生理学“科研设计性实验教学”的探索
摘要：生理学作为生物学属支主要研究生物体功能活动的基本规律，是医学的基础学科，也是一门实践性和实验性很强的学科。我们教学中开设的生理学“科研设计型”实验教学课程开发了学生的设计创作思维能力，培养学生的科学研究素养。
关键词：生理学 科研 实验教学
Doi：10.3969/j.issn.1671-8801.2014.10.288
【中图分类号】R-1 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801(2014)10-0178-01
生理学是生物学的一个属支，它研究的主要内容是生物体功能活动的基本规律，因此它是医学的基础学科。大学生的学习专业中只要涉及到医学方面的内容，生理学肯定是一门必修课。生理学的系统性理论知识是科学家们通过对人体和动物的长期观察、实验的不断研究分析和积累形成的，从而，生理学也就成为了实践性和实验性很强的学科。在教学过程中，通过开设生理学实验课程，一方面学生可以通过生理实验来验证所学的相对应的理论知识，起到相得益彰进一步理解巩固所学的知识；另一方面也能使学生掌握一些生理学研究的基本实验操作技能。但是近年来，尤其进入21世纪以后，随着社会经济的不断增长，生物学知识和技术也在飞速发展，医学方面的本科生仅仅掌握这些基础的理论知识以及一些最基本简单的实验操作已经远远不能满足社会的需求。[1]
, 百拇医药
生物技术、医学研究都在发生着日新月异的改变，因此在医学生的培养过程中注重培养学生的科学研究素养显得尤为突出和重要。[2]生理学作为这样一门实践性和实验性很强的基础医学必修课，在实验教学过程中注重开发学生的“设计创作思维能力”显示出实施和加强的必要性。我们学科开设的“科研设计型”实验教学课程分以下三个阶段进行：
1 将教学内容扩展至科研实验，唤起学生对科研的好奇心
生理学作为一门独立的学科形成是目前公认的1628年威廉·哈维(Harvey W，1578—1657)首次用实验研究心脏和血液的运动，发表了有关血液循环的标志性著作《心血运动论》，由此让学生明白生理学实验研究是获得生理学知识的重要基础；19世纪以来，以1847年法国科学家路德维希(Ludwig)为代表，他发明了记波器(kymograph)将实验结果记录下来，对生理学的发展起到了极大的推动作用。通过以上一系列生理学的发展简史的介绍增加了生理学内容的趣味性，同时也极大的增强了学生对生理学学习的好奇心。20世纪50年代英国科学家霍奇金(Hodgkin)和赫胥黎(Huxley)使用微电极技术直接测量了膜电位，根据这样的一些实验方法在教授实验课的过程中结合我们实验室具体研究的课题，将当时所用的实验方法也向学生进行详细的介绍。例如我们实验室的研究课题中涉及有关白介素-6(interleukin- 6，IL-6)对神经元的保护作用，实验课时组织学生分组参观我们实验室的膜片钳设备，同时让学生直接观察我们如何在神经细胞上采集离子信号，由此可以提示学生生理学任何重大的发现和理论的提出都是以实验为基础的。[3]
, 百拇医药
2 科学研究理论相关知识培养，让学生进行实验设计
20世纪以来，各学科知识之间相互交叉渗透，我们实验室的研究方向也是交叉学科的神经-内分泌-免疫，要求学生学习过程中各科知识相互结合，相辅相成。在实验课的教学中通过复习回顾生理学、生物化学、微生物学、免疫学、遗传学、分子生物学等多门已授学科的知识，帮助学生进一步巩固基本理论知识并拓展相关科研基础知识。
在以上多门科目的复习、巩固和拓展的基础之上介绍科研相关的基本要点，指导学生：①通过图书馆、互联网中外文献数据库等渠道检索相关资料查阅文献。对于医学生而言网上较常用的中文数据库是中国知识基础设施工程(China National Knowledge Infrastructure)即是CNKI；常用的外文检索有PubMed搜寻引擎，它提供生物医学方面的论文搜寻以及摘要；HighWire Press是全球最大的提供免费全文的学术文献出版商，等等。例如，我们研究课题中有关帕金森病(PD)研究机制观察神经元炎症反应，介绍学生进入pubmed等相关网页，通过相对应的关键词“PD”AND “Neuroinflammation”来检索文献。②获得实用数据后如何统计，介绍常用的统计方法及统计软件；例如目前学生初步涉及科学研究实验，相对含量较小，可以采用t检验。如果接触到实验分组为两组以上可以采用方差检验。另外目前我们运用较普遍的统计软件是spss。③表格和图像的绘制，介绍常用的柱状图、曲线图等如何使用软件制作等等。医学实验数据较多的图表制作一般采用Excel软件制作曲线图和柱状图，对于原始的照片图像等可采用photoshop编辑整改。通过以上一系列科研相关基础知识和要点的培训，让学生对科研有初步的了解和认识。然后对学生进行实验分组，一般3～4位学生为一个小组，给予学生两周的时间设计实验。
, 百拇医药
3 增设探索性实验项目，丰富传统实验教学内容
3.1 课题确定。各小组通过查阅和搜集资料后进行相应的实验设计，每个小组整理出一份开题报告，制作出简明扼要的Power Point。实验课上每组派出一位代表进行汇报，汇报结束后学生之间互相提问、解答、讨论并对每组所设计的实验进一步完善。最后由全班同学公开讨论决定自己确定需开展的实验项目和内容。例如生理实验课程中“家兔的血压测定”是经典的实验项目之一，学生通过结合我们实验室科研研究的神经-内分泌-免疫方向，讨论设计后增加了“神经递质或内分泌激素对免疫系统影响”的这一项目，由此在传统的实验项目上增加了新的研究内容。
3.2 方案设计。由全班学生自主决定新增的实验内容后，学生与教师共同讨论设计方案的可行性，确定设计方案。具体的设计方案应该包括学生自行设计实验的研究目标。例如确定了上述新课题以后，进一步确定研究的目标是神经内分泌因素对生理指标血压的影响以及新增加的研究目标为对免疫系统的影响。研究的具体内容和具体方法、实验流程图、实验所需的仪器、设备及试剂、预计的实验结果、实验注意事项等等。
, 百拇医药
3.3 实验操作。根据新增的实验内容和实验设计方案，学生自行配制试剂、选择所需的实验器材和仪器设备、独立的进行实验操作。要求学生操作过程中要胆大心细，严谨求实，正确如实的记录所检测出的实验数据。实验过程中如果发现新的问题或现象时，要开拓思路，进一步制定解决问题的方法，如自行不能解决的问题及时汇报老师后讨论解决。教学过程中，教师通过巡视及时给予有针对性的参考意见和指导。
3.4 实验数据整理、分析。实验一般安排1次预实验，3次正式实验。实验操作结束后，通过教师指导学生认真整理实验资料，每组学生对自己的实验结果和数据进行研究和统计学分析，并绘制出相应的图像和表格。每一小组要进一步讨论实验结果是否具有科学性，实验数据准确与否，讨论是否清晰符合逻辑，结论是否得当，学会以科研论文的方式实事求是总结。
3.5 汇报交流、评价。每组学生将实验报告以研究论文的形式书写，小组之间相互交流比较相互的结果是否相似或一致，最终得出客观的判断、结论和解释。每组派出一位代表用幻灯片汇报并说明所获得的实验结果和实验中还存在的缺陷，养成对实验数据误差进行分析的习惯。教师组织学生共同评价，让学生从评价中获取新的知识，调动学生学习的积极性，激发学生的设计创新欲望。
, http://www.100md.com
我们开设的“科研设计性实验”教学克服了教育只偏重理论教学的问题，同时改善了实验中只包含一些基本操作技能的现象。教学过程中我们通过增加实验项目培养了学生从由表及里的找出事物内在联系和发展规律的思维习惯，更重要的是学生根据自己的兴趣自行设计、操作实验，极大的培养了学生实践和设计创新的能力，激发了学生的科研兴趣，提高了学生的综合素质。
参考文献
[1]王春义，李进新.加强实验教学，提高学生的创新能力[J].实验技术与管理，2002：129～131
[2]刘亚伟，吕志平，彭洁等.本科生加入研究团队提高中医科研实验室内涵建设的探索[J].南方医学教育，2011：9～10
[3]姚泰主编.生理学.北京：人民卫生出版社，2005, 百拇医药(包璟崟)
关键词：生理学 科研 实验教学
Doi：10.3969/j.issn.1671-8801.2014.10.288
【中图分类号】R-1 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801(2014)10-0178-01
生理学是生物学的一个属支，它研究的主要内容是生物体功能活动的基本规律，因此它是医学的基础学科。大学生的学习专业中只要涉及到医学方面的内容，生理学肯定是一门必修课。生理学的系统性理论知识是科学家们通过对人体和动物的长期观察、实验的不断研究分析和积累形成的，从而，生理学也就成为了实践性和实验性很强的学科。在教学过程中，通过开设生理学实验课程，一方面学生可以通过生理实验来验证所学的相对应的理论知识，起到相得益彰进一步理解巩固所学的知识；另一方面也能使学生掌握一些生理学研究的基本实验操作技能。但是近年来，尤其进入21世纪以后，随着社会经济的不断增长，生物学知识和技术也在飞速发展，医学方面的本科生仅仅掌握这些基础的理论知识以及一些最基本简单的实验操作已经远远不能满足社会的需求。[1]
, 百拇医药
生物技术、医学研究都在发生着日新月异的改变，因此在医学生的培养过程中注重培养学生的科学研究素养显得尤为突出和重要。[2]生理学作为这样一门实践性和实验性很强的基础医学必修课，在实验教学过程中注重开发学生的“设计创作思维能力”显示出实施和加强的必要性。我们学科开设的“科研设计型”实验教学课程分以下三个阶段进行：
1 将教学内容扩展至科研实验，唤起学生对科研的好奇心
生理学作为一门独立的学科形成是目前公认的1628年威廉·哈维(Harvey W，1578—1657)首次用实验研究心脏和血液的运动，发表了有关血液循环的标志性著作《心血运动论》，由此让学生明白生理学实验研究是获得生理学知识的重要基础；19世纪以来，以1847年法国科学家路德维希(Ludwig)为代表，他发明了记波器(kymograph)将实验结果记录下来，对生理学的发展起到了极大的推动作用。通过以上一系列生理学的发展简史的介绍增加了生理学内容的趣味性，同时也极大的增强了学生对生理学学习的好奇心。20世纪50年代英国科学家霍奇金(Hodgkin)和赫胥黎(Huxley)使用微电极技术直接测量了膜电位，根据这样的一些实验方法在教授实验课的过程中结合我们实验室具体研究的课题，将当时所用的实验方法也向学生进行详细的介绍。例如我们实验室的研究课题中涉及有关白介素-6(interleukin- 6，IL-6)对神经元的保护作用，实验课时组织学生分组参观我们实验室的膜片钳设备，同时让学生直接观察我们如何在神经细胞上采集离子信号，由此可以提示学生生理学任何重大的发现和理论的提出都是以实验为基础的。[3]
, 百拇医药
2 科学研究理论相关知识培养，让学生进行实验设计
20世纪以来，各学科知识之间相互交叉渗透，我们实验室的研究方向也是交叉学科的神经-内分泌-免疫，要求学生学习过程中各科知识相互结合，相辅相成。在实验课的教学中通过复习回顾生理学、生物化学、微生物学、免疫学、遗传学、分子生物学等多门已授学科的知识，帮助学生进一步巩固基本理论知识并拓展相关科研基础知识。
在以上多门科目的复习、巩固和拓展的基础之上介绍科研相关的基本要点，指导学生：①通过图书馆、互联网中外文献数据库等渠道检索相关资料查阅文献。对于医学生而言网上较常用的中文数据库是中国知识基础设施工程(China National Knowledge Infrastructure)即是CNKI；常用的外文检索有PubMed搜寻引擎，它提供生物医学方面的论文搜寻以及摘要；HighWire Press是全球最大的提供免费全文的学术文献出版商，等等。例如，我们研究课题中有关帕金森病(PD)研究机制观察神经元炎症反应，介绍学生进入pubmed等相关网页，通过相对应的关键词“PD”AND “Neuroinflammation”来检索文献。②获得实用数据后如何统计，介绍常用的统计方法及统计软件；例如目前学生初步涉及科学研究实验，相对含量较小，可以采用t检验。如果接触到实验分组为两组以上可以采用方差检验。另外目前我们运用较普遍的统计软件是spss。③表格和图像的绘制，介绍常用的柱状图、曲线图等如何使用软件制作等等。医学实验数据较多的图表制作一般采用Excel软件制作曲线图和柱状图，对于原始的照片图像等可采用photoshop编辑整改。通过以上一系列科研相关基础知识和要点的培训，让学生对科研有初步的了解和认识。然后对学生进行实验分组，一般3～4位学生为一个小组，给予学生两周的时间设计实验。
, 百拇医药
3 增设探索性实验项目，丰富传统实验教学内容
3.1 课题确定。各小组通过查阅和搜集资料后进行相应的实验设计，每个小组整理出一份开题报告，制作出简明扼要的Power Point。实验课上每组派出一位代表进行汇报，汇报结束后学生之间互相提问、解答、讨论并对每组所设计的实验进一步完善。最后由全班同学公开讨论决定自己确定需开展的实验项目和内容。例如生理实验课程中“家兔的血压测定”是经典的实验项目之一，学生通过结合我们实验室科研研究的神经-内分泌-免疫方向，讨论设计后增加了“神经递质或内分泌激素对免疫系统影响”的这一项目，由此在传统的实验项目上增加了新的研究内容。
3.2 方案设计。由全班学生自主决定新增的实验内容后，学生与教师共同讨论设计方案的可行性，确定设计方案。具体的设计方案应该包括学生自行设计实验的研究目标。例如确定了上述新课题以后，进一步确定研究的目标是神经内分泌因素对生理指标血压的影响以及新增加的研究目标为对免疫系统的影响。研究的具体内容和具体方法、实验流程图、实验所需的仪器、设备及试剂、预计的实验结果、实验注意事项等等。
, 百拇医药
3.3 实验操作。根据新增的实验内容和实验设计方案，学生自行配制试剂、选择所需的实验器材和仪器设备、独立的进行实验操作。要求学生操作过程中要胆大心细，严谨求实，正确如实的记录所检测出的实验数据。实验过程中如果发现新的问题或现象时，要开拓思路，进一步制定解决问题的方法，如自行不能解决的问题及时汇报老师后讨论解决。教学过程中，教师通过巡视及时给予有针对性的参考意见和指导。
3.4 实验数据整理、分析。实验一般安排1次预实验，3次正式实验。实验操作结束后，通过教师指导学生认真整理实验资料，每组学生对自己的实验结果和数据进行研究和统计学分析，并绘制出相应的图像和表格。每一小组要进一步讨论实验结果是否具有科学性，实验数据准确与否，讨论是否清晰符合逻辑，结论是否得当，学会以科研论文的方式实事求是总结。
3.5 汇报交流、评价。每组学生将实验报告以研究论文的形式书写，小组之间相互交流比较相互的结果是否相似或一致，最终得出客观的判断、结论和解释。每组派出一位代表用幻灯片汇报并说明所获得的实验结果和实验中还存在的缺陷，养成对实验数据误差进行分析的习惯。教师组织学生共同评价，让学生从评价中获取新的知识，调动学生学习的积极性，激发学生的设计创新欲望。
, http://www.100md.com
我们开设的“科研设计性实验”教学克服了教育只偏重理论教学的问题，同时改善了实验中只包含一些基本操作技能的现象。教学过程中我们通过增加实验项目培养了学生从由表及里的找出事物内在联系和发展规律的思维习惯，更重要的是学生根据自己的兴趣自行设计、操作实验，极大的培养了学生实践和设计创新的能力，激发了学生的科研兴趣，提高了学生的综合素质。
参考文献
[1]王春义，李进新.加强实验教学，提高学生的创新能力[J].实验技术与管理，2002：129～131
[2]刘亚伟，吕志平，彭洁等.本科生加入研究团队提高中医科研实验室内涵建设的探索[J].南方医学教育，2011：9～10
[3]姚泰主编.生理学.北京：人民卫生出版社，2005, 百拇医药(包璟崟)