多元化教學方式在藥理學教學中的應用

盧麗麗

華中科技大學同濟醫學院藥學院 (武漢 430030)

習近平總書記指出,“創新是一個民族進步的靈魂,是一個國家興旺發達的不竭動力”[1]。2020年國務院辦公廳印發的《關于加快醫學教育創新發展的指導意見》指出,要強化高端基礎醫學人才和藥學人才培養,培養高層次拔尖創新醫學人才。因此,醫學大學生創新思維的培養至關重要。藥理學是醫學教育中的一門重要必修課程,研究藥物與機體(包括病原體)相互作用規律和機制。它是藥學與醫學、基礎與臨床的橋梁學科,為臨床合理用藥、防治疾病提供理論指導。該課程是一門綜合性學科,與生理學、病理學、微生物學、生物化學等醫學基礎學科密切關聯,知識內容廣闊,信息容量大,藥物種類繁多,機制復雜,教學難度較大。傳統的課堂教學中,學生上課時被動地接受大量知識的“灌輸”而缺乏獨自思考的過程,學習主動性不高、認知參與度不足。此外,學科發展日新月異,新藥不斷呈現,教材內容卻不能及時更新,導致教材與臨床存在一定程度的脫節,不利于創新人才的培養。

筆者以“抗凝血藥”一節為例,講述藥理學教學過程中融合多元化教學方式,著重培養學生創新思維。通過“講授、啟發、舉例、提問、設問、討論、比較、探究、研究、視頻、互聯網”等多種教學方法與手段的有機融合,思政元素和科學前沿的自然融入,立足課本,拓展前沿,促使學生自主思維、邏輯思維、發散思維、獨立思維,克服傳統填鴨式教學的弊端,滿足學生的個性化教育需求,拓展學生的知識領域,培養學生創新思維的能力,令學生逐步形成科學創新的基本素養。

1 舉例結合視頻教學激發學生的求知欲

對于任何學科的教學,增強學生學習興趣均有利于教學質量的提高,因為“對所學知識內容的興趣可能成為學習動機”(贊科夫語錄)。盧梭也認為“問題不在于教他各種學問,而在于培養他有愛好學問的興趣,而且這種興趣充分增長起來的時候,教他以研究學問的方法”。因而教學中充分培養學生的學習興趣,在此基礎上培養學生創新思維可事倍功半。

在藥理學教學中教師可適當舉例,將抽象的藥理學理論知識融入淺顯的生活實例,貼近學生的生活,觸動學生的興奮點,活躍課堂氣氛,調動學生的學習興趣,激發學生的求知欲,避免死記硬背,從而達到預期的教學效果。在“抗凝血藥”一節中,課程導入時筆者先提問學生“哪些情況需要用到抗凝血藥”,引起懸念。學生很容易想到輸血中會用到,教師舉例留置針封管液也會用到該藥,然后提及新冠疫情期間用于治療重癥患者的體外膜肺氧合(Extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)也需要用到抗凝血藥——肝素。列舉一系列日常生活及臨床熱點病例,吸引學生注意力,激發學習興趣,讓學生對肝素在外科手術及體外循環中的應用留下深刻印象,體會抗凝血藥的重要性。

舉例可結合視頻的形式呈現,更能提高教學效果。視頻具有直觀性、圖文聲像并茂的特點,能多角度調動學生的情緒、注意力和興趣,其動態性還有利于反映概念及過程,有效地突破教學難點。比如,教師在列舉肝素應用于ECOM療法時,同步放映新冠重癥患者接受治療直至恢復以及ECOM的工作原理相關的視頻。該視頻在課前經過精心剪輯,雖然時長僅一分鐘,但信息容量較大,激發了學生學習的熱情,引導學生對于熱點領域的求知欲。

2 啟發、比較式教學調動學生主動思維

懷疑與探索精神是創新思維產生的內在精神動力。愛因斯坦曾說過,“好奇心是科研工作者產生無窮的毅力和耐心的源泉”。教師在課堂上可通過啟發式教學,設置疑問,使學生產生疑惑、驚奇,促使學生主動思考,活躍思維,從“要我學”轉變為“我要學”。

在藥理學教學過程中,提問、設問的啟發可以貫穿整個課堂,使學生處于持續思考、積極探尋謎底的狀態,保持強烈的好奇心和求知欲,善疑好問,保持學習的主動性。在“抗凝血藥”一節,為了讓學生更容易理解藥物的作用機制,先要復習血液生理。教師可提問學生參與凝血過程的關鍵凝血因子,總結學生答案,講述重要凝血因子的功能、活化及拮抗因素,導出傳統抗凝血藥如肝素、香豆素的作用靶點。在此基礎上教師提問學生如何設計新的抗凝血藥,通過學生自主思考,導出新藥如加群、沙班的作用機制。課程導入過程,學生都能通過自主思考參與其中,更易把握課程的重點內容。

在后續詳細講解各類抗凝血藥時,教師也可以適時設置疑問。比如,肝素分子量大,帶負電荷,提問學生“應該如何給藥”。肝素的作用特點是體內外抗凝作用強大,設問“為什么強大、為什么體內外有效”。這些疑問為后續講解機制做鋪墊,讓學生帶著問題去學習,更有利于學生主動思考,抓住重點。講述完肝素的作用機制之后,教師可提問“肝素會存在哪些不良反應”,學生基本都能想到出血;接著提問禁忌證,90%的學生也能想到答案。教材上孕婦禁用肝素,而臨床對于高凝狀態的孕婦保胎會使用到低分子肝素,出血風險小且可以皮下注射,使用方便,自然而然過渡到低分子肝素的講解,并繼續設問“為什么出血風險小”,學生則會關注低分子肝素作用機制的特點。

在肝素系列藥物的講解中,教師還應注意培養學生批判思維。肝素雖然臨床應用廣泛,但也會存在原料供給受限及分子量大、質控難的問題。教師可相應講述2008年令人震驚的“肝素污染事件”,提問學生如何去解決原料短缺的問題,從藥物制備方式的角度啟發學生思考,然后引出人工合成的肝素五糖藥物磺達肝癸鈉。通過層層啟發,無縫銜接,肝素類藥物的特點清晰呈現,學生容易記憶掌握。

在講述不同機制的抗凝血藥過程中,教師啟發學生關注并比較不同藥物的特點,加深記憶,避免混淆。講授香豆素時可與肝素比較,比如“香豆素類是否體內外都有效”,以設問的方式提出問題讓學生思考,教師帶著問題講解香豆素的機制,學生會主動思考與肝素的機制差異,尋找出答案。最后教師列出表格,學生回答肝素和香豆素在抗凝特點、作用機制和解救措施的不同點,檢查學習效果,教師用動畫放映形式逐條列出不同之處,幫助學生鞏固對重要知識點的理解和記憶。

3 科研前沿導入式教學培養發散思維

創新思維的本質是改變傳統的思維方式?？茖W需要不斷的再創造,不斷突破傳統思想的束縛,才能充實和發展起來。因此,在教學活動中,教師要注重學生發散性思維的歷練和培養,以一個信息源為中心,提示或引導學生向外擴散成一個多維的信息群,通過多方面的研究或者思考,向新知識或者未知領域探索[2]。追蹤、分析前沿問題是訓練學生科研思維,激發其創新潛質的重要環節[3-4]。藥理學教學中教師及時將前沿的國際科研動態不斷充實到課堂教學中,引入高水平的文獻剖析科研思路,有利于激發學生學習興趣,拓展眼界,啟發創新思維,培養學生綜合素質和能力。

在“抗凝血藥”一節,肝素的作用機制是能激活AT III,傳統教學一般采用示意圖解釋機制,而科學家已經解析了AT III與肝素核心五糖的共晶結構,這些3D結構能直觀顯示肝素誘導了AT III活性中心構象的變化,從而利于AT III與絲氨酸蛋白酶的結合。課件PPT用現代的3D結構替代傳統的示意圖,更科學更形象地呈現藥物與靶點的結合,有利于學生關注藥物與靶點的相互作用,幫助學生積累藥物設計的靈感,啟發創新思維。

在講述肝素抗凝以外的其他作用時,教師拓展講述其抗病毒功能,包括最近發現的抗新冠病毒作用,通過引入 2020年11月發表在Cell上的標題為“SARS-CoV-2 infection depends on cellular heparan sulfate and ACE2”的論文進行講述[5]。該文證實硫酸乙酰肝素是新冠病毒入侵細胞的輔助受體。由于肝素與硫酸乙酰肝素結構相似,肝素的使用就相當于誘餌受體,能結合病毒,干擾病毒與細胞表面硫酸乙酰肝素的結合,進而抑制病毒入侵。此外,教師也應注重各學科的融合,關注肝素人工合成的進展,結合藥學專業特點,將相關的權威性綜述文章信息提供給學生課后閱讀學習[6],以培養學生科學創新研究的基本思路。

4 案例討論式教學培養邏輯思維

案例式教學能讓學生在模擬的情景中體驗、分析、決策、鍛煉,具有鮮明的示教性、啟發性和實踐性。生動有趣的案例能調動學生的積極性,吸引學生參與并積極思考,讓學生運用藥理基本理論對病例進行分析診斷,給出安全、有效、合理的治療處方或是對處方的合理性進行分析[7]。通過案例模擬,學生對知識進行整合,把學到的專業理論知識靈活運用到臨床,充分考驗學生的邏輯思維和處理問題的能力。

在“抗凝血藥”一節,教師在講述完所有種類的抗凝血藥物之后,選取前沿有趣的臨床案例,即2020年1月《新英格蘭醫學雜志》發表的太空中發生血栓(Venousthrombosisduringspaceflight)的案例[8]。在距離地面400公里的國際空間站,宇航員突發頸內靜脈血栓,該病癥在地球上就極其棘手,會導致肺栓塞,有較高的病死率,更何況急癥出現在茫茫宇宙。面對搖搖欲墜、隨時可能脫落的血栓,宇航員又該怎么處理?教師讓學生模擬藥師的角色,分組討論宇航員該如何用藥控制血栓,讓各組互相點評討論結果。最后,教師再講述抗凝血藥救援宇航員直至返回地球的歷程,包括依諾肝素和阿哌沙班的使用療程。期間提示學生關注細節,比如返回地球前4天宇航員停藥,提問學生“為什么會停藥”,進一步檢查學生對藥物不良反應的掌握程度,促使學生全面掌握藥物的特點,對知識點活學活用。趣味臨床案例不僅能激發學生學習興趣,鞏固并加深對藥物尤其前沿新藥臨床應用的理解,還能鍛煉學生邏輯思維能力,增強學生分析問題、解決問題的能力。

5 自主文獻查閱整理培養獨立思維

知識大爆炸的年代,科技日新月異,知識更新越來越快。查閱文獻并獨立思考,能幫助學生積累并豐富知識儲備,提高獨立解決實際問題的能力,以適應不斷變化的環境條件。挖掘文獻資料汲取養料,好比站在巨人的肩膀上,站得高看得遠。學生通過對文獻的獨立思考及歸納總結,了解科研創新的目標和途徑,有利于基于前人的研究成果獲取靈感,形成獨特創新的觀點。

教師在“抗凝血藥”課程結束時布置文獻查閱主題,學生也可以自主選擇主題。教師鼓勵學生查閱英文文獻,以研究生講述科研論文的標準,要求學生制作PPT并進行課堂陳述,教師進行點評,并將閱讀效果納入平時成績的考核中,鞭策學生養成喜歡讀且會讀科學文獻的習慣。此外,學生在線上學習群共享自己查閱的所有文獻資料及制作的PPT,互相提問討論,這樣既有獨立思考,又有集體討論,靈感和想法相互碰撞,拓寬了知識面。這一過程培養了學生獨立思考、凝煉文獻資料的能力,提升了學生的綜合素質。有學生全英文制作PPT,對創新科研工作的歸納陳述能力達到了研究生匯報學術文獻報告的水平,所選定的主題也能緊扣臨床熱點問題,比如能關注肝素應用于新冠病毒感染的抗凝治療等。通過文獻查閱,學生學會了獨立思考,學會了跟蹤新藥研發及前沿動態,初步培養了科研思維能力。

6 課程思政自然融入激勵創新思維

課程思政的根本問題是如何實現思政課程與課程思政教學內容的同向同行,即調整各類課程的教學內容,使之能夠自然而然地承載思政元素,并科學化、規范化、常態化,為學生所認同[9-10]。藥理學學科蘊含豐富的思政元素,以藥理學教學內容為基礎,挖掘思政教育的切入點及思政教育內容,在教學中教書育人,以事例感化、感染學生,對培養具有家國情懷、崇高醫德、專業精湛的醫學創新人才有著舉足輕重的作用。

在“抗凝血藥”一節,課程思政可以貫穿課程始終。課程導入ECOM相關的抗疫視頻充滿了正能量。ECOM被應用于新冠病毒感染的治療本身也是治療方案的革新。此外,曾經風靡大半個世紀的抗凝血藥華法林起初用作老鼠藥,其發現發展經過了漫長的過程,揭示了科學研究從現象(牲畜出血死亡)到本質(雙香豆素抗凝作用)、從實驗室(發現雙香豆素的化學結構并合成其衍生物)到實踐(滅鼠藥)及臨床應用(口服抗凝藥“霸主”華法林)的一般規律[11]。經典藥物發現過程的回顧,有利于培育學生科學探索精神。

課程最后,教師展示Nature網站發布的抗凝血藥里程碑工作總結本節內容,激勵學生不斷挑戰、勇于創新?；仡櫩鼓幯邪l歷程,從肝素到低分子肝素的發展,突破了住院治療的限制;法華林的出現使得抗凝藥可以口服,維持時間長;肝素和華法林聯用治療肺栓塞,能夠顯著降低肺栓塞死亡和復發風險,具有里程碑意義;為了克服傳統口服抗凝藥的局限性,靶向凝血級聯中特定因子的NOACs應運而生……整個抗凝藥研發的過程不斷創新,不斷突破。每一次“妙手偶得”的背后都蘊含堅定的科學探索精神。教師在講授課程時自然融入思政元素,使其無聲浸潤于教學過程,引導學生勤于思考、勇于創新,激勵學生勇于擔當、嚴謹求實,積極投身到創新藥物的研發工作中,科技報國。

7 結語

培養具有創新精神和創新思維能力的高層次人才,是21世紀高等教育人才培養的戰略目標和戰略重點,也是為我國的現代化建設提供強有力的人才和智力支持的重要保障[2]。藥理學教學通過多元化教學方式的融合以及思政教育的無聲浸潤,有利于培養學生熱愛祖國的深厚情感,自強不息、百折不撓的奮斗精神,理論扎實、技能精湛的職業素質,勇于創新、求真務實的科學素養,從而實現知識傳授、能力培養及價值塑造的統一,全面促進藥學創新人才的培養。