基礎醫學開放創新實驗教學探索與構建

李俊 張亞楠 劉尚明 高成江 鄒永新

[摘 要] 隨著國家和社會對于醫學創新人才的需求日益增加，醫學實驗教學作為培養醫學生實踐能力和批判思維的主要途徑越來越受到重視，但從根本上來說，實驗作為理論課程的輔助與補充的觀點沒有根本扭轉，因此，基礎醫學實驗教學改革勢在必行。基礎醫學開放創新實驗教學以學生為主體，通過設置基礎技能與驗證性實驗、綜合性實驗、設計性和創新性實驗等階梯實驗，為學生提供自主化、個性化、階段化、分級化的實驗指導，通過教學設置動態化、實驗項目分級化、教學管理信息化、考核形式立體化等方式，滿足以知識、能力、素質為導向的醫學創新人才個性化培養。

[關鍵詞] 基礎醫學;實驗教學;創新人才培養;實驗資源共享

[基金項目] 2020年度山東大學實驗室建設與管理研究項目重大項目“‘卓越-拔尖’醫學人才開放創新實驗教學體系的構建”（sy20201401）;2021年度山東大學齊魯醫學特色本科教育教學研究項目“‘健康中國’戰略下復合型醫學拔尖創新人才培養體系的研究”（qlyxjy-202101）;2021年度山東大學教育教學綜合改革項目“新醫科背景下的生物醫學科學復合型創新拔尖人才培養體系探究”（2021Z06）

[作者簡介] 李 俊（1993—），女，山東菏澤人，碩士，山東大學齊魯醫學院基礎醫學院助理實驗師，主要從事基礎醫學實驗教學研究;張亞楠（1993—），女，山東煙臺人，碩士，山東大學齊魯醫學院基礎醫學院助理實驗師，主要從事基礎醫學實驗教學研究;鄒永新（1980—），男，山東濟南人，博士，山東大學齊魯醫學院基礎醫學院副院長，副教授，博士生導師（通信作者），主要從事基礎醫學課程建設和專業人才培養研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）03-0089-04 [收稿日期] 2021-09-16

培養具有創新能力和科研思維的高素質醫學創新人才，是實現“健康中國”目標、滿足人民全方位全周期健康服務需求的重要保障。“打好基礎，儲備長遠”，基礎醫學實驗教學作為整個醫學科學實踐教育的核心和基石，在醫學拔尖創新人才培養中發揮著重要作用。而傳統的基礎醫學實驗教學體系以講授式教學LBL為主，教學方案設計保守，教學安排管理“齊步走”，只能滿足大眾化實驗技能教學，在醫學人才科學精神、創新能力、批判性思維培養等方面存在明顯缺陷[1]。

基礎醫學開放創新實驗教學是以學生為主體，通過設置分級階梯式實驗項目和實驗資源的動態開放，實現基礎醫學拔尖創新人才培養的教學體系。開放式教學在學生的能力培養、實驗師資隊伍的建設、實驗室的發展等方面具有明顯的優越性。目前國內缺乏針對基礎醫學開放創新實驗教學的標準化、系統化指導方案，本文從實驗主體、實驗設置、實驗資源、制度安排、政策保障、環境營造等方面出發，探索基礎醫學開放創新實驗教學體系構建，為各醫學院校整合教育資源、提高實驗教學質量、培養高素質醫學創新人才提供參考。

一、基礎醫學實驗教學體系現狀

近年來，隨著高校創新教育改革的深入，醫學實驗教學作為培養醫學生實踐能力和批判思維的主要途徑越來越受到重視，但從根本上來說，實驗作為理論課程的輔助與補充的觀點沒有根本扭轉。這造成醫學實驗課在內容上依附于理論課，實驗以驗證、補充理論為主;教學模式上以教師為課堂主體，“填鴨式”教學為主;學時設置上“亦步亦趨”，先理論后實驗，無理論不實驗。隨著教育教學改革的探索，以翻轉課堂為代表的新型教學手段在理論課堂逐漸開展，在學生知識、能力、素質培養方面得到了良好的教學效果。然而，實驗教學改革囿于實驗資源協調的復雜性，相較于理論課程，其改革更加困難，在教學手段、教學方法、教學內容設置上更加落后，無法實現其對學生創新思維與創新能力培養的初衷。

（一）實驗教學模式落后，內容陳舊，實驗教學僅作為理論課的補充

目前，基礎醫學實驗教學作為理論課的輔助與補充，內容設置上以基本技能實驗、驗證性實驗為主，重灌輸、輕啟發[2]。學生需掌握實驗原理，牢記注意事項，嚴格按照實驗步驟進行實驗，并被動接受實驗結果。這導致以訓練和培養學生創新能力為目的的實驗教學過程，所有實驗條件甚至實驗結果皆為“已知”。雖然基礎驗證性實驗能夠幫助學生理解理論課的基本概念和原理，卻無法使學生學會獨立思考、解決實驗中的實際問題，更無法啟發學生產生批判性思維、獲得創新能力。此外，基于單一理論課程開設的實驗，難以引導學生融會貫通，厘清各課程間的關聯，獲得跨學科認知。

（二）評價體系不合理，考核形式化、記憶化

傳統的基礎醫學實驗教學評價主要包括平時成績（實驗預習情況及實驗報告撰寫等）和期末測試（實驗原理筆試及實驗技能操作等）。學生往往平時實驗報告直接謄抄書本，或者互相抄襲，期末死記硬背基本實驗原理、方法。這種教學評價模式實際上是理論課程評價的延伸，考核方式趨于形式化、記憶化，無法有針對性地評價學生的實踐效果，更不能激勵學生全身心投入實驗，不能促使其獨立思考、探索新知識。

（三）實驗資源利用率低，實驗室開放程度有待提高

傳統基礎醫學實驗教學是一個時間、空間、內容上“大一統”的封閉體系，往往以行政班級為單位，根據理論課程進度，在特定時間地點設課，所有學生只能按照教學安排進行特定實驗課程，無法實現以人為本的個性化教學。同時，齊步走的安排方式使實驗資源分配缺乏整體優化，統一調配性差，教學實驗室面臨“旺季”與“淡季”交替的大、小學期現象。旺季實驗資源緊張，人均實驗儀器數低下，學生動手機會少，實驗學習效果不佳;淡季實驗室、實驗儀器大量閑置，實驗教師、技術人員工作量不達標，造成實驗資源的極大浪費。

（四）實驗教輔人員專業知識缺乏，綜合素質需要加強

由于基礎醫學實驗教學改革進展困難，實驗項目更新緩慢，實驗技術人員長期從事單一、重復的實驗儀器準備工作，創新能力和創新意識不足，很難參與到創新型綜合實驗項目建設中來[3]。另外，學院往往對于實驗教輔人員的培養重視程度不足，且實驗技術人員本身的專業理論知識缺乏，很難推動深層次、高要求、綜合性的實驗科研項目進展。

二、基礎醫學開放創新實驗教學體系的構建

基礎醫學開放創新實驗教學通過設置時空和內容開放、分級階梯式實驗項目及學科交叉融合等方式，全面向師生開放，為其進行科研實踐活動提供最大限度的支持。開放創新實驗教學作為培養學生實踐能力、創新能力、科學精神的載體，促進個性化、自主化、分級化教學，實現學生知識、能力、素質的全面發展。以下將從實驗資源開放、實驗教學分級化、實驗室管理信息化、政策保障等方面，探討基礎醫學開放創新實驗教學體系的構建。

（一）實現實驗資源的最大開放和最優配置

基礎醫學開放創新實驗教學的開放包括時間、空間、內容、理念的開放[4]。開放實驗教學以學生為中心，統籌規劃不同學科、不同專業的實驗資源，實現集中管理、協調使用、資源共享，極大地提高了實驗室整體效能[5]。它時空上打破了原有的教學安排限制，提高了實驗室的使用率;實驗資源上統籌協調各相關院系儀器設備，避免重復采購，實現資源整合共享;內容上打破專業壁壘，廣泛吸取各相關學科、專業的研究前沿，實現學科交流和融會貫通。

在開放創新實驗教學中，學生可以不受年級、專業和時空的限制，以自身能力和需求為基礎自主參與實驗，獨立解決實驗中出現的問題，分析實驗結果，培養科研思維、遷移運用能力和創新能力。開放創新實驗教學以問題為導向，以需求為牽引，給學生提供了寬松、自由的創新實踐環境與空間。

（二）實施實驗教學的階段化、分級化設置

以實驗教學項目為單位，設置涵蓋基礎技能實驗、驗證性實驗、綜合性實驗、設計性和創新性實驗的階梯式分級開放實驗教學項目[6]。通過虛擬仿真實驗、慕課、實驗操作微課及各類線上學習平臺等信息化手段，線上線下結合，為學生提供自主化、個性化、階段化、分級化的實驗指導。

1.基礎技能與驗證性實驗（必選）：類似于傳統的實驗教學項目，適用于初步接觸專業基礎課程的學生。學生通過觀看線上實驗微課視頻、進行虛擬仿真實驗等多種新型信息化學習手段[7]，結合實驗大綱或指導書等傳統紙質材料，學習基礎實驗的原理、步驟和方法，并在教師的指導下通過實際動手操作完成實驗。學生通過基礎技能實驗，掌握醫學實驗的基本技能操作和儀器使用;通過驗證性實驗，深刻理解理論知識。

2.綜合性實驗（限選）：適用于已先修了專業課程、具備理論知識基礎的學生。由教師布置實驗任務，以解決涵蓋多種實驗方法和理論知識的科學問題為目標，學生以實驗小組為單位，明確組內分工，完成相關資料收集，在教師引導下進行多學科實驗內容整合，優化綜合實驗方案，完成實驗并進行結果討論與分析。學生通過綜合性實驗獲得團隊協作能力、知識整合能力、獨立思考能力，并初步了解醫學實驗的基本思路。

3.設計性和創新性實驗（選修）：屬于高階能力提升實驗，適用于理論基礎深厚、實驗技能操作熟練且有科研創新興趣和能力的學生，不限定年級。由科研導師指定課題研究方向，學生查閱相關文獻，了解當前研究的背景、前沿與局限，設計技術路線與實施方案，制定完善的實驗步驟，完成可行性評估，合理預測實驗結果，形成科學、規范的實驗規劃書。在學生進行設計創新實驗前，必須由科研導師及實驗管理人員對其實驗設計的合理性、實驗內容的安全性等進行全面審核評估。整個實驗圍繞科研課題進行探索，結果未知，整個過程由學生主導，學生自主設計、參與實驗的全過程，并分析實驗結果，完成論文寫作與答辯，教師輔以必要的啟發和引導。通過設計創新實驗，激發學生的科研志趣，培養學生的科研思維和自主創新能力，實現個性化培養。

（三）建設信息化教學管理系統，推進開放實驗室管理優化

運用信息化教學管理系統，協調開放創新實驗教學在教學安排等方面的不確定性，提高整體管理水平，是建設基礎醫學開放實驗教學體系、實現高效多學科協同配合和實驗資源最優配置的有力保障[8]。該系統主要包括信息化資源系統與信息化管理系統。

1.信息化資源系統：包括實驗室設備信息、教學資源、專職教師教研信息等模塊。設備信息模塊包含實驗室概況和設備的基本信息如儀器設備的使用信息、日常維護信息和設備資產信息，及實驗室管理規章制度、各儀器設備的使用說明、使用范圍、使用步驟、注意事項等;教學資源模塊包含教學大綱講義與題庫、教學課件與微課視頻、實驗項目介紹、虛擬仿真教學項目等;專職教師教研信息包含實驗專職教師信息及教學研究與改革的最新動態信息等。

2.信息化管理系統：包括實驗室使用管理和實驗過程管理。使用管理模塊設置實驗課程指紋門禁和考勤、實驗室遠程視頻監控、實驗室預約管理、儀器使用管理和課程耗材管理;過程管理模塊包括學生實驗申請、規劃書提交、實驗記錄、實驗報告、實驗整體安排及運行狀況、實驗答辯與考核等整個學生實驗過程的全部環節。

（四）健全考核評價體系，實現考核方式多樣化

設置與實驗項目相協調的立體化考核評價方式。如對于綜合性及設計創新性實驗，考核形式包括且不限于學生自評、小組互評、提交實驗報告、課題答辯、創新競賽等方式，考核內容包括且不限于實驗技能掌握、實驗過程控制、實驗問題解決、實驗結果分析等方面，并由實驗教師或科研導師對學生的實驗學習情況進行總體評價[9]。立體化考核可以更客觀地評價學生在實驗過程中的投入和獲得，評價其實踐能力、創新能力、團隊協作能力、表達能力的培養所得，實現對其知識、能力和素質的多方面評價。

（五）建立培訓提升機制和激勵示范機制，加強教師隊伍建設

構建基礎理論扎實、實驗技能高超、創新能力強且富有責任心的穩定的實驗教師隊伍，是開放創新實驗教學的必要要求。設立專職實驗教師或科研導師，鼓勵具有專業背景、科研能力和創新能力的年輕教師擔任專職實驗教師，并將其實驗教學成果作為職級晉升、職稱評定、年終獎勵、交流培訓等多個方面的重要依據。提高實驗技術人員綜合素質，“定崗定編、競爭上崗”，對實驗技術人員定期開展交流培訓，鼓勵技術人員“走出去”;鼓勵技術人員積極參與創新實驗教學項目，對學生實驗學習進行更深層次的支持與引導。實驗教師和技術人員考核不再以單純課時工作量為準，而是以績效為依托，建立以能力、質量、貢獻、實效為導向的分類評價體系，通過對教師教學投入、產出測評、實驗技術人員服務對象滿意度測評等，對其實驗教學成果進行整體評價。建立教師和技術人員培訓提升機制和激勵示范機制是提升實驗教學體系整體效能、激發師生的創新激情與活力的重要手段。

基礎醫學開放式實驗教學以學生知識、能力、素質得到最大發展為目標;以實驗主體、實驗資源、實驗內容、實驗評價等動態開放為基礎;以技能實驗、驗證性實驗、綜合性實驗、創新性實驗等“階梯式”實驗教學體系為重點;以個性化、分級化、自主化、興趣化素質培養為特色，提升了實驗教學體系的整體效能，激發了學生、教師、實驗技術人員的創新激情與活力，滿足新時期以創新性實驗思維和勝任力為目標的醫學生培養要求。

參考文獻

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Exploration and Construction of Open and Innovative Experiment Teaching in Basic Medical Sciences

LI Jun， ZHANG Ya-nan， LIU Shang-ming， GAO Cheng-jiang， ZOU Yong-xin

（School of Basic Medical Sciences， Cheeloo College of Medicine， Shandong University， Jinan， Shandong 250012， China）

Abstract： With the increasing demand of the country and society for medical innovative talents， medical experiment teaching， as the main way to cultivate medical students’ practical ability and critical thinking， has received more and more attention. However， the view of regarding experiments as the auxiliary and supplement of theoretical courses has not been fundamentally changed. Therefore， the reform of basic medical experiment teaching is imperative. The open and innovative basic medicine experiment teaching takes students as the main body， and provides students with independent， individualized， staged and hierarchical experiment guidance by setting up basic skills and confirmatory experiments， comprehensive experiments， design and innovative experiments and other step-by-step experiments. Through dynamic teaching settings， hierarchical experiment projects， informatization of teaching management， and three-dimensional assessment methods， it can satisfy the personalized training of medical innovative talents oriented by knowledge， ability， and quality.

Key words： basic medical sciences; experiment teaching; innovative talent training; experiment resource sharing