构建培养学生科研能力的基础医学实验教学体系

2013-12-23叶治国厉旭云富丽琴王梦令

实验技术与管理 2013年5期

陆源，叶治国，厉旭云，富丽琴，王梦令，夏强

（浙江大学医学院，浙江杭州 310058）

美国医学居于世界领先地位的主要原因之一是其先进的医学教育制度及模式。现代医学教育课程体系始于1871年哈佛大学医学院的实验教学课程体系和1893年霍普金斯医学院的临床见习制度，即实验教学之于基础学习，临床见习之于临床学习［1］。随着生物医学科学和人类社会的发展，医学教育模式也在发生深刻的变革，如哈佛大学医学院的“新途径（New Pathway）”课程计划［2］，霍普金斯医学院的“从基因到社会（Genes to Society）”课程体系［3］。医学教育总的发展趋势是基础医学二级学科课程的整合、基础医学与临床医学课程的整合及医学与社会学、环境学等学科课程的整合［3－4］，以培养具有临床医学实践、生物医学研究能力的医学生。

我国一些医学院校借鉴国际医学教育先进理念、课程体系、教学方法，结合国情进行了基础医学课程整合、基础医学与临床医学整合的模块化课程等的改革和探索［5－7］。基础医学实验教学作为医学教育的一个重要组成部分，需要借鉴国际先进的教育模式，以教育部“推进医学教育综合改革，实施卓越医生教育培养计划，探索适应国家医疗体制改革需要的临床医学人才培养模式。支持本科生参与科研活动，早进课题、早进实验室、早进团队”为目标，构建有中国特色的基础医学实验课程体系。

1 中美医学院校基础医学实验教学的差异

以美国为代表的欧美大学医学教育基本采用长学制，即医学生基本在完成本科教育后再学习4年的医学课程［8－11］。美国医学生在本科阶段已修学医学预科所需要的遗传学、生物学、生物化学等课程及实验，医学新生入学就可进入研究室参加科研和实习［3］。美国医学院的基础医学课程实验教学平均为300学时，约为中国的一半。但M.D.与PH.D.双博士生，学制增加一年，实验学时要增加一倍多［5］。“学生专题科研机会”是全美医学课程指南中6项固定评价指标中的一项，医学生必须参加科研训练。美国医学院校都有针对医学生的暑期课程——专题科研项目［3，10，12－14］，每年从6月开始，为期8～10周，从大一到大三，学生可以选择不同的研究方向和导师，也可以连续2年或3年参加同一个教授的课题组，专题科研训练过程类似研究生培养。

我国医学类专业修业年限以五年制为主体。医学新生的主体是高中毕业生，无生物医学理论和实验技能，医学院校通过实验课程培养医学生的实验技能。我国多数医学院校的基础医学实验教学为二级学科课程内实验，开设的实验项目数量多，经典的多、验证课程理论的多。我国没有类似于美国医学课程指南的“学生专题科研机会”评价指标，医学院校临床医学五年的课程计划中也没有针对医学生的专题科研项目。大学生科技训练项目（SRTP）、“挑战杯”等项目的科研训练缺乏系统性、覆盖面有限。

美国医学院系的科研室设备先进、功能完善、经费充足，师生比为1∶1或者更低［15］，有众多高水平的教授，可以对医学生进行一对一的专题科研训练指导。中国医学院校的科研实验室设施、科研经费都有限，师生比大多在1∶4到1∶12，教授数量较少、难以做到对全部医学生进行一对一的科研训练指导。美国医学院校的实验教学目标是培养学生的科研能力，我国医学院校的实验教学目标是验证理论和实验技能的训练。综上所述，我国与美国的医学实验教学除存在“起点”差距外，还存在“资源”和教学目标的差距。

2 我国医学院校基础医学实验教学改革的现状

以“基础医学”和“实验教学”为检索词从“维普”和“万方”期刊数据库中检索到的论文分别为210 篇和105篇，其中与基础医学实验教学体系或课程体系改革的相关论文分别为48 篇和38 篇。上述论文中有13所医学院校进行了3 个以上学科课程实验改革［16－29］（其中教育部直属院校5所），调研中获得其中11所院校的临床医学五年制教学计划或课程资料（1所学校没有获得，1所学校没有临床医学专业）。以教学计划或课程资料为依据，参考相对应的论文，各校基础医学综合性实验课程基本可归类为4门课程（各校的课程名称有差异）:

（1）“形态学实验”为人体解剖学、组织胚胎学和病理学实验的综合课程。

（2）“机能学实验”为生理学、病理生理学和药理学实验的综合课程。

（3）“感染与免疫学实验”为病原微生物学、人体寄生虫学和人体免疫学实验的综合课程。

（4）“分子医学实验”为分子生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学实验的综合课程。

11所院校临床医学五年制基础医学实验课程开设情况见表1。表1中，实验课程整合情况中的“完全整合”是指实验课程基本与理论课脱钩，独立运行、自成体系；“部分整合”是指实验课形式上独立成一门课程，但课程时间安排上基本按先理论后实验、与理论课并行。

表1 11所院校临床医学五年制基础医学实验课程开设情况

表1中，81.1%的学校开设机能学实验、45.5%学校开设分子医学实验，只有18.2%的学校开设形态学实验和病原与免疫学实验。开设全部4门课程的只有1所学校。有1所学校开设了为期2周的创新性实验课程，1所学校开设了医学基础实验技术选修课程。上述论文资料表明，有6所院校开设了课程内的设计性或创新性实验。11所院校没有类似美国院校的“科研专题训练项目”。上述11所医学院校基础医学实验教学体系改革是大陆地区155所设立临床医学专业院校改革的缩影，其特征为:基础医学实验教学体系的改革缺乏整体性规划，机能学实验整合起步早、开设的院校多，其他学科实验整合相对迟缓，缺乏专题科研训练环节；课程设计缺乏系统性，尤其是缺乏教学目标与质量的评估；课程运行管理体系不清晰；实验室建设优于课程建设。

3 创建培养学生科研能力的基础医学实验教学新体系

3.1 创建基础医学实验教学体系

基础医学实验教学改革应以2012年教育部的“支持本科生参与科研活动，早进课题、早进实验室、早进团队”［8］为目标，通过基础医学实验教学，使本科生具备早进课题、早进实验室、早进团队参与科研活动的基本能力。国情决定我国医学教育不能照搬美国模式，而需借鉴国际先进经验，结合国情构建有中国特色的基础医学实验教学体系。目前，我国基础医学实验教学存在的主要问题是“学而不用”，即缺少一个将实验理论、方法、技能综合应用于研究的实践环节。因此，我国基础医学实验教学应建立以综合性实验课程培养学生实验技能和以科研训练课程培养学生科研能力的教学体系，并系统性地创建综合性实验课程、科研训练课程、教学目标评估体系、实验内容体系、教学方法、学生学习评价体系、课程运行管理体系。

3.1.1 创建基础医学综合性实验课程

整合多个学科课程实验进行教学是基础医学实验教学发展的一个趋势。综合性实验课程较之单学科课程实验具有避免低水平重复、效率高、可培养学生综合应用多学科知识和实验技能解决问题的能力等优点。基础医学综合性实验课程是学生学习实验技能的课程，其内容应包括实验理论、实验技术和方法、科研基本技能及其应用。浙大医学院综合性实验课程依据实验技术类型相似、理论关联密切的原则将基础医学二级学科课程内的实验整合为独立的实验课程，并进行拓展。人体解剖学、组织胚胎学和病理学从宏观到微观、从正常到异常反映人体器官、组织和细胞的形态变化，将3方面实验整合为“形态学实验”课程、并增加与临床联系和形态学实验技术内容，使学生从整体上认识人体结构与疾病，了解形态学研究方法。人体生理学、病理生理学和药理学反映的是机体正常、异常及药物作用下的机体功能代谢情况，实验方法技术相近、理论关联密切，将这些实验综合为“机能学实验”课程，并增加课题型科研训练内容，使学生更系统地了解和掌握机体功能代谢变化的研究方法与基本科研技能。病原生物致病与机体免疫应答密切关联，将病原生物学、免疫学实验与部分临床检验内容有机整合为“感染与免疫实验”课程。将实验技术和方法类似的生物化学、分子生物学、遗传学实验整合为“分子医学实验”课程。

3.1.2 创建科研训练课程

科研训练课程（或计划）是学生科研训练或者是实验技能应用实践的课程。科研训练课程（或计划）应根据学校人才培养目标和科研资源条件情况进行设置。科研资源条件充沛的学校，可考虑设置类似于美国的“专题科研训练项目”，学生进入研究室参与教师的课题研究；科研资源条件不充分的学校，可考虑设置科研训练课程或在实验课程内设置课题型实验研究项目，由教师指导一批学生进行科研训练。也可考虑科研训练课程后部分学生进入教师的研究室参与课题研究。

3.2 创建基础医学实验教学体系的教学目标及评估体系

构建新的基础医学实验教学体系的首要问题是设定教学目标。新的教学目标应优于原实验教学体系的教学目标。教学目标的设定应符合科学性、先进性和可行性原则。不同类型的大学要结合本校人才培养目标来设定教学目标，如研究型大学培养的是复合研究型人才，其实验教学目标应是培养学生的科研和创新能力；教学型大学培养的是应用型人才，其实验教学目标主要是培养学生的实践能力。

教学目标有具体内涵并有具体的评估体系。教学目标评估体系由一系列的具体、客观和科学的评价指标构成，评价指标反映教学目标的具体内涵。如将培养学生的实践能力作为教学目标。反映实践能力这一目标的具体评价指标为:学生对实验的兴趣程度，学生应掌握的实验方法、实验技术及熟练程度，学生应用实验知识和技能解决实际问题的水平等。如果制定的教学目标是培养学生的创新能力，其评价指标除上述实践能力外，还应包括如发现问题、信息获取、文献阅读及应用、数据统计、实验设计等能力和水平。评价指标需在整个实验教学体系框架下进行统一设置，避免重复或遗漏。教学目标评估体系是一个标尺，检验教学是否实现设定的教学目标，通过评估发现问题，修正教学内容、教学方法和手段，完善教学运行管理等。教学目标评估应在实验教学过程、实验报告、实验设计、课题设计、论文、笔试、实验技能操作考核、调查问卷等环节进行全面评估，教学目标评估可采用抽样方法，但样本量要符合统计学要求。

3.3 实验课程内容和教学方法

3.3.1 根据教学目标的评价指标选择课程内容

实验项目构成实验课程的主体，实验项目承载课程具体的实验教学内容。一个实验项目可包含多项实验教学内容，实验教学内容与教学目标的评价指标有一一对应的关系，因此，课程的实验教学内容需依据教学目标的具体评价指标选择，然后确定实验项目。

基础性实验的教学目标主要是学习和掌握实验基本技能，所以基础性实验项目须包含实验基本技能的内容，如常用仪器使用、常规动物实验技术、实验观察、数据采集等的学习和训练内容。实验基本技能是实践能力和创新能力的基础，课程内容设计中要保证实验基本技能训练内容。

综合性实验的教学目标主要是多学科知识或实验技能的综合应用实践，实验内容应体现多学科知识或实验技能的整合，如正常与异常形态比较性观察及临床案例联系，又如正常与酸中毒时呼吸及血气变化。

基础性实验、综合性实验应将实验方法学及用途作为主要教学内容，使学生能将实验方法和技术应用于科研创新实践中。设计性或创新性实验的教学目标是培养学生科研基本技能，实验内容应侧重于如信息获取、立题、实验设计等。

在基础性实验、综合性实验教学阶段，学生实验技能不熟练、教学时数有限，因此，实验内容不宜选择技术复杂、成功率低、结果不明确的实验，否则难以达到实验技能训练的教学目标。在实验内容的选择上要注意处理好“经典实验”与“现代实验”的关系。“经典实验”是实验科学发展过程中的精华，通过一定的改良，对学生基本实验技能、科研技能的训练仍有非常好的效果［32］；“现代实验”代表实验科学的最新发展，有利于学生用新方法、新技术进行创新实践。实验内容不宜一味追求“高精尖”，实验内容的先进性与教学目标的先进性没有必然关系，关键是能否达到教学目标，如果“高精尖”的实验内容与教学目标没有关联，其“高精尖”就失去了意义。

3.3.2 创建新的实验教学方法

在很多课程中，包括一些综合性实验课程，理论课与实验课并行教学，先理论后实验，这种实验教学安排的实质就是验证性教学。实验性学科的理论来源于实验，科研的思维模式是从实验结果得出结论，然后上升为理论。显然，先理论后实验的实验教学方式，限制了学生的思辨和自主学习的“空间”，不利于学生建立科研性思维。综合性实验课程先于相关理论课程进行教学，为学生自主学习、自主探究提供“空间”，有利于学生建立科研性思维。

要改变“教师讲解，学生实验，课后报告”这种没有问题、没有“悬念”、没有挑战性的验证性实验教学方法。把问题引入课堂，通过对基础性实验、综合性实验的重新设计，使其具有探究性，将“验证理论过程”的实验教学转变为“解决问题过程”的实验教学就是一种重要的教学改革。实验教学过程要围绕“兴趣驱动、压力驱动、成就驱动”进行设计［30］，如一项实验教学过程设计为:给出问题或假设，让学生自主查阅资料、设计实验方案并自行实验，期间穿插师生研讨。这些问题或假设激发了学生探索的兴趣；在查阅资料、设计实验方案并自行实验过程中，学生获得自主分析问题、解决问题的实践体验；学生以“准学者”角色在与他人分享自己的成果和吸取他人研究思路的研讨过程中，获得成就性体验，同时促进知识和技能内化。这样的实验教学过程就会变得“有趣而生动”，使学生真正成为知识、技能的主动建构者和创新实践者。

3.4 创建促进学生学习的学习评价体系

学习评价体系是实验教学体系或实验课程的一个重要组成部分，科学、客观、可行的学习评价体系可客观评估教学质量、促进教学目标的实现。学生学习评价体系须根据教学目标评价指标进行制定。评价体系由形成性评价和终极性评价构成。形成性评价侧重考查学生对实验的兴趣、自主学习、知识技能的应用和创新实践能力。终极性评价采用笔试、实验技能操作考核、论文等形式，主要考查学生对课程的实验理论、方法技术、创新研究知识和技能的建构能力。实验技能操作考核要注意考核项目的合理性问题，课程中只有一次操作机会或没有操作机会的技能项目不宜作为实验技能考核项目。

学习评价的主要目的是促进学生的学习，提高实验教学效果和质量。实验课程的评价应以形成性评价为主。在形成性评价中，合理地设置评价项目有利于调动学生的学习积极性、提高教学质量。如设置课前实验理论和技术准备评价，可以促进学生课前的自主学习，提高实验效率和质量；设置实验过程中对实验质量或数据质量的评价，学生实验时会更精益求精对待每一项操作，使实验效果和质量得到提高；设置课中讨论评价，学生会更重视对实验理论、实验设计原理、实验技术的理解和掌握；设置实验报告的评价，可促进学生发现问题，并加以改进和提高。客观、正面、激励性的评价，有利于提高学生对实验的兴趣，勇于接受挑战，获得成就性体验［31］。对学生学习的评价形式应是多元的，除成绩或分数外，讨论中的口头评价、报告或论文中的书面评价对促进学生的学习具有重要作用。

3.5 建立课程运行和管理体系

目前多数医学院校以学科系（或教研室）组织学科课程开设和管理，这种组织架构难以适应多学科的综合性实验课程和科研训练课程的教学组织和管理。浙江大学医学院多年的实践表明，组建跨学科课程组负责综合性课程的教学组织和管理是一种比较成功的模式。教授担任课程组主讲教师，主要负责课程规划、建设和学科系间的协调；课程责任教师负责课程的教学组织和管理；课程秘书负责教务工作；任课教师来自各学科系且相对固定。课程组定期举行教学会议、集体备课和实验预试，讨论修订教学大纲、教学目标评估指标、教学内容、学生学习评价等，讨论教学质量、教学目标评估情况，解决教学中存在的问题。

4 结束语

浙江大学医学院通过多年的改革，先后建立了4门基础医学实验整合课程，初步构建成新的基础医学实验教学体系。新的基础医学实验教学体系带来的是学生科研能力初显，科技活动活跃。近年来，获批国创22项、省创39项、校和院级大学生科技训练项目238项和144项，发表学术论文56篇，获得全国“挑战杯”一等奖等一系列成果。基础实验教学体系改革获得同行的高度评价，生理科学实验课程和基础医学整合课程先后成为国家精品课程，生理科学课程教学团队成为国家级教学团队。

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