研究性教学在航空航天课程教学中探索

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摘要：航空航天生理学是航空航天医学的主干学科，也是培养航空航天医学人才的关键课程。为培养该专业学生的岗位任职能力，在课程教学中引入了研究性教学形式，采用课堂授课与专题讨论课、综合案例分析课、“开放式”论文撰写相结合的教学办法；配套更新了课程考核方式，使其更全面地反映学生的学习效果。探索研究发现，该方法不仅提高了学生的学习兴趣，同时，通过自主学习促进了个人知识体系的构建，提高了灵活运用理论解决实际问题的能力。此外，提升教师的综合素质以及建立专业的信息资源库有助于更好开展研究性教学。

关键词：研究性教学；航空航天生理学；专题讨论课

研究性教学强调学习者在学习过程中主动形成认知结构。在研究性教学的组织过程中，学生通过对课程相关问题的探索以及与教师之间的互动，进行知识、能力的自主建构，达到激发学习兴趣，掌握系统知识、培养创新与实践能力的目的。研究性教学法具有探究性、过程性、自主性、互动性、灵活性、开放性及实践性的特点[1]。近年来，研究性教学模式越来越多地被高等教育界所认可，并在多个高等医学院校的多门课程中得到了不同程度的应用[2~6]。航空航天生理学是研究航空航天活动中低气压、缺氧等多种异常环境因素对人体影响的规律及其机制，以及研究异常环境因素的防护或对抗措施的一门学科。它既是航空航天医学的重要组成部分，又是生理科学向航空航天活动应用的重要拓展，对于保障飞行安全、维护机组人员和乘客的健康与舒适，提高飞行劳动效率均有十分重要的意义[7]。航空航天生理学作为航空航天医学课程的专业基础课，学好该课程可为航空航天医学其他课程学习打下坚实的理论基础。另外，该课程内容与日常航空卫生保障工作密切相关，学好该课程也有助于提升航空航天医学专业学生的岗位任职能力。更重要的是，作为航空卫生保障专业人才，必须具有敏锐的观察力去发现问题，较强的主观能动性去学习并解决问题，这样才能保障飞行人员的安全、健康以及工作效能，从而保障飞行部队的战斗力。这一人才培养目标与研究性教学的教学目的高度契合。多年以来，我们不断地将研究性教学模式探索应用于航空航天生理学课程教学，并取得明显成效。在本文中，我们将从转变教学模式、改革考核方式这两个方面，阐述在航空航天生理学教学中开展研究性教学模式探索的具体做法、取得的教学效果和学生反馈，并总结出两点探索体会，以便在今后的教学工作中更好地开展研究型教学，提升学生的学习效果。

1转变教学模式

在课程教学方式上，本门课程采用课堂授课与专题讨论课、综合案例分析课、“开放式”论文撰写相结合的模式，下面具体阐述这三种研究性教学模式。

1.1组织专题讨论

航空航天生理学课程中涉及的异常环境因素包括高空低气压、高空缺氧与供氧、冷热环境应激、航空航天辐射、航空航天毒理、时差效应等六大类。课程教学也是按六个不同模块开展教学的，每一种异常环境因素依次讲授环境因素的来源、影响机制、人体机能障碍、防护原理与对抗措施。由于航空航天医学的发展，对于异常环境因素的防护装备研制日渐成熟，理解防护装备特别是个人防护装备的原理及防护效果是学习的重点之一。同时，指导飞行员正确使用个人防护装备，发挥装备的最大效能是学生未来第一任职的重要工作内容。因此，专题讨论主要围绕各种异常环境因素的防护装备与防护措施来开展。以高空低气压这一环境因素为例，人体突然暴露于高空低气压环境，可能会出现诸多不良影响，如高空减压病、迅速减压肺损伤，高度超过19000m甚至会出现体液沸腾。这些不良影响与暴露高度、速度及低气压环境内的暴露时间有关，轻者会使机体发生损伤，重者会威胁生命。为了防护高空低气压的不利影响，现代战斗机都配备了低压差的密封增压座舱，通过调整座舱压力的大小、变化速率等参数，来保证飞行人员飞行中的人身安全与工作效能。即便在高空发生飞机座舱的密封性丧失，飞行人员直接暴露于高空环境，座舱失密前的参数设定也可保证飞行人员的安全与健康。在专题讨论课上，教师提供一些实际飞行中发生的战斗机座舱高空失密的飞行事故案例。学生们分成3~5人的小组开展高空低气压因素的分析讨论。在讨论中，学生们要结合本专题的理论知识，分析这些案例中飞行人员可能受到哪些不良因素的影响，比较相关防护措施正常使用以及防护措施未能发挥作用两种不同情况下的影响差别。教师还会以案例为依托，更改其中的参数设置，增加学生对问题思考的深度和广度。学生自主分析，梳理理论依据，并且思路清晰地进行表达。这一过程不仅回顾了相关的理论知识，理解了防护装备的作用原理及效果，而且通过案例分析也学习到实际飞行工作中的各项规定，知晓将来工作中发生类似的问题应当如何处理和解决，甚至如何在工作中“未雨绸缪”，减少飞行事故发生后飞行人员的受伤几率。课后问卷调查显示，85%的学生认为专题讨论课很有必要，61%的学生认为通过专题案例的分析与讨论，能够更深入地理解防护装备的作用效果，对于理解理论知识具有较大的辅助作用。因此，专题讨论课极大地夯实了学生的岗位任职能力。

1.2分析综合案例

在理论教学中，为方便学生理解与学习，按照不同的环境因素划分了学习模块。然而在实际的高空环境中，低气压、缺氧、低温、加速度、气流吹袭等多种因素同时存在，飞行员同时受到多种环境因素影响，防护措施也必然需要进行全方面的考虑。为了使学生的知识体系更加完整，更加符合实际工作需求，我们特别开设了综合案例分析课。综合案例选择了2012年极限运动员FelixBaumgartner完成的“3.9万米高空跳伞”[8]。在这个案例中涉及的异常环境因素不仅包含本门课程的低气压、缺氧、低温，而且还包括同步学习的航空航天生物动力学这门课程中的高速气流吹袭、开伞冲击过载等动力学因素。我们将“3.9万米高空跳伞”的基本信息在课程学习之初就交给学生，要求学生自由结组，分析在本案例的极端环境中存在多少种异常环境因素，每一种因素对人体的影响及其对人员生命安全的威胁程度，并制定相对应的防护与卫生保障措施。学生可以在学习理论知识的同时，利用网络资源查询自己所需要的材料。而在完成这两门课程的理论学习之后，学生进行案例分析汇报。综合案例分析课的开设，从三个方面提高了教学效果。首先，以案例为牵引，让学生从分析案例入手，提高了学生的学习兴趣，增加其主观能动性。其次，学生在学习过程中需要借助外部多种资源获得各种信息，这一过程可提升学生的信息收集整理能力和问题探索能力。第三，在分析比较多种异常环境因素影响的过程中，学生需要纵向梳理所学的各类知识。例如，分析各种因素对心脏这一重要脏器的影响时，低气压造成的体液沸腾、暴发性高空缺氧、极低温环境、高速气流吹袭带来的离心力都会影响心脏的功能，但哪一种因素的影响更大，哪一种发生得更加迅速，哪一种因素直接威胁生命安全，这些比较涉及不同学科的知识，课堂上从来不会进行讲授，必须由学员自己进行分析梳理。经过这样的比较学习，学生最终将对实际的高空环境拥有整体的认知，并将模块化学习的理论知识整理成为立体的知识架构，提高其运用理论知识解决实际问题的能力。课后问卷调查显示，72%的学生对综合案例分析课比较感兴趣或很感兴趣，55%的学生认为通过综合案例的分析与讨论，能够更全面地认识高空环境，帮助自己多角度思考问题，提高综合分析问题能力。

1.3撰写“开放式”论文

开放式论文撰写是要求学生们在6种异常环境因素中选择自己感兴趣的一个知识点，结合实际或者影视作品中的航空航天活动，进行文献资料查阅和知识拓展，而后结合教学内容、课外资料和个人见解形成认识，写出一篇1000字左右的小论文。部分学生思考了目前航空飞行中存在的问题，针对现有的防护装备和措施提出了自己的见解。例如，针对飞行人员空中生理参数监测技术和指标的选择，有学生根据发生急性高空缺氧时呼吸系统和循环系统的代偿反应，提出选用呼吸频率、心率等参数进行快速便捷的监测，同时又不影响飞行人员的飞行工作。而部分学生以科幻大片中的航天活动为例，深入分析了这些活动涉及到异常环境因素，并从航空航天医学专业的角度分析影视作品对这些因素的艺术表现是否合乎理论。其中“复仇者联盟”“银河护卫队”等多部影视作品，进入了学生们的论文中。对学生进行问卷调查显示，57%的学生对“开放式”论文撰写表示认可，在表示认可的学生中64%的学生认为通过撰写小论文可以开拓思路，79%的学生认为锻炼了个人的写作能力。通过小论文的撰写，学生们提高了灵活运用理论解决实际问题的能力，增强了他们自主学习的能力，有助于提升其岗位任职能力。

2改革考核方式

教学模式的转变，必然带动考核方式的改革。由于研究教学法更加关注学生综合素质和应用能力的提高，因而考核时更重视过程性评价和多元化评价。因此，本门课程采取形成性考核与终结性考核相结合的考核方式。形成性考核侧重考查学生在专题讨论课和综合案例讨论课中的分析问题能力、归纳总结能力、语言表达能力以及团队协作能力等。对小论文的打分评价以及其他人体实践课的亲身参与体验度的打分也归属于形成性考核成绩。终结性考核除了卷面考试成绩，还包括实践操作考核成绩。相比于以往“一考定终身”的考核方式，多元化的考核评价能够更加全面地反映学生的学习态度和学习效果。

3研究性教学实施过程中的两点体会

3.1研究性教学对教师素质提出更高要求　研究

性教学法对教师的素质在学识、能力等方面提出更高的要求，除了要求教师具备扎实而广博的学识，还要具备较强的科研能力，不断追踪学科领域的前沿问题。不仅能够为学生传授知识，而且还要能够激活学生的创新力，培养学生独立思考解决问题的综合能力。教师也要通过教学科研的互相促进，不断提高自身的学术能力和水平，这样才能系统地提升学生的科学素养、创新能力以及解决实际问题的能力，达到较为理想的教学效果。

3.2研究性教学需要配套建设丰富的信息资源库

要保证专题讨论课的顺利开展，需要大量的航空航天飞行案例，并且这些案例要与现阶段正在使用的航空航天器和防护装备相匹配，过于老旧的案例对于实际工作不具备可借鉴性。然而由于航空航天领域的军事特殊性，相比较普通医学，案例的搜寻及相关文献的查找难度更大。在教学实施中，无论是教师开展教学，还是学生自主学习存在一定的困难。因此，迫切需要建立更加专业的案例库和信息资源库，以便于更好地开展研究性教学活动。　　综上，为了更好地培养航空航天医学专业学生毕业后的岗位任职能力，我们在航空航天生理学课程教学中开展了研究性教学的探索。不仅提高了学生的学习兴趣，还通过自主学习促进了个人知识体系的构建，提高了学生灵活运用理论解决实际问题的能力。同时，将形成性考核、实践操作考核等形式加入课程考核方案，使其更全面地反映学生的学习效果。通过多年探索，我们发现提升教师的综合素质以及建立专业的信息资源库有助于更好开展研究性教学，达到更好教学改革效果。

作者:张琳 谢满江 白云刚 焦博 曹青林 余志斌 杨长斌 单位:空军军医大学 航空航天医学系航空航天生理学教研室 军事医学创新中心