以研促教在病理生理学教学中的应用与思考

魏纯纯 曹冬梅 张海 章卫平

[摘要] 通过开展科学研究，培养教师的能力，形成原创性科研成果。同时运用教学学术的方法，将科研成果融入临床医学五年制《病理生理学》教学，并对教学效果进行评估。将科研成果融入理论教学，促进了教学内容的更新，激发了学生的创新热情。将科研成果融入实验教学，丰富了实验内容，提高了实验的成功率。将科研方法应用在理论教学中，培养了学生设计实验、解决问题的能力。将科研思维融入实验教学，在潜移默化中将实验的设计方法和基本原则传授给学生。最后，指导学生直接参与科学研究，进一步培养了学生的创新思维和科研动手能力。通过将科研成果和思维方法融入到教学工作，促进了《病理生理学》教学工作的进步，改善了教学效果。

[关键词] 教学；科研；病理生理学

[中图分类号] G42    [文献标识码] A     [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2024.05.021

教学和科研的关系是高等教育领域广泛讨论的课题[1]。在自然科学领域，深入的科学研究极大地促进教学工作的发展和进步，主要体现在教学内容的更新，教学方法的改进和教师能力培养等方面（图1）。病理生理学是连接基础医学和临床医学的桥梁学科，其学科任务是通过研究疾病的发生、发展和转归，从而揭示疾病的本质。学科任务决定了病理生理学，区别于一般的观察性和描述性的学科，是以严谨的科学验证和理论推导为基础的学科。在病理生理学教学中引入科研思维，把科研融入教学，有助于加深学生对知识的理解，同时培养学生的创新能力。本文以笔者在病理生理学教学中的工作实践为基础，总结了将科研成果、方法和思维融入教学的策略、实践和思考。

1  开展教学学术研究，探索将研究成果融入教学的方法策略

教学学术的概念，最早由Boyer[2]提出，他把学术分为“发现的学术”和“教授的学术”，其中“发现的学术”是指科学研究，而“教授的学术”是聚焦教学方法与实践的研究。Shulman等[3]进一步完善了它的概念，其英文表述为“scholarship of teaching and learning（SOTL）”[3]。国内将其译为教学学术，并定义为以自身教学为对象的学术活动。教学学术是科研与教学的桥梁，致力于持续更新教材内容，提升课堂教学质量，优化教学方法，从而培养优秀的人才。教改课题是教学学术研究的具体实践。例如，本教研室正在进行的一个教改课题，就致力于实验教材的重新编写，以解决部分实验操作难度过高的问题，并把实验室的科研成果应用到教学实验中。改进的教学实验，已经应用到教学中，提高了学生实验的成功率，改善了课堂效果。

2  將科研成果引入教学，更新教学内容

随着社会的不断发展，人类对世界的认识和改造的能力也不断进步，自然科学则处于发展的最前沿。这就要求高校教师要参与科研，掌握领域前沿进展，不断更新教学内容，教给学生“最新”的知识。同时激发学生的兴趣，激励其参与到科研实践中[4]。笔者所在的海军军医大学病理生理学教研室长期致力于内分泌与代谢、肿瘤和心血管领域的研究，深入探讨了转录因子ZBTB20在各系统中的转录调节作用。这些研究与病理生理学课程中的各种病理过程密切相关，将其恰当的引入教学工作中，促进了学科建设的发展，形成了鲜明的学科优势和教学特色。

2.1  将科研成果引入理论教学

将科研成果引入理论教学，教给学生最新的知识。统编教材五年再版一次，而知识更新速度远快于此，因此教学过程中不能一味地照本宣科，需要及时将领域内的新成果融入教学内容中。我们把自身的科研成果融入到教学内容中，不仅可以促进教学内容的更新，还可以促进自身教学与科研两方面工作的结合。例如，在《糖脂代谢紊乱》的章节中，讲授脂代谢的调节时，引入了教研室的科研成果：笔者教研室首先发现的锌指蛋白ZBTB20在机体脂代谢调控中发挥关键作用，其可通过碳水化合物反应元件结合蛋白和脂蛋白脂肪酶，参与脂质代谢的调节，这些研究成果发表在国际权威杂志《Nature communication》和《Hepatology》上[5-6]。在《应激》的章节中，讲授糖皮质激素对免疫系统的调节作用时，也引入了笔者教研室在糖皮质激素调控肿瘤发生发展的研究进展。很多新的研究成果，学生很难在中文资料中看到，在课堂上分享一些未发表的研究成果，这有助于学生了解领域前沿进展。

另一方面从事科研工作的教师在讲授其研究方向相关领域的理论知识时，将自己的科研成果融入其中，可将知识点讲得更深入透彻，同时激发学生对该领域研究的兴趣。例如，在《发热》章节中，讲授调定点上移后机体体温升高的机制这个知识点时，笔者会引入教研室关于棕色脂肪产热的研究成果：当在致热原的作用下，调定点上移之后，机体正常体温低于调定点，机体就会减少散热，增加产热。减少散热的机制有减少排汗和排尿、皮肤血管的收缩，而增加产热机制有肌肉的颤抖产热（寒战）、棕色脂肪的非颤抖产热等。而棕色脂肪的产热，不仅仅是发热时体温上升的机制，还是机体维持能量代谢平衡的重要手段，作为治疗肥胖的潜在靶点吸引了科学家的关注。

棕色脂肪产热的转录调控机制是笔者教研室研究的方向之一，通过对其调控机制的研究，可为通过棕色脂肪改善肥胖，提供理论支持和治疗靶点。这些科研成果和观点的引入，由于是老师的切身经历，更能激发学生的科研兴趣，为学生主动进入实验室，参与科学研究作了铺垫。然而科研工作能涉及到领域内一个相对较窄的方向，而教学工作则涉及到全学科方向，如果仅仅将自身的科研成果结合到实验中，会有很大的局限性。为了解决教学需要、满足学生的求知欲望、不断提高教学质量，教研室要求每一位老师都要关注讲授内容的前沿进展，并且将其整合到教学内容中去。

2.2  将科研成果引入实验教学

科研成果除了可以引入理论教学，还可以引入实验教学，更新教学实验的内容。本教研室有完善的科研平台，建立了SPF级的动物房及多个国内罕见品系的基因修饰小鼠。我们一些动物模型可以复制典型的病理生理过程，将这些动物模型引入教学实验，可实现教学内容的更新和丰富。转基因小鼠在标准饮食下就会发生非常严重的脂肪肝，给与一定饮食诱导，就会出现肝功能不全，笔者利用该模型开展了新的教学实验。首先给学生介绍转基因小鼠的经典构建方法，使学生了解分子体内功能的经典研究方法；然后让学生取血，用血氨仪检测血液中血氨含量，用血生化仪检测肝功能指标谷草转氨酶和谷丙转氨酶，并观察小鼠精神状态、四肢肌张力和呼吸状况，使学生体会诊断的过程；最后让学生解剖小鼠，观察脂肪肝和正常肝脏的显著差异，这是之前的肝功能不全模型没有的现象。

除了肝功能不全的实验，教研室在新编的实验指导手册中，还将科研项目中高脂诱导的肥胖小鼠引入教学实验。实验中首先通过葡萄糖耐量实验和胰岛素耐量实验，比较高脂喂养小鼠和普食喂养小鼠糖代谢稳态的差异，然后总结时简单综述一下肥胖引起糖尿病的机制，引起同学们对肥胖人口剧增加重医疗系统负荷的关注。科学研究是创新的、先进的和发展的，将科研成果引入教学实验，极大地促进了教学实验内容的更新，以满足不断发展的育人需求。

3  将科研方法引入教学，培养学生科研思维

科研工作从提出问题，到设计实验方案、推进实验研究和数据收集，最后进行结果的汇总分析，是一个严密递进的科学过程，是综合运用所学知识，创造性的获得新知识的过程。除了将科研成果融入教学工作，笔者所在教研室还鼓励老师将科研思维和方法运用到教学工作中。在传授学生知识的同时，还可以培养学生科学的思维方法。

3.1  以问题为中心的教学方法，激发学生参与科研的兴趣和热情

教研室通过文献讨论、集体备课和课前试讲等途径促进教学内容更新，深入浅出的将前沿进展融入教学。在授课时不仅要讲授前沿的科研进展，还要简单介绍这些研究的设计思路和创新点，更好的满足学生的求知欲和创新需求，激发其科研兴趣。比如在《缺氧》一章中，我们可以将低氧诱导因子获得2019年诺贝尔奖的图片放在第一张幻灯，通过焦点事件吸引同学们的关注和兴趣。

首先，简单介绍低氧诱导因子的发现；然后，通过对三位科学家贡献的介绍，简单讲述低氧诱导因子调控细胞适应低氧环境的功能，介绍这种功能在肿瘤发展中的作用，并介绍经典实验的设计思路；最后，介绍低氧诱导因子功能的发现在临床药物研发中的意义。介绍完之后，直接引出《缺氧》章节的内容，这样既可以分享最新前沿进展，又可以让同学们对章节内容产生期待。

科研的过程其實就是提出问题、设计实验、收集资料和解决问题的过程。这种思路应用到教学中，就形成了以问题为中心的教学方法（problem based learning，PBL）[7]。笔者教研室也采用了这种教学方法，首先，给同学们布置一些科研设计的可选作业，同学们自行选择课题，并组队进行科研设计。然后，根据学生表现进行点评和打分，一方面作为形成性评价的一部分，另一方面可以选择一些有兴趣、有思路的学生直接参与科研实践。这种方式可以很好地激发学生的积极性，提高其自主学习的能力和创新能力。

3.2  依托自主设计性实验，培养学生科研设计思路

科学问题确定以后，就需要设计实验进行研究探索，这其中研究方案的设计至关重要。科研设计的方法和原则是创新型专业人才必须掌握的，笔者将这些原则和方法融入教学实验中，让同学们在潜移默化中理解和掌握。以缺氧实验课为例，在探讨密闭环境中小鼠死亡原因的实验中，设计了单纯低氧组、单纯高二氧化碳组和低氧合并高二氧化碳组，每组6只小鼠。通过比较小鼠的存活时间，可以得出密闭空间中小鼠的死亡原因是低氧，这里融入了设置“对照”的原则。而存活时间的比较并不是单纯比较值的大小，而是比较不同处理6只小鼠存活时间的均值差异有没有统计学意义，这里融入了科学的统计方法。而3种处理要选择大小接近、性别相同的小鼠，在容积相同的密闭容器中进行实验，这里融入了设置单一变量的原则。在用亚硝酸盐模拟高铁血红蛋白血症的实验中，分别给3组小鼠注射生理盐水、亚硝酸钠、亚硝酸钠和美兰，这个实验融入了“回补实验”的思想。将科研设计和原则引入实验教学中，一方面可使实验教学更加具有科学性，另一方面也突出了实验教学对学生创新能力的培养。

4  指导学生参与课题研究，培养学生创新能力

为了进一步培养学生的创新思维和科研动手能力，本教研室引导学生直接参与到科研实践中。主要是依托在研项目，以大学生创新课题、大学生生命科学竞赛和毕业设计等形式，指导学生进行科学研究。由于本科生科研基础薄弱、时间零散、精力容易分散等特点，本教研室在指导本科生参与科研实践时，一般遵守以下几个原则。

第一，在选题方面，从科研项目中分出一个周期短、难度适中且可以形成初步结论的子课题。这样选题既有利于学生坚持完成，又可使其得到系统的训练。第二，在制定研究方案时，教师只负责教会学生科研设计的基本原则，鼓励学生通过查阅文献资料后自主完成，只在必要时进行修改和指导。这样有利于培养学生整合信息的能力和科研思维，避免其养成“拿来主义”的不良习惯。第三，在课题实施阶段，一是要帮助学生养成良好的科研习惯：规范的操作科研设备，按照标准流程完成实验，规范的记录实验过程，合理安排时间并及时分析结果；二是要注重培养学生独立分析问题和解决问题的能力。最后，在课题的总结阶段，指导学生对数据进行汇总整合，并撰写研究报告，这个过程锻炼学生分析数据和学术写作的能力。

5  总结

作为基础医学学科的一线教育工作者，深入的参与科研工作，是提高思维能力、掌握学科前沿，进而提高教学能力的有效手段。在教学实践中，利用教学学术的方法，将研究成果，科研方法和思维，有效的融入到教学工作中，可不断促进教学工作的进步和发展。只有将教学和科研工作有效的结合，相互促进，才能满足日益提高的育人需求，为国家输送高水平创新型专业人才。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

[参考文献]

[1] GROS B， VIADER M， CORNET A， MART?NEZ M， PAL?S J， SANCHO M. The research-teaching nexus and its influence on student learning[J]. Int J Higher Educat， 2020， 9（3）： 109–119.

[2] BOYER E L. Scholarship reconsidered： priorities of the professorate[M]. San Francisco： Jossey-Bass， 1990.

[3] SHULMAN L. Feature essays： the scholarship of teaching and learning： a personal account and reflection[J]. Inte J the Scholarship Teach Lear， 2011， 5（1）： 1–7.

[4] 解繼胜， 刘运广， 庞广福. 以科研促进教学—全面提高本科生人才培养质量[J]. 中国高等医学教育， 2008， 133（1）： 38–52.

[5] LIU G， ZHOU L， ZHANG H， et al. Regulation of hepatic lipogenesis by the zinc finger protein Zbtb20[J]. Nat Communi， 2017， 8： 14824.

[6] LI H， LIU G， WAN X， et al. The zinc finger and BTB domain containing protein ZBTB20 regulates plasma triglyceride metabolism by repressing lipoprotein lipase gene transcription in hepatocytes[J]. Hepatology， 2022， 75（5）： 1169–1180.

[7] 金可可， 郑绿珍， 邱晓晓. PBL和LBL优化组合在病理生理教学中的探索[J]. 教育教学论坛， 2013， 125（44）： 55–56.

（收稿日期：2023–04–11）

（修回日期：2024–01–24）