人工智能助推实验教学改革

随着生成式AI技术的飞速发展，虽然给医学教育带来了便利，但也导致学生过度依赖技术，削弱了科学探究能力。作为医学生实践与思维训练的关键环节，生理学实验如何有效利用AI是我们面临的重要课题。兰州大学提出的以学生为中心的IPA教学模式，构建了启惑—探惑—拓惑三段递进与协作分析、合作设计、自主质疑、迁移应用、反思报告五步实践相结合的创新框架，通过强化认知卷入、突出过程证据、转型评价体系，将AI从认知替代工具转化为深度学习支架，推动实验教学从知识传递向高阶思维培养转变，提供了很好的范例。

IPA模式即兰州大学在生理学实验教学中采用的以学生为中心的闭环教学模式，涵盖课前导入（I）—课中实践（P）—课后应用（A）三阶段完整路径。

三、三阶五步的教学架构

兰州大学生理学教研室在IPA基础上进行了优化。

课前启惑阶段：教学环节从传统预习升级为共析案例与合作设计，核心在于创设临床关联情境、激发认知冲突、引导学生生成问题并完成预测假设。AI仅限用于背景知识检索，严禁直接生成实验步骤与结论，学生必须提交包含原始查询、AI回答、批判性评估及采纳理由的完整日志，确保思维深度参与。

课中探惑阶段：教学从形式化成果展示转向深度探究与自主质疑，通过思维外化、同伴质询、教师追问的机制，要求学生依托课前原始手稿现场阐述预测逻辑，直面推理薄弱点与异常结果预判。实验操作中嵌入实时反思节点，遵循假设—操作—观察—解释—新问题的闭环记录学习过程，重点分析个体差异与异常现象，严禁现场使用AI生成内容，凸显真实思维过程。

课后拓惑阶段：任务重心转向知识迁移与元认知提升，以撰写分层反思报告、开展高阶迁移应用为核心。实验报告采用三层结构，依次记录操作数据、验证假设并分析机制、将实验结论迁移至临床场景；可适度使用AI辅助数据分析与文献整理，但必须透明标注工具用途、信息验证方式以及自主判断与AI建议的边界，同时完成跨物种对比、科普教学设计等拓展任务。【1】

考核体系：

采用过程性表现50%+思维能力发展30%+知识技能掌握20%的三维评价标准，采集课前手稿、预测表、AI日志、课中实时记录、课后多层报告等全过程证据，并通过现场答辩、过程逻辑一致性核查、同伴评议三重机制验证学习真实性，全面聚焦学生思维深度、逻辑性与原创性，实现实验教学从结果导向向过程与能力导向的转型。【1】

具体实例：蛙心起搏实验

1. 设定临床锚点情境，提出临床问题：一位患者心电图显示心率异常，医生推测起搏点功能紊乱。请利用离体蛙心实验，解释心脏起搏机制。再设置认知冲突挑战：分别结扎窦房沟、房室沟，心率会发生何种变化？结合解剖与电生理进行预测，并阐述理由。

2. 学生需完成三项递进预习任务

手绘蛙心解剖—电生理关联图，标出静脉窦、心房、心室、窦房沟、房室沟，并标注自律性高低。

提出3个可实验验证的科学问题，例如：哪个部位是正常起搏点？结扎后起搏点会转移吗？

填写预测表，内容包含：理论预测→推测依据→实验验证方法。

三、课中：探惑阶段（展示+操作+反思三步）

1.学生现场陈述，预测逻辑→解剖依据→电生理理由→不确定性→对异常结果的预判。展示材料限于课前手绘稿+预测表，不得使用修饰过的PPT。

2.实验实施

制备离体蛙心，保留静脉窦、心房、心室完整结构。连接张力换能器，记录正常心搏曲线。结扎窦房沟，记录前后心率与节律，观察起搏点是否转移；结扎房室沟，记录心率变化，判断心室自身节律，全程记录：异常现象、个体差异、与预测不符的结果。

3.嵌入实时反思节点（核心创新）

每完成一步，立即填写实时反思记录表：我的假设，我做了什么，观察到什么，解释是什么，新问题是什么。遇到异常不能仅说“操作失误”，必须分析生理原因。

四、课后：拓惑阶段（三层报告+迁移任务）

1.提交三层结构实验分析报告（必须保留手写思维痕迹）

基础层，客观记录操作流程、原始数据、典型曲线。核心层，验证假设哪些被证实/证伪→机制解释→理论模型的局限。拓展层，临床迁移，蛙心实验→人类心律失常、起搏点异常的病理意义与诊疗启示。

高阶拓展任务（二选一）

跨物种迁移：蛙心结论能否用于哺乳动物？为什么？需如何调整？

科普教学设计：为高中生讲解“心脏为什么会自主跳”。【1】

我认为该方案中AI的使用规范最为可贵，明确了何时可用、何时禁用及如何使用。但我仍存有顾虑，学生能否严格遵守？是否会上交非真实材料？昨日听闻杨老师建议，唯有闭卷考试才能脱离手机和AI，当场的思考与答辩或许是学生摆脱AI依赖、杜绝虚假掌握的有效途径。

[1] 汪江碧，蔺美玲，张小郁，等。生成式 AI 时代生理学实验三段五步法教学模式的构建与实践 [J]. 基础医学教育，2026,28 (5):454-458.DOI:10.13754/j.issn2095-1450.2026.05.12.