胡媛萍，黃伊娜，陳聚濤，孫紅榮，汪 銘

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部，合肥 230027

2017年1月24日，中華人民共和國教育部、中華人民共和國財(cái)政部、國家發(fā)展和改革委員會聯(lián)合印發(fā)《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)實(shí)施辦法(暫行)》，該辦法引導(dǎo)和支持具備較強(qiáng)實(shí)力的高校合理定位、辦出特色、差別化發(fā)展[1]，為實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢提供有力支撐。同年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡稱中國科大)入選首輪“雙一流”建設(shè)高校[2]，并且在2021年的中國一流本科教育“百優(yōu)榜”中位列前茅[3]。2017年在安徽省與國家衛(wèi)生健康委、中國科學(xué)院的共同建設(shè)下，中國科大生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部正式成立[4]，以“醫(yī)學(xué)+X”復(fù)合型高層次醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)改革為重點(diǎn)任務(wù)，按照“高端化、精英化、國際化”的要求，旨在培養(yǎng)具有深厚理工背景和人文素養(yǎng)的健康科技領(lǐng)域領(lǐng)軍人才。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在1958 年成立之初就開設(shè)了生理學(xué)本科生課程[5]，依托生理學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺為構(gòu)建人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)核心課程[6]，也是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的橋梁學(xué)科[7]；而且人體機(jī)能學(xué)的綜合性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)多學(xué)科整合，實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，耗費(fèi)資源：故構(gòu)建“雙一流”背景下集成化、數(shù)字化、智能化的人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系十分必要。2019—2021年，教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)順利完成兩輪人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，建立了較為完整的人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。文章從人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)及教學(xué)應(yīng)用效果進(jìn)行初步探討，以期豐富人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課程構(gòu)建的教學(xué)實(shí)踐。

1 人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)內(nèi)容

1.1 人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

在中國科大各級行政部門的支持下，依托學(xué)校新醫(yī)學(xué)“基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)”專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)所建設(shè)的“醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”于2020年12月底正式投入使用。該中心包括形態(tài)學(xué)、人體機(jī)能學(xué)、病原生物學(xué)、分子醫(yī)學(xué)等教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，其中人體機(jī)能學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室面積為140平方米，包括12套信息化集成化信號采集處理系統(tǒng)、1套大屏輔助教學(xué)系統(tǒng)等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以及配套改造后的網(wǎng)絡(luò)、水、電、氣等。

信息化集成化信號采集處理系統(tǒng)是由成都泰盟軟件有限公司所生產(chǎn)的BL-422I和BL-425I系列系統(tǒng)構(gòu)成，該系統(tǒng)集成了刺激器和4通道同步采樣裝置，并內(nèi)置呼吸機(jī)、頂部全局?jǐn)z像機(jī)、可升降實(shí)驗(yàn)平臺和實(shí)驗(yàn)照明系統(tǒng)。

此外，醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心還配置了壓力傳感器、恒溫平滑肌槽等設(shè)備，完全滿足機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的需要,能夠承擔(dān)人體機(jī)能學(xué)的動物實(shí)驗(yàn)部分[8]。

大屏輔助教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊，可用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)，也可實(shí)時(shí)觀看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作情況，還可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)演示、聯(lián)機(jī)討論、遠(yuǎn)程輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)等功能[9]。教學(xué)平臺人、財(cái)、物統(tǒng)一管理，已初步建成“三合一”(信息化、數(shù)字化、智能化)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。

1.2 人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

師資隊(duì)伍與學(xué)科建設(shè)是“雙一流”大學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必備前提和關(guān)鍵因素[10]，構(gòu)建一支結(jié)構(gòu)合理、優(yōu)質(zhì)高效、政治素質(zhì)強(qiáng)、師德師風(fēng)優(yōu)良、教學(xué)科研一體的一流的師資隊(duì)伍是課程體系建設(shè)的基本要求[11]。依托國家級精品課程與國家級精品資源共享課——生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，根據(jù)人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)校組建了由6名教師組成的人體機(jī)能學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，成員均為博士研究生，其中教授3人，副教授2人，實(shí)驗(yàn)師1人，并且以中青年為主，擁有生理學(xué)、藥理學(xué)和病理生理學(xué)專業(yè)多年的教學(xué)和科研經(jīng)歷及優(yōu)秀的教學(xué)成果，是一支綜合素養(yǎng)高、年齡構(gòu)成合理的專業(yè)化師資隊(duì)伍。對人體機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)課程的教學(xué)測評包括校級、院級教學(xué)督導(dǎo)組不定期聽課，以及課程結(jié)束后學(xué)生對教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行課程評分。實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在開課前進(jìn)行合理分工、相互協(xié)作，明確共同的教學(xué)目標(biāo)與課程思政切入點(diǎn)。每次實(shí)驗(yàn)課前均進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，提前發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中可能遇到的問題，在完成教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)著重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。在中國科大和安徽省教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，支持并鼓勵(lì)教師從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和教學(xué)手段的革新，并為教師的成長和晉升提供有利條件。學(xué)校積極組織學(xué)院內(nèi)部及校內(nèi)外的參觀訪問、教學(xué)觀摩和教學(xué)方法研討活動來加強(qiáng)教師間的交流，促進(jìn)教師成長，加強(qiáng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

1.3 人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分，在培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才中具有不可替代的作用[12]，它既是與理論教學(xué)相互協(xié)調(diào)的橋梁，又是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)造性能力的途徑。人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容包含：人體正常的生命活動規(guī)律及其機(jī)制；藥物與機(jī)體相互作用規(guī)律及原理[13]；疾病狀態(tài)下的病理生理功能變化及其機(jī)制。該課程教學(xué)目的是使學(xué)生通過跨學(xué)科整合的綜合性實(shí)驗(yàn)課程將多學(xué)科理論教學(xué)知識進(jìn)行有機(jī)的連接[6]，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生基本技能、綜合能力和科研能力，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì)。

人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)調(diào)以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的理念[14]，在教師的教學(xué)指導(dǎo)下，充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性。實(shí)驗(yàn)包括生理學(xué)、藥理學(xué)和病理生理學(xué)三個(gè)部分的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，涵蓋基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)三個(gè)類別，具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及類別如表1所示?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要是經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和基礎(chǔ)技術(shù)方法，其目的是訓(xùn)練學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能，為學(xué)生提供獲取知識的可能性；綜合實(shí)驗(yàn)融合了跨學(xué)科教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的綜合性，以培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力，體現(xiàn)實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的融合性；創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)一定的獨(dú)特性、前瞻性，注重個(gè)性化培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好，提升學(xué)生創(chuàng)新思維能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新智慧。此外，學(xué)校還開展了學(xué)習(xí)記憶的生理基礎(chǔ)——海馬長時(shí)程增強(qiáng)現(xiàn)象、血型鑒定和交叉配血、耳蝸微音器電位等多個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，其中海馬長時(shí)程增強(qiáng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)已入選省級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。在今后的教學(xué)體系中，將進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)室開放機(jī)制，鼓勵(lì)本科生開展自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

表1 人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.4 人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段建設(shè)

人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要教學(xué)手段是以人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)室為平臺，充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)生物信息采集與分析系統(tǒng)、多媒體大屏教學(xué)輔助系統(tǒng)、答題寶系統(tǒng)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的教學(xué)資源。依托信息化、數(shù)字化、智能化的資源與技術(shù)優(yōu)勢，在課前利用答題寶系統(tǒng)對學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和復(fù)習(xí)理論知識進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識薄弱點(diǎn)；在教學(xué)中始終堅(jiān)持小班教學(xué)，充分利用大屏教學(xué)輔助系統(tǒng)生動形象地展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容；課后利用生物信息分析系統(tǒng)分析和傳輸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。此外，在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，選擇部分經(jīng)典實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)。通過學(xué)生自主觀看教學(xué)視頻、教學(xué)案例和大綱，完成課前教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)；學(xué)生經(jīng)過分組討論，以學(xué)生為主體、團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)[15]，促進(jìn)知識的內(nèi)化，在課堂上教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識進(jìn)行匯報(bào)，由學(xué)生在課堂上教學(xué)，教師進(jìn)行簡要總結(jié)并回答學(xué)生的疑問，輔導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識拓展，以點(diǎn)帶面，幫助其系統(tǒng)全面掌握所學(xué)內(nèi)容；課后教師對學(xué)生學(xué)習(xí)及團(tuán)隊(duì)合作效果做出綜合評價(jià)，師生互評、反饋學(xué)習(xí)體驗(yàn)。通過知識傳遞、知識內(nèi)化、知識鞏固的顛倒安排，將“先教后學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后教，以學(xué)定教”，將學(xué)生由被動接受的聽眾轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)的主動參與者[16]，其學(xué)習(xí)積極性明顯增強(qiáng)。此外，還開展了啟發(fā)式教學(xué)[17]，以學(xué)生為中心，鼓勵(lì)學(xué)生主動提問、發(fā)現(xiàn)問題、思考問題并解決問題，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)人體機(jī)能學(xué)的積極性，使教學(xué)效果得以提高。

1.5 人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)

目前，人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教材采用的是自編講義,內(nèi)容主要是所開設(shè)的15個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。此外，電子教材和書籍教材的編撰工作也在進(jìn)行中，內(nèi)容分為五個(gè)部分：第一部分是基礎(chǔ)知識與技能，包括常用設(shè)備、動物、器械、儀器、生物信號采集與處理系統(tǒng)等的介紹與使用方法；第二部分是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，以生理、藥理和病理生理課程內(nèi)容的理論知識為基礎(chǔ)，訓(xùn)練學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能，以學(xué)習(xí)機(jī)能實(shí)驗(yàn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方法為主；第三部分為綜合性實(shí)驗(yàn)，以加強(qiáng)學(xué)生知識綜合能力、擴(kuò)展知識面，加強(qiáng)知識點(diǎn)的融會貫通；第四部分為創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)“雙一流”醫(yī)學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究能力、科研能力和創(chuàng)新意識；第五部分為人體生理實(shí)驗(yàn)，建立以人體為對象的實(shí)驗(yàn)體系，用人體自身器官系統(tǒng)的功能變化指標(biāo)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)動物的變化指標(biāo)，使學(xué)生直接觀察人體機(jī)能變化，為學(xué)生營造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生將理論與實(shí)踐相聯(lián)系，促進(jìn)基礎(chǔ)教學(xué)與臨床實(shí)際相結(jié)合，使其可以系統(tǒng)地、整體地觀察并解決問題[18]。

2 人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用效果

人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是中國科大三年級醫(yī)學(xué)生的專業(yè)必修課程，共80學(xué)時(shí)。學(xué)校分別于2020年和2021年完成了2017、2018級醫(yī)學(xué)生的人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，2019級醫(yī)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目前仍在進(jìn)行中。為了解該課程的教學(xué)效果，進(jìn)一步提高人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，以中國科大2017級、2018級醫(yī)學(xué)英才班27名學(xué)生為研究對象，采用自制問卷通過校內(nèi)教學(xué)質(zhì)量管理平臺對27名學(xué)生進(jìn)行了教學(xué)滿意度調(diào)查，內(nèi)容包括課程設(shè)置、難易度、學(xué)習(xí)興趣、能力培養(yǎng)等。共回收有效問卷 27份，有效率為100%。結(jié)果顯示，絕大部分學(xué)生認(rèn)為該課程安排合理、準(zhǔn)備完善，培養(yǎng)了其獨(dú)立分析與解決問題的能力，完善了自身的知識結(jié)構(gòu)，并且激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣；但在課程難易度方面，有37%的學(xué)生認(rèn)為有點(diǎn)難和非常難(如表2所示)。

表2 2017—2018級學(xué)生對人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評價(jià) n(%)

3 討論

人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)是以生理學(xué)、藥理學(xué)、病理生理學(xué)理論知識為基礎(chǔ)，將三門學(xué)科的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合的一門基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)綜合性實(shí)踐課程，在培養(yǎng)“雙一流”大學(xué)創(chuàng)新型高層次醫(yī)學(xué)人才的實(shí)驗(yàn)操作能力、分析問題、解決問題和科學(xué)研究能力方面發(fā)揮著重要作用[19]。經(jīng)過四年的不斷積累，中國科大目前建立了較為完整的人體機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)體系：首先，搭建了信息化、數(shù)字化、智能化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，滿足了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求并提升教學(xué)效果；其次，通過人才引進(jìn)與培育，建設(shè)了一支高水平的師資隊(duì)伍，學(xué)生在掌握并整合相關(guān)知識水平的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展前沿科技進(jìn)展信息，加強(qiáng)思政教育；此外，利用多種教學(xué)方式開展綜合性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，積極調(diào)動學(xué)生的主動性、創(chuàng)造性，將培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力落到實(shí)處，尤其是斑馬魚視動實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及儀器均是由學(xué)校自主設(shè)計(jì)與制作的。

教學(xué)滿意度調(diào)查結(jié)果顯示：90%以上的學(xué)生對該課程感到滿意(如表2所示)，認(rèn)為其教學(xué)安排合理，教學(xué)大綱和授課計(jì)劃清晰明了；實(shí)驗(yàn)所需教材、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和試劑準(zhǔn)備完善，滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)需求；培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析與解決問題的能力，激發(fā)了其學(xué)習(xí)興趣等。

盡管學(xué)校實(shí)驗(yàn)課在實(shí)驗(yàn)平臺、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、教學(xué)內(nèi)容建設(shè)等方面取得了一定的成績，但也發(fā)現(xiàn)該課程存在以下不足：①實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目操作難度較高。②由于課程內(nèi)容涉及多學(xué)科，相關(guān)理論知識的整合和完善不夠、理論課程與實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在分割脫節(jié)的問題。③該課程涉及大量的實(shí)驗(yàn)動物及多種操作技能，某一操作環(huán)節(jié)的疏漏就會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，以至無法觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。④實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目須完善。在目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，僅有一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是人體生理學(xué)實(shí)驗(yàn)，需要引進(jìn)人體生理實(shí)驗(yàn)平臺，增加一部分人體生理學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。⑤學(xué)生反饋課程難度相對較高，需要加強(qiáng)課程前沿知識的拓展。今后學(xué)校將不斷完善和改進(jìn)該實(shí)驗(yàn)課程，均衡實(shí)驗(yàn)難度，增加人體生理實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的比重，打造機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)金課，爭創(chuàng)一流課程。秉承中國科大“科教結(jié)合，理實(shí)結(jié)合”的優(yōu)良傳統(tǒng)，打通生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，勇于嘗試，大膽創(chuàng)新，為社會培養(yǎng)更多的醫(yī)學(xué)創(chuàng)新人才。