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机能学设计性实验教学大纲课程编号课程名称机能学实验设计性实验/designingexperimentofFunctional课程属性必修实验属性独立设课开课学期第五学期学时20学时适用专业临床医学、麻醉学(五年制本科)学分L0学分开课部门医学院考核要求考核(论文及论文答辩)
一、本门课程实验的目的与要求实践环节的教学是医学教育的重要一环实践教学中动手能力的培养、知识综合运用能力的培养、逻辑思维和创新意识的培养是实践教学的核心通过上述教学过程,力图调动学生的学习积极性激发学生对科学研究的兴趣体现在教学活动中就是发挥学生的主体地位和教师的主导作用的教学原则开展机能学设计性实验课的宗旨在于启发学生应用已学过和掌握的机能实验知识和技能,进一步调动学生的积极性、主动性,培养学生综合运用知识能力及创新意识,同时也为其以后的科研工作打下良好的基础二实验项目一览表机能学设计性实验项目一览表药品试剂如名称、来源(生产厂)、型号规格、批号、浓度、给药体积、给药剂量、给药时间、给药次数和给药时间间隔等;仪器设备如仪器名称、厂商、型号等;实验条件如实验时间、气温、动物饲养条件等;实验方法及步骤按次序全程记录实验内容,如麻醉、手术、剌激、给药、测定等;实验数据和指标应当精确记录直接或间接检测的数据、单位、计算公式;如果记录曲线,应保留原始数据备份
③在实验过程中,不断思考如发现不合理的现象,应当及时分析原因,找出问题以利解决,有时需要设计新的实验进行进一步的探讨⑶数据处理和结论、首先应当整理、核对原始数据或记录,再用可靠的方法或软件进行统计计算例如计算各组数据的均值、标准差、标准误差等,做相应的统计学显著性检验或计算特征参数等绘制成规范的统计表或统计图,以便直观展示和交流在分析和判断实验结果时,要减少主观因素的干扰例如避免在统计计算或假设检验时任意舍弃数据必须严谨、规范,按照统计学要求和统计软件的规定完成在下结论时应当实事求是,不能夸大或者人为扩展结果有一些引申的或没有把握的内容,不可作为结果,否则无法得到可靠的结论科学研究经过实验设计、实验与观察、数据处理,就可做出研究总结,得出结论,并写出论文这个结论要回答原先建立的假说是否正确,从而对所提出的问题做出解答(并应对实验中发现的现象和搜集到的资料做出理论解释)研究结论是从实验观察结果概括或归纳出来的判断结论内容要严谨、精炼、准确
2、选题设计实验、撰写学生设计性实验申请表
2.1学生设计性实验申请表主要包括以下几个方面内容
①名称
②研究的目的、意义
③国内外研究现状、水平和发展趋势就是本课题有没有人研究,研究达到什么水平,存在什么不足以及正在向什么方向发展等开题报告写这些内容一方面可以论证本课题研究的地位和价值,另一方面也说明课题研究人员对本课题研究是否有较好的把握我们进行任何科学研究,必须对该问题的研究现状有清醒的了解
④研究的理论依据我们现在进行的课题基本上都是应用研究和发展研究,这就要求我们的研究必须有一些基本的理论依据来保证研究的科学性
⑤主要研究内容、方法
⑥研究工作的步骤
⑦参加人员的组成和专长主要看参加人员的整体素质与水平,尤其是课题负责人的水平怎么样
⑧现有基础主要是人员基础和物质基础很多课题对人员和设备方面要求是比较高的,如果基本的研究条件都没有,这个课题同样不能立项
⑨经费估算就是课题在哪些方面要用钱,用多少钱,怎么管理等
3、开题报告答辩会讨论、总结设计方案以每班为单位,由主要带教老师主持小型开题报告会,并邀请其他相关学科的教师参加,每一个组选学生代表将自己组的设计方案做成PPT进行汇报,每人10分钟,然后由评审专家及其他学生对此方案提出问题、疑惑和意见,要求汇报人和同组的同学给予回答,帮助其形成科学、可行的方案,最后,评审教师按照开题报告的科学性、创新性和实用性等5个方面进行评分开题答辩流程1答辩由答辩学生PPT陈述5分钟⑵由答辩评委点评⑶自述部分主要包括以下内容题目;研究目的;实用价值创新点;将解决的问题和拟采用的方法;进度安排;4学生在陈述结束后,应认真听取开题答辩评委的意见,记录提出的问题,协商解决办法,然后在答辩结束前完成修改后的设计申请表;⑸答辩结束后,答辩老师给出审核意见,答辩秘书填好开题答辩记录
4、实验操作整个过程由方案的设计者负责指挥,由每个实验室同学分对照组和实验组,教师只负责提供所需器材,对实验过程不加干预和指导然后每组互相收集数据,最后对实验结果进行统计学处理⑴实验前准备和预实验实验前应当就实验方案的理论依据、实验方法、实验室条件等方面进行认真准备为此,往往需要查阅文献资料,与指导教师和学长进行充分讨论,确定实验方案有依据,并有条件执行在进行正式实验之前,一般需要进行预实验,以检验实验方案的可行性,摸索实验方案和实验条件,熟悉实验方法,初步预测和验证实验结果,并通过这一过程找出问题和准备不足之处,在正式实验之前予以解决,不能解决时还需要修改实验方案并重新进行预实验⑵正式实验
①按照修订的最后实验方案认真执行一旦实验方案确定下来,一般不可在正式实验中随意变动
②仔细观察实验过程中出现的现象(结果),认真做书面记录,如果是通过生理记录仪采集数据,应当对原始数据进行可靠的备份要充分重视原始记录,预先详细设定原始记录的内容和方式常用的记录方式有文字描述、数字、表格、图形、图像、录像等原始记录应及时、准确、完整,严禁随意涂改要保证记录的原始性、真实性,不可用事后整理的记录代替原始记录原始记录应当不厌其详通常实验记录的项目和内容有实验名称、实验日期、实验地点、实验者;实验对象如为实验动物,要记录动物种类、品系、体重、性别、健康状况和编甘号/药品试剂如名称、来源(生产厂)、型号规格、批号、浓度、给药体积、给药剂量、给药时间、给药次数和给药时间间隔等;仪器设备如仪器名称、厂商、型号等;实验条件如实验时间、气温、动物饲养条件等;实验方法及步骤按次序全程记录实验内容,如麻醉、手术、剌激、给药、测定等;实验数据和指标应当精确记录直接或间接检测的数据、单位、计算公式;如果记录曲线,应保留原始数据备份
③在实验过程中,不断思考如发现不合理的现象,应当及时分析原因,找出问题以利解决,有时需要设计新的实验进行进一步的探讨
5、数据处理、撰写论文自行设计实验课结束后,学生以科研论文方式撰写实验报告最后选出优秀论文鼓励学生投稿发表首先应当整理、核对原始数据或记录,再用可靠的方法或软件进行统计计算例如计算各组数据的均值、标准差、标准误差等,做相应的统计学显著性检验或计算特征参数等绘制成规范的统计表或统计图,以便直观展示和交流在分析和判断实验结果时,要减少主观因素的干扰例如避免在统计计算或假设检验时任意舍弃数据必须严谨、规范,按照统计学要求和统计软件的规定完成在下结论时应当实事求是,不能夸大或者人为扩展结果有一些引申的或没有把握的内容,不可作为结果,否则无法得到可靠的结论科学研究经过实验设计、实验与观察、数据处理,就可做出研究总结,得出结论,并写出论文这个结论要回答原先建立的假说是否正确,从而对所提出的问题做出解答(并应对实验中发现的现象和搜集到的资料做出理论解释)研究结论是从实验观察结果概括或归纳出来的判断
6、论文答辩:在学生完成设计性实验后组织进行论文答辩三机能学设计性实验课的教学组织机能学设计性实验课的教学模式是以讲授、讨论、实践结合的方式进行,以在教师指导下的学生独立实践为主教学过程为:讲授医学科学研究的基本知识-选题、撰写设计实验申请表-开题报告会讨论设计方案-总结设计方案-实验操作-处理实验数据和撰写论文-论文答辩四主要内容梗概
1、讲授医学研究的基本知识给学生讲授医学科学研究的基本知识其讲授内容包括文献检索知识、科学研究的意义,医学科学研究的基本过程和基本知识,实验结果的统计分析,如何撰写论文报告以及经典的机能学科实验方法和常用仪器介绍让学生提前有心理准备,以便在最开始的基本知识与基本技能实验阶段和综合性实验阶段认真学习为后期的设计实验做准备实验的选题选题的来源实验选题大致有以下几种来源
①验证已有的某些理论;
②分析、论证平时观察到的某些现象,可以是日常生活中观察到的现象,也可以是以往实验中观察到的现象;
③对过去巳经做过的实验从方法上或者内容上进行改进设计性实验一般由指导教师来选题;而学生自主设计实验则需要学生的积极参与,甚至由学生自主选题选题过程是创造性思维的过程从这一角度来说,上述三种类型的选题来源以第
②种最为可贵许多生理学的重要发现都来源于此根据观察到的现象确定一个题目,然后根据已有的知识建立假说,再根据已有的实验技术和条件论证假说这一过程实质上就是发现问题、提出问题、分析问题并解决问题的过程,是人认识规律的基本过程根据观察到的现象选题,有几个关键环节
①在日常生活中或者平时的实验过程中,留心观察,不仅要有好奇心,还要有随时记录的习惯,以便积累问题
②试图用巳有的知识去解释这些现象,如果不能很好地解释,则提示有一些规律还没有被认识,往往需要设计实验进一步观察
③在拟定设计方案之前,还需要与指导教师和同学进行讨论,并查阅文献看看别人有没有提出类似的问题,有没有研究过,有没有解决
④如果经过讨论和文献查阅仍不能很好地解释现象,则有必要拟题研究
⑤选题的同时或是之前往往要提出假说所谓假说,是指预先假定的答案或解释,即实验的预期结果
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1.2选题的基本要求一个好的选题应该具有创新性、科学性和可行性
①创新性选题应有原创性,或者至少部分创新可以是通过假说提出新规律、新见解,可以是应用新技术、新方法从其他角度或层次来重新解释已知的规律,也可以是对已知的规律、技术或方法进行修改、补充创新性是一项实验研究的价值所在虽然初学者往往难以一下子就提出很有价值的假说,但是应当倡导创新精神,培养创造性思维的习惯
②科学性选题应当准确、具体地提出要解决的问题,这就意味着通常要符合已有的知识体系和框架,但并不意味着不能挑战已有的理论,甚至是公认的理论只要有充分的依据,即使与已有的理论不同,也应当充分重视科学的假说是关于事物现象的原因、性质或规律,通过逻辑推理提出的推测性说明这一推理过程必须是严密的似是而非的、毫无根据的胡思乱想,或是错误的推理过程,都不符合科学精神
③可行性选题应符合实验者和实验室的主、客观条件初学者往往盲目地求大、求全、求新,令选题难以实施这就要求选题者首先要熟悉现有的各种实验条件和技术,如果是需要用到新设备和新技术,也应当可以通过努力学会为了符合上述三方面的要求,选题者首先要检索文献资料,并进行充分地分析,了解他人在有关方面的研究情况、取得的结果和尚未解决的问题无论是教师还是学生选题,只有在充分地掌握目前的进展和动向、进行综合分析的基础上,才能从现象中找到有价值的问题,进而建立假说和确定题目LL3文献检索的途径和方法大到了解某领域的进展情况,小到了解某种方法技术等具体内容,都需要进行文献检索文献检查的过程为先确定检索的关键词或主题词,然后进行文献检索和阅读期刊论文是最主要的文献类型目前在生物医学领域有很多网络数据库可供检索常用的中文期刊数据库有
①中国生物医学文献数据库(CBM)该数据库有规范的主题检索,并有高级检索等功能网址为http:〃www.sinomed.ac.cn/zh其中除中华医学系列期刊外,均有全文链接(维普数据)供浏览下载
②中国知网的中国学术期刊网络出版总库CNKI它是著名的期刊全文数据库,可下载全文网址为http:〃acad.cnki.neto该数据库的特色是,针对检索结果,提供“参考文献”、“相似文献”、“同行关注文献”、“相关作者文献”等相关文献,提高了检索效率
③维普的中国科技期刊数据库它是著名的期刊全文数据库,可下载和浏览全文,方便快捷网址是http:〃www.cqvip.com
④万方的数字化期刊库它是著名的期刊全文数据库,可下载和浏览全文网址是http://c.g.wanfangdata.com.cn/Periodical.aspxO
⑤PubMed许多时候,还需要检索英文文献PubMed是最常用的生物医学文摘数据库网址是http//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmedo在检出文摘后,大多数文献可通过超链接,到各期刊所属的出版集团数据库中浏览或下载全文另外还有一部分PubMed数据库可免费提供全文
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1.4设计性实验选题举例为帮助初学者理解,以下列举几个实验选题,分属上述不同类型
①证明迷走神经对心脏活动的调节作用
②证明某化学物质对动脉血压的影响
③健康大学生动脉血压的性别间差异的统计分析
④证明某物理或化学因素对小肠平滑肌活动的兴奋或抑制作用
⑤证明某化学物质或物理因素对尿量的影响L2实验方案的制定与实施L
2.1实验方案设计的基本原则为了通过实验发现或验证生理现象的内在规律,避免出现假象,必须尽可能减少人为因素的干扰和偶然误差等影响,所以在基础医学研究中,实验设计应当遵守以下原则
①对照control:是使实验组和对照组或加实验因素时和无实验因素时的非处理因素处于相等状态,从而消除或减少可能出现的实验误差对照的形式有空白对照、实验对照、标准对照、自身对照等
②随机random:保证被研究的样本是由总体中任意抽取的,即抽取时要使每一个观察单位都有同等的机会被抽取,以减少实验误差和人为因素的影响
③重复repeat:通过重复可减少偶然性误差样本越多,重复次数越多,结果就越接近真实值各类实验因研究目的不同,动物用量有一定数量限制,可通过减少批内和批间的动物个体差异来增加同质性
④均衡parallel:必须使实验组和对照组中的非处理因素均衡一致,突出实验的处理因素,减少非处理因素对结果的影响例如,实验组和对照组的样本应选自同一总体,且数目相等为了避免和减少实验误差、取得可靠结论,实验过程应始终遵循上述原则
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2.2设计性实验方案的基本要求设计性实验方案的基本要求如下
①设立对照组或对照实验分组实验应当设立对照组有时也可以对同一个体或组先后进行对照实验与检验性实验,以消除个体差异带来的影响如果需要不止一次的处理,要充分考虑时间间隔,消除或减少前一种处理的后遗影响对照组与实验组,除了欲检验因素外的所有其他条件应当都相同,这样才能客观反映出欲检验因素对实验结果的影响
②不能随意改变实验条件和参数尤其是欲检验因素的条件(例如刺激强度、药物剂量等)必须保持一致,绝不能在实验过程中变更
③全程观察现象,全程记录数据例如,记录某一生理指标的连续变化,一般要从没有给予刺激之前的基础水平开始,连续观察,一直到欲检验因素产生变化结束或基本结束为止,不能跳跃式或者选择性地记录
④实验结果的判定标准应当明确、客观应事先规定显著性水平,对实验结果进行统计学检验,来客观地判定实验结果对于图形、图像等结果,也应该有客观的工具或判断体系来得出可信的结论
⑤实验要可重复仅进行一次实验便下结论,往往无法排除结果的偶然性,因此必须要有足够的重复次数同一实验设计,还应当能保证他人、在其他实验室重复出来重要的结论往往还需要用其他方法来验证,以提高结论的普适性和可信性
2.3实验方案制定过程中的注意事项⑴科学合理地设置处理因素处理因素可以是物理因素,如电刺激、温度等,也可以是化学因素,如药物、营养成分等,在确定处理因素时应注意
①抓住主要因素,分组不宜过多初学者可从单一因素人手
②选择适合的强度,通常是在合理范围内设立高、低(或高、中、低)强度组以便横向比较
③在整个实验过程中,保持处理因素的一致性,以便纵向比较
④减少干扰因素,例如环境温度、动物的性别等⑵合理选择研究水平和实验对象生理学与病理生理学实验研究水平包括整体、系统和器官、组织和细胞甚至分子等不同水平和层次实验对象可以是人,也可以是实验动物,或者是离体器官、组织或细胞初学者往往需要权衡实验室条件和实验设计的需要,做出合理、可行的选择⑶观测指标的确定选择实验指标选择时要特别注意以下几点
①实验观察或检测的指标应当能特异而灵敏地反映所要检查的某种生理功能例如反映心脏活动可以采用测定心率、心肌收缩力、心电图等指标,如果采用动脉血压、静脉血压、脉搏等指标,则因为受到其他因素影响而特异性不够
②观测指标时,应尽量采用客观而精确的指标,例如收缩压/舒张压、每分钟尿量、收缩力、体温等如果不能量化,也应尽量客观例如有的观察可以记录图形或图像等结果,而这些图形和图像数据也可以用公认的软件来量化尽量不采用主观指标如判断阴性反应或阳性反应,很容易因为观察者的判断能力而出现“假阳性”或“假阴性”
③选择观测指标还应当考虑到客观条件,包括现有实验室的仪器设备条件,以及实验者的技术水平和能力主、客观两方面的条件应当能允许观测的正常完成,也就是可行
④选择观测方法时,通常要选择比较公认的方法如果是自己独创的方法,一定要先进行方法学研究,确定其科学、可靠4实验方案的实施实验方案一旦制定,就要按计划执行但是为了确定实验方案切实、可行通常需要进行一些准备工作和预实验在准备仪器设备和动物的过程中,可以修改实验方案,使之更加合理通过预实验,还可以初步了解可能遇到的技术难点和困难,及时考虑对策必要时还需要再修订实验方案⑴实验前准备和预实验实验前应当就实验方案的理论依据、实验方法、实验室条件等方面进行认真准备为此,往往需要查阅文献资料,与指导教师和学长进行充分讨论,确定实验方案有依据,并有条件执行在进行正式实验之前,一般需要进行预实验,以检验实验方案的可行性,摸索实验方案和实验条件,熟悉实验方法,初步预测和验证实验结果,并通过这一过程找出问题和准备不足之处,在正式实验之前予以解决,不能解决时还需要修改实验方案并重新进行预实验⑵正式实验
①按照修订的最后实验方案认真执行一旦实验方案确定下来,一般不可在正式实验中随意变动
②仔细观察实验过程中出现的现象(结果),认真做书面记录,如果是通过生理记录仪采集数据,应当对原始数据进行可靠的备份要充分重视原始记录,预先详细设定原始记录的内容和方式常用的记录方式有文字描述、数字、表格、图形、图像、录像等原始记录应及时、准确、完整,严禁随意涂改要保证记录的原始性、真实性,不可用事后整理的记录代替原始记录原始记录应当不厌其详通常实验记录的项目和内容有实验名称、实验日期、实验地点、实验者;实验对象如为实验动物,要记录动物种类、品系、体重、性别、健康状况和编序号实验项目名称实验类型实验要求实验学时每组人数备注1讲授医学研究的基本知识课堂讲授42选题、撰写设计实验申请表分小组讨论、选题课外进行3开题报告多媒体实验室集中召开44实验操作85处理实验数据和撰写论文课外进行6论文答辩4。