以研促教在病理生理學教學中的應用與思考

魏純純 曹冬梅 張海 章衛平

[摘要]?通過開展科學研究，培養教師的能力，形成原創性科研成果。同時運用教學學術的方法，將科研成果融入臨床醫學五年制《病理生理學》教學，并對教學效果進行評估。將科研成果融入理論教學，促進了教學內容的更新，激發了學生的創新熱情。將科研成果融入實驗教學，豐富了實驗內容，提高了實驗的成功率。將科研方法應用在理論教學中，培養了學生設計實驗、解決問題的能力。將科研思維融入實驗教學，在潛移默化中將實驗的設計方法和基本原則傳授給學生。最后，指導學生直接參與科學研究，進一步培養了學生的創新思維和科研動手能力。通過將科研成果和思維方法融入到教學工作，促進了《病理生理學》教學工作的進步，改善了教學效果。

[關鍵詞]?教學；科研；病理生理學

[中圖分類號]?G42????[文獻標識碼]?A ????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2024.05.021

教學和科研的關系是高等教育領域廣泛討論的課題[1]。在自然科學領域，深入的科學研究極大地促進教學工作的發展和進步，主要體現在教學內容的更新，教學方法的改進和教師能力培養等方面（圖1）。病理生理學是連接基礎醫學和臨床醫學的橋梁學科，其學科任務是通過研究疾病的發生、發展和轉歸，從而揭示疾病的本質。學科任務決定了病理生理學，區別于一般的觀察性和描述性的學科，是以嚴謹的科學驗證和理論推導為基礎的學科。在病理生理學教學中引入科研思維，把科研融入教學，有助于加深學生對知識的理解，同時培養學生的創新能力。本文以筆者在病理生理學教學中的工作實踐為基礎，總結了將科研成果、方法和思維融入教學的策略、實踐和思考。

1??開展教學學術研究，探索將研究成果融入教學的方法策略

教學學術的概念，最早由Boyer[2]提出，他把學術分為“發現的學術”和“教授的學術”，其中“發現的學術”是指科學研究，而“教授的學術”是聚焦教學方法與實踐的研究。Shulman等[3]進一步完善了它的概念，其英文表述為“scholarship?of?teaching?and?learning（SOTL）”[3]。國內將其譯為教學學術，并定義為以自身教學為對象的學術活動。教學學術是科研與教學的橋梁，致力于持續更新教材內容，提升課堂教學質量，優化教學方法，從而培養優秀的人才。教改課題是教學學術研究的具體實踐。例如，本教研室正在進行的一個教改課題，就致力于實驗教材的重新編寫，以解決部分實驗操作難度過高的問題，并把實驗室的科研成果應用到教學實驗中。改進的教學實驗，已經應用到教學中，提高了學生實驗的成功率，改善了課堂效果。

2??將科研成果引入教學，更新教學內容

隨著社會的不斷發展，人類對世界的認識和改造的能力也不斷進步，自然科學則處于發展的最前沿。這就要求高校教師要參與科研，掌握領域前沿進展，不斷更新教學內容，教給學生“最新”的知識。同時激發學生的興趣，激勵其參與到科研實踐中[4]。筆者所在的海軍軍醫大學病理生理學教研室長期致力于內分泌與代謝、腫瘤和心血管領域的研究，深入探討了轉錄因子ZBTB20在各系統中的轉錄調節作用。這些研究與病理生理學課程中的各種病理過程密切相關，將其恰當的引入教學工作中，促進了學科建設的發展，形成了鮮明的學科優勢和教學特色。

2.1??將科研成果引入理論教學

將科研成果引入理論教學，教給學生最新的知識。統編教材五年再版一次，而知識更新速度遠快于此，因此教學過程中不能一味地照本宣科，需要及時將領域內的新成果融入教學內容中。我們把自身的科研成果融入到教學內容中，不僅可以促進教學內容的更新，還可以促進自身教學與科研兩方面工作的結合。例如，在《糖脂代謝紊亂》的章節中，講授脂代謝的調節時，引入了教研室的科研成果：筆者教研室首先發現的鋅指蛋白ZBTB20在機體脂代謝調控中發揮關鍵作用，其可通過碳水化合物反應元件結合蛋白和脂蛋白脂肪酶，參與脂質代謝的調節，這些研究成果發表在國際權威雜志《Nature?communication》和《Hepatology》上[5-6]。在《應激》的章節中，講授糖皮質激素對免疫系統的調節作用時，也引入了筆者教研室在糖皮質激素調控腫瘤發生發展的研究進展。很多新的研究成果，學生很難在中文資料中看到，在課堂上分享一些未發表的研究成果，這有助于學生了解領域前沿進展。

另一方面從事科研工作的教師在講授其研究方向相關領域的理論知識時，將自己的科研成果融入其中，可將知識點講得更深入透徹，同時激發學生對該領域研究的興趣。例如，在《發熱》章節中，講授調定點上移后機體體溫升高的機制這個知識點時，筆者會引入教研室關于棕色脂肪產熱的研究成果：當在致熱原的作用下，調定點上移之后，機體正常體溫低于調定點，機體就會減少散熱，增加產熱。減少散熱的機制有減少排汗和排尿、皮膚血管的收縮，而增加產熱機制有肌肉的顫抖產熱（寒戰）、棕色脂肪的非顫抖產熱等。而棕色脂肪的產熱，不僅僅是發熱時體溫上升的機制，還是機體維持能量代謝平衡的重要手段，作為治療肥胖的潛在靶點吸引了科學家的關注。

棕色脂肪產熱的轉錄調控機制是筆者教研室研究的方向之一，通過對其調控機制的研究，可為通過棕色脂肪改善肥胖，提供理論支持和治療靶點。這些科研成果和觀點的引入，由于是老師的切身經歷，更能激發學生的科研興趣，為學生主動進入實驗室，參與科學研究作了鋪墊。然而科研工作能涉及到領域內一個相對較窄的方向，而教學工作則涉及到全學科方向，如果僅僅將自身的科研成果結合到實驗中，會有很大的局限性。為了解決教學需要、滿足學生的求知欲望、不斷提高教學質量，教研室要求每一位老師都要關注講授內容的前沿進展，并且將其整合到教學內容中去。

2.2??將科研成果引入實驗教學

科研成果除了可以引入理論教學，還可以引入實驗教學，更新教學實驗的內容。本教研室有完善的科研平臺，建立了SPF級的動物房及多個國內罕見品系的基因修飾小鼠。我們一些動物模型可以復制典型的病理生理過程，將這些動物模型引入教學實驗，可實現教學內容的更新和豐富。轉基因小鼠在標準飲食下就會發生非常嚴重的脂肪肝，給與一定飲食誘導，就會出現肝功能不全，筆者利用該模型開展了新的教學實驗。首先給學生介紹轉基因小鼠的經典構建方法，使學生了解分子體內功能的經典研究方法；然后讓學生取血，用血氨儀檢測血液中血氨含量，用血生化儀檢測肝功能指標谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶，并觀察小鼠精神狀態、四肢肌張力和呼吸狀況，使學生體會診斷的過程；最后讓學生解剖小鼠，觀察脂肪肝和正常肝臟的顯著差異，這是之前的肝功能不全模型沒有的現象。

除了肝功能不全的實驗，教研室在新編的實驗指導手冊中，還將科研項目中高脂誘導的肥胖小鼠引入教學實驗。實驗中首先通過葡萄糖耐量實驗和胰島素耐量實驗，比較高脂喂養小鼠和普食喂養小鼠糖代謝穩態的差異，然后總結時簡單綜述一下肥胖引起糖尿病的機制，引起同學們對肥胖人口劇增加重醫療系統負荷的關注。科學研究是創新的、先進的和發展的，將科研成果引入教學實驗，極大地促進了教學實驗內容的更新，以滿足不斷發展的育人需求。

3??將科研方法引入教學，培養學生科研思維

科研工作從提出問題，到設計實驗方案、推進實驗研究和數據收集，最后進行結果的匯總分析，是一個嚴密遞進的科學過程，是綜合運用所學知識，創造性的獲得新知識的過程。除了將科研成果融入教學工作，筆者所在教研室還鼓勵老師將科研思維和方法運用到教學工作中。在傳授學生知識的同時，還可以培養學生科學的思維方法。

3.1??以問題為中心的教學方法，激發學生參與科研的興趣和熱情

教研室通過文獻討論、集體備課和課前試講等途徑促進教學內容更新，深入淺出的將前沿進展融入教學。在授課時不僅要講授前沿的科研進展，還要簡單介紹這些研究的設計思路和創新點，更好的滿足學生的求知欲和創新需求，激發其科研興趣。比如在《缺氧》一章中，我們可以將低氧誘導因子獲得2019年諾貝爾獎的圖片放在第一張幻燈，通過焦點事件吸引同學們的關注和興趣。

首先，簡單介紹低氧誘導因子的發現；然后，通過對三位科學家貢獻的介紹，簡單講述低氧誘導因子調控細胞適應低氧環境的功能，介紹這種功能在腫瘤發展中的作用，并介紹經典實驗的設計思路；最后，介紹低氧誘導因子功能的發現在臨床藥物研發中的意義。介紹完之后，直接引出《缺氧》章節的內容，這樣既可以分享最新前沿進展，又可以讓同學們對章節內容產生期待。

科研的過程其實就是提出問題、設計實驗、收集資料和解決問題的過程。這種思路應用到教學中，就形成了以問題為中心的教學方法（problem?based?learning，PBL）[7]。筆者教研室也采用了這種教學方法，首先，給同學們布置一些科研設計的可選作業，同學們自行選擇課題，并組隊進行科研設計。然后，根據學生表現進行點評和打分，一方面作為形成性評價的一部分，另一方面可以選擇一些有興趣、有思路的學生直接參與科研實踐。這種方式可以很好地激發學生的積極性，提高其自主學習的能力和創新能力。

3.2??依托自主設計性實驗，培養學生科研設計思路

科學問題確定以后，就需要設計實驗進行研究探索，這其中研究方案的設計至關重要。科研設計的方法和原則是創新型專業人才必須掌握的，筆者將這些原則和方法融入教學實驗中，讓同學們在潛移默化中理解和掌握。以缺氧實驗課為例，在探討密閉環境中小鼠死亡原因的實驗中，設計了單純低氧組、單純高二氧化碳組和低氧合并高二氧化碳組，每組6只小鼠。通過比較小鼠的存活時間，可以得出密閉空間中小鼠的死亡原因是低氧，這里融入了設置“對照”的原則。而存活時間的比較并不是單純比較值的大小，而是比較不同處理6只小鼠存活時間的均值差異有沒有統計學意義，這里融入了科學的統計方法。而3種處理要選擇大小接近、性別相同的小鼠，在容積相同的密閉容器中進行實驗，這里融入了設置單一變量的原則。在用亞硝酸鹽模擬高鐵血紅蛋白血癥的實驗中，分別給3組小鼠注射生理鹽水、亞硝酸鈉、亞硝酸鈉和美蘭，這個實驗融入了“回補實驗”的思想。將科研設計和原則引入實驗教學中，一方面可使實驗教學更加具有科學性，另一方面也突出了實驗教學對學生創新能力的培養。

4??指導學生參與課題研究，培養學生創新能力

為了進一步培養學生的創新思維和科研動手能力，本教研室引導學生直接參與到科研實踐中。主要是依托在研項目，以大學生創新課題、大學生生命科學競賽和畢業設計等形式，指導學生進行科學研究。由于本科生科研基礎薄弱、時間零散、精力容易分散等特點，本教研室在指導本科生參與科研實踐時，一般遵守以下幾個原則。

第一，在選題方面，從科研項目中分出一個周期短、難度適中且可以形成初步結論的子課題。這樣選題既有利于學生堅持完成，又可使其得到系統的訓練。第二，在制定研究方案時，教師只負責教會學生科研設計的基本原則，鼓勵學生通過查閱文獻資料后自主完成，只在必要時進行修改和指導。這樣有利于培養學生整合信息的能力和科研思維，避免其養成“拿來主義”的不良習慣。第三，在課題實施階段，一是要幫助學生養成良好的科研習慣：規范的操作科研設備，按照標準流程完成實驗，規范的記錄實驗過程，合理安排時間并及時分析結果；二是要注重培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。最后，在課題的總結階段，指導學生對數據進行匯總整合，并撰寫研究報告，這個過程鍛煉學生分析數據和學術寫作的能力。

5??總結

作為基礎醫學學科的一線教育工作者，深入的參與科研工作，是提高思維能力、掌握學科前沿，進而提高教學能力的有效手段。在教學實踐中，利用教學學術的方法，將研究成果，科研方法和思維，有效的融入到教學工作中，可不斷促進教學工作的進步和發展。只有將教學和科研工作有效的結合，相互促進，才能滿足日益提高的育人需求，為國家輸送高水平創新型專業人才。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

[參考文獻]

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[7] 金可可，?鄭綠珍，?邱曉曉.?PBL和LBL優化組合在病理生理教學中的探索[J].?教育教學論壇，?2013，?125（44）：?55–56.

（收稿日期：2023–04–11）

（修回日期：2024–01–24）