淺談動物生理學綜合設計性實驗的創新實踐

張慧茹 王雪琴

摘要：動物生理學是一門實驗性學科，開展適合的綜合設計性實驗是培養學生素質和創新能力的有效途徑。本文以“糖尿病病理模型的建立”為例，介紹了動物生理學綜合設計性實驗的創新實踐。

關鍵詞：動物生理學；綜合設計性實驗；創新；糖尿病

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）52-0242-02

動物生理學是生命科學的核心課程之一，同時，動物生理學又是一門實驗性學科，它的科學理論都是通過實驗和觀察而獲得的，國內外生理學家、生理教師無不重視生理學實驗。實驗教學相對于理論教學具有直觀性、實踐性、綜合性、設計性與創新性的特點。綜合設計性實驗提倡獨立思考，啟發、激發學生的發散思維和創造力，綜合設計性實驗能力是高校實驗教學中學生動手、動腦創新能力培養的重點內容。通過動物生理學綜合設計性實驗，可以培養學生對所學知識內容進行創新、對動手能力進行創新、對實現目的的方法手段進行創新，從而實現學生素質教育與創新能力的培養[1]。

一、綜合設計性實驗是創新素質培養的有效途徑

據世界衛生組織統計，每年因糖尿病及并發癥死亡的人數約占死亡總人數的5%，糖尿病與心血管疾病、腫瘤已成為當前影響人類生命健康的三大非傳染性疾病。糖尿病的全球發病率從1985年的3000萬增加到現在的1.7億，到2025年預計將達到3億多，因此，對于糖尿病的防治是目前醫藥學研究的熱點和難點[2]。動物生理學課程中，涉及許多糖尿病的發病機制和臨床治療的基礎知識點，例如，消化系統中糖類物質的消化和吸收、內分泌系統中胰島素的分泌和血糖的調節等，而病理模型的建立又需要動物實驗的常規觀察、管理和操作技術，因此，設立“糖尿病病理模型的建立”這一綜合設計性實驗，可將動物生理學許多理論知識點與動物實驗技能相結合，提高學生對動物生理學相關內容的理解、掌握和運用，增強動物實驗的設計與基本操作能力，是培養學生創新素質的有效途徑。

二、綜合設計性實驗的實施

通過設計、實施典型課題的實驗方案，可有效地訓練學生思維的邏輯性、科學性、發散性和廣闊性。同時，在現有實驗室條件和學生的理論水平下，考察學生實驗方案的可行性。因此，綜合設計性實驗的方案，是學生根據自己所學的知識和技能，獨立或在教師的啟發、指導下，所提出的實驗目的的解決方案。這對學生和教師都有比較高的要求：綜合設計性實驗要求設計方法多樣、包含知識點多、操作方便、安全可靠[3]。

1.實驗目的。制造或破壞相應的結構和器官，模仿糖尿病的發病機制，以引起臨床高血糖典型癥狀。

2.實驗的方法。①查閱資料。以科技文獻的檢索方法查找相關研究方法，歸納、總結最新研究進展。高發的糖尿病主要有兩類：Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。因此，設計不同類型的糖尿病病理模型增加了實驗的復雜性和多樣性②設計實驗方案。以5～7人組成實驗小組，根據文獻資料分析設計不同類型的糖尿病病理模型制備方案：Ⅰ型糖尿病主要以化學藥物方式破壞胰腺β細胞，Ⅱ型糖尿病以高糖、高脂日糧與少運動相結合造成胰島素抵抗或不敏感。動物實驗設計主要有3個要素：受試對象、處理因素和檢測指標，兼顧三方面因素的綜合設計性實驗方案才具有科學性[4]③實驗方案的確定。在經過大量的前期工作后，每位學生獨立撰寫開題報告；接著召開小組討論會，首先由學生闡述實驗設計方案，并詳述理由；其次，由教師和同學輪流提問，以確定實施細節，對于不確定的環節，設立實驗以探索。最終，修改得到一個大家都認可的“可行性”方案④預實驗。在教師的指導下，按照基本確定的“可行性”實驗方法和步驟，進行預實驗，以獲得動物實驗的初步感性認識和操作經驗，同時，學生與教師共同探索不確定的實驗環節，最終確定簡捷、可行、科學的實驗方案⑤正式實驗。在教師的監控下，嚴格按照確定的實驗方案進行實驗，觀察和記錄實驗數據，以獲得最佳的實驗結果。如果實驗過程中發生意外，教師要積極協助同學緊急處理，以免影響實驗結果、降低學生實驗的興趣和學習的積極性。

3.分析和總結。實驗后的分析總結是創新綜合設計性實驗的升華，學生在整個實驗過程中的探索、學習主動性和創造性、多樣實驗方法的運用，培養了學生的創新意識和創新精神，提高了學生分析問題和解決問題的能力，實現學生創新素質的培養。

三、綜合設計性實驗的關鍵

在綜合設計性實驗教學中，強調學生的自主性和實際動手操作，研究開發與臨床疾病相結合的綜合性、創新性實驗對于深化實驗教學改革、培養學生廣泛參與實驗和自主學習、自主實驗具有積極的意義，此類實驗的開設為動物生理學的教學和實驗改革提供了新思路。

1.教師要做好幕后策劃。精心設計好每個細小的實驗教學環節。設立的綜合設計性實驗項目要集中突出綜合性、實用性與可行性；教師提出的實驗項目與實驗要求，沒有現成的實驗步驟和具體方法，完全由學生自己動腦筋、自己設計、自己操作完成，充分發揮學生的主觀能動性；對于實驗中遇到的問題，要積極啟發、引導，支持和促進學生自主思考、互相討論、共同解決問題；在整個實驗過程中，要以科研小組的團隊分工合作、共同探究的形式為主，使學生發揮個人特長、共同探究解決實驗問題，培養學生獨立思考與團結協作的創新，以科學的方法解決實驗中的各種困難。

2.處理好“教”與“學”的關系。綜合設計性實驗重視把學習設置到復雜的、有實際意義的問題中，通過學生自主學習、通力合作解決真實性問題，學習隱含于問題背后的科學知識、團隊協作和解決問題的思路和方法，旨在創新培養學生獲取知識的能力、自主學習的能力，因此，與基礎性實驗不同，在綜合設計性實驗中，教師需要發揮的是指導、輔助作用，指導和監督學生查閱資料、設計實驗方案、監控實驗過程，對產生的疑問、出現的各種問題給予熱心“輔助”，注重以啟發、引導式培養學生的發現力、想象力和創造力，鼓勵學生對未知領域進行探索，所以，綜合設計性實驗的開展給教師提出了更高的要求：必須具有靈活多樣的教學方式，扎實的理論基礎，更多、更新的實驗方法和操作技能，才能快速、準確地指導學生做好綜合設計性實驗[4]。

3.淡化結果、注重過程。與基礎性實驗不同，綜合設計性實驗創新能力的培養貫穿始終：學生掌握查閱文獻資料的方法和技巧、綜合設計性實驗方案的確定、以論文形式的實驗報告的寫作，注重對各組實驗的特點、特色、結果和研究意義進行研討和評價，真正培養學生科學求真的態度和能力，“淡化結果、注重過程”才能在整個教學過程中充分調動學生的積極性和主動性，達到開展綜合設計性實驗的最終目的[5]。

糖尿病是目前高發的嚴重影響人們生活質量和生命健康的慢性疾病，其中，涉及許多動物生理學基礎知識點，以“糖尿病病理模型的建立”為題開展動物生理學綜合設計性實驗，對提高學生掌握基礎理論、基本知識和實驗操作技能，培養創造性思維能力和動手能力有非常明顯的效果，是培養學生創新能力的有效途徑。

參考文獻：

[1]鄢曉.創新人才培養研究綜述及展望[J].現代教育管理，2013，（2）：78-82.

[2]Raballo M，Trevisan M，Trinetta A F，et al. A Study of PatientsPerceptions of Diabetes Care Delivery and Diabetes：Propositional analysis in people with type 1 and 2 diabetes managed by group or usual care[J].Diabetes care.2012，35（2）：242-247.

[3]張戎，王迎偉，郭軍，等.基礎醫學綜合設計性實驗的探索和實施[J].中國高等醫學教育，2010，（4）：3-4.

[4]王慶松，孫林，侯燕芝.淺談綜合設計性實驗在醫學生物學教育中的實踐[J].繼續醫學教育，2013，（02）：37-39.

[5]程馳.生物化學綜合設計性實驗教學模式探討[J].教育教學論壇，2012，（24）：242-244.

基金項目：河南工業大學優培工程項目（YPGC2011-B02）

作者簡介：張慧茹（1967-），女，河北鹿泉人，博士研究生，副教授，主要研究方向為胰腺干細胞治療糖尿病和藥用植物內生真菌。