改革動物生理實驗教學加強學生創新能力培養

馬燕梅　陳科元　楊世麗

【摘 要】為進一步培養學生的動手能力和創新能力，從優化實驗教學體系、采用多種實驗教學方法和手段、建立實驗綜合考核辦法等方面提出了動物生理學實驗教學的改革措施。

【關鍵詞】動物生理學；實驗教學；改革；創新能力

動物生理學是研究動物機體生命活動及其基本規律的一門科學，是動物科學、動物醫學和水產養殖學等學科的專業基礎課。動物生理學教學是從理論到實踐，通過實踐再認識理論的一個良性循環過程，它是一門實驗性學科，學生生理學知識的獲得和驗證大多依賴于實驗過程，因此實驗教學在生理學教學占有非常重要的地位。通過實驗教學，不僅可以使學生加深和鞏固對動物生理學理論知識的理解，訓練學生的基本操作技能，掌握一些實驗方法，而且可以培養學生觀察事物、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學生的創新精神、團隊精神和嚴謹治學的態度，訓練學生的辯證思維，為今后的學習和工作打下良好的基礎[1]。在多年的動物生理學實驗教學過程中，我們在傳統實驗教學的基礎上，積極探索，提出了一些改革措施。

1 優化實驗教學體系，培養創新型人才

在目前提倡學生創新性思維以及加強學生實踐動手能力的形勢下，以往動物生理學實驗開設的多為基礎性和驗證性實驗，已經漸漸跟不上時代的要求[2]。為了培養符合時代要求的創新型人才，近年來，我們建立適合學生實踐能力和創新能力培養的實驗教學體系，實驗課單獨設課，并針對專業特點編寫實驗教材《動物機能學實驗》，將實驗內容分為三個層次：基礎型實驗、提高型實驗和綜合或創新型實驗。使實驗教學由淺入深、由易到難、由簡單到綜合，從接收知識型到培養綜合和創新能力型逐步提高，其中綜合或創新型實驗的設置和實施是實驗改革的重點內容之一。如在“動脈血壓的直接測定及其影響因素”、“呼吸運動調節”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，利用一只家兔連續進行。在實驗過程中每位學生都要完成不同的工作，每位學生的工作質量都與實驗結果密切相關，都與小組的實驗成績評定相關，這樣增強了同學間的團結協作和組織協調能力[3]。

2 采取多種實驗教學方法與手段，提高實驗教學質量

2.1 建立動物生理學虛擬實驗室

虛擬實驗室是應用多媒體技術、虛擬現實技術及各種仿真開發軟件等仿真實驗平臺的計算機應用系統。學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生實驗過程和結果進行考核與評價。虛擬實驗室形象逼真的場景和互動教學模式，將信息技術與高等教育深度融合，不僅能激發學生的學習興趣，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學生的自主學習能力和創新實踐能力提供了有利環境[4-5]。動物生理學虛擬室主要包括5項內容：（1）資料室：介紹信號采集與處理技術，傳感器技術和生理學基本實驗技術。（1）動物房：介紹常用的生理實驗動物，如鼠、兔和蛙的生物學特性，生理常數和應用等。（3）實驗準備室：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-肌肉電生理實驗、心血管系統實驗、呼吸系統實驗、泌尿系統實驗、血液系統實驗、消化道系統實驗等6個系統，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個部分的內容，便于學生全面掌握該實驗的內容。（5）考場：對實驗相關內容進行計算機考試。

2.2 三步分段式教學

1）課前做功課，強調預習的重要性

課前預習是一種良好的學習習慣，它不僅可以培養學生的自學習慣和自學能力，提高學生獨立思考問題的能力，而且可以激發學生學習的主觀能動性，是提高教學質量的一種行之有效的方法。我們要求學生實驗前預習實驗方案，讓學生對實驗的目的、原理、內容、方法以及實驗過程中的注意事項進行初步了解，認真寫好實驗預習報告，并查閱資料，了解相關實驗的進展，然后再對相關的理論知識進行復習，并推測可能出現的實驗結果，從而使得學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方法，保證實驗教學效果

（1）多媒體教學

多媒體教學是集圖片、文字、聲音、影像為一體的教學手段，它能將抽象的實驗內容具體化，放大模擬微觀結構，便于學生理解，進而提高學生學習興趣，調動學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實驗水平[6]。我們將與實驗有關的內容制成多媒體課件，尤其制作一些實驗教學視頻。在學生寫預習報告的基礎上，教師只需簡單介紹實驗步驟、方法及相關理論知識，然后播放有關實驗教學視頻，強調關鍵步驟及注意事項，如在播放“蛙心起搏點”實驗教學錄像時重點強調斯氏結扎部位。這樣就可以留出更多時間給學生動手，以提高學生的操作能力，實現向以學生為主，老師為輔的教學方法轉換。利用動物生理學虛擬實驗室，采用計算機虛擬仿真與網絡技術，對實驗進行全套模擬仿真，進一步幫助學生理解實驗的操作步驟以及實驗效果，作為動物生理學實驗教學的一個有益補充。對教師而言起到輔助教學的作用，對學生而言，則起到知識的預習、熟悉及強化的作用。

（2）啟發式教學

啟發式教學方式指教師在教學過程中，從學生的實際出發，采用多種方式，引導啟發學生，從而激發學習興趣的一種方式。我們以培養學生創新素質為指向，抓住實驗教學的各個具體環節，將啟發式教學方法引入課堂，一方面可以培養學生的創新能力和探究能力，另一方面也可以提高學生的學習積極性[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變為電信號，再通過生物機能實驗系統記錄魚的呼吸運動曲線。因為魚鰓蓋質地硬，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。我們鼓勵學生自己動手，經過多次實驗，改進了實驗方法，且實驗操作簡單易行。因此，采用啟發式教學，既培養了學生的創造力，又培養了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，啟發了學生怎樣去進行思維和學習，取得了很好的效果。endprint

（3）分組討論式教學

分組討論式教學指將學生分成幾個實驗小組，由組長負責組織分工，每位學生在不同的實驗擔任組長，在實驗過程交流討論，充分發揮學生的主體作用，從而調動學生學習積極性的一種方式[8]。如在“影響血液凝固的因素”實驗中，由組長負責組織討論，并進行任務分工，有負責手術的（主刀和助手），有負責采血的，有負責觀察實驗現象的，有負責計時和記錄的，在分工合作中共同完成整個實驗。科學合理地進行分組，一方面有助于培養學生的探究意識和合作精神，優勢互補，另一方面，也有利于培養學生解決實際問題的能力，大大提高了實驗教學的效果。

2.3 課后總結，正確分析實驗結果

實驗操作過程培養了學生的動手能力，實驗結果的正確分析則有利于鍛煉學生的思維分析能力。我們要求學生在實驗操作過程結束后，對實驗中觀察到的現象和測定的數據進行描述和記錄，并對所得結果進行比較分析和總結。結果分析一般以撰寫實驗報告的形式進行，在這個環節重點強調實驗小結和討論。引導學生要客觀嚴謹，實事求是，對實驗結果結合實驗原理進行正確分析，尤其是對非預期結果和失敗，要深入分析原因，找出失誤所在，培養學生嚴謹治學的態度[9]。

3 改革實驗考核辦法，構建科學的多元成績評價體系

構建科學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生實驗技能的有效方法，同時有利于培養學生良好的實驗習慣，幫助學生夯實實驗技能，為學生將來從事科研奠定扎實基礎。早期實驗教學評價內容不全面，考核方式比較單一，主要是以實驗報告為依據，學生操作與否以及操作好壞不能真實反映，不利于培養學生獨立實驗操作的能力，也難以真實考核學生的實驗技能。我們借鑒有關改革經驗，強調全覆蓋與全時段，制定出較能全面反映學生實踐能力的考核指標，較好的體現了學生的實驗綜合能力，有利于全面評估教學質量。一是平時實驗考核，包括出勤、紀律、動手操作能力、團結協作、實驗結果滿意度、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果與分析、討論及結論部分。三是期末實驗考核，分為口試和實操兩部分。口試題以“動脈血壓的直接測定及其影響因素”、“呼吸運動調節”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、結果分析討論、注意事項等方面，旨在考查學生對相關知識的掌握情況、解決實際問題的能力以及實驗表述能力等；實操考核要求學生在一定時間內完成動物實驗操作，如“蛙坐骨神經-腓腸肌標本制備”，教師評分以學生基本操作為主，并輔以相關理論問題進行提問。另外，我們積極鼓勵學生進行創新，可自主設計創新實驗，對學生在實驗中表現出的創新思想，若具有可行性，可以適當予以加分。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，也進一步提高學生參與實驗的積極性和主動性。

通過上述的實驗教學改革，從多方面調動學生的積極性，激發學生的求知欲，引導學生自覺主動地參與實驗，成為實驗課的主體，這極大培養了學生的實踐能力和創新能力，對提高學生的綜合素質大有裨益。

【參考文獻】

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[9]寇正湧，李華，王仁俊，等.在生理學實驗教學中培養學生的科學素質[J].吉林師范大學學報（自然科學版），2010（4）：143-145.endprint