事業不斷發展與變革的課題[17]。

本次毒理學實驗課程體系改革通過對實驗內容進行優化，加強了實驗內容之間的邏輯性和系統性，增強了理論與實踐的接軌與融合；新加入的學生自主設計的創新性實驗，驅動學生由被動學習變為主動學習，鍛煉查閱文獻資料的自主學習能力，增強學生提出問題-分析問題-解決問題的能力，同時有利于科研思維、創新能力的提高和培養；通過小組探討式的學習模式，還鍛煉了學生的邏輯思維、實踐能力、語言表達及團隊協作能力；利用學院大型科研儀器平臺的優勢，在毒理學實驗中教會學生使用全自動生化分析儀、酶標儀、脫水機、石蠟包埋機、石蠟切片機、染色機、封片機、水迷宮等儀器的使用，開拓了學生眼界，激發其對學習和科研的興趣；在實驗教學過程中，在引導學生的同時，對授課教師的能力和素養也提出了更高的要求，敦促教師扎實專業理論基礎，增進師生間良好的溝通與交流，將改革更深入實施，取得更好的效果[18]。在此次毒理學實驗課程體系改革中，形成了一套涵蓋綜合類探究性實驗、大學生創新性實驗、畢業設計興趣實驗、教學科研平臺開放共享的實驗教學體系，注重教師科研與本科教學的有機融合，以學生為中心，以學生發展為根本，以培養復合型、創新型、應用型預防醫學與公共衛生人才為目標，充分發揮教師的引領作用，挖掘學生的創新潛能，全方位提高學生綜合素質，是將“以學生為中心”的理念全面貫徹和落實到毒理學實驗教學改革中的一次成功嘗試，為新時代預防醫學人才培養的實驗課程體系建設提供參考。

然而，基于對學生的訪談和教師團隊的自我分析，本次毒理學實驗課程體系改革尚存在一些不足，例如創新性實驗過程性評價的準確量化、調動學生的主觀能動性和創造性等，在下一步的教學研究中，將探討上述存在問題的解決方案，進一步完善毒理學實驗課程體系。