耗散结构理论视野下机能实验教学改革思考

侯 泽 阎瑞琴 李 锦 王宝栋 冯吉波 高胜利

(山西医科大学汾阳学院机能学实验室，①生理学教研室 山西汾阳 032200)

经过多年实践，机能实验学已经形成了相对稳定的教学内容、方法和考核方式，随着医学教育改革的不断深入，需要站在新的视角进行审视，以适应医学人才培养的要求。耗散结构理论主要讨论复杂系统从无序向有序转化的条件、机制和规律，机能实验学作为复杂教学系统，笔者认为其遵循耗散结构理论的基本原理，将该理论应用于机能实验学教学改革，取得了一些初步的认识，报告如下。

1 耗散结构理论概述

耗散结构理论认为:一个远离平衡态的非线性的开放系统，通过与外界交换物质和能量，系统可能发生突变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态，这个系统就称为耗散结构。耗散结构的形成需要以下三个条件:①必须是开放系统。开放性是系统形成耗散结构的基本前提，只有与外界存在物质、能量和信息交换的开放系统，才有可能走向有序。孤立系统只能向无序方向发展，并最终到达平衡态;②必须远离平衡态。远离平衡态是耗散结构得以维持的必要条件之一，非平衡态是有序之源，只有远离平衡态，系统才有可能通过微小的扰动实现涨落，使其进入一个新的稳定有序的状态，从而形成有序性结构;③系统内必须存在非线性相互作用。非线性相互作用是系统从无组织向有组织，从无序向有序演化的内在动力，在非线性相互作用下，系统各要素间通过相互制约、相互耦合形成整体上于与各部分完全不同的新结构[1]。

2 耗散结构理论视野下机能实验学教学存在的问题

2.1 自我封闭 系统只有不断地从外界引入物质、信息和能量，引进负熵流抵消正熵带来的不确定性，才能从无序走向有序。在当前机能实验学教学中，存在着开放性不足和自我封闭现象，主要表现在实验设施和人员分配方面:实验设施主要为教学服务，没有广泛地应用于科研;主要为本实验室人员，而没有为实验室外的人员使用;实验室人员主要由生理学、药理学和病理生理学的教师和实验室人员组成，没有吸收其他专业的人员等。

2.2 静态平衡 非平衡是指系统远离平衡态，是一种动态平衡，在平衡态或平衡态附近不可能发生质的突变，只有在非平衡态才能使系统从无序走向有序，衡态或近似平衡态”，表现为:教学内容陈旧且多年不变，与现代医学的发展不相匹配，与现实生活脱节;教学方法沿用教师为中心的模式，学生处于被动地位，少有自主学习的设计;教学评价方面大多数学校仍然采取试卷打分制的方法，缺少全方位的评价，不能给各个环节存在的问题带来及时的反馈，以打破整个走向更高级的结构。机能实验学教学经过多年的实践，已经形成了较为稳定的体系，处于“平实验教学体系固有的平衡。

2.3 线性作用 耗散结构系统内部各要素不是彼此孤立的，也不是简单的线性作用或叠加效应，而是非线性的，可以产生复杂的协同作用和相乘效应，从而使系统从无序走向有序。目前的机能实验学教学内部各因素之间更多的是线性联系和作用，少有能够引导学生产生“顿悟”或者“涌现”的内容与方法，尽管将生理学、药理学和病理生理学的内容进行重新组合，但是事实上真正的交叉仍然缺乏，仍然是各自的内容独立进行教学，专业间的渗透性和协调性不是令人满意[2]。

3 耗散结构理论应用于机能实验学教学改革的尝试

3.1 开放性的教学系统 将机能实验学教学系统作为一个开放系统，只有开放，才能搞活;只有开放，才有生机。首先是教育理念的更新，对机能实验学的教学目的重新认识，对人才培养目标重新调整，机能实验学不仅仅是单纯让学生掌握相关的知识和技能，更主要的是培养学生的创新思维意识和能力;其次，改进机能实验学管理模式，实验室不仅为教学服务，也为科研服务。笔者鼓励教师利用实验室的现有设备，申请科研课题开展科研活动，实验室全天候开放，尽可能为教师提供服务;不仅满足本实验室教师的需要，也为其他专业教师来实验室提供方便。以教学带科研，以科研促教学，加强学科间交流，为实验室的发展提供了强大动力，每年有多篇学术论文发表;第三，教学方式的开放性，鼓励开展多种形式的教学方法改革，不拘一格，只要是有益于学习学习教学方法，均为其提供便利条件。

3.2 在非平衡中获得跃迁 学习过程是一个远离平衡、不断形成新的有序结构的过程，有效的机能实验学教学过程是一个非平衡过程，需要从外界吸收大量信息，使学生的思维处于非平衡状态，同时促进其不断整合内部结构，从而使无序状态变为有序状态获得知识和技能，达到教学的目的。因此机能实验学教学过程中需要注意以下几点:①内容的安排中，注重与当今生物学和医学发展实际的联系，及时反映科学发展的最新成果，引导学生运用知识解决实际问题，在运用中进一步丰富知识;②教学方法上，恰当地使用启发式、讨论式、质疑式、操作式等多种教法，精心创设情景，巧妙地加以点拨，还学生自主的发展空间，让学生多自主学习，多发表意见，多实际锻炼;③考核方式上，加大平时考核，注重对小组讨论的评价。实验操作完毕后安排小组讨论，讨论不限定学科的范围，只要与本实验相关的内容，可以分析实验原理，总结实验，提出问题等等。例如在动脉血压调节实验中，从生理学角度讨论血压的形成及影响因素，从病理生理学的角度讨论其发病机制，从药理学的角度讨论其治疗，从实验学的角度讨论高血压动物模型的制备等等[3]。

3.3 促使系统各要素间产生非线性作用 非线性相互作用推动系统向有序发展，让系统各要素间产生协同作用，使系统呈现复杂性、多样性和多变性。机能实验学教学系统是一个具有复杂层次、结构和作用的非线性系统，教师、学生、教材、设备、信息等要素都对教学效果共同起着作用，所以如何协同好这些要素对我们的教学至关重要。首先要协同教学内容，将生理学、药理学和病理生理学的内容进行重新组合，做到真正的交叉;其次协同教学方式，教学过程中，教师不能唱独脚戏，不要搞填鸭式教学，把全班教学、小组学习和自主学习三种教学组织形式有机地组织起来，既有利于提高教学质量，也满足个别学生在学习上的要求;第三协同教学媒体，将传统教学媒体和现代媒体有机结合起来，机能实验学的内容大多比较抽象，理解难度大，多媒体的应用可以帮助学生的理解，例如神经动作电位的传导和肌细胞的收缩机制等用动态素材如动画片段、视频表示，器官组织的结构例如壁细胞、肾小球滤过膜的结构等采用图片、图形、示意图表示，心音听诊采用音响素材表示，等等，充分发挥多媒体的优势，各尽所能，各司其职[4]。

[1]王 崧.耗散结构论的理论价值及方法论意义探析[J].电子科技大学学报(社科版)，2006，6(8):72

[2]母小云.以耗散结构理论探讨教学改革[J].北京联合大学学报(自然科学版)，2005，19(2):86

[3]侯 泽，高胜利，阎瑞琴.建构主义指导下机能实验学教学改革的探索[J].继续医学教育，2011，(9):42

[4]刘丽霞，高胜利，赵成瑞.生理学多媒体课件制作和使用[J].包头医学院学报，2011，(6):115