课程思政示范课展示月 | 《生理学》教学案例

编者按

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· 课程名称：生理学

· 课程性质：专业基础课

· 教学对象：生物医学工程 大二

· 总学时：32学时

· 主讲人：杨佳佳

· 所在学院：精仪学院

（一）总体思路

我校生物医学工程专业是国家首批一流本科专业建设点，是“新工科” 和“新医科”改革背景下医工交叉融合的典型专业，专业目标是培养“懂医学知识的工程师”。生理学是其中最重要的医学基础课程之一，是学生了解人体功能、运行和调节机制的唯一渠道，能够为今后学习其他专业核心课、为从事生物医学工程产品的生产和研发提供必不可少的理论知识和临床认知基础。

课程团队结合学校、学科特色以及专业人才培养的要求，构建“医工结合生理学课程思政体系”，围绕“医工思维、临床为本、实验创新”理念，深入挖掘出课程蕴涵的四方面思政元素，即：政治认同与家国情怀、科学精神与创新能力、专业认同与职业道德、生命伦理与社会责任。团队教师以临床案例、时政新闻、科技前沿、学科发展史、中华民族传统文化、自身经历等思政素材为载体，凭借扎实的教学基本功、巧妙的教学设计、多元的教学手段、超强的亲和力，与学生产生情感共鸣，充分将知识传授、能力培养和价值塑造三位融为一体，引导学生树立正确的人生观、世界观、价值观，达到入耳入脑更入心的目的。

生理学课程思政建设总体设计

（一）案例名称

从肺通气到“战疫”重器（第六章呼吸生理/第一节肺通气的原理）

（二）案例教学目标

知识目标：

1. 掌握肺通气动力原理、胸膜腔的生理意义、肺泡表面活性物质的生理功能。

2. 熟悉呼吸机改善通气障碍的原理。

3.了解人工呼吸、海姆利克急救法及其原理、ECMO工作原理。

能力目标：

1. 分析问题能力：能运用已学心脏泵血机制原理迁移分析出肺通气的动力,运用肺通气原理类比分析呼吸机的工作原理。

2. 思辨能力：深刻理解肺通气动力与阻力的辩证关系，并能据此分析具体病例中临床症状的原因。

思政目标：

1.以临床案例问题导入、最新科研进展和病例讨论环节，使学生认识以解决人类健康问题为最终目的的专业本质，激发对科学问题的探索欲望和创新精神。

2.结合急救方法的介绍，培养学生形成珍爱生命、保卫生命的生命观，认识以人为本的学科本质。

3.结合“鱼跃呼吸机”在疫情期间的表现和人工膜肺ECMO的研发进展，使学生认识到我国日益增强的科技实力，了解相关行业的现状和发展，树立大国科技自信，增强专业、行业认同感，引领学生树立为国奋斗、勇担大任的理想信念，加深将“小我”融入“大我”的思想认识。

（三）案例教学实施过程

课前部分：通过雨课堂布置自学内容

微课视频和教材：呼吸系统的组成和结构、呼吸的全过程、呼吸运动的类型和特点，自学时间约20分钟。

呼吸系统解剖微课视频

课堂教学部分：

1. 临床案例导入，提出问题，明确本节学习内容-呼吸原理。2 min

结合期刊文献中发表的首例新冠肺炎患者的病理结果，提炼出3个与本节内容有关的生理学问题（图2），激起学生思考和学习兴趣。

（1）该患者在感染2019-nCoV后为什么有气促和呼吸困难，而普通感冒无此症状？

（2）为何有创或者无创氧气支持可以改善患者呼吸功能障碍？

（3）为什么患者即使在高浓度吸氧的情况下还出现严重缺氧？

临床案例问题导入

2.自学内容检测，利用雨课堂随机点名互动回答问题。3 min

问题1. 填空题：普通的感冒发烧往往伴随着打喷嚏、流鼻涕等卡他症状，这些是（上）呼吸道感染的结果。总结呼吸系统的组成。

问题2. 判断题：生理学中呼吸的概念和我们生活的意思一致，就是指通过鼻或嘴吸入和排出气体。（x）总结呼吸的概念及其过程，引出本节肺通气的概念：气体进出肺（板书）。

设计意图：通过两个问题检验学生自学效果并做复习，保证所有学生的知识储备相同。同时强调生理学与每个人的身体健康息息相关，虽然运用生理学知识可以解释生活中的许多生理现象和问题，但也要注意生理学的概念与生活中概念的混淆。

3. 掌握肺通气的动力 （重点内容，分组讨论后学生回答）。15 min

提问：为何呼吸时气体会进出肺？将肺通气的动力与心脏的泵血机制做类比和知识迁移，学生开展分组讨论和分析得出肺通气的直接原因与根本原因，通过板书作图进一步分析呼吸过程中肺内压力的变化特点（见下图）。

整体板书设计

引出肺通气原理的在急救方法中的体现：人工呼吸和海姆利克急救法改善肺通气障碍，利用急救视频展示使学生体会到掌握正确急救本领的重要意义。

肺通气原理在急救中的应用

通过雨课堂开展过程考核，检测对呼吸原理的理解情况。题目并不是简单的验证知识（学生正确率不高），而是在已学知识的基础上要经过思考、自主推导才能得出新知识，有利于学生主动思考，提高解决问题能力。

引出对呼吸机原理的介绍,结合板书作图解释呼吸机治疗新冠病毒的炎症机制并回答开篇中的前2个问题。

雨课堂测试题与呼吸机战疫故事

【思政育人】科技“战疫”-中国制造在国际标准前完美转身。结合鱼跃公司在疫情期间的事例展开讲述。使学生从呼吸机行业的角度感受国家政策与行业发展的关系，引导学生关注行业发展，感受中国企业为全球疫情防控贡献专业、高效、精准的中国力量和中国担当，从而坚定信心、树立远大理想，培养学生家国情怀和勇攀科技高峰的理想。

4. 掌握胸膜腔负压的形成原因及其生理意义。5 min

问题引导：从肺呼吸的原动力中提出问题：肺为何能随胸廓而运动呢？学生通过预习和已有解剖学知识回答因为有胸膜腔的存在。接着让学生观察记录到胸膜腔内压的变化与肺内压变化比较。进而提问：胸膜腔负压形成的原因？-难点

难点突破：通过将胸膜腔负压的形成与生活中手机贴膜的原理类比，让学生能够直观的理解其原因。

雨课堂测试题：关于胸膜腔负压生理意义的叙述，错误的是（B）

A 胸膜腔负压消失可导致肺塌陷           

B 使中心静脉压升高

C 维持正常肺通气                       

D 有利于静脉回流

E 保持肺的扩张状态

5. 掌握肺通气阻力中肺泡表面活性物质的作用及其生理功能。15 min

问题导入：为什么该患者即使在高浓度吸氧的情况下为什么还出现严重缺氧？引导学生分析出可能的答案，课堂互动回答引出本知识点。

【思政育人】通过最新科研进展介绍，展现科研人员通过阐明新冠病毒的作用机制在战疫过程中发挥的巨大贡献，激发学生大国科技自信和创新精神。

关于新冠病毒作用靶点的研究

讲解肺泡表面张力的概念及肺泡表面活性物质的生理意义-难点突破：

1)   问题引导法：通过一系列问题的回答，肺泡表面张力导致什么结果？为什么肺不会塌缩？引出肺泡表面活性物质的学习，并讲解其存在的重要意义。

2)   联系生活实例：并播放测试表面张力的小视频，使学生深刻理解表面张力这一概念。

3)   病例讨论分析：学生分组讨论病例中涉及到的生理学知识，并据此分析其各种临床表现和指标出现的原因，学生通过雨课堂投稿功能发送讨论后答案（图7）.

意图：锻炼学生综合分析临床问题并利用所学知识解释其病理机制的能力。

 病例讨论题目和学生投稿

6. ECMO困境 3min

【思政育人】再次回到“引入”中的第3个问题，进一步提出：在呼吸机失效的情况下，如何挽救急重症患者的生命？学生由疫情期间所知答出：ECMO。即引出另一“战疫重器-人工膜肺系统”教师简单讲解其工作原理、研发难点和我国研发进展，介绍我国在高端医疗器械研发方面的短板和进展，引导学生体会多学科交叉的重要意义，并鼓励同学利用专业所学为国家健康事业而努力奋斗。

医工交叉战疫科技难题

7. 总结 2min

运用板书总结本节课重点学习内容，并布置课后思考题。

（1）家用呼吸机与医疗呼吸机有何区别？

（2） 为何不能将家用呼吸机直接用于病患？

（3） 肺纤维化和肺气肿患者呼气、吸气哪个困难？

实验部分：

自学“肺通气的评价指标” 并通过人体生理学实验进行巩固。

实验内容：人体呼吸运动的描记及其影响因素，人体肺通气量的测定。

人体生理学实验-呼吸运动的描述

（四）案例教学效果及反思

本案例与当下时代背景和热点（新冠肺炎）紧密相关，通过问题导向启发式、讨论式和人体实验教学方法，以临床案例、社会新闻、最新科研进展等素材，充分激发学生对本节内容学习兴趣，有效的引导学生独立思考、充分表达、勇于提出和交流想法。通过优化教学内容，增加高阶性内容（呼吸机原理、人工膜肺系统、临床病例），创新性实验（人体生理学实验），提高课程挑战度。通过结合雨课堂智慧教学工具，增强互动的同时及时得到学习情况的反馈，使课堂活起来。

在思政育人方面，将思政“小课堂”与社会“大课堂”结合起来，能够体现医工结合在高端医疗器械研发中的重要意义，由于从中挖掘出的思政元素（专业认同与家国情怀等）易于被学生所接受，达到了较好的思政教学效果。达到将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体的目的。

在学生评价方面，通过调查问卷发现，其中约86%的同学认为进行课程思政教学有必要/很有必要；98%的同学对课程思政形式满意/很满意。对具体思政案例的调查发现，89%的学生认为思政内容丰富/很丰富。其中医工交叉类的案例效果更受欢迎。几乎全部学生认为自己在思想认识、专业素养、学习兴趣、拓展视野、社会责任方面都有了显著提高在各个方面的认识都有了很大程度提高。

部分调研问题展示

摘取一名学生对本节课评价反馈

生物医学工程专业吴同学：课程一开始介绍抗疫期间北航生物医学工程高精尖创业中心所研发的便携式人工心肺 ECMO，在抗击疫情的第一线发挥着重要作用，这是医工交叉在此次疫情中所发挥的作用之一。也让我真实的感受到生物医学工程这个专业与现实的紧密连接，也明白作为一个医仪人、天大人身上的责任与担当，应该更努力，脚踏实地。研发一个设备不仅仅需要坚实的理论基础与不断的实践，更要有坚持不懈，不怕困难，迎难而上的勇气与决心。

课堂照片

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图文来源：杨佳佳

图文编辑：王敏

图文审核：刘洁、张娉婷、杨佳佳