構建“三位一體”的醫學機能學實驗“金課”的探索與實踐

于利 劉卓 李勝陶 牟華

1 錦州醫科大學基礎醫學院，錦州 121001； 2 錦州醫科大學基礎醫學實驗教學中心機能實驗教學平臺，錦州 121001； 3 錦州醫科大學基礎醫學院藥理學教研室，錦州 121001

基礎醫學是醫學教育過程中與臨床醫學相輔相承、密不可分、必不可少的組成部分。實驗教學又是基礎醫學教學過程中極為重要的組成部分和教學環節。近幾年來，我國醫學教育改革的浪潮風起云涌，以創新思維能力和實驗實踐能力培養為目標，醫學教育改革率先在醫學理論教學過程中得到很好的重視和發展，而醫學實驗實踐教學改革則相對落后于醫學理論教學改革。

2018年11月，教育部高等教育司吳巖司長在中國大學教學論壇上提出建設中國“金課”、淘汰水課，提高高等教育質量。2019年10月，教育部印發《關于一流本科課程建設的實施意見》[1]，提出“課程是人才培養的核心要素”、“提升課程的高階性、突出課程的創新性，增加課程的挑戰度”即“兩性一度”，而符合這些特點的課程也就被稱之為“金課”[2]。高階性，是指金課具有知識能力素質有機融合，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維的特點；創新性，是指金課的課程內容反映前沿性和時代性，教學形式體現先進性和互動性，學習結果具有探究性和個性化；挑戰度，是指金課的課程要有一定難度，需要跳一跳才能夠得著，對教師備課和學生課下學習有著較高的要求。基礎醫學實驗教學改革如何緊追教育改革發展的大趨勢，在“金課”建設背景下，根據醫學機能學實驗的實踐教學特點推進課程體系的改革和重構，以提升學生實驗實踐能力培養為目標的實驗教學改革是我們迫切需要深入思考并予以完成的任務[3]。本文探討和總結了錦州醫科大學基礎醫學院和基礎醫學實驗教學中心所進行的醫學機能學實驗教學改革的實踐經驗和成果，希望能夠為醫學院校推進醫學機能學實驗教學創新發展提供參考。

1 醫學機能學實驗教學改革的思路

建設以學生為本、以崗位勝任力培養為核心的醫學機能學實驗“金課”[4]，培養具有創新思維和綜合實驗實踐技能的復合型醫學人才，這就要求我們不但要對醫學機能學實驗教學的內容進行必要的整合和改進[5]，而且還要對實驗教學理念、教學模式、教學方法進行相應的變革和重構。

首先，醫學機能學實驗教學改革是從實驗資源的整合開始的，由傳統的生理學、藥理學、病理生理學實驗課整合為“機能學實驗”課程。實驗室的合并，實驗儀器設備也進入到了基于多媒體信息技術的生物信號采集系統的整合型實驗儀器。其次，實驗課程內容也隨之進行了整合，減少了驗證性實驗，提高了實驗項目中綜合性實驗的比例(以錦州醫科大學醫學機能學實驗課程為例，綜合性實驗比例超過70%)，并且新增了創新性實驗內容，旨在提高醫學機能學實驗教學質量，著眼于實驗操作技能訓練和科研思維培養相結合的醫學機能學實驗教學模式和方法。

隨著醫學機能學實驗教學改革的逐步深化，傳統的“動物實驗”為主要教學形式的機能學實驗教學模式，在全新的數字化、網絡化、信息化技術不斷發展的背景下，越來越不能適應醫學教育的發展。為了更好地激發學生參與醫學機能學實驗教學的積極性和主動性，更好地培養具有較強綜合素質的應用型醫學人才，使醫學生能夠“基礎理論聯系臨床實際”、學以致用，自從2013年開始，我們嘗試將新型“人體機能學實驗”引入到實驗教學實踐中，豐富和補充原有的動物機能實驗項目和內容的不足。人體機能學實驗[6]是醫學機能學實驗的組成部分，直接以人體為實驗觀察對象，以貼近臨床實踐的方式進行基礎醫學實驗教學。新型人體機能學實驗的探索和實踐，“腦電圖描記及影響因素觀察”“神經興奮傳導與肌肉收縮”“定量負荷運動與能量代謝測定”等全新的實驗內容，以“身臨其境”“身有感觸”的“沉浸式”教學方式極大地激發了學生自主學習的興趣和熱情，同時也對醫學機能學實驗課程體系改革產生了極大影響。在傳統的動物機能實驗基礎上，加入人體機能實驗，再配合虛擬仿真實驗，逐漸形成了“三位一體”的全新醫學機能實驗教學課程體系的重構。

2 新型醫學機能學實驗課程體系的構建

2.1 課程內容的全新構建

“以點切入，逐漸拓展；學科交叉，綜合創新；互為補充，協調發展”。人體機能學實驗，與傳統的動物機能學實驗相比，其實驗對象、實驗方法和教學模式都有所不同，作為醫學機能學實驗課程體系的新的組成部分，是醫學機能學實驗教學改革的創新點和新熱點，其最初是“以點切入，逐漸拓展”的方式開始的。

課程開始是以實驗選修課程的形式開設，主要面向臨床醫學專業本科生，在原有的動物機能學實驗基礎上，增設了4～6個人體機能學實驗項目，如肌電圖的描記、腦電圖的描記和心電圖描記等。這些實驗項目均依托新型人體機能學實驗系統，安全高效便捷地在人體上直接進行生理學實驗。在實驗教學過程中，直接觀察和測量自身的生理功能變化，激發學生的探索欲和學習熱情，實驗教學效果的反饋非常好。“人體機能實驗選修課程”的探索和實踐，也促進了“人體機能學實驗”專業儀器設備和配套設施的不斷改進，促進了在這一領域內的校企合作、產學研協同。

為了適應其他專業的教學需求，如運動康復專業，“人體機能學實驗”的課程內容采用模塊化設計，產生了新的實驗課程“運動人體機能學實驗”，其內容也具有專業特點。例如，通過設計“定量負荷運動”，觀察運動對肌電、腦電、心電、能量代謝以及尿成分的影響；設計“懸吊系統訓練與肌電功能評估”，觀察懸吊康復訓練后，肌肉功能變化的客觀評估。這種根據專業培養特點進行模塊化設計的課程內容，一方面能夠完全滿足該專業的實驗教學需求，另一方面也為人體機能學實驗教學改革實踐提供了新的發展思路：“學科交叉，綜合創新”。運動是人們經常進行的生理活動，將不同類型的運動與人體機能學實驗技術結合，進而衍生出了全新的人體機能學實驗教學內容。

人體機能學實驗教學的探索實踐中，也暴露出了一些問題。由于不能在人體上直接觀察藥理作用或疾病模型的病理生理變化，所以無法完全開展藥理學和病理生理學為主的機能學實驗。從2017年開始，另一種新型實驗教學模式——虛擬仿真實驗開始融入醫學機能學實驗教學改革之中，采用虛擬現實、現實增強等信息技術來模擬人體藥理和病理生理的變換過程，以彌補醫學機能學實驗教學的不足。

人體機能學實驗是對原有的動物機能學實驗的極大的補充，并逐漸演變成醫學機能學實驗課程體系中不可或缺的組成部分；人體機能學實驗也極大地促進了基礎醫學實驗教學與臨床實踐的結合，架起了基礎醫學與臨床醫學之間聯系的橋梁；人體機能學實驗的“先天不足”，也極大地促進了虛擬仿真實驗的發展壯大。至此，“三位一體”的醫學機能學整合實驗課程體系也逐漸從實踐探索中形成了雛形，并在實踐探索中加以完善，從而形成了完整的實驗課程體系。

2.2 新型醫學機能學實驗教學系統平臺建設

隨著多媒體、信息技術的不斷發展，醫學機能學實驗系統及其儀器設備也迅速發展起來。首先，以人體機能學實驗的“強勢融入”為代表的醫學機能整合實驗教學實踐迫切需要實驗教學系統平臺的重構，以適應不斷發展拓寬的“三位一體”醫學機能整合實驗教學的需要，如網絡化、多功能化、配套設施多樣化(臺階、功率自行車、全自動尿成分檢測儀、全自動血液生化分析儀、呼吸流量儀、神經反應閾值測量儀等)。根據不同的培養目標，“新型多功能機能學實驗教學系統平臺”普遍具有以下特點：

首先，多功能集成。平臺可以承擔多系統的人體機能學實驗(如心電圖、腦電圖、肌電圖、尿成分、血糖)，也可以開展多學科交叉的人體機能學實驗項目(運動對能量代謝影響，運動對血糖和尿成分的影響等)，還可以進行“虛實結合”的虛擬仿真人體機能實驗。

其次，多系統整合。根據實驗項目的需要，可以整合多種人體功能檢測儀器(尿成分檢測儀、血糖儀、血生化檢測儀、定量負荷運動設備、肺活量儀)等，甚至選用一些臨床檢測檢驗儀器設備，既可以很好地滿足人體機能學實驗教學需求，又可以進行多系統整合、多學科教學的交叉整合實驗。通過多年教學實踐探索，將人體機能學實驗與康復治療、運動訓練相結合，衍生出了“運動人體機能學實驗”，可以觀察評估康復訓練治療對于肌肉功能、神經傳導等的影響；將人體機能學實驗與護理學實踐技能相結合，形成了適合護理學專業學生的“醫學機能學實驗課程”，以培養護理學專業學生熟悉掌握人體各器官系統不同的功能檢測方法和原理；將人體機能學實驗與心理學結合，可以客觀評估心理干預方法和措施對于受試者生理功能的影響，以評價心理干預的效果。

再次，多技術應用。運用網絡信息化技術，實現醫學機能學實驗所獲數據信息的采集共享；能夠將虛擬仿真實驗與人體或動物機能學實驗有機結合，形成“虛實結合”的新型實驗教學模式，多方位多角度讓學生能夠“身臨其境”“身有感觸”地學習醫學機能學理論，并用客觀現實操作來驗證或體驗，增強學生學習的積極性、主動性；人機互動，師生互動，拓展醫學機能學實驗教學的新模式和新方法。“三位一體”的醫學機能學整合實驗將基礎醫學實驗教學開始外延，向臨床實踐拓展、貼近臨床，縮小了基礎醫學與臨床醫學之間存在的無形的“專業壁壘”，使學生能夠理論聯系實踐、“學以致用”，提高醫學機能學實驗教學的效率和質量。

2.3 課程考核與評價體系建設

在強化實驗平臺和儀器的“硬件”建設的同時，我們也在著力加強對醫學機能學整合實驗課程實施效果的課程考核和評價體系的建設。其常用的考核評價體系不同于理論課程，不再是用簡單的試卷來考核評價學生的學習情況和學習效果，而是全方位對學生參與實驗教學過程、實驗教學效果和質量、學生對實驗實踐技能的熟悉掌握情況等進行客觀的、進行性的考核和評價，即“理論+實踐”的“動靜結合”的考核方式。全新構建的實驗理論題庫、局域網平臺，使得學生可以直接在計算機上進行考核，“隨機抽題，限時獨立完成，即刻判分”——這就是實驗理論考核的“靜”，考核組織方便、實施簡單，教師工作量小。實驗考核的“動”，包括學生實驗實踐技能考核、實驗效果考核(實驗報告考核)、實驗教學的形成性考核(依托網絡平臺資源，學生的線上自主學習考核)，促進了學生實驗實踐能力的培養，提高了學生發現、分析和解決問題的科學思維能力；線上虛擬仿真實驗學習，通過人機互動，促進了學生對實驗過程的熟悉和理解，為線下課上的實體操作做好預實驗，這種虛實結合的教學方式也有效地解決了實驗動物和實驗室資源不足，動物實驗無法多次重復使用，實驗室無法“全天侯”開放、無限制提供實驗技能訓練平臺的固有“頑疾”，以及彌補了人體機能學實驗教學的“先天不足”。

3 構建新型醫學機能學實驗課程體系的實踐效果

人體機能學實驗作為一種新興的實驗教學課程，能夠緊密結合臨床實踐與醫學基礎理論學習，多學科交叉，多技術融合，是傳統的動物機能學實驗教學的有力補充，也是拓展人體機能學實驗教學發展的新方向，且融入了原有的動物機能學實驗內容，并與虛擬仿真實驗共同形成了“三位一體”的全新醫學機能學課程體系。多年的實驗教學實踐和探索已經證實，這種新型醫學機能學整合實驗的獨特的教學方式，極大地促進了學生的自主性學習，促進了醫學機能學實驗教學內容的豐富和拓展，促進了任課教師自身知識的儲備和教學方法手段的更新和拓寬，促進了多學科的交叉融合，擴大了實驗教學改革的視野和范疇。依托網絡信息化技術、虛擬仿真技術、3D技術等多技術融合的實驗教學平臺，“虛實結合”，更加真實地模擬臨床疾病的發生和發展、診斷及鑒別診斷、治療與干預等，使得學生從單調的書本學習中進入到臨床實踐的模擬場景中，生動、直觀、親身感受，開創了一種基礎醫學機能學實驗教學的新模式和新方法。人體機能學實驗教學中，人機互動，師生互動，更使得醫學機能學實驗教學變得生動多樣有趣，帶來醫學機能學實驗教學的課堂革命。上述教學改革符合實驗“金課”建設所需要的元素，有助于打造基礎醫學實驗“金課”。

4 結語

本研究以臨床問題為導向，開展醫學機能學實驗課程教學改革，聚焦實驗課程內容，采用新的教學方式和教學手段，應用多種信息技術，以學生的創新思維和實驗實踐能力培養為目標，強化實驗教學各環節的考核與評價，圍繞醫學機能學整合實驗“金課”課程體系的構建這一中心，通過“動靜結合”“虛實結合”“課下線上+線下課上結合”，踐行新思路、新模式和新技術，為基礎醫學實驗教學注入了新的活力，也必將促進基礎醫學實驗教學的創新發展，為切實提高醫學人才培養質量、服務“健康中國”發展戰略增添助力。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻聲明于利：統籌設計規劃實驗教學改革方案，領導實施實驗教學改革，參與實驗教學實踐活動；劉卓、李勝陶：參與實驗教學改革實踐；牟華：負責實驗教學平臺建設和維護，保障實驗教學工作