改革動物生理實驗教學(xué)加強學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

馬燕梅　陳科元　楊世麗

【摘 要】為進一步培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，從優(yōu)化實驗教學(xué)體系、采用多種實驗教學(xué)方法和手段、建立實驗綜合考核辦法等方面提出了動物生理學(xué)實驗教學(xué)的改革措施。

【關(guān)鍵詞】動物生理學(xué)；實驗教學(xué)；改革；創(chuàng)新能力

動物生理學(xué)是研究動物機體生命活動及其基本規(guī)律的一門科學(xué)，是動物科學(xué)、動物醫(yī)學(xué)和水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)等學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課。動物生理學(xué)教學(xué)是從理論到實踐，通過實踐再認識理論的一個良性循環(huán)過程，它是一門實驗性學(xué)科，學(xué)生生理學(xué)知識的獲得和驗證大多依賴于實驗過程，因此實驗教學(xué)在生理學(xué)教學(xué)占有非常重要的地位。通過實驗教學(xué)，不僅可以使學(xué)生加深和鞏固對動物生理學(xué)理論知識的理解，訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，掌握一些實驗方法，而且可以培養(yǎng)學(xué)生觀察事物、分析問題和解決問題的能力，更重要的是它還能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、團隊精神和嚴謹治學(xué)的態(tài)度，訓(xùn)練學(xué)生的辯證思維，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)[1]。在多年的動物生理學(xué)實驗教學(xué)過程中，我們在傳統(tǒng)實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，積極探索，提出了一些改革措施。

1 優(yōu)化實驗教學(xué)體系，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才

在目前提倡學(xué)生創(chuàng)新性思維以及加強學(xué)生實踐動手能力的形勢下，以往動物生理學(xué)實驗開設(shè)的多為基礎(chǔ)性和驗證性實驗，已經(jīng)漸漸跟不上時代的要求[2]。為了培養(yǎng)符合時代要求的創(chuàng)新型人才，近年來，我們建立適合學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗教學(xué)體系，實驗課單獨設(shè)課，并針對專業(yè)特點編寫實驗教材《動物機能學(xué)實驗》，將實驗內(nèi)容分為三個層次：基礎(chǔ)型實驗、提高型實驗和綜合或創(chuàng)新型實驗。使實驗教學(xué)由淺入深、由易到難、由簡單到綜合，從接收知識型到培養(yǎng)綜合和創(chuàng)新能力型逐步提高，其中綜合或創(chuàng)新型實驗的設(shè)置和實施是實驗改革的重點內(nèi)容之一。如在“動脈血壓的直接測定及其影響因素”、“呼吸運動調(diào)節(jié)”和“消化道平滑肌的生理特性”三個綜合性實驗中，巧妙編排好實驗順序，利用一只家兔連續(xù)進行。在實驗過程中每位學(xué)生都要完成不同的工作，每位學(xué)生的工作質(zhì)量都與實驗結(jié)果密切相關(guān)，都與小組的實驗成績評定相關(guān)，這樣增強了同學(xué)間的團結(jié)協(xié)作和組織協(xié)調(diào)能力[3]。

2 采取多種實驗教學(xué)方法與手段，提高實驗教學(xué)質(zhì)量

2.1 建立動物生理學(xué)虛擬實驗室

虛擬實驗室是應(yīng)用多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)及各種仿真開發(fā)軟件等仿真實驗平臺的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。學(xué)生通過虛擬實驗可取得與真實的實驗室相同的實驗過程體驗，教師通過虛擬實驗室也可對學(xué)生實驗過程和結(jié)果進行考核與評價。虛擬實驗室形象逼真的場景和互動教學(xué)模式，將信息技術(shù)與高等教育深度融合，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，防止有毒有害試劑的侵害，還能大大降低實驗成本。開放式的虛擬仿真實驗室也為培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實踐能力提供了有利環(huán)境[4-5]。動物生理學(xué)虛擬室主要包括5項內(nèi)容：（1）資料室：介紹信號采集與處理技術(shù)，傳感器技術(shù)和生理學(xué)基本實驗技術(shù)。（1）動物房：介紹常用的生理實驗動物，如鼠、兔和蛙的生物學(xué)特性，生理常數(shù)和應(yīng)用等。（3）實驗準(zhǔn)備室：介紹常用的生理儀器和實驗試劑。（4）虛擬實驗室：對動物生理實驗中的神經(jīng)-肌肉電生理實驗、心血管系統(tǒng)實驗、呼吸系統(tǒng)實驗、泌尿系統(tǒng)實驗、血液系統(tǒng)實驗、消化道系統(tǒng)實驗等6個系統(tǒng)，16項實驗進行介紹。對于每一個實驗，基本包含有實驗簡介、實驗原理、虛擬實驗、實驗視頻、實驗波形5個部分的內(nèi)容，便于學(xué)生全面掌握該實驗的內(nèi)容。（5）考場：對實驗相關(guān)內(nèi)容進行計算機考試。

2.2 三步分段式教學(xué)

1）課前做功課，強調(diào)預(yù)習(xí)的重要性

課前預(yù)習(xí)是一種良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，它不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)習(xí)慣和自學(xué)能力，提高學(xué)生獨立思考問題的能力，而且可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，是提高教學(xué)質(zhì)量的一種行之有效的方法。我們要求學(xué)生實驗前預(yù)習(xí)實驗方案，讓學(xué)生對實驗的目的、原理、內(nèi)容、方法以及實驗過程中的注意事項進行初步了解，認真寫好實驗預(yù)習(xí)報告，并查閱資料，了解相關(guān)實驗的進展，然后再對相關(guān)的理論知識進行復(fù)習(xí)，并推測可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果，從而使得學(xué)生對將要做的實驗有一個整體的認識。

2）課中采取多種實驗教學(xué)方法，保證實驗教學(xué)效果

（1）多媒體教學(xué)

多媒體教學(xué)是集圖片、文字、聲音、影像為一體的教學(xué)手段，它能將抽象的實驗內(nèi)容具體化，放大模擬微觀結(jié)構(gòu)，便于學(xué)生理解，進而提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生實驗的主觀能動性，有利于提高實驗者的實踐能力和科學(xué)實驗水平[6]。我們將與實驗有關(guān)的內(nèi)容制成多媒體課件，尤其制作一些實驗教學(xué)視頻。在學(xué)生寫預(yù)習(xí)報告的基礎(chǔ)上，教師只需簡單介紹實驗步驟、方法及相關(guān)理論知識，然后播放有關(guān)實驗教學(xué)視頻，強調(diào)關(guān)鍵步驟及注意事項，如在播放“蛙心起搏點”實驗教學(xué)錄像時重點強調(diào)斯氏結(jié)扎部位。這樣就可以留出更多時間給學(xué)生動手，以提高學(xué)生的操作能力，實現(xiàn)向以學(xué)生為主，老師為輔的教學(xué)方法轉(zhuǎn)換。利用動物生理學(xué)虛擬實驗室，采用計算機虛擬仿真與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對實驗進行全套模擬仿真，進一步幫助學(xué)生理解實驗的操作步驟以及實驗效果，作為動物生理學(xué)實驗教學(xué)的一個有益補充。對教師而言起到輔助教學(xué)的作用，對學(xué)生而言，則起到知識的預(yù)習(xí)、熟悉及強化的作用。

（2）啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)方式指教師在教學(xué)過程中，從學(xué)生的實際出發(fā)，采用多種方式，引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的一種方式。我們以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)為指向，抓住實驗教學(xué)的各個具體環(huán)節(jié)，將啟發(fā)式教學(xué)方法引入課堂，一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探究能力，另一方面也可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[7]。如在“魚類呼吸運動的描記及其影響因素”實驗中，原來的實驗設(shè)計是將彈簧夾夾在魚鰓蓋上，利用張力換能器把魚鰓蓋的運動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺偻ㄟ^生物機能實驗系統(tǒng)記錄魚的呼吸運動曲線。因為魚鰓蓋質(zhì)地硬，彈簧夾不易夾，有時夾上后易滑脫，操作有一定困難。通過原理的解析，魚類呼吸運動除了鰓蓋運動外，口腔也同步運動，因此學(xué)生就大膽提出是否可以用通過口腔運動來間接描記魚類的呼吸運動曲線。我們鼓勵學(xué)生自己動手，經(jīng)過多次實驗，改進了實驗方法，且實驗操作簡單易行。因此，采用啟發(fā)式教學(xué)，既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造力，又培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，啟發(fā)了學(xué)生怎樣去進行思維和學(xué)習(xí)，取得了很好的效果。endprint

（3）分組討論式教學(xué)

分組討論式教學(xué)指將學(xué)生分成幾個實驗小組，由組長負責(zé)組織分工，每位學(xué)生在不同的實驗擔(dān)任組長，在實驗過程交流討論，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的一種方式[8]。如在“影響血液凝固的因素”實驗中，由組長負責(zé)組織討論，并進行任務(wù)分工，有負責(zé)手術(shù)的（主刀和助手），有負責(zé)采血的，有負責(zé)觀察實驗現(xiàn)象的，有負責(zé)計時和記錄的，在分工合作中共同完成整個實驗?？茖W(xué)合理地進行分組，一方面有助于培養(yǎng)學(xué)生的探究意識和合作精神，優(yōu)勢互補，另一方面，也有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，大大提高了實驗教學(xué)的效果。

2.3 課后總結(jié)，正確分析實驗結(jié)果

實驗操作過程培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，實驗結(jié)果的正確分析則有利于鍛煉學(xué)生的思維分析能力。我們要求學(xué)生在實驗操作過程結(jié)束后，對實驗中觀察到的現(xiàn)象和測定的數(shù)據(jù)進行描述和記錄，并對所得結(jié)果進行比較分析和總結(jié)。結(jié)果分析一般以撰寫實驗報告的形式進行，在這個環(huán)節(jié)重點強調(diào)實驗小結(jié)和討論。引導(dǎo)學(xué)生要客觀嚴謹，實事求是，對實驗結(jié)果結(jié)合實驗原理進行正確分析，尤其是對非預(yù)期結(jié)果和失敗，要深入分析原因，找出失誤所在，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹治學(xué)的態(tài)度[9]。

3 改革實驗考核辦法，構(gòu)建科學(xué)的多元成績評價體系

構(gòu)建科學(xué)的成績評價體系是實驗課程改革的重要組成部分。合理的考核方式是檢驗學(xué)生實驗技能的有效方法，同時有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣，幫助學(xué)生夯實實驗技能，為學(xué)生將來從事科研奠定扎實基礎(chǔ)。早期實驗教學(xué)評價內(nèi)容不全面，考核方式比較單一，主要是以實驗報告為依據(jù)，學(xué)生操作與否以及操作好壞不能真實反映，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨立實驗操作的能力，也難以真實考核學(xué)生的實驗技能。我們借鑒有關(guān)改革經(jīng)驗，強調(diào)全覆蓋與全時段，制定出較能全面反映學(xué)生實踐能力的考核指標(biāo)，較好的體現(xiàn)了學(xué)生的實驗綜合能力，有利于全面評估教學(xué)質(zhì)量。一是平時實驗考核，包括出勤、紀律、動手操作能力、團結(jié)協(xié)作、實驗結(jié)果滿意度、完成實驗的時間等。二是實驗報告考核，批閱重點放在實驗結(jié)果與分析、討論及結(jié)論部分。三是期末實驗考核，分為口試和實操兩部分?？谠囶}以“動脈血壓的直接測定及其影響因素”、“呼吸運動調(diào)節(jié)”和“消化道平滑肌的生理特性”三個綜合性實驗為范圍，涉及實驗原理、操作步驟、結(jié)果分析討論、注意事項等方面，旨在考查學(xué)生對相關(guān)知識的掌握情況、解決實際問題的能力以及實驗表述能力等；實操考核要求學(xué)生在一定時間內(nèi)完成動物實驗操作，如“蛙坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本制備”，教師評分以學(xué)生基本操作為主，并輔以相關(guān)理論問題進行提問。另外，我們積極鼓勵學(xué)生進行創(chuàng)新，可自主設(shè)計創(chuàng)新實驗，對學(xué)生在實驗中表現(xiàn)出的創(chuàng)新思想，若具有可行性，可以適當(dāng)予以加分。這種綜合評定課程成績的方法較之以往采用的方法更加全面、客觀與公正，也進一步提高學(xué)生參與實驗的積極性和主動性。

通過上述的實驗教學(xué)改革，從多方面調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引導(dǎo)學(xué)生自覺主動地參與實驗，成為實驗課的主體，這極大培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)大有裨益。

【參考文獻】

[1]衛(wèi)麗霞.應(yīng)用多種手段提高生理學(xué)實驗課教學(xué)質(zhì)量[J].中國教育導(dǎo)刊，2009（7）：26-27.

[2]寇正湧，李華，王仁俊，等.對生理學(xué)設(shè)計性實驗的討論[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（1）：108-110.

[3]金香蘭，孟文芳，邱麗萍，等.開展綜合性實驗提高大學(xué)生的綜合能力[J].齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2008，30（5）：596-597.

[4]閻漢生，肖正濤，龍宇輝，等.基于網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品交互虛擬實驗室建設(shè)與發(fā)布[J].實驗技術(shù)與管理，2017，34（4）：147-151.

[5]王甜，林宏輝.生物技術(shù)虛擬實驗室的建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理，2015，32（8）：118-120.

[6]李紅，蔡巖，王永強.《水產(chǎn)動物生理學(xué)》實驗教學(xué)改革初探[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2009，15（3）：190-191.

[7]王翀，張亞.論啟發(fā)式教學(xué)在高校課堂中的應(yīng)用[J].當(dāng)代教育理論與實踐，2013，5（2）：95-96.

[8]何春元，余維虹.高等數(shù)學(xué)大班課實施“分組討論式”教學(xué)的實踐與思考[J].大學(xué)數(shù)學(xué)，2010，26（5）：15-17.

[9]寇正湧，李華，王仁俊，等.在生理學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（4）：143-145.endprint