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2.設計相關實驗驗證科學假設。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。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。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。
生理學內容分為兩大模塊:基礎理論模塊(緒論、細胞基本功能)和器官系統模塊(如血液循環、呼吸等)。雖然每個部分獨立成章,但在生理學教學過程中要注意各章節之間的聯系。例如穩態是生理學中的一個基礎核心概念,屬于基礎理論模塊,而器官系統模塊的學習中,機體功能活動的調節主要圍繞穩態進行,因此穩態也就貫穿了整個生理學的教學過程。體內各個系統盡管都具有特殊的作用,但其作用必須在其他系統功能的配合下才能實現,如呼吸系統的功能是在血液和循環以及神經系統等功能的配合下完成的。因此在生理學教學過程中要注意前后章節內容之間的聯系和整合,使學生能夠了解和掌握整體機體的功能并進一步探討整體生命的本質。
2生理學與其他醫學課程的聯系
生理學在醫學課程的學習中起到了承上啟下的作用。醫學生在學習生理學之前,已經學習了人體解剖學和組織胚胎學,為學習生理學打下了一定的基礎;而生理學又為進一步學好病理學、藥理學、診斷學、內外婦兒等臨床課程的學習奠定基礎[3]。因此在生理學的教學過程中,要善于將生理學與其他醫學課程進行聯系,拓寬知識面,提高學生學習生理學的興趣。生理學主要研究的是功能,而有關結構的知識是認識和理解功能的基礎,因此使學生樹立結構決定功能的概念。所以在學習生理學時,要復習相關課程的知識。例如腎臟的主要功能是排泄,主要是由于它的基本結構腎單位所決定的,因此在學習排泄時,先帶領學生復習腎臟的宏觀結構(人體解剖學知識)和微觀結構(組織胚胎學知識),使學生能夠更好的理解腎臟的功能和形成整體意義的知識結構。
3生理學與日常生活的聯系
在生理學的教學過程中,教師在理論課教學中可及時、恰當地結合生理學內容尋找與日常生活知識聯系的切入,使學生深刻認識到生理學是與我們生活息息相關、緊密聯系的,激發學生的求知欲和提高學生的主動學習能力,發揮學生在教學過程中的主體地位。例如在學習刺激三要素時,讓學生解釋為什么打針要“二快一慢”;講解機體散熱方式時,講解在冬天、夏天分別用空調調節室內溫度以協助人體保持體溫與促進人體散熱的原因。聯系日常生活有助于豐富生理學的教學內容,激發學生的學習興趣,增進他們對生理學知識的理解和掌握。通過聯系日常生活實例,讓他們清楚認識到生理學是與日常生活密不可分的。
4生理學與臨床案例的聯系
在生理學教學過程中,不僅要聯系日常生活實例還要結合臨床案例,使教學內容更加形象化、具體化,加深學生對所學內容的理解,激發學生對生理學的學習興趣。例如在學習神經-肌肉接頭時聯系重癥肌無力的臨床表現;學習尿生成的調節時講解糖尿病的臨床表現。通過聯系臨床病例突出生理學的臨床實用性,加深學生對生理學理論知識的理解,使課堂更加具有趣味性和生動性,提高學生學習生理學興趣。生理學理論知識與臨床實案例的結合使學生充分意識到只有掌握正常人體功能,才能理解機體在疾病狀態所發生的變化,提高學生學習生理學的興趣,從而提高學生分析和解決問題的能力。通過聯系臨床案例,使生理學學習具有明確的目的性,提高了學生學習興趣,培養了學生的自學能力、綜合素質、臨床思維能力。
1.1確定設計性實驗方案建立研究小組,制定課題計劃,多方面查閱相關的文獻資料和相關理論研究成果,初步了解課題內容。進行實驗設計,安排實驗方案,落實人員分工。第15周安排課堂討論,每研究小組派1名學生匯報研究題目和初步實驗設想方案,教師引導其他研究組成員對方案的可行性及合理性進行深入的探討和論證,提出合理的修改意見。小組成員根據意見查閱相關文獻資料,修改并完善實驗設計,最終明確實驗方案。結果發現設計較好的課題不僅能夠將藥理學、病理生理學、內科學等多門醫學學科理論知識聯系在一起,有利于學生科研綜合素質的培養,同時也為臨床相關研究提供一定的實驗參考依據。
12依據設計方案進行實驗操作在該階段中,要求學生根據自己設計的實驗方案開展具體實驗。由實驗室提供各研究小組所需的實驗動物、器材以及藥物等相關物品。要求小組成員分工明確,保證實驗能夠按照既定方案有條不紊的進行。研究成員需要預測可能發生的各種實驗誤差,并及時制定預防誤差的解決方法。實驗過程中,指導教師需在關鍵步驟上嚴控把關,以保證實驗能夠順利進行和完成。
1..3設計性實驗論文的撰寫與答辯實驗結束后,學生需及時整理實驗資料,統計實驗數據,并進行統計學分析,獲得符合實際的研究結果并且撰寫出論文。該階段工作主要利用課后時間完成。設計實驗論文的撰寫需嚴格參照醫學研究性論文的格式來完成。主要包括:題目、摘要與關鍵詞、前言、材料與方法、結果、討論與結論、參考文獻。論文力求簡短,要用最少文字,最短篇幅,精確地表述研究成果。同時,文字要流暢,要使用學術或專業用語來規范。教學20周組織學生進行論文答辯,要求學生以PPT為輔助形式進行口頭匯報并及時遞交紙質材料。指導教師及其他學生進行相關提問。最后,指導教師根據課題設計情況、實施情況、報告者的陳述及對問題的回答情況等做出綜合評定。
1.4設計性實驗評價教師從設計質量、PPT答辯、論文等多方面綜合評定學生成績。在學期末進行了關于生理實驗學設計性實驗教學情況的調查問卷,得到了以下資料。
2開展設計性實驗的經驗總結
教學實踐表明,由傳統的驗證性實驗轉變為設計性實驗可以激發學生的學習熱情,充分調動學生的積極性和主動性,更重要的是可以培養學生科學的思維方法和科學的研究方法,提高分析和解決實際問題的科研能力,凸現設計性實驗的優越性。這一點可以通過學生調查問卷的信息反饋結果進一步證實。參與調查的學生中,88.69%的學生認為很有必要開展設計性實驗,87.68%的學生表示設計性實驗教學明顯提高了自身學習興趣程度,91.86%的學生表示非常希望增加設計性實驗學時,認為對動手能力的提高以及分析、解決問題能力的提高非常有助的學生分別占83.71%和70.59%。由此可見,學生普遍認可設計性實驗,并且有較強的提高自身實驗能力和創新能力的愿望。設計性實驗的優越性主要體現在以下幾個方面。
2.1有利于幫助學生建立綜合運用知識解決問題的理念設計性實驗設計通常涉及到多門醫學學科知識的綜合交叉運用,這不僅可以加深學生對相關醫學知識的理解和掌握,而且促進學生及早體會醫學各學科的密切聯系和意識到系統全面學習醫學知識的重要性,有利于促進學生的知識建構,也有利于專業綜合能力的培養。
2.2培養學生嚴謹的科學態度和初步的科研能力,有利于學生開展科研活動設計性實驗的特點決定了學生必須認真設計每一步,否則一個小小的疏忽就可能導致實驗的失敗而前功盡棄,因此每個學生都必須精心設計,規范操作。在這個過程中,逐漸培養了學生們的嚴謹的工作作風,為日后從事科研工作積累了一筆寶貴的財富。通過設計性實驗,學生能夠基本掌握科學研究思路和研究方法。設計性實驗從科研活動的每個環節著手包括如何選題、設計、實施以及論文如何撰寫等方面對學生進行了完整有效的科研訓練,有利于學生創新能力和科研思維的培養,提高學生整體科研素質,為學生終身學習和可持續發展夯實基礎。實踐表明,經過培訓的學生在申請本校及本省各級各項相關科研項目時,通常具備比較清晰的科研思路,科研申請書質量、獲得資助比率以及實施效果遠遠高于未受培訓的學生,進一步證明了開放性設計性實驗教學的優越性[4]。
2.3有利于培養學生團隊協作能力設計性實驗從最初選題、設計實驗方案開展研究直至最后撰寫遞交論文過程中有大量的工作需要進行。如何保證實驗能夠在規定時間內順利完成,這就需要每個實驗小組成員之間建立起合理的科學合作關系,根據學生的實際情況充分協商后安排相應的職責,分工明確,還需要采取相應措施增強成員的責任心,充分調動每位成員積極性,互補互助以共同發揮最大效率的能力。所以通過設計性實驗,能夠有效培養學生的團隊精神和互相合作的意識,為以后踏入社會和走上工作崗位奠定堅實基礎。
2.4教師專業知識和實驗技能的提高設計性實驗的開設對教師來說無疑是提出了更高的要求和嶄新的挑戰。如前所述,設計性實驗的設計通常涉及到多學科知識的交叉運用以及最新研究成果的整合,要求教師具有堅實可靠的理論基礎、熟練的實踐操作技巧、豐富的知識貯備以及一定的知識擴展能力。因此,在教學工作中,在注重知識積累的同時仍需不斷更新知識結構,更新和充實學科體系,提高自身教學業務水平,及時轉變教學模式以及教學理念,以適應探索性實驗教學的需要。
3存在問題及應對措施
此前,作者所在院校開設的生理學實驗都是以驗證性的動物實驗為主,設計性實驗是一種全新的教學模式,因此在教學實踐過程中不可避免的遇到一系列問題,這些問題的探討與解決對于設計性實驗的進一步完善以及推廣具有重要的推動意義。實驗資源相對短缺一定程度上影響了學生積極性與創造性的激發。由于現有的生理學實驗室主要用來開展傳統的驗證性實驗,實驗室資源配置方面相對缺乏,主要體現在實驗儀器及藥品相對單一,實驗技術比較簡單等方面。這就導致部分學生設計的研究課題無法順利開展,例如,學生設計的某藥物對失血性休克的療效觀察,應以各種微循環指標的變化作為休克依據,但由于缺乏微循環檢測設備,所以只能退而求其次,選擇血壓作為指標來間接反映微循環的改變情況。實驗室可利用資源的匱乏可能導致部分學生在設計性實驗教學過程中的參與熱情不高,最終使得設計性實驗教學效果大打折扣,不利于學生創新能力的培養與提高。
1.1動物生理學實驗教學內容的改革
動物生理學實驗內容多為傳統的驗證性重復實驗,設計性和綜合性實驗偏少,極大地束縛了學生的思維,不利于學生獨立思考、分析問題的能力的培養,也不利于應用型人才的培養需要。因此,結合動物科學專業人才培養方向,改變教學觀念,吉林農業科技學院將實驗內容進行優化整合,側重于實踐與理論相結合的教學模式。
1.2動物生理學實驗教學手段的改革
動物生理學實驗具體設置包括家兔呼吸運動的調節、動脈血壓直接測定、離體腸管運動觀察、蛙腓腸肌標本制作及肌肉收縮等內容。實驗內容較難理解,原理抽象,操作繁瑣,實驗課教師講解得枯燥,學生聽課較費勁,印象不夠深刻。筆者實踐表明,依靠傳統的教學方式很難達到理想的實驗效果。針對以上問題,采用多媒體技術將實驗的原理、操作步驟以動畫形式展現出來,能夠圖文并茂,補充實驗內容,進一步激發學生進行實驗的興趣。為了節省教師實驗講解和課堂演示的時間,筆者利用課余時間親自操作實驗,把實驗手術操作過程全程拍攝,在課前播放給學生,以達到使其很好地對實驗進行預習的目的。通過多媒體技術可有效地提高學生在做實驗時的效率,同時也可避免在對家兔手術中可能出現的錯誤導致意外死亡,以保證實驗的順利進行。筆者通過運用多媒體與傳統方式的結合,對教學效果進行了對比,結果表明,實驗組的實驗考核成績、實驗的成功率高于對照組,說明多媒體教學能提高實驗教學效果。多媒體教學更能得到學生的認可,使學生對實驗產生濃厚的興趣。
1.3動物生理學實驗體系的改革
動物生理學實驗多為驗證性實驗,大部分學生課前不預習,不愿意親自操作實驗,以至于得到的結果不夠理想,去抄襲他人的實驗結果。吉林農業科技學院基于應用型人才培養的需要,把動物生理學實驗分為驗證性實驗和綜合設計實驗以促進學生創新能力的培養。通過驗證性實驗使學生掌握基本實驗技能,使其熟悉和掌握實驗操作技能,正確處理及分析實驗數據。例如實驗課涉及動物的保定、麻醉、各種注射方法及相關手術操作等內容,實驗前利用多媒體技術組織學生觀摩,討論實驗過程落實具體步驟。傳統的實驗教學多為灌輸式,不利于學生創新思維的培養。動物機體是一個整體,各個器官、系統之間緊密聯系在一起。單一驗證性實驗往往從一個知識點分析某一器官機能,實驗項目較單一,不利于學生對理論課上各章節知識點的融會貫通,達不到培養學生創新能力的目的。筆者嘗試開展綜合性實驗,如在開設蛙的坐骨神經與腓腸肌標本的制備時,同時安排刺激強度和不同刺激頻率對肌肉收縮的影響,加深神經細胞動作電位機理的理解。針對各個系統間相互作用和聯系開設了呼吸系統+循環系統+泌尿系統綜合實驗內容,將器官、系統間活動聯系在一起,讓學生從多個角度考慮某一因素對動物體器官、系統影響,從而訓練學生分析、解決問題的能力。吉林農業科技學院開展的大學生科技創新項目活動對具有較好創新課題進行資助。為了培養學生獨立的創性能力,筆者結合動物生理學實驗內容,分成若干個研究課題方向。在實驗課前指導學生查閱相關文獻,學生根據興趣愛好自主分組,自行設計實驗方案,最后以開題報告的形式向教師匯報,通過討論后實施以保證實驗的可行性。近年來開展了不同對家兔麻醉效果研究及家兔皮膚移植手術研究等大學生科技創新項目,學生所寫論文在學院學報上發表,培養了學生科技創新能力。
1.4動物生理學實驗考核體系的改革
以往動物生理學成績考核注重理論考試成績,多忽視實驗考核成績,不利于學生實踐動手能力的培養。動物生理學實驗成績的考核多以實驗報告書寫和平時出勤情況來評定成績。傳統的實驗考核模式單一,未能充分反映學生實驗過程的真實水平。實驗成績的評定不能單靠實驗報告的好壞,要制定出較為合理的評級體系,才能激發學生學習興趣。筆者對動物生理學實驗考核方式進行了改革,由單一考核方法改為平時成績+實驗報告書,同時在學期末增加綜合實驗操作考試。實驗報告書不再是實驗操作步驟和實驗結果,而是結合理論課知識對實驗出現的結果進行分析和解釋。實驗報告成績中對實驗結果分析占50%,做到理論與實驗相結合,對理論內容進一步理解。為了實現應用型人才培養目標需要,在學期末增加綜合實驗操作項目,其考試內容不再是傳統的驗證性實驗內容,主要在于考察學生的動手能力,對試驗藥物配制、動物麻醉、動物手術操作、生物信號采集處理系統裝配和使用等進行考核,重點考察學生的實驗操作技能。通過以上考評體系引導學生在動物生理學實驗中動手動腦,從而提高學生對知識的應用能力和綜合素質。
2結論
我們組織生理學老師走進教學醫院,與臨床教學的老師、有豐富臨床工作經驗的醫護人員、正在實習的高年級學生溝通,召開座談會,獲取生理學與臨床醫學鏈接的關鍵資料,選定主要的鏈接內容和鏈接的方式。之后通過集體備課,集思廣益,進一步明確鏈接的知識點和講課技巧,實現以臨床為導向來講授生理學的模式。比如我們在介紹后負荷是影響心泵功能的因素時,引出高血壓心臟病的產生機制、臨床表現、治療原則等臨床知識,通過兩門學科的交叉介紹,相互融合,同學們很快就掌握了心臟后負荷的變化是導致心臟高負荷工作的根本原因,心臟的長期高負荷工作會改變心臟的結構,出現心臟的器質性病變,從而出現高血壓心臟病,降低血壓就是治療這種疾病的最根本原則。在這種教學模式下,我們發現學生學習興趣有了極大提高,思維也活躍起來,特別是針對臨床疾病的思考越來越多,學生提問量明顯增加。任課老師為了順利解答學生的提問,更新自己知識,查閱文獻,向臨床一線醫護人員學習,教學水平不斷提高。在這種教學模式下,我們能夠感受到,一個良性循環在學生和老師之間悄然形成,并不斷強大。
2精選臨床病例,設計PBL教學課時
我們教研室在2013級“卓越醫生班”的教學中設計了PBL教學課時。學生4-5人為一討論小組,教學過程分為以下幾個部分:
①教師根據課程內容精選臨床病例。如患者李某,男性,75歲,間斷上腹痛10余年,加重2周,嘔血、黑便6h。10余年前開始無明顯誘因間斷上腹脹痛,餐后半小時明顯,持續2-3h,可自行緩解。2周來加重,納差,服中藥后無效。6h前突覺上腹脹、惡心、頭暈,先后兩次解柏油樣便,共約700g,并嘔吐咖啡樣液1次,約200mL,此后心悸、頭暈、出冷汗,發病來無眼黃、尿黃和發熱,平素二便正常,睡眠好,自覺近期體重略下降。既往30年前查體時發現肝功能異常,經保肝治療后恢復正常,無手術、外傷和藥物過敏史,無煙酒嗜好。查體:T36.7℃,P108次/分,R22次/分,Bp90/70mmHg,神清,面色稍蒼白,四肢濕冷,無出血點和蜘蛛痣,全身淺表淋巴結不大,鞏膜無黃染,心肺無異常。腹平軟,未見腹壁靜脈曲張,上腹中輕壓痛,無肌緊張和反跳痛,全腹未觸及包塊,肝脾未及,腹水征(-),腸鳴音10次/分,雙下肢不腫。實驗室檢查:Hb82g/L,WBC5.5×109/L,分類N69%,L28%,M3%,Plt300×109/L,大便隱血強陽性。這個病例涉及消化內科常見疾病,老師要求學生運用消化生理學內容對其進行分析,提出相關的生理學問題。這個階段要求教師要有足夠知識儲備、扎實的生理學和臨床醫學基礎以及出色的組織能力。
②查找資料,提出問題。學生獲得病例后,用一周的時間查找收集資料,分組提出各自的問題。比如,胃液的主要成分是什么?這些成分對食物的消化有何作用?正常人胃黏膜如何保護自身免受胃酸和胃蛋白酶的侵蝕?消化性潰瘍的發病原因有哪些?發病的機制?幽門螺桿菌是與胃和十二指腸疾病的發病有何關系?有哪些藥物可以治療消化性潰瘍?其治療機制是什么?質子泵阻滯劑對消化性潰瘍的治療有何優勢?這個階段他們是帶著問題進入了自學階段,經歷了學習-疑問-學習的過程。
③小組內部討論、匯總。通過自學,學生帶著自己對問題的看法及未解決的疑問回到小組。首先,讓每位學生報告自己獲得的信息及對問題的看法,接著整個小組回顧問題,通過內部討論,相互交流信息、想法和意見,最終達成共識,制作幻燈片。
④幻燈片匯報。每個小組推選一名同學對其病例分析進行匯報,其他小組成員可提出自己的意見,最后由教師點評。此環節可鍛煉學生語言組織能力和歸納總結能力。通過以上病例的PBL教學,能完成胃液主要成分、胃黏膜的保護機制、胃中鹽酸的來源等教學內容。在這個教學過程中,提高了學生的自主學習能力,培養了學生的創造性思維,增強了學生的科學研究素養,促進了師生互動,改善了師生關系。
3積極開展綜合性實驗和設計性實驗
綜合性實驗是指在同一時間、同一地點,利用一只動物,把原來分幾次的實驗合并為一個實驗,提高實驗的復雜程度。通過這類實驗使學生理解和掌握不同細胞、組織、器官和系統在生命過程中的不同作用以及它們之間相互協調的統一性,有利于培養學生綜合思維能力。比如我們將胸內負壓的測定、肺的順應性測定、呼吸運動調節這三個實驗合為一個實驗,取名影響呼吸功能的實驗。設計性實驗是一種創新性的實驗,存在很多未知情況,要求學生查閱文獻、自選項目、設計實驗方案、選定實驗設備、明確實驗目的和意義、評價實驗結果、書寫實驗報告或學術論文。我們每學期都至少開展一次設計性實驗,學生3-5人一組,實驗期間,配備至少1-2名教師全程指導,通過這種實驗,學生的創新思維能力、科研能力、組織管理能力得到顯著提高,為接下來的學習打下了良好的理論和實踐基礎。
4改革生理學考核體系
生理學教學內容邏輯性強、知識點多,既有局部微觀的生理機制,又有整體宏觀的整合原理等特點。為了切實實施素質教育、培養具有高素質的創新型醫學人才,我們對生理學考試進行了改革,突出了綜合應用能力的考核。從過去單一的知識繼承型考試轉向知識、技能、素質并重型考試,由閉卷筆試逐步轉向多樣化考試。教研室在課程教學過程中,對臨床醫學、醫學檢驗、預防醫學、藥學、護理5個專業都開展了考核體系改革,調整了綜合成績構成,提出平時成績和實驗成績在綜合成績中應占有一定比例,細化了平時成績構成及評價方式,增加了綜合分析題的比例。具體改革內容如下:①改革期末理論考試內容結構,增加綜合性、實踐性題目的比例,減少了死記硬背的記憶成分,加大了對學生的綜合分析理解、判斷表達的考核內容。②科學設置綜合成績構成,完善評價體系。改革之前綜合成績就是期末理論考試的成績。為了側重過程教學,突出實踐教學,改革之后將綜合成績構成比例改為:期末成績×70%+平時成績×10%+實驗成績×20%。其中實驗成績為所有實驗報告成績和實驗考核的總分。平時成績包含考勤、提問、階段小考,平時成績的構成為:考勤×30%+提問×30%+階段小考×40%。實施過程中,平時成績的記錄過程包含以下3方面:
①嚴格管理考勤,全學程點名不少于3次,并有記錄,形成考勤成績;
②進行課堂提問,每位同學不少于1次,并有成績記錄;
③階段小考以分析題的方式進行,教師給出可選題目,學生以小組為單位,通過上網查閱資料,展開小組討論,然后形成書面分析報告。有些分析報告最后還要形成PPT課件,由學生自己講演,并回答其他學生的提問。實驗考核在最后一次實驗課進行,以小組為單位,依據學生的動手能力、生理學實驗基本操作的掌握情況和實驗結果的準確率來給予相應分數。通過考核體系的改革,使學生對知識的掌握和應用的程度有所增加,分析問題、解決問題的能力得到提高,對過程學習的重視程度得以加強,自主學習能力有所提高。此外,學生對改革的反映較好,接受程度較高,教學改革效果良好。
有了教材后,我們精心制作了全英文的教學幻燈片,供實驗課使用。由于以往實驗教學過程中使用的影音材料拍攝時間太過久遠,或圖像畫面、聲音等不夠清晰,或和現在醫學發展脫節,我們需要一些與現代醫學發展同步、規范、清晰的實驗操作錄像。我們首先在網上搜索一些操作規范、配音清楚、質量優秀的生理實驗視頻素材,有些找不到理想質量的教學內容例如蛙心灌流實驗就自己拍攝,在操作的關鍵時刻加以放大特寫,并且配上準確的英文講解,力求拍出高質量的全英文視頻素材。我們還用相機拍下實驗操作中的關鍵步驟,把照片放在幻燈片里再配上精練準確的英文講解,使留學生更容易理解。實驗教學幻燈片里穿插使用了多種多媒體手段,包括大量實驗照片、逼真動畫、多種視頻和音頻素材等,力求做到準確、生動、形象,極大吸引了學生的注意力。
2實驗內容
我們給留學生一共開設了兩大部分的實驗內容,一是動物實驗部分,二是人體機能實驗。這樣既讓他們學習和實踐到經典的動物實驗,又能接觸到用于人體信號記錄的世界先進技術。動物實驗以21世紀高等醫學院校教材《機能實驗學》為指導開設[2],包括蛙心灌流、反射弧、期前收縮和蛙心起搏點、呼吸運動的調節、尿量的調節、神經干動作電位、骨骼肌的單收縮與復合收縮、心率調節、小腦功能研究等經典實驗[2]。人體機能實驗主要應用安全性高的可應用于人體的Powerlab信號記錄系統記錄人體的心電圖、脈搏、呼吸運動、肌電圖等[3]。我們在參考國外先進的人體生理實驗的基礎上,設計了多個操作性強的實驗,包括呼吸運動記錄、血壓和血型測量和血液凝固實驗、脈搏和心電圖記錄、運動對心血管活動的影響、潛水實驗、人體骨骼肌收縮實驗、人體肌電圖記錄等。留學生性格活潑、好奇心強、動手能力強,對生理實驗無論是動物實驗還是人體實驗都具有濃厚的興趣。我們所開設的這些實驗內容都強烈吸引著他們踴躍參加。
3全英文生理實驗教學授課特點
面對主要來自南亞地區的留學生授課,要求授課老師具有較強的聽、說、讀、寫能力。在實驗課的開始階段主要由老師講述,介紹實驗的背景原理和本次實驗的目的,然后講解實驗的操作步驟,以便于留學生能融會貫通。雖然有實驗的動畫、錄像、多媒體等各種輔助手段,大大提高了實驗教學效果,但關鍵還是要靠授課教師能夠清晰準確地傳達給學生實驗的各項要素。在實驗結束后,授課老師還需要對本次實驗的結果和學生表現作出總結,并且帶領學生分析此次的實驗結果。這些都要求授課老師英語講解能力強,發音標準,語言熟練,努力做到不照念PPT內容,而是用自己的語言把知識內容講述出來。所有授課教師都花費了很多精力用于備課,積極準備PPT,準備講稿,一遍一遍地練習,直到非常熟練,努力做到脫稿教學。在實驗進行過程中,要求老師做好指導工作,隨時觀察學生實驗情況,發現問題及時糾正,并且能恰當處理實驗過程中遇到的問題和學生的提問。這個環節對教師英文能力的要求更高,因為這不光涉及講解,更重要的是與學生的交流。而我校主要招收的是來自南亞地區的學生,他們英文發音普遍不是很標準,如印度裔學生“t-d”、“b-P”等清、濁輔音不容易區分,而其他國家的留學生又有各自不同的地方特色發音和習慣等,給授課教師的英文聽力帶來了難度。要解決這個問題沒有捷徑,只有加強訓練,多與學生進行交流。我們的教師積極訓練自己,平時多聽多看英文節目,加強聽力訓練,課下有時間多和學生聊天,不僅練習聽力,還了解他們的文化習俗,增加對學生的了解。久而久之,慢慢習慣了他們的發音,交流自然不是問題。
4采用多種教學方法與手段
4.1采用啟發式、提問式、互動討論式教學留學生性格活潑、好奇心強,對生理實驗具有濃厚的興趣。在課堂上往往思維活躍、討論問題氣氛熱烈,他們隨時可能會打斷老師的講解提出問題,要求老師解答,或者集體討論。他們的這一特點非常值得鼓勵,也提示我們應采取啟發式、提問式、互動討論式教學方法。我們一般在實驗課結束時告知他們下次實驗課的內容,比如蛙心灌流,然后提出幾個問題讓其先進行預習,例如“蛙心起搏點在哪里?蛙心被離體后還能搏動嗎?什么因素能影響蛙心的搏動呢?”然后在蛙心灌流實驗課上,首先提出我們要解決的核心問題,如“有哪些因素能夠影響蛙心的搏動呢?為什么?”讓學生把自己收集的知識點一一列舉,然后組織他們一起進行討論,在此過程中教師主要起到引導的作用,讓學生自由發揮。最后由教師進行總結,告訴學生本次實驗的目的、原理和操作步驟。這樣的教學方式大大調動了他們的興趣,增加了他們的主動性,因為是自己參與設計的實驗,他們將會非常樂意用接下來的時間和自己的實踐去驗證理論的正確性,整個實驗使他們印象深刻,收到很好的教學效果。
4.2加強操作技術培訓留學生好奇心和動手能力強,對生理實驗無論是動物實驗還是人體實驗都具有濃厚的興趣。我們要加強對他們實驗操作技能的培訓。在動物實驗中,我們教授和訓練他們使用正確規范的手術器械握持方法和操作手法,如剪皮、手術切口、氣管插管、膀胱插管等手術方法。在人體實驗中,教給他們正確的用于人體實驗的儀器使用方法和規范操作,認真交代注意事項。實驗中遇到失敗,鼓勵他們再次嘗試,熟練操作。在實驗過程中或結束后爭取一段時間進行基本操作的訓練,鼓勵他們多動手,比如兔子泌尿實驗之后,還可以訓練他們進行氣管插管、動脈插管等操作,力求讓他們手術操作規范、熟練。這樣的訓練為他們以后接觸臨床課程打下堅實的基礎,更為他們以后走上臨床、為臨床實踐做好鋪墊。
5加強教學管理
在實驗教學中,結合海大的涉海特色,作者鼓勵學生選擇自己感興趣的材料進行實驗。引導學生以海洋植物為實驗對象,進行溶液培養實驗。如“鉛脅迫條件下孔石莼對海水中磷元素吸收規律的影響”研究性實驗,學生選取的是青島海邊潮間帶典型的藻類孔石莼。
2實驗教學方法及技術手段
溶液培養研究性實驗以小組為單位進行(6~8人為1組),實驗時間實行彈性制,學生可以自己安排研究性實驗。在實驗開始前,筆者會組織學生根據自己的興趣點,以溶液培養為技術手段,組成實驗小組。實驗小組經查閱參考文獻并討論后完成一份開題報告,然后與實驗教師討論開題報告的可行性。當開題報告經實驗教師審核通過后,學生開始溶液培養研究性實驗[5]。在實驗教學體系中,溶液培養研究性實驗與基礎性實驗同時進行,學生經過基礎性實驗的訓練,可以將學到的實驗技能應用到研究性實驗中,并在研究性實驗中強化基本的實驗技能,并加深對植物生理學理論知識的理解(圖1)。最后學生會以研究性論文的形式上交作業。論文要求按科研論文的格式撰寫,包括題目、中英文摘要、關鍵詞、前言、材料方法、結果與討論及參考文獻等。
“鉛脅迫條件下孔石莼對海水中磷元素吸收規律的影響”研究性實驗中,學生參考國家海水水質標準及渤海海域10年中最大鉛離子污染濃度值,分別設置鉛離子濃度為0、20、500和1000μg/dm3。學生將海邊采集的孔石莼在實驗室暫養24h,然后放入不同濃度梯度的鉛離子培養液中進行培養(分低磷組及高磷組),再測定培養15、35、55、75、135和255min后培養瓶水體中磷酸鹽濃度,以計算最大吸收速率。統計分析培養期間孔石莼對磷酸鹽的吸收規律。
3研究性實驗的考核方式
溶液培養研究性實驗的考核方式綜合考慮學生的開題報告(20%)、研究性論文(50%)及學生的植物材料培養情況(30%)。該考核方式不單獨依靠實驗報告,加大學生植物材料培養情況在最終成績中所占的比例,調動學生的實驗主動性,學生只有認真進行資料的查閱、實驗的準備、材料的培養、嚴謹的實驗分析才能得到預期的實驗結果。同時對學生實驗的創新點進行適當加分[7]。在“鉛脅迫條件下孔石莼對海水中磷元素吸收規律的影響”研究性實驗中,學生最后發現在自然海水(低磷組)中,鉛對孔石莼吸收磷元素具有明顯的脅迫作用,而且鉛濃度的升高導致孔石莼吸收磷元素的速率逐漸降低,1000μg/dm3實驗組中鉛的脅迫作用主要是發生在實驗初期的快速吸收階段,這與鉛對孔石莼吸收總氨氮的脅迫作用研究是一致的;而高磷組中,鉛元素具有與低磷組相似的脅迫作用。
該研究性實驗選題上具有創新性及一定的應用性,最后取得的實驗結果具有可信性,該研究性實驗強化了學生的實驗技能,鍛煉了學生的創新能力,學生通過該實驗認識到重金屬污染對孔石莼生長的危害。因此在最后的實驗考核中,筆者給予了學生5分的創新加分。在幾年的實驗教學中,筆者堅持將溶液培養以研究性實驗的方式進行開設,取得了較好的效果,調動了學生的實驗主動性,提高了學生的實驗創新能力。根據筆者的教學體會,總結以下幾點心得。
4實驗方案面廣
經過近幾年的實踐,筆者發現該溶液培養教學手段能激發學生的實驗興趣,學生選題面廣,如有的小組在原來溶液培養缺素癥實驗基礎上,設置不同的元素濃度梯度,觀察不同濃度梯度下,植物的生長情況;有的實驗小組在缺素癥實驗基礎上進行了重金屬元素對植物的生長影響;有的實驗小組受市場上富硒大米的影響,進行了植物材料對硒的吸收能力實驗;有的學生以海藻為研究對象,研究了海藻對海水中重金屬的吸收能力,探討海藻在海洋生態修復中的可行性;有的學生還以海水為溶液培養載體,篩選具有抗鹽能力的植物等。
5實驗選材多樣
學生在實驗的選材上也有很大的主動性,不僅局限于常見的溶液培養材料,有的學生結合海大的涉海特色,選擇了紫菜、鼠尾藻、滸苔、孔石莼等海洋藻類為實驗對象。
6實驗創新手段新穎
進行溶液培養研究性實驗過程中,有的學生發現舊的溶液培養設備比較簡單,嘗試進行了循環式溶液培養系統的設計,經過師生的共同努力,該系統設計成功,運行良好,有望在以后的溶液培養實驗中運行。以海洋植物為培養材料,以海水為溶液培養載體,將海洋特色融入到溶液培養實驗中也是該研究性實驗的一個重要創新點。在實驗過程中,筆者還根據本實驗室具備的實驗條件,對實驗內容進行了擴展,如組織“植物對重金屬富集能力實驗”小組進行了植物體內重金屬的測定;組織“植物對硒吸收實驗”小組進行了硒的測定;讓學生學會使用原子吸收分光光度計、原子熒光分光光度計及微波消解儀等儀器。在實驗教學中,筆者堅持以學生為本,只要學生的創新想法具有可行性,就盡最大可能為學生提供條件,努力培養學生的創新能力。筆者在教學實踐中發現,經過教學改革后的溶液培養實驗能很好地擴展為一個研究性實驗,而且在實驗時間安排上能與基礎性實驗相契合。通過溶液培養研究性實驗,學生的實驗興趣有明顯提高,研究性實驗的成功率在90%以上,學生最后的研究性論文的質量也比較高,有的學生基于自己的溶液培養研究性實驗發表了研究論文。