机能综合实验采用案例驱动教学法的初探

郭英惠，张 荣，代红燕，姚雪萍，左晓婷，于 典 (新疆医科大学基础医学院机能中心， 乌鲁木齐 830011)

机能综合实验可以揭示正常生命活动规律，疾病的发生发展机制以及药物作用原理，把相对独立的学科知识彼此衔接，相互渗透，使学生形成对机体功能代谢变化的完整认识。传统的实验教学模式下，学生的实践技能和科研能力得不到系统、科学和完整的训练，不利于创新能力的培养和个性发展[1]。医学实验教学是高等医学教育的重要组成部分，而机能实验学是医学实验教学的核心，因此机能实验学的改革是实验教学改革的重点。培养学生的创新能力已成为当前医学教育改革的重要方向。整合式教学是教育发展的必要趋势，提高学生的医学素养和培养学生构建完整的医学知识体系是现代医学教育的关键[2]。如何在实验教学的有限时间内，不仅使学生掌握基本操作技能，获取相关科学知识，而且能够培养学生的科学思维和创新能力，始终是教育最关注的问题。

1 在医学机能实验中开展案例驱动教学法的必要性和意义

1.1 目前实验开展的概况

我校自编了实验教材《机能实验学》。该教材对生理学、病理生理学、药理学这三门课的实验内容进行了整合，从中选取了涉及神经肌肉系统、心血管系统、呼吸系统以及结合药代动力学和药效动力学的具有代表性的实验，并加以完善后构成了该实验课程。我校机能学综合实验课程总学时为58学时，其中有3个学时的验证性实验、51学时的综合性实验以及4学时的设计性实验。教学对象为五年制的本科班和七年制的本硕连读班，都是在第五个学期中开设的。每次实验课都是由一名代课教师和一名实验技术人员(实验准备老师)共同指导完成的。验证性实验和综合性实验都是由带教老师采用传统教学与现代教学相结合的方式进行讲解后示教的，学生按照教师的指导和设定的步骤进行，实验结束后书写实验报告册，分析实验结果以及完成相应的思考题。机能学实验可以培养学生的动手能力、实验技能以及分析问题的能力。实验项目虽然经典，但是创新性不高，知识点也比较分散，整合力度也不高，不涉及临床案例，无法将基础与临床有机结合。临床中疾病的发生发展除了有功能和代谢的变化外，还有生物化学和形态学的变化，单纯的动物疾病模型的复制不能全面反映临床疾病的变化，所以会导致学生思维的僵化，不利于学生形成临床思维和临床处理能力，也不利于创新能力的培养。

根据现阶段的教学改革趋势，我们在机能学综合实验中开展了4学时的设计性实验。设计性实验以小组为单位，根据学生意愿自由组队，每小组5-6人，由学生自主查阅文献及资料、选题、设计实验方案、对设计性实验进行答辩；机能实验室的全体教师加上聘请的相关教研室的专家教授对答辩进行评分，对整个实验的临床意义、创新性、可行性、科学性进行审核和评价，按照评分的高低选出较高水平的报告进行全年级的实验设计大赛。设计性实验充分发挥了学生的主观能动性，活跃了学生的思维，也极大调动了学生的积极性和创新能力。虽然学生收获了较好的教学效果，但是在自行设计实验时也存在一些问题，比如有些学生选出的题目缺乏科学性和可行性；有些小组设计的实验不切实际，太过理想，实验无法实施；有些设计的实验目的不明确，没有临床意义；还有些设计的实验根据目前的实验条件和技术手段无法完成。此外，由于时间的限制(教学时间为4学时)，课堂汇报和讨论不能充分展开等。这些就是我校近年来开展设计性实验的初步体会。如何使设计性实验开展得更加具体和完善，这就需要我们不断在实践中探索。

1.2 实验教学改革的必要性

各大医学高校都尝试着开展不同方式的机能学设计性实验。学生设计实验的能力是学生科学素养的重要体现，而实验能力的培养是与教学材料紧密相关，运用新的教学法来解决这些问题已经成为现今教学改革的重要课题。我校如何组织好设计性实验教学一直是我们探索的问题。考虑让学生自行设计实验之前，教师提供一个教学案例，让学生自行讨论案例的病情以及发生发展过程；然后再通过学生设计实验来复制与本案例相同疾病的动物实验模型，将实验动物与病人进行对比，基础与临床相结合；并模拟疾病发生发展的规律，采用基础医学整合实验方案，从正常到异常、生理与病理、机能与形态、多学科多角度全面分析疾病[3]。先引出教学案例再设计实验，极大避免了学生设计实验的盲目性。通过对案例以问题形式分层提出，以小组为单位提前准备、设计实验，分析讨论实验中出现的问题和相应的临床病例，并在整个模拟疾病当中掌握了机体的功能、代谢、形态以及结构的变化，课后书写结合临床的实验报告，不仅可以提高学生实验操作的积极性，而且加强了机能实验与临床的联系，在培养基本技能的同时培养了学生的临床思维能力。教师将实验动物出现的各种体征及指标的变化与临床案例的表现相结合，衔接正常与疾病过程，培养学生构建完整医学知识体系，为今后的临床学习打下了基础，同时也丰富了实验教学内容，促使实验项目不断更新，从一定程度上解决了以往实验教学内容陈旧的问题。其他高校的实践也证明，设计性实验符合新时期实验教学发展趋势[4]。因此，尝试运用案例及问题驱动的教学法，通过对案例进行分析和讨论能够极大调动学生参与科研实践的积极性，同时在最大限度上促使学生实践能力及创新能力的提高。

2 开展案例驱动教学法的实验实施

2.1 课前预习-问题引导与准备

实验开始前2周，教师将实验相关的案例提供给学生，案例中要提供病人的基本资料、症状、体征以及相应的检查；将案例中出现的现象及涉及的相关学科的知识，包括基础与临床两条主线，以问题形式提出，并使问题环环相扣，引发学生探索的兴趣。学生以小组为单位准备相关材料。

2.2 课堂讨论-实验的可行性与科学性

学生以小组为单位，汇报实验设计方案，小组间相互提问；教师指导，对有些问题给予解答，根据实验室的条件和学生现阶段的能力，分析所设计的实验是否合理，是否可以开展。各学科的教师组成指导教师团队，根据自身学科的特点，对具有可行性和科学性的设计方案给予指导和修改。

2.3 课堂实践-课堂观察与讨论

根据设计方案，指导教师提供相应的技术指导和实验设备的支持，在实验动物中复制相应的病理模型，在实验的整个过程中分析可能的变化以及相关的机制。学生造模成功后，测定各项指标，讨论相关病理表现的机制，与课前的案例做分析比较，观察实验动物疾病模型的发生、发展情况是否与病人的临床表现相一致，总结实验结果并与案例进行分析讨论，完成实验报告。

2.4 实验实施具体过程

实施对象为我校2019级临床医学9班。我们以急性肾功能衰竭为例具体的实施方法如下：实验开始前2周，教师将实验相关的案例提供给学生(某男56岁，没有遗传病史，没有肾炎、糖尿病和其他自身免疫性疾病，但是患有高血压10年，因恶心、呕吐、尿量减少和双下肢水肿而入院，诊断为急性肾功能衰竭，附带各项检查报告单)，并将案例中出现的现象及涉及的相关学科的知识，以问题形式提出，让学生以小组为单位准备相关材料。①心血管活动的调节？正常肾脏的功能？②血压和高血压的概念？尿是如何形成的？影响尿液的因素？③本病例中出现哪些临床表现？肾衰有哪些表现？④利尿剂的临床应用？⑤如何制备家兔急性肾功能衰竭的模型？⑥肾功能衰竭模型的造模原理是什么？⑦用哪些指标分析肾功能衰竭的病理表现？⑧讨论指标变化并分析临床意义。⑨治疗的原则是什么？如何进行治疗？

学生以小组为单位，汇报实验设计方案，小组间相互提问；教师指导，对有些问题给予解答。教师选择出一组既与临床案例相符合，又能在本实验平台有限的条件下完成实施的设计性实验。根据操作性和实验室现有的条件，学生设计出通过结扎家兔的一侧肾动脉来复制急性肾功能不全的模型；利用生物信息采集系统，观察家兔的动脉血压、中心静脉压、心率、呼吸等指标的变化；通过插入导尿管观察尿量的变化，还可以观察家兔皮肤黏膜的颜色；家兔耳缘静脉注射酚红来进行酚红排泄实验，注射葡萄糖来进行尿糖的定性实验；注射呋塞米来观察利尿剂的运用；并采集家兔的血液和尿液，通过生物化学的方法检测尿素氮、血肌酐和血尿酸等相关指标。

实验结束后，学生处死动物，通过形态学用宏观和微观的两种方式进一步了解肾脏组织的变化，参与切片的整个制作过程，包括组织取材、固定、包埋、浸透、切片和染色等；深刻理解肾脏从正常功能到异常、从机能状态到形态学等多种角度的变化。这更符合医学生对疾病的认知过程，实现了教学与科研有机结合，形成教学带动科研，科研反哺教学。

3 开展案例驱动教学法的实施效果

实验结束后，教师采用问卷调查的形式，了解学生对实验课程、临床知识以及科研方面有哪些认识，并对科研兴趣、自主学习、创新能力、团队协作等方面进行评价，对临床2019-9班和临床2019-10班的同学进行无记名问卷调查，总共发放调查表106份，回收105份，有效问卷105份。表1是具体的问卷调查结果。

表1 学生对案例驱动教学法教学效果的评价 人(%)

教师通过案例驱动教学法的实施，使学生初步掌握了实验设计的方法，提高了学生自主学习的能力、动手能力以及创新精神；使学生深刻认识和理解了科研的严谨性；使其体会到团队协作以及责任感的重要性；激发了学生的科研兴趣及探索的欲望；提升了其表达、交流的能力。具有科研素质的医学创新人才培养是医学高等教育面临的重要问题[5]。

4 案例驱动教学法的实践反思与展望

4.1 建立业务精湛的教师团队

实验的实施过程是以疾病为主线，将实验动物与病人进行对比，并模拟疾病发生发展的规律，采用基础医学整合实验方案，从正常到异常、生理与病理、机能与形态、多学科多角度全面分析疾病的。实验的开设不局限于单一知识的受教，更强调学科的交叉与渗透[6]。这就要求教师必须具备扎实的理论基础和实验技能，同时具备较强的科研能力，对教师的整体能力和素质有了更高的要求。为了更好地实施实验教学，教师就必须掌握医学专业的基础知识，做到基础医学各学科专业知识融会贯通，强化基础医学的整合力度。这促使我们应加强对青年教师的培养，完善师资培养队伍，不断提高青年教师的教学水平和科研能力。

4.2 实验时间和实验室的硬件条件不足

目前的设计性实验设定为4学时，要完成一个完整的设计性实验需要课外时间去补充；还由于实施实验的时间有限，只能设计急性实验，在很大程度上限制了实验的方法。所以今后在修订教学大纲时，教师要合理增加课时数。其次，学生根据临床案例的启发，设计了具有科学性和可行性的实验，但由于实验室条件的局限和其他硬件设备的不完善，导致部分实验无法开展。在今后的实验教学中，学习要配备较先进的仪器设备，不断完善实验条件，为实验的有序开展提供更多的条件。

4.3 完善线上线下教学相结合的教学模式

近年来，为顺应科技和教育全球化、信息技术大发展的时代要求，各大院校开启了大规模线上课程教学实践。机能学实验中开展案例驱动教学法，教师可以充分利用互联网线上丰富的图像、视频资源、丰富生动的真实病例，进行临床案例讨论，培养学生临床思辨能力。如何运用MOOC、虚拟仿真实验平台、超星实验平台等智慧化教学资源，在机能实验中践行线上线下相结合的混合式教学也是值得探索的问题。

4.4 优化形成性评价考核制度

我校医学机能实验课程现行的考核包括：平时成绩占总成绩的10%(包括上课时的考勤、实验报告的书写、设计性实验)、阶段性测试占总成绩10%、雨课堂测试占总成绩的10%、实验技能操作占总成绩的30%、期末的理论成绩占总成绩的40%。可以看出，现行考核制度注重了对理论知识和基本技能操作的考核，而未全面反映学生的创新能力。因此，我们也在不断地完善课程评价体系。在今后的实验教学考核中，评价体系应充分体现学生的案例设计性实验的相关情况，包括PPT的汇报、实验设计的科学性和可行性、与临床案例的契合度、学生的参与度、团队协作、实验完成的情况等；以此激发学生的科研能力和综合分析问题的能力。完善考核模式，对教学水平和教学质量的提高以及人才培养起着积极的促进作用。