“高原环境对人体体能的影响”实验的设计与教学实践

2015-02-23官立彬杨诚忠谭小玲蔡明春李晓栩

现代医药卫生 2015年11期

关键词：高原心率实验

官立彬，杨诚忠，黄瑊，谭小玲，蔡明春，李晓栩

（第三军医大学高原军事医学系高原生理学与高原生物学教研室，重庆400038）

“高原环境对人体体能的影响”实验的设计与教学实践

官立彬，杨诚忠，黄瑊，谭小玲，蔡明春，李晓栩

（第三军医大学高原军事医学系高原生理学与高原生物学教研室，重庆400038）

高原生理学是高原医学专业学生必修的专业课。高原环境对人体的影响是该课程重要的教学内容。为增强学生对高原环境的感性认识，培养学生综合应用知识和严谨的科研思维，利用大型高原环境模拟舱，设计“高原环境对人体体能的影响”实验。通过教学实践证明，该实验设计科学、合理、可行，可增强学生对高原环境的感性认识，培养学生科研思维和综合应用知识的能力，能满足教学目的和要求。通过实践教学，更感悟到激发学生兴趣、培养综合应用知识能力和科研思维意识在实践教学中的重要性。

高海拔；生理学；研究设计；教学

本校1999年成立高原军事医学系，2001年第一次招收高原医学专业学生，实行五年制本科教育。通过该专业的学习达到培养高原军事医学人才、服务西部大开发的目的。高原生理学是该专业学生必修专业课之一，主要研究高原环境因素影响机体功能、代谢和形态改变的特点、规律和机制，以及高原环境特发性疾病的发生、发展和转归规律[1]。由于大部分学生无高原旅、居史，在学习该课程时对高原环境因素影响机体功能等章节内容一知半解[2]。为更好地提高教学效果，根据本教研室教学条件（拥有人体高原环境模拟舱2个，面积60余平方米，可一次通过40余人），采用情景教学方法，结合教学要求，设计了“高原环境对人体体能的影响”实验。通过实践发现，该实验能增强学生感知高原低氧对人体的影响，增强了学生的参与性，并能有效理论联系实践，主动、积极探索实验结果。在实验过程中还加强了科研思维和科研实验设计的训练。达到了预期教学效果和目的。作者在实践教学中更感悟到了激发学生学习兴趣、培养综合应用知识能力和科研思维在实践教学中的重要性。

1 “高原环境对人体体能的影响”实验设计与实施

1.1 实验对象参与实践教学的全体学生。

1.2 实验材料秒表、25 cm高（木制）台阶、相同高度的凳子、节拍器、电子秤等。

1.3 观察指标观察体质量、平原血氧饱和度、高原血氧饱和度、平原静息心率、高原静息心率、平原运动心率、高原运动心率等。

1.4 方法

1.4.1 分组根据学生人数随机分组，每组10～12人。

1.4.2 平原静息指标观察记录每名学生体质量，测定平原血氧饱和度。学生先在凳子上静坐5 min，双手放于膝关节上测定静息心率[3]。

1.4.3 平原运动心率测量开始测量前先进行踏阶运动练习（参照国家军用标准《士兵体能的测量和评价》中的PWC170测量方法）。休息到平原静息心率水平后根据台阶运动标准动作，按节拍器节律，以25次/min上下台阶（以完成上下1次台阶计算），运动5 min，结束后立即测定运动心率。

1.4.4 高原指标测定高原环境模拟舱模拟海拔4000m，测定体质量、高原血氧饱和度、高原静息心率和运动心率等，完成后降回平原。

1.5 计算个人最大摄氧量（maximum oxygen uptake，VO2max） VO2max是公认的心、肺功能和需氧耐力的重要评价指标之一，也反映了机体需氧量。其反映了心、肺对氧转运的能力和肌肉对氧吸收（包括心排量、血红蛋白、毛细血管密度）和利用（包括线粒体多少、酶活性）的能力，是衡量呼吸、循环、肌肉系统的综合指标。体力劳动能力与上述因素密切相关[4]。计算公式：VO2max＝1.488+0.038×体质量（kg）-0.0049×运动心律。

1.6 数据处理汇总各小组学生血氧饱和度、静息心律、运动心律、VO2max等，统计分析平原与高原各指标的差异。

1.7 讨论分析学生根据各自小组的实验结果，分析讨论平原与高原指标产生差异的原因，体能产生差异的机制。

2 “高原环境对人体体能的影响”实验教学实践效果评价

2.1 增加了学生参与的积极性在以往实践教学中发现，有的学生不愿意参加到实验中，而是在一旁观看其他学生做实验。设计本实验后学生参与率达100%，并能主动、积极按实验要求观测指标。对获得的体能评价指标也能进行积极的比较。

2.2 普遍形成了对高原环境的感性认识学生在高原环境模拟舱中体会到了气压对人体主观感受的影响，如鼓室胀痛和压痛、呼吸深快、心率加快等，并通过客观指标（如血氧饱和度、静息心率、运动心率、VO2max）的变化，形成了科学的认识。

2.3 增强了学生探索知识的积极性从课堂讨论上看，学生能主动提出自己的观点，并相互补充；从实验报告结果来看，学生在课后主动通过查找教材、查阅网上资料、搜索文献等手段解决回答高原体能下降的机制；从实践前后2年试卷分析来看，学生对涉及该实践教学章节内容的考核，正确率由原来的65%提高到了87%。

2.4 训练了学生的科研思维本实验教学涵盖了研究背景选取、思路设计、实验方法选择、机制讨论分析等方面的内容，学生在参与过程中潜移默化地训练了科研思路、实验方法、综合数据分析探讨现象本质的能力，达到了培养学生科研思维的目的。

3 “高原环境对人体体能的影响”实验教学体会

3.1 实践教学过程中激发学生渴求知识的兴趣很重要兴趣是探索动力的源泉[5]。学生作为“高原环境对人体体能的影响”实验的执行者也是实验对象，在亲身体验、满足好奇心基础上，有了高原缺氧对人体体能影响的感性认识。且在无创条件下比较个体和群体体能的差异，也增强了本实验的接受性、参与性和趣味性。在实践过程中也发现，本实验受到学生欢迎，能激发学生的学习热情。学生渴望知道自己与其他学生的体能差异，渴望了解高原条件下自己的体能会不会降低，能降低多少，高原这个低压、低氧环境究竟是怎么样的，进入高原会是怎样的反应。这些均是学生渴求知识的兴趣源泉。在兴趣的促使下学生会按照实验设计方案逐步实施，结果也相当稳定。为后面探寻问题、综合知识的应用奠定了基础。

3.2 实践教学中应注重培养学生综合分析问题的能力为解释机体出现的反应及实验结果，学生必须结合理论所讲的人到高原后出现的机体反应，如最大心输出量降低、机体代偿性过度通气使呼吸肌耗氧增加和易疲劳、低氧通气敏感性下降、肺气体弥散功能减弱等相关知识，并再联系影响体能的因素，如生理学中红细胞的运氧功能、神经反射，病理生理学中的缺氧章节，才能合理解决问题。问题来源于高原生理，但解答已超越了课本。在解答过程中学生已综合复习了以往学习的知识。在发现问题、寻找解决问题方法、最终得出结论的训练过程中培养了学生综合应用知识的能力[6]。而以前的实验内容往往固定于某一章节，不利于学生对整个学科知识体系的把握[7]。因此，综合性实验的设计也成为高等医学教育所热衷的实践教学。跨章节、跨学科综合应用更成为教学热点，国外推行的以问题为基础的学习，已实现了多学科的综合学习[8]。这种培养方式在实践教学中的应用尤为重要，应用也更为自然。

3.3 实践教学中培养学生探寻问题、解决问题的能力很重要 “填鸭式”的课堂教学已使学生养成了依赖教师讲授的心理。遇到问题期待教师的直接解答，很难形成学生相互讨论、自习讲义、查阅文献、解决问题的学习氛围。医学问题往往错综复杂，学生在以后的临床教学中很多内容均需要课本知识，甚至查阅文献来解决。所以，在实践教学过程中有目的地培养学生探寻问题、解决问题的能力很重要[9]。在实践中汇总各组数据，让学生讨论分析比较自己所在组结果出现的原因，并通过课本、文献知识，学生讨论的方式得出科学、合理的解释方式起到了很好的效果。教学中也发现，体能下降机制的讨论是实践教学的关键，应注重引导学生深入讨论。

3.4 实践教学中应注重培养学生的科研思维现代医学知识日新月异，探索知识、综合应用知识已是现代医学教育的主题。简单地按部就班的实验操作不能培养优秀的医学生。在实践教学过程中，教师更应注重传授学生设计实验的思路及培养学生用几种方案解决相同问题的能力。每一次实验教学应是一次科研过程或是一种科研方法的传递，培养学生勤于动手、思考的媒介[10]。更可以通过安排学生自习讲义、完成实验报告、查阅文献等手段，培养学生有效获取专业信息的能力，也可训练学生的科研思维。

综上所述，通过设计“高原环境对人体体能的影响”实验和教学实践证明，本实验设计科学、合理、可行，可增强学生对高原环境的感性认识，培养学生科研思维和综合应用知识的能力，能满足教学目的和要求。通过实践教学，更感悟到实践教学是激发学生学习热情、综合应用知识的平台，是培养学生探寻、解决问题的重要机会[11]。有效地应用这个机会培养科研意识、科研思维是实践教学中主要的环节，可为培养高素质的医学人才奠定基础。

[1]高钰琪.高原病理生理学[M].北京：人民卫生出版社，2006：1.

[2]周其全，罗荣，罗勇军，等.高原医学通用人才培养模式与培养方法的改革与实践[J].西北医学教育，2014，22（2）：227-229.

[3]张孟雁.不同最大摄氧量间接测定法特点的初探[J].重庆三峡学院院报，2010，26（3）：152-155.

[4]汪和兰.最大摄氧量间接测定ACSM法与一步台阶实验的比较研究[J].襄樊职业技术学院学报，2010，9（6）：22-24.

[5]周其全，罗荣，罗勇军，等.利用课外活动培养学生科研兴趣，提高创新能力[J].山西医科大学学报：基础医学教育版，2010，12（4）：368-370.

[6]卜聪亚，周玉杰，赵迎新，等.试论临床医学研究生综合素质的培养[J].继续医学教育，2012，26（9）：4-5.

[7]王东吉，尚改萍，张翠英，等.生理学教学改革与创造性思维研究[J].基础医学教育，2013，15（2）：125-127.

[8]朱海涛，陈黎，杜士明.浅谈医学教育中PBL教学模式的应用范围[J].中国药房，2012，23（8）：756-758.

[9]杨红卫，陆永利，李从德，等.从生理学教学探讨培养有创新意识和能力的高素质医学人才[J].科技创新导报，2013（1）：159.

[10]常天俊.培养大学生科研能力的探索和实践[J].黑龙江教育：高教研究与评估版，2012（8）：12-13.

[11]李爱红，乔从进，张涛.组织学与胚胎学实验教学体会[J].山西医科大学学报：基础医学教育版，2010，12（1）：47-49.

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.11.051