“实验生理科学”设计性实验教学的实践与思考

何佟，莫燕娜，陈世民，王丹妹

（1.海南医学院机能学实验室；2.海南医学院病理生理教研室，海南海口 570216）

海南医学院于1999年创建“实验生理科学”课程，并于2005年荣获海南省省级教学成果一等奖。“实验生理科学”课程体系内容内涵丰富，设计性实验教学则是其重要内容之一。我校自2004年起在临床及其他基础医学专业教学中相继开设不同类型的设计性实验，在实践过程中取得了一定的成效，但也面临着一些亟待解决的问题。

一、国内设计性实验教学的现状分析

从目前国内部分兄弟院校开展情况来看，其主线大致为：学生查阅文献资料—选题—设计实验方案—老师审核—项目实施—论文答辩。从实施的过程来看，设计性实验教学模式的开展能培养学生的综合能力和创新意识，能调动学生的主观能动性和激发他们学习的热情, 也能使学生了解科研的基本过程，为其今后从事科研及相关的工作打下基础[1-2]。但是也各自面临一些问题：实施课时不足，老师和学生压力较大；实验室条件有限，限制了学生积极性与创造性的发挥；学生设计方案五花八门，过于简单或过于复杂；受传统教学理念的束缚，大部分学生的观念仍未能转变过来等[3-4]。

二、我校设计性实验教学的开展现状

根据我校“实验生理科学”课程体系，我校将设计性实验教学安排在入学后第三学年进行，与药理学、病理生理学理论课同步进行，主要面向临床医学、口腔、预防、影像等本科专业。第一，在开课前先安排3～5学时对学生进行医学实验设计相关知识的理论讲授。其内容包括实验设计基本原则、方法、过程及如何进行文献检索等。第二，学生自主选题设计实验方案。预留6～7周（课余时间），让学生以4～5人为一实验小组，根据学校机能学实验室目前的条件，结合自身研究兴趣，自行查阅文献，设计实验方案。第三，教师对实验设计方案进行评审。组织教学、科研方面资深的老师利用课余时间对学生实验设计方案进行批改，并将所存在优缺点一一给予讲评。第四，实验设计方案的最终实施。可行性较好的实验设计方案则将在课中开展实验，包括实验物品的准备，实验预做等工作均由学生自主完成。

从我校这几年设计性实验开展过程来看，此设计性实验教学模式的优点在于每个同学均参与，都能接受到全面的设计性实验训练，受益面广。但是也有不足，例如，学时数有限，选题方向局限（主要急性实验为主），大部分学生为了迎合授课计划的要求而设计一些不熟悉或可行性低的实验方案；有时学生在课中实施的项目不是自己设计的项目，参与积极性不高等，亦出现目前国内众多院校开展设计性实验常见的难题，最终导致学生的相关实验设计能力得不到应有的训练和提高。

三、我校设计性实验教学的改革模式

基于开展设计性实验所面临的众多困难，并依从“实验生理科学”课程建设体系内涵，同时根据设计性实验开展的教学目标，结合课程的考核体系，拟建立两种设计性实验教学的改革模式，选取2017级和2018级各180名临床医学专业的学生为研究对象，具体操作如下。

改革模式1（2018级学生）：实验设计基础讲授（课内3学时），自主选题（课外时间设计），标书答辩、讲评（课内4学时），实验设计可行性好的项目组将依附于授课计划，自主支配时间于课内或课外实施，提交实验论文，论文成绩作为“实验生理科学”课程的期末总评成绩的一部分。

改革模式2（2017级学生）：实验设计基础讲授（课内3学时），自主选题（课外时间设计），标书答辩、讲评（课内4学时）。在课内实施由授课老师自主拟定题目及相关要求的设计性实验项目，提交实验论文，论文成绩作为“实验生理科学”课程的期末总评成绩的一部分。

四、设计性实验教学改革模式的分析

（一）设计性实验的考核成绩

书写实验标书及实验论文是设计性实验教学过程中的重要组成部分。在这两种教学模式下，随机抽取学生实验标书成绩及实验论文成绩进行比较，通过比较分析这两种教学模式中这两部分的考核成绩，进一步评价学生创新能力的培养效果。统计结果说明：不及格＜60分，及格60～70分，良好70～80分，优秀＞=80分，两个年级标书与论文书写成绩不及格人数均为0人。

（二）开展设计性实验教学的问卷调查

设计性实验教学作为“实验生理科学”课程体系的重要组成内容之一，对于其教学效果的评价，除了学生设计性实验相关考核成绩外，对学生进行随机问卷调查也是一个比较有效的途径。

（三）两种设计性实验教学改革模式的比较分析

从学生的调查问卷结果可以看出，改革后的设计性实验教学模式受欢迎程度明显高于传统模式，学生的参与度及积极性更高，更有利于在实验过程中培养学生的创新能力。

改革模式1（2017级学生）：从设计性实验的考核成绩统计结果可知，这两种教学模式不能使学生标书成绩及论文成绩分布不同，不存在差异性变化。但是从问卷调查结果（表1）来看，在教学改革模式1下，2017级有75%学生对开展此教学活动感兴趣，60%的学生认为设计性实验的教学学时安排较充分，85%的学生认为开展设计性实验教学对提高自身的实验操作、独立解决分析问题、综合知识运用、科学创新等能力很有帮助，但是大范围地开展此教学模式，也面临一些问题。①实验指导老师的带教压力较大。随着高校的扩招，学生人数不断增加，学生书写实验设计方案份数增多，且研究范围涉及多领域，部分实验技术和知识较先进，指导老师尚未清楚等，这需要指导老师花费大量课余时间与精力在课题指导上，与学生一起学习，共同探讨其方案的科学性、可行性。这对身兼常规教学、科研工作的指导老师将是一个严峻的考验。②实验室准备工作量的增加。实验室除了应付常规的教学准备工作，还要逐一准备实验物品（包括药物、器械、动物等）不是很确定的设计性实验，准备工作将烦琐而又复杂。③实验实施时间较长，受假期等因素的诱惑，很多学生都显得较浮躁，只想尽快完成任务，其效果均不理想。④实验室的实验经费投入不足。面对学生设计的多样化方案，仅靠平时机能实验室教学使用的仪器、器械、试剂等，实验条件相当有限，例如，需大量购买，又面临着学校的经费投入困难或不足的局面。

表1 2017 级本科生对设改革模式1 的评价

改革模式2（2018级学生）：从问卷调查结果（表2）来看，教学改革模式2下，2018级有50%学生对此开展教学活动感兴趣，60%的学生认为设计性实验的教学学时安排较少，只有50%学生认为开展教学活动对自身的相关能力培养有帮助。从整体教学效果来看似差于2017级的教学改革模式，但是，我们并不期望通过实验设计能让学生达到解释目前某一未知现象及热点难点的能力或发表高水平论文。该教学模式开展设计性实验的主要目的在于调动学生主动学习的积极性，加强学生综合运用知识的能力，从而培养学生的创新思维。

表2 2018 级本科生对设计性实验教学改革模式2 的评价

（四）设计性实验教学开展模式的思考

综上所述，可以看出2017级与2018级开展的这两种设计性实验教学模式各有千秋，如何结合本校实际情况，扬长避短，总结出一个适合“实验生理科学”课程建设与发展的设计性实验教学模式，对此提出以下几点思考及建议：

一是设计性实验教学的目标与定位。不管开设何种教学模式，这永远是我们开设设计性实验的主旨。通过对这两种设计性实验的教学改革模式比较，可知这两种教学模式的教学效果各有利弊，因此建议在今后的教学过程中，可同时开展这两种教学模式，从多方位、多层面、多形式对学生的创新能力进行培养和评价。

二是加强实验带教老师的队伍建设。“实验生理科学”课程综合性较强，不仅要求我们带教老师必须具备多学科的扎实理论基础，实验教学中的基本技能操作能力，知识综合运用能力及严谨的科学研究素养，还要利用课余时间不断更新自我的“知识库”，只有这样才能具备指导学生进行实验设计的能力。同时，还要建立良好的师生关系，认真听取学生对实验设计的意见与建议。

三是增加实验基础建设投入，完善实验条件。充足的教学资源配置，是设计性实验开设的前提及保障。近几年来，我校为了迎接申硕工作，在机能实验室建设方面投入力度较大，其基本能维持正常的实验教学运转。但是面对涉及面广，研究方法多样化的设计性实验，其建设经费投入力度远远不能满足其开设需求，这已经成为在开设机能学设计性实验的高校中普遍存在的一种现象。

四是开辟多途径的课外实验设计形式，增加课外经费。争取课外经费是保证设计性实验顺利开展的另一有效途径。目前，为了深入推进学校人才培养模式改革，培养大学生的科研能力和实践能力，教育部已经设立了“大学生科技创新创业活动”平台，我校也已成立该专题项目组，并按照中央财政经费支持标准投入大学生科研创新活动中。从近两年学生申请该国家级项目的情况来看，经过本课程对实验设计系统的训练后，学生不会感到毫无头绪，束手无策，基本能够有的放矢，较好地领会科研申请的主要原则及实施细则，取得了令人满意的申报效果。

五、结束语

高等医学教育肩负着培养高素质、创新型人才，推行创新教育改革的使命，这是时代的需要。有效地开展设计性实验教学，让学生做到知识的融会贯通，才能真正地起着培养学生创新能力和科研综合素质的作用。“实验生理科学”作为一门新生的学科，一直都在改革中不断发展。我相信通过广大医学教育工作者的不懈努力，设计性实验教学模式必将得到更好的完善和发展。