摘 要:本文总结了我校基础医学实验教学硬件建设(包括实验室优化重组、设备及其维护和人文环境)和软件建设(包括中心管理、课程体系建设、师资队伍建设、教学研究及成果、教材建设等)改革的内容和效果,并提出今后改革的方向。
关键词:基础医学 实验教学 教学改革
为适应新世纪教学改革的需要,提高学生的综合实验能力,培养高素质医学人才,强化学生的实验技能和科研训练已经成为创新型人才培养的重要组成部分。我们以原实验管理中心为基础,软件建设、硬件建设两手抓,取得显著效果。
1 加强系列实验技术平台为主的硬件建设
学校自1998年开始进行实验教学改革,成立了实验教学管理中心,隶属基础医学院。一方面,通过将药理学、生理学和病理生理学实验内容进行有机整合,形成了一门新的《机能实验学》课程体系,所属实验室合并为共用的机能学实验室,并于1999年完成了对机能实验教学的独立运转,实现了人、财、物完全独立。2002年,学校下拨150万元用于机能学实验室的更新改造;另一方面,将病理学、组织胚胎学、细胞生物学、免疫学等涉及显微镜使用的专科实验室实行专管公用,形成了形态学实验室。2003年,学校下拨200万元用于形态学实验室的更新改造,新建4间第I代显微数码互动形态学实验室;2006年又建成4间第II代数码互动形态学实验室。近2年,又对基础医学院所属实验室进行优化重组,以解剖学(包括系统解剖、局部解剖和断层解剖等)、形态学、机能学以及细胞培养与免疫学等四大技术平台为主体,建成系列的研究型综合实验室,每间教室都实现了网络化多媒体电子教学功能。新装修的机能实验室面积510多平方米,新改建形态学实验室共870多平方米,并达到省级实验教学示范中心要求。
实验室建设当然应有相应的仪器设备配备。几年来,我们投入2000万元配备了1511件较先进的教学仪器设备(包括PC-LAB生理信号记录系统、图像、实物投影系统和显微直播系统、多通道图像实时传输和分析系统、莱卡显微镜、752分光光度计、离子分析仪、血气分析仪、血液粘度测定仪、全自动生化分析仪、微循环观察显微镜、细胞培养箱、超净工作台等(见表1)。从2004年开始,学校每年下拨50万元到实验教学管理中心,用于教学仪器设备更新,20万元用于教学实验常规耗材与试剂的购置。使用率较高的教学电脑配件、换能器和手术器材等的更新率在10~20%左右。
我们还重视人文环境与设施的建设。所有实验教室达到安全、舒适、清洁、卫生,通风、照明良好;实验室房间高度不低于2.5 米;实验室生均占有实际使用面积至少达到2.5平方米的标准。
2 加强以实验技术平台为基础的软件建设
这方面的建设主要包括中心管理、课程体系建设、师资队伍建设、教学研究等。
2.1 管理体制
实验教学管理中心为校级实验中心,隶属基础医学院,实施校、院两级管理,全面负责本科学生医学基础课实验教学工作。学校教务处、教保处负责中心的建设,提供其正常运转、维修及更新改造经费。基础医学院负责协调本中心的教学师资队伍建设、实验设备与场地使用和科室发展等具体情况。实验管理中心负责基础医学教学实验室的集中管理和建设规划(下页表1)。
实验管理中心下设主任1名,负责全面工作;副主任1名,负责教学工作;教学组长4名,分别负责所属4大综合性实验室的教学和管理工作;工程师1名,负责仪器、设备的日常维护与正常运行。各负责人制订相应的规章制度,按章实施。比如,本中心购置的教学仪器设备,必须经专家论证、公开招标;购置后,由教保处进行统一验收、编号、建帐、制卡、录入工作。贵重仪器设备设定专门人员负责操作和管理,上机操作必须做好登记等等。
在实验室的管理上,我们探索了新的教学运转机制。对于合并重组后的机能学和形态学实验室,坚持优化组合、资源共享,高效运转的原则,达到教学需要的最大满足、实验室设施最低损耗、实验室资源最大利用、管理力量的最小投入。我们对实验室的管理和运转机制作了大量的探索工作,确定把“专管共用”和“集约化建设”作为实验室建设和管理的基本目标。“专管”,即要求实验室归属于实验教学管理中心统管;“共用”即相关的学科按教学需求有计划使用。“集约化建设”则指实验教学管理中心统一组织和协调实验室的建设和实验仪器设备的统一购置、维护、升级等事项。同时建立和完善实验室的教学和管理制度,加强检查监督和落实。各相关学科教研室,主要按计划在实验教学管理中心的调度下,组织实验教学的实施和质量保证。
2.2课程体系建设
2.2.1机能实验学课程体系结构
由于我们在实验教学目标上,实行“三个强调”,即强调打牢实验基础的知识教育,强调动手能力的综合教育,强调科研素质培养的创新思维教育。因此,在课程内容体系上我们主要进行以下两方面的设置:
一是比较系统地增加了实验基本知识、实验基本方法和基本操作技能等方面的“三基”教育。系统地介绍了实验动物特点与选择、实验仪器原理与操作、实验试剂种类与配制方法、实验基本操作技术、实验设计原理、实验数据分析等基本实验知识。
二是课程内容和知识点上呈现立体交叉、逐步递进原则。 即先安排一些知识点比较单一的生理、药理等学科经典性基础性实验内容,使学生对专科相关实验知识和方法有初步的认识;然后再向多学科知识交叉融合、实验技术涉及面较广的综合性实验递进。综合性实验中既有正常生理功能测定,又有异常病理生理变化观察;既有器官功能的分析,又有药物干预机理的探讨;既包括典型的机能学知识,又增加了部分形态与生化代谢方面的实验内容,使同学们对实验研究有一个比较全面和立体的概念; 最后再递进到模拟科研过程、培养学生创新精神的探索性实验。
2.2.2形态学实验课程体系结构
形态学实验课程体系遵照以下原则:
一是按照实验技术、发育特点、结构特征归类进行梯次训练,从胚胎组织结构到成年组织梯进, 从整体组织结构到单细胞亚微结构梯进,从正常组织形态结构到异常组织病理形态结构的梯进。
二是注意形态学教学的系统性、完整性,从总体上宏观设计教学内容和课程体系,把实验技术要求相近或相同的细胞生物学、医学遗传学、组织学与胚胎学和病理学的实验内容,采取精简、融合、重组等方式进行优化,使知识结构更系统、紧凑、条理性更强。
首先对实验总学时压缩到90个学时。种类实验项目的学时比例进行了调整,基本达到:基础理论及技术占15%,基础实验占50%,综合性和设计性实验占35%。其次,实验内容的优化组合,即在介绍基本知识和概念之后,以器官系统为中心编排实验教学内容,使之更加符合形态学教学本身的规律,符合人的逻辑思维规律,有利于学员思维能力的培养。同时新《实验教程》增加了像空气栓塞、临床病理读片、病理讨论等综合性实验项目。培养独立思考、分析和解决问题的能力,使学生能够把病变组织的形态变化与机能、代谢以及临床表现有机地结合起来,以达到使学员系统地实践和掌握所学的知识,并为以后医学课程的学习奠定良好的基础。
2.2.3教学内容、比例与组织方式
机能实验学课程计划学时为100学时,我们将教学内容分两阶段实施。第一阶段安排在第四学期完成,内容主要包括实验“三基知识”(占16%)和基础性实验内容(占34%);第二阶段安排在第五学期进行,内容主要包括综合性实验(占32%)和创新探索性实验内容(占18%)。其目的主要是使同学们既能掌握实验综合技能,又使实验知识能与相应学科的理论知识比较好的联系起来。学生所做的各专科基础性实验几乎都是在其理论课开课后不久进行,便于使同学们加深对理论课的理解和掌握。其次,同学到第五学期时已比较全面地学习和掌握了医学相关基础知识,适合于同学开展综合性实验并进行创新思维的设计实验。
形态学各学科实验穿插安排在相应的理论课程之中,与理论课紧密结合在一起,以加深对相应理论课程的理解和掌握。各类实验项目的学时比例也进行了调整,基本达到:基础理论及技术占15%,基础实验占50%,综合性和设计性实验占35%。
2.2.4实验教学方法与手段的更新
主要表现在以下三个方面:
一是实现实验教学手段网络化和数字化。机能学实验室采用融生物信号的采集、刺激、记录、打印等功能为一体的PC-LAB微机化实验教学系统;形态学实验室采用了先进的显微图像分析系统。通过网络和软件支持,实现教学手段的现代化、网络化和数字化。在这套系统上,学生和教师可进行实时、互动的音频和视频交流。
二是采用计算机的虚拟现实技术实现了实验的虚拟性与实验教学方法的多样性。除指导学生进行实际的动物实验或显微镜观察细胞组织等操作外,我们还采用计算机进行三维虚拟仿真实验操作,如模拟药物对心肌功能的影响、小肠平滑肌性质观察、细胞分裂与分化等,不仅使学生有身临其境的感觉,而且可反复练习,加深印象。
三是实验学教学素材上网,实行网络化教学的超时空特性。学校局域网的普及,以及教学课件的上网,大大激发了学生的学习兴趣和学习方式。学生可以在课前、课后任何时间、在校园网上的任何一个终端上自学、预习和复习各学科实验学有关内容,提前了解实验的要求、步骤和注意事项,彻底打破了以往“以教师、教材、课堂为中心”的传统教学观念,真正实现了教学“信息交流,资源共享”的优势。学生可以充分发挥自己学习的主动性和创造性,针对自己的学习进度、学习方式,有选择性地学习,打破了教学过程、时间、空间的界限,随时随地地在计算机上进行学习和交流,大大增加了教学的灵活性和针对性。
2.2.5教学与科研结合情况
我校病理生理学教研室有赵克森教授领导的全军休克微循环重点实验室,他们对休克微循环有深入的研究。因此,我们在机能实验中设置了失血性休克和感染性休克实验,并对家兔肠系膜微循环进行观察;病理生理学教研室尹炳生教授领导的心电研究中心首创头胸导联,并进行了深入的研究。因此,我们在机能实验的高钾血症实验中开展常规导联和头胸导联的对比心电图观察。
2.3师资队伍建设
高素质的师资力量是保证实现教学高水准的关键。在实验教学改革初期成立实验教学管理中心时,学校就十分重视实验教师队伍的建设,分别从相关的病生、药理和生理等学科调入能力强、教学经验丰富的高职称、高学历人员担任该中心的领导和主讲教师。同时注意实验人员层次、结构的合理搭配。目前,本中心管理人员8人,专职教学人员31人,其中主系列人员27人,辅系列人员12人。他们专业结构与层次组成合理,分别由各相应专业人员组成,具有教授、副教授、讲师、助教、实验师等职称;整个师资队伍人员年龄匹配合理;学历构成高,具有博士11人、硕士9人、学士1人,其中硕研以上比例占51.3%。
我们还注重加强高素质人才的引进和培养力度,选择优秀的硕士生或本科生毕业留校,分配到实验教学管理中心;同时选拔本中心的优秀青年教师考研深造,不断提高自身综合素质和教学能力。实验中心有计划地对部分教师实施岗位培训,由相关学科的专家教授讲授,通过短期培训学习,使实验教学人员除掌握原来的学科知识外,还对其它相关学科的实验特点和实验方法有尽快的了解和初步的掌握。教学过程中非常重视年轻教师的培养,为每位青年教师安排了高职教师进行教学指导,定期检查备课情况。教研室每学期实行开课前的预做与试讲制度,同时要求指导导师进行听课,及时将听课意见反馈回青年教师,以提高他们的授课水平。
鉴于形态学教学的特殊性和我校的具体情况,根据形态学实验室建设管理“专管共用”的目标定位和教学实际,决定不将形态学实验课程与相关学科完全剥离。在师资队伍建设上,着眼于各学科的长远发展,我们采取了实验教学管理中心对形态学实验室行使管理职能为主,教学任务的组织实施和各种实验项目特别是切片、标本等实验准备工作,都要依赖于相应的形态学科教师来完成。在组织实施的实践中,不断加强学科间知识的渗透和融合完善实验课程体系,依托现代教育手段,开展相应的实验教学方法和考核办法的改革,探索形态学实验教学管理模式和新型教学模式,逐步实现形态学实验技术队伍的专业化。
2.4教学研究
我们在多年的实验室建设和教学实践中,非常重视教学研究。2003年,我们顺利完成了世界银行贷款资助、教育部高教司重点立项的教学研究课题——实验教学改革研究与实践(编号1292B13044),并通过了国家教育部的评估验收;我们提出的“机能实验学教学方法体系的建立”获2003年校级优秀教学成果二等奖及2004年度校级教学(管理)优秀二等奖;“教学与科研结合,加快学科发展的理论与实践”课题获2001年军队教学成果一等奖;继2001年主办全国“机能实验学师资培训班”之后,有132所院校的约300人次的同行来本单位参观交流,“机能实验学”遂于2005年被批准为全国继续教育项目。近5年来,发表实验教学改革论文近40篇。
我们在实验教学改革过程中,非常重视高水平教材的建设。在教材内容上,对形态学课程内容和体系进行研究,既体现基础性又要有先进性;既体现学科内涵、实验内容的更新,又要反映新技术、新方法、新设备的现代实验技术和手段。我们组织机能学科的专家教授对实验项目进行了多次研讨、论证和认真编写,于2000年4月由人民军医出版社出版了集基础性、综合性和探索性实验为一体的《机能实验学》教材。在该教材编写过程中,我们确立了把握好“三个关系”和体现“三个结合”的编写原则。“三个关系”即一是把握好实验课程的系统性与创新性的关系;二是把握好传统实验内容删减与实验知识完整性的关系;三是把握好实验教学的独立开设与相关课程理论教学的协同关系。“三个结合”为实践经验与经典技术的结合;技术创新与素质培养的结合;实验项目与科研工作的结合。在此基础上,2006年3月,新版《机能实验学》(金春华教授主编)由科学出版社出版。它综合了生理、病理生理,药理三门学科的核心实验课程,增加了综合性实验、探索性实验内容,强调各学科之间的交叉融合,更加注重学生多种能力的培养。课程的实施分为三个阶段:基础性实验、综合性实验、探索性实验。
其他教材包括《现代病理学与实验诊断技术》(人民军医出版社.2003)、《现代医学技术学》(人民军医出版社.2002)、《大学病理学图谱》(中国高等教育出版社.2001)、《病理学技术》(人民卫生出版社.2001)、《病理组织学技术》(人民卫生出版社.2002)、《临床细胞病理学》(河南科学技术出版社.2001)、《病理学实习指导》(人民卫生出版社.2002)、《组织学与胚胎学》CIA课件(人民卫生出版社.2004)、《组织学与胚胎学》(科学出版社,2004)、《组织学与胚胎学实验指导》(中国科学技术出版社.2002)、《病理生理学复习考试指导》(人民军医出版社.2004)等。
在机能实验教学实践中,我们也注意教材的多样化建设,充分利用不同媒体教材的优点来提高教学质量和教学效果。过去2年中,我们自行拍摄了十余部机能实验教学录像片,内容包括基本实验技术方法、基础性实验项目和部分综合性实验项目。也引进了一部有关机能实验的多媒体光盘。同时,我们还制作了较完整的多媒体课件。上述多媒体的课件和录像片都放置在实验室局域网和学校局域网上,供同学们随时调阅。这样既提高了实验教学的效果,也减轻了带课教师的劳动强度。
此外,我校最近拟向国家教育部申请开展远程网络教育。为充分发挥资源优势和推广我校实验教学改革取得的经验与成果,我们将《机能实验学》多媒体课件上报作为进行远程网络教育的课程及课件,使更多的学校和同学能了解我校的实验教学情况,取得更大的社会效益和影响。目前我们已着手制作和增补用于远程教育的流媒体课件。
2.5 教学初见成效
我们几年的改革成果深受学生欢迎。我们对近3年来参加实习或实验的2400名学生进行了问卷调查,初见成效。结果见表2。
3展望
今后,我们将进一步完善教学管理体制,拟扩大实验室开放制度,实行人员公开招聘、竞争上岗、定期考核的管理机制,实行相关人员实验技能培训制度;进一步深化实验教学改革,使实验课程体系更加科学化,尽可能地将目前科研前沿领域取得的一些成果和实验技术方法尽快地转化为教学实验,形成适合本学科特点并具有自身系统性和科学性的完整的实验课程体系;编写《形态学实验》教材和用于远程教育的网络版《机能实验学》教材等等。