生理科學創新性實驗的收獲與體會

孫文佳　王槐嵐　陳瑩瑩　王琳琳

摘要：本文是醫學本科生參加創新性實驗過程中的一些收獲與體會，通過具體的實驗過程描述，以親身經歷和感受討論了高校創新性實驗項目對學生在醫學科研之路上的啟迪作用。本文認為，創新性實驗以“學生為主體、教師為主導”作為基本原則，在教師的引導下，學生在自主實踐中激發了濃厚的科研興趣和創新意識，提高了參與醫學科研實驗的積極性和主動性，培養了學生的創新性實驗技能和科研思維。

關鍵詞：本科生；創新性實驗；體會；自主學習

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）34-0180-02

本校醫學院針對醫學本科課程體系中缺乏培養學生科研能力和創新能力的課程現狀，根據研究型大學培養創新型人才要求，對跨生理學、病理生理學和藥理學三個學科的綜合性實驗課程《生理科學實驗》進行深化和改革，面向五年制本科臨床醫學生開展創新性實驗教學（64學時）。創新性實驗是以班級為單位，由1位指導教師擔任創新實驗導師。在導師的引導下，經歷了以下階段：（1）專題講座；（2）實驗項目申報；（3）各小組開題報告和答辯；（4）自主實驗研究；（5）數據分析處理，撰寫論文；（6）結題答辯。2014年我們的項目是“calpain1激活在小鼠炎癥性學習記憶障礙中作用和機制的實驗研究”。現將我們在此將創新性實驗中的收獲與體會總結如下。

一、嚴謹求是的科研精神是做好科研工作的基石

導師首先告誡我們，科學實驗要嚴謹、求是。這既是浙江大學的校訓，也是我們在科研工作中必須遵守的原則。一是要求我們在立論依據的提出上要嚴謹求是。在選題和開題前，必須要對文獻知識有全面認真的了解和研讀。不能一味追求創新，天馬行空，而忽略了研究內容間的邏輯關系。二是要求我們在實驗過程中要做到嚴謹求是。“失之毫厘，謬以千里”，避免實驗操作的隨意性，嚴格按照設計方案執行，認真觀察并如實記錄實驗數據。三是要求我們在實驗的結果處理上要嚴謹求是。一味追求符合理論假說而篡改數據，則是嚴重的科研造假行為。因此，嚴謹求是的科研精神始終貫穿我們創新性實驗的每一個階段，讓我們充分體會到了醫學科研工作的神圣使命和責任感，讓我們認識到良好的科研道德對于一個醫學工作者的重要性。

二、優秀的實驗選題是成功的一半

導師給出了“鈣蛋白酶，炎癥，學習記憶”三個關鍵詞，選題需與這三個關鍵詞相關，讓我們去準備在下次的課上進行開題報告答辯。每個小組的設計題目，要經過答辯討論，最佳的項目勝出作為全班的課題。經過專題講座的培訓，我們已經知道了醫學基礎研究的基本步驟和方法。大家躍躍欲試，摩拳擦掌，開始埋頭查閱文獻。我們小組查閱的資料顯示：鈣蛋白酶在炎癥的發病機制中發揮了重要作用；另一方面，炎癥，尤其是神經炎癥和學習記憶能力間密切相關。但是，鈣蛋白酶與學習記憶能力間的關系尚未清楚。于是我們就想能否從這個點入手，研究鈣蛋白酶抑制劑對神經炎癥導致的學習記憶下降的影響。經過了整整一個星期的閱讀、分析、討論，我們小組確定以“探究鈣蛋白酶抑制劑對內毒素（LPS）誘導的神經炎癥小鼠學習記憶功能的影響”作為小組的課題，采用LPS建立神經炎癥模型，以小鼠為實驗研究對象，用Morris水迷宮評價小鼠的學習記憶能力。在開題報告答辯過程中，我們從新手變成了能問尖銳專業問題的高手，用火眼金睛看出其他組設計中的漏洞。經過全班熱火朝天的激烈討論，在綜合評判各組項目的缺點，組合各組的優點的基礎上，全班投票表決，確定題目為“calpain1激活在小鼠炎癥性學習記憶障礙中作用和機制的實驗研究”。

三、寫好實驗項目申請書是關鍵

選題后，我們開始進行申請書的撰寫，其中主要是實驗方案的設計，這是將選題具體化的過程。導師叮囑我們：要考慮創新性、科學性和可行性，三者必須兼備。學習前人的研究成果，結合我們目前的實驗室條件和6000元經費的實際情況，以確定合適的方案。比如模型構建的過程中，LPS是采用側腦室注射還是腹腔注射。我們查閱文獻，兩種方式均有被采用，但是側腦室注射的難度遠遠大于腹腔注射，對我們這些新手來說非常不利，雖然側腦室注射的效果會比較好，但最后還是采用了腹腔注射。另外，我們增加了TUNEL染色觀察炎癥是否導致凋亡和calpain活性檢測。通過這個過程，我們查閱文獻的技巧和專業英語能力也得到了很大的提升，而申報書的撰寫則是一個將選題和實驗設計的成果轉換成文字描述的過程。我們學會用科學、嚴謹的文字撰寫申請書，做到有理有據的闡述，科研思維得到了進一步的訓練和提高。

四、重視創新性實驗實施的每一個環節

有了完善的實驗方案，接下來便是具體的實驗項目的實施階段了。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。從來沒有養過這么多小鼠，從來沒有使用過水迷宮裝置，從來沒有進行過小鼠的組織樣本灌流，這些東西對我們來說都是新的。然而這種從無到有，一點點把自己的想法搭建出來的過程，卻也是我們成就感最大之處。在這個過程中，我們被針頭扎破過手，也因為連續的實驗而奮戰到深夜12點，但是我們樂在其中。比如，儀器不會使用，可以看說明書，說明書沒有，可以網上查，查不到可以咨詢學長。問題總有解決的辦法，我們不再坐著等老師給出答案，而是學會自己去尋找答案。每個人都參與到了實驗中來，有小組負責配藥，有小組負責注射藥品，有小組專門負責運送小鼠，有小組負責Western Blot，還有小組負責收取樣本。那些專門負責水迷宮操作的女同學們，每次都細心的用紙巾擦干游泳上來的小鼠身上的水分，怕小鼠著涼，用兩只手窩起來，護在手掌心中取暖。那些不時出現的“問題”與壓力，讓我們懂得了個體的付出與責任的重要內涵。每一個人都意識到自己是整個實驗中的重要的一環，每一個人都全力以赴，爭取做到最好。此外，在這個過程中，同學與同學之間、同學與老師之間、與學校主管部門間的溝通等，一些即使看起來是細小的瑣事，也都鍛煉了我們的能力。比如，與學院動物中心溝通動物飼養問題，與組織形態學平臺溝通組織學樣本染色問題。

五、團隊合作的重要性

在選題和實驗設計階段，我們已經開始感受到團隊合作的重要性，每個人都積極主動地扮演好自己的“角色”。比如，在開題設計階段，每個小組的方案都有其優點和不足，我們彼此交換思想，以彼之長補己之短，發現問題、分析問題的全面性得到了很大提升。在實驗的實施過程中，這一點則得到了更加明顯的體現。比如，水迷宮實驗是我們這個項目中最為關鍵的一步，對所有人來說都是全新的實驗內容。水迷宮實驗，連續五天，從下午5點開始，一直做到次日凌晨，工作量相當大。盡管每天安排一組人員進行水迷宮實驗，但是幾乎每一天都有其他組的同學自愿參與，沒有人介意自己工作量多或少，也從來沒有人說累或者放棄。幾乎每晚都會有同學帶來夜宵，支援在前線做實驗的同學。在一個小小的水迷宮實驗室里，大家一起學習、切磋實驗技能，相互提醒與幫助，只為共同目標努力，盡心盡力做到最好。創新性實驗把大家的心和用的勁，都緊密連在了一起。實驗鍛煉了我們各自領導、管理等方面的能力。同時，我們看到了彼此身上的優點，促進了同學間的友誼。在開題報告答辯、申請書撰寫、實驗實施，等等過程中，團隊的合作精神，提升了我們的效率，推動我們的實驗有條不紊的進行。

六、在失敗中總結和提高

“失敗是成功之母”，實驗中的失敗不可避免，失敗不可怕，可怕的是失敗后不會總結和分析，不會吸取教訓。在整個實驗中，盡管我們已經做到了最充分的實驗前準備，但是最后的實驗結果還是與我們的假說有一定的差距。比如，小鼠學習與記憶能力的個體差異太大，水迷宮檢測的數據差異比較大；我們發現了calpain的激活確實參與了炎癥性學習與記憶下降過程，但是使用的calpain抑制劑并沒有出現顯著改善的作用。面對這些實驗數據，在導師的指導下，我們仔細分析可能存在的問題和改進措施。可以先將小鼠進行水迷宮檢測篩選，將特別聰明的小鼠或者特別笨的小鼠剔除出實驗小組，以減小組內和組間的個體差異；calpain抑制劑并沒有出現顯著改善的作用，可能是劑量太低，或者是樣本數還不過多。也許科研的魅力就在于未知，創新發現的路上總有大大小小的意外發生，而我們要學會的就是盡可能避免這些意外的發生，當意外發生的時候，能夠從容的去面對，善于學會分析原因，也許會有意外的新收獲。

生理科學創新實驗教學“以學生為主體、教師為主導”作為基本原則，是一個讓醫學本科生了解科研，接觸科研，親身實踐科研的平臺，給我們一片自由探索的空間，激發我們創新的欲望。我們自主選題設計、組織實施并進行數據分析處理、撰寫總結報告、論文等工作。我們欣喜而激動，積極主動參與，團隊合作、思想碰撞、群策群力地自主解決問題；我們經歷了挫折與困難的磨礪，體悟到嚴謹求是的科學精神與團隊合作的重要性；我們在自主實踐中提高自主學習、自主解決問題的能力；我們真實地體會了醫學科學研究的艱辛與快樂，從中感悟到醫學科學研究的魅力；它不僅僅是一門實驗課，更是理論與實踐的融會貫通，科研思維與創新的啟蒙孕育，是一場身與心的歷練。

參考文獻：

[1]陸源，厲旭云，葉治國，王夢令，梅汝煥，夏強.自主學習、自主實驗、自主創新教學的研究[J].實驗技術與管理，2016，29（6）：11-16.

[2]顧帝水，孔霞，周艷芳，李彬彬，李蓉，何志巍.多元互動式教學法在生理科學實驗課教學中的探索與實踐[J].中國高等醫學教育，2015，（1）：107-108.

[3]陸源，葉治國，厲旭云，富麗琴，王夢令，夏強.構建培養學生科研能力的基礎醫學實驗教學體系[J].世界大學實驗室，2013，（5）：90-92.