研究生高级生理学实验方法课程改革与实践

沙 莎，周 蓉，朱一超，王觉进，陈 蕾

(南京医科大学基础医学院生理学系， 南京 211166； △通讯作者)

研究生的培养过程综合了理论学习和实践操作学习，是掌握理论知识、培养自主学习能力和提高动手操作能力的重要途径。在基础医学的研究学习中，生理学的实验研究是病理学、病理生理学、药理学等科学研究的基础，其中生理学的实验教学是基础医学研究生实践教学的重要组成部分，是训练基础医学研究生科研实践动手能力和培养科研素养的基本途径[1]。我系开展的高级生理学实验方法课程，包含生物医学信号的采集与分析、心血管常用实验方法、神经电生理学实验方法等教学内容，解析相关实验技术和实验原理，有助于培养研究生的科研创新思维和独立研究能力。本文将从高级生理学实验方法在研究生培养中的教学实践、教学效果和考核等现状问题进行分析，并探讨实践课程教学的新模式和新的评价体系，为研究生教学培养创新提供新思路和新方法。

1 高级生理学实验方法的教学及考核现状分析

1.1 研究生新生的特点

高级生理学实验方法通常安排在入学后第一学期开课，一共12课时的内容。目前报考基础医学的研究生对相关理论知识的掌握程度参差不齐。学生的专业背景有基础医学、生物学、药学、护理等，多数学生缺少实验研究相关经历，对实验室的基本操作规范、文献资料查阅等知之甚少。有些学生在本科生阶段参加了科研相关的实验课，进行过一些科研训练。学校通过选拔本科生导师，促进大学生进入实验室，初步接触科研实验技术，参与导师的课题，有一定的理论和实践基础，但缺乏系统的实验技能培训[2]。因此，刚开始接触课程的研究生缺乏相关理论基础，对实验室的情况了解甚少，需进行针对性培训，为后期开展科研课题打好基础。

1.2 高级生理学实验方法的教学现状

我系开展的高级生理学实验方法经历了近20年的发展历程，取得了极大的进步以及良好的教学效果。这门课程是一年级基础医学研究生的选修课程，融合了系列实验技术和理论知识，为后期的科学研究奠定基础。初始的课程内容分为：生物医学信号的采集与分析、心血管常用实验方法、神经电生理学实验方法、细胞生理学的基石-细胞骨架、情绪相关行为学检测方法、免疫组织化学方法。这些教学内容的安排能使学生掌握相关实验内容，对生物信号的采集分析、心血管的实验技术和相关机制、心肌细胞和神经细胞的生物电记录方法和机制、行为学检测技术和染色技术等有初步认识，学习如何将理论知识与实验方法相结合。但在教学方式、教学内容上还存在一些需改进的问题。

1.3 存在的问题

高级生理学实验方法的理论性、交叉性、实验性、应用性强，对于培养研究生生物和医学相关的科研能力极为重要。原始的教学只有面授，缺少多元化教学方式。尤其在目前“双一流”建设背景下，人才的培养需要多个教育资源的整合创新[3]。电生理学和行为学等内容是视觉性、理解性、变化性很强的课程，纯语言讲解比较枯燥，无法做到形象化，难以让学生根据实验环境的实际情况随机应变。教学模式的结构特点体现为讲-听-读-记，缺乏互动与练习。这些弊端造成研究生缺乏系统的相关实验技能培训，在进入实验室之后会花费大量的时间摸索实验操作，进而忽略实验设计思路和科研素养的训练和提升[4]。此外，课程内容涵盖较广，涉及的实验跨度大，这种教学安排使得学生较难将教学内容联系起来形成整体认识。而且教学评价体系不够完善，课程考核模式单一，考试成绩是理论成绩和平时成绩的加权平均，理论考核比重过大，缺少实践能力考核。教学过程中只以任课教师的讲授-出题-考核为循环，缺少外在教学资源的介入，无法准确判断教学效果的时效性，因此较难判断研究生的综合素质和应用能力。

2 优化课程内容，调整教学模式

2.1 改进教学内容

针对选修本课程的研究生特点以及存在的问题，结合现代科学理论和实验技术发展，教师在设计课程内容时，维持原本的教学理念，突出基本实验方法相关理论知识的培训，并且更新内容，在引入本学科前沿领域的新理论和新技术的同时，要给学生提供思考探索的空间[5]。在这些原则的基础上，教师将相关理论和实验方法加以归纳分析，并补充扩展，以提高研究生的创新能力和科研素养。生物医学信号的采集与分析章节的初始内容包括常见生物信号的分类、采集生物信号的常用装置、常用电生理仪器、干扰的来源与排除、生物信息的计算机采集与处理。教师在这些授课内容的基础上，加入了芯片植入、穿戴式记录技术。心血管实验方法章节的初始内容包括心功能测定、心血管反射测定、心血管电生理研究概况与设计、膜片钳技术在心血管生理学中的应用、动物在体心电图和血压的实时测量与分析、血管张力测定、心脏灌流技术。在这些内容的基础上，教师加入了心率变异性的检测方法与应用、心肌细胞电生理与在体电生理的实验设计与应用、血管切片染色与重构。神经电生理学实验方法章节初始内容包括体电生理学实验方法、离体电生理学实验方法，教师在这些内容的基础上加入了光遗传学技术、电生理学实验方法在神经系统科研工作中的应用。细胞骨架章节的原始授课内容包括细胞骨架的简介和在细胞内的作用，新加内容包括靶向细胞骨架的药物及适应证、细胞骨架的重构在生物进化中的作用讨论。情绪相关行为学检测方法章节的原始授课内容包括情绪相关行为的神经生物学基础、焦虑/抑郁疾病及常用动物模型、焦虑/抑郁的常用情绪相关行为学检测方法，此外加入了行为学检测方法在科学研究中的应用。改革后的授课内容新增了科技前沿手段，并适当引入了应用型内容，贴近真实科研场景，且各个授课环节的联系更为紧密，增强了连贯性、系统性、交叉性，在课堂上给学生更多的思考空间，方便学生进行开放性设计研究，实现了在一定的课程内让学生掌握实验原理和前沿技术，有助于培养具有创新科研思维和独立研究能力的综合型人才。

2.2 调整教学模式和方法

教学模式和教学方法是提高课程教学质量的关键因素[6]。高级生理学实验方法的教学目标是培养掌握生理学常用实验方法的应用型、研究型人才。初始的教学以课堂讲授为主。教学改革后，教师在教学实施中将整个过程分为自主学习、课堂面授、讨论交流、自主设计、自主实验5个模块，使用线上和线下教学手段引导学生完成教学内容。线下授课之前，教师先把教学计划和内容简介发给学生，并标记各知识点的文献查询关键词，便于学生在课前查阅相关资料，利用图书馆、网络等途径，锻炼自主学习能力[7]。目前我系已录制一系列的研究生课程教学视频，包含了每个单元的知识点、一些较难的实验操作、基本的设备使用和实验室安全等，并上传到课程网站。学生根据课程进展进行点单式学习。有了自主学习这一环节，课堂授课时学生的主动性也会相应提高，有利于教师根据教学目标实施分层式教学。课后，教师利用超星平台布置问卷，针对各章节设计相应的试题库，学生在提交问卷的过程中可以及时提出问题，加强师生课后的讨论交流。每章节的课程结束后，在教师的组织与监督指导下，学生自由分组，利用所在实验室的条件设计实验方案，并分组实施实验操作、数据分析与撰写实验报告并汇报。在自主设计与实验的过程中，学生独立思考设计方案，形成团队协作的模式，在过程中反思总结并不断改进措施，能更系统地整合所学的理论知识和相关实验技能，提高理解与应用能力，增强学生在科学研究中的参与度。

2.3 教学效果评价

教学效果的评价是研究生教学中必不可少的环节。及时获得学生对学业的反馈，有利于在教学过程中不断反思与改进教学模式[8]。在课程改革的背景下，高级生理学实验方法设计了与教学模式相适应的成绩考核体系。该课程针对5个教学模块，在各个环节设置考核指标：教师通过检查对相关文献资料的查阅情况，考核自主学习效果；根据超星平台问卷的答题质量考核课堂授课的效果；在自主实验阶段，对实验方案设计的合理性、实验流程的可行性、实验操作的规范性、数据分析的准确性以及报告书写的逻辑性和创新性进行综合考核。这样多模块的评价标准能更有效地完成各模块的教学指标，同时调动学生的积极性和主动性，培养出高素质的科研人才。

研究生课程改革的目的是培养学生的科研能力和创新意识。我系高级生理学实验方法的课程改革是在原有基础上进行深化优选课程内容、调整教学模式和评价体系，目前已形成了由浅入深、具有交叉性学科的应用型理论体系以及多模块、多层次的教学模式，融合了前沿理论、关键技术、创新科研思维训练等教学指标。教学效果显示，目前的改革已经初步实现了学生对学业的正反馈，并极大促进了学生的自主学习和科研创新能力。这说明创新教学内容、模式和评价体系，并在教学过程中合理分配授课教师和学生的职能，对人才的多方面培养具有重要作用。