動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

生悅++宋亞坤++趙穎嵐??

基金：廣東省高校教育技術(shù)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（Y01051819）；南方科技大學(xué)高等教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目（Y01051811）；南方科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程引進(jìn)與建設(shè)項(xiàng)目（WLKC-2015Y04）。

摘要：動(dòng)物生理學(xué)是一門研究動(dòng)物機(jī)能活動(dòng)及其規(guī)律的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，對(duì)每一種生理功能的揭示，都是通過實(shí)驗(yàn)獲得的。因此，動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)尤為重要。傳統(tǒng)的動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以教師教授實(shí)驗(yàn)方法為主，學(xué)生按要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的形式，學(xué)生能動(dòng)性差，教學(xué)效果不理想。隨著大規(guī)模新型在線開放課程（慕課等）和學(xué)習(xí)平臺(tái)在世界范圍內(nèi)迅速興起，高等教育質(zhì)量改革已進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，這也為動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)提供機(jī)遇與挑戰(zhàn)。作者嘗試將慕課與虛擬實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用到動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，提高課堂實(shí)驗(yàn)效率和教育教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：動(dòng)物生理學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革

動(dòng)物生理學(xué)是研究動(dòng)物機(jī)能活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，對(duì)于每一種生理功能的揭示，都是通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)獲得的。因此，動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)非常重要，學(xué)生在掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)的同時(shí)也加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。但由于課堂學(xué)時(shí)的限制及學(xué)生動(dòng)手能力的差異性，傳統(tǒng)的課堂授課方式往往不能取得讓人滿意的教學(xué)效果。因此，傳統(tǒng)授課方式的改革迫在眉睫，如何更好地提高課堂實(shí)驗(yàn)效率和教育教學(xué)質(zhì)量是動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須面對(duì)的難題。

一、 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以教師為主體，學(xué)生主動(dòng)性差。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以教師講授知識(shí)為主，教師在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前講解實(shí)驗(yàn)背景、原理、目的及實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，激發(fā)不了他們的興趣，獲取知識(shí)的方式只是單純地接受知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生主動(dòng)性及創(chuàng)造力較差，部分過度依賴教師，缺乏探索知識(shí)的過程，也忽視了培養(yǎng)學(xué)生獲得新知識(shí)的能力。而且，課堂統(tǒng)一授課，忽略了學(xué)生的個(gè)體差異。隨著招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，授課學(xué)生的人數(shù)不斷增多，學(xué)生間的個(gè)體差異日漸明顯。由于學(xué)生理論基礎(chǔ)及動(dòng)手能力的不同，教師課堂統(tǒng)一授課效果不理想，部分學(xué)生由于不理解實(shí)驗(yàn)原理或者不熟悉實(shí)驗(yàn)操作，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效率較低，甚至實(shí)驗(yàn)失敗，這種傳統(tǒng)的統(tǒng)一課程授課方法忽視了學(xué)生的個(gè)體培養(yǎng)，教學(xué)效果不理想。此外，由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，導(dǎo)致授課內(nèi)容陳舊。隨著生命科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，作為基礎(chǔ)知識(shí)的動(dòng)物生理學(xué)專業(yè)課程內(nèi)容大量增加，但是實(shí)驗(yàn)課總課時(shí)并沒有成比例地增加，使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容僅僅局限在傳統(tǒng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，一些新穎的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方法不能被學(xué)生了解，學(xué)習(xí)內(nèi)容相對(duì)陳舊。

二、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

引入MOOC教學(xué)模式，推薦高水平學(xué)習(xí)資源。MOOC（massive open online courses，大規(guī)模在線開放課程）是近些年來興起的互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式，指高校教師將自己講授的視頻課程分享在學(xué)習(xí)平臺(tái)上，供所有學(xué)生在線學(xué)習(xí)。此種學(xué)習(xí)模式可以使學(xué)生接觸到大量優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，其學(xué)習(xí)內(nèi)容不單單只局限于與課堂實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí)講解，同時(shí)也包含了大量拓展性內(nèi)容，豐富學(xué)生的知識(shí)，拓展學(xué)生的視野，使學(xué)生可以接觸到更多新穎的學(xué)習(xí)內(nèi)容，與時(shí)俱進(jìn)。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)課程不同的是，MOOC更注重交互性，即在學(xué)習(xí)平臺(tái)上，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)視頻課程，還可以在平臺(tái)對(duì)課程內(nèi)容不懂的內(nèi)容進(jìn)行提問，在線與授課老師進(jìn)行問題討論。MOOC教學(xué)模式一經(jīng)提出，便引起國內(nèi)外眾多學(xué)者的肯定。目前，國內(nèi)外已經(jīng)建成很多成熟的學(xué)習(xí)平臺(tái)，向?qū)W生推薦大量優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，國內(nèi)MOOC平臺(tái)包括：學(xué)堂在線、愛課程及中國大學(xué)MOOC東西部高校課程共享聯(lián)盟等，國外MOOC平臺(tái)包括：edx、Khan AcademyCoursera及Udacity等。大量的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源滿足了學(xué)生的求知欲，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力。

引入虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)以計(jì)算機(jī)仿真虛擬技術(shù)為核心，整合生物仿真技術(shù)、動(dòng)物生理模型數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，建立虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)平臺(tái)。登錄此平臺(tái)后，學(xué)生可以像在真實(shí)環(huán)境中一樣運(yùn)用各種虛擬實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備，對(duì)“實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或標(biāo)本”進(jìn)行虛擬操作。每個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)包括：實(shí)驗(yàn)背景簡介、實(shí)驗(yàn)原理簡介、虛擬實(shí)驗(yàn)仿真操作、實(shí)驗(yàn)視頻及實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形圖模擬5個(gè)部分的內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作的理解和掌握。虛擬實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用，也更好地遵循動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的“3R”原則，即替代（Replacement）、減少（Reduction）和優(yōu)化（Refinement），通過虛擬實(shí)驗(yàn)的練習(xí)，學(xué)生可以提前掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)，更好地在課堂活體動(dòng)物上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，提高實(shí)驗(yàn)成功率。同時(shí)，視頻、flash動(dòng)畫的應(yīng)用使抽象的手術(shù)操作過程具體化，也增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。豐富的虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作不單單僅局限在課堂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一些拓展的先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方式也可以通過虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行體驗(yàn)操作，使學(xué)生可以在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)到更多的實(shí)驗(yàn)方法，拓展學(xué)生視野。

應(yīng)用MOOC、虛擬實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)課堂授課相結(jié)合的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。教師根據(jù)教學(xué)大綱的要求選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行MOOC課程學(xué)習(xí)，在單純網(wǎng)絡(luò)視頻授課的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行交互式討論，加深理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。MOOC學(xué)習(xí)完成后，學(xué)生進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬仿真練習(xí)，熟悉并掌握實(shí)驗(yàn)的手術(shù)操作方法，提高課堂實(shí)驗(yàn)的效率，也避免由于手術(shù)操作錯(cuò)誤引起的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不必要傷害。每次課上，教師不再重復(fù)講解在線學(xué)習(xí)內(nèi)容，而是采取隨機(jī)提問的方式，檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。對(duì)于學(xué)生不理解的知識(shí)難點(diǎn)，通過學(xué)生相互討論的方式，尋求答案。在討論過程中，教師應(yīng)適時(shí)掌握進(jìn)度和深度，并引導(dǎo)同學(xué)思考分析，最終制訂出具體的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案一旦確定，學(xué)生在課堂規(guī)定時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，鼓勵(lì)學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作提高實(shí)驗(yàn)效率。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的同時(shí)，學(xué)生進(jìn)行課堂筆記的書寫，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)用到的試劑及耗材、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題。實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)在實(shí)驗(yàn)中未解決的問題及新發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行比較和分析，課后查閱相關(guān)資料，書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。endprint

建立完善合理的多元化考核體系，重視能力考核。實(shí)驗(yàn)考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，也是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)程度的重要手段。為此，我們對(duì)動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的考核方式、考核內(nèi)容進(jìn)行了改革。實(shí)驗(yàn)課成績由在線學(xué)習(xí)、課堂表現(xiàn)、課堂筆記及實(shí)驗(yàn)報(bào)告共同組成。在線學(xué)習(xí)包括學(xué)習(xí)內(nèi)容的提問、課堂討論的情況（30分）；課堂表現(xiàn)包括實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范（20分），日常考勤、衛(wèi)生打掃的情況（5分），課堂筆記（15分）為學(xué)生課上記錄實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)報(bào)告（30分）為學(xué)生課后對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的總結(jié)與討論。此種多元化的考核評(píng)價(jià)體系在重素質(zhì)培養(yǎng)的同時(shí)也注重了學(xué)生的能力培養(yǎng)，可以綜合地反饋學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果。

綜上所述，MOOC作為一種新型在線開放課程，可以為學(xué)生提供大量的優(yōu)質(zhì)課程資源，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前了解實(shí)驗(yàn)相關(guān)的背景知識(shí)，通過在線交流互動(dòng)，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。此教學(xué)模式可以節(jié)省大量教師課堂講授時(shí)間，使學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動(dòng)物操作。虛擬實(shí)驗(yàn)室以計(jì)算機(jī)仿真虛擬技術(shù)為核心，建立仿真的人機(jī)交互式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用使學(xué)生在應(yīng)用活體動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，通過模擬實(shí)驗(yàn)，掌握實(shí)驗(yàn)操作方法。此教學(xué)模式可以節(jié)省大量學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)摸索時(shí)間，提高學(xué)生的課堂效率，也避免了由于手術(shù)操作不熟練導(dǎo)致的動(dòng)物傷害。由此可見，MOOC和虛擬實(shí)驗(yàn)室在動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中有著重要意義。應(yīng)用在線開放課程與傳統(tǒng)課堂授課相結(jié)合的教學(xué)模式，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獲得新知識(shí)的能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，通過“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，使學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)探求知識(shí)轉(zhuǎn)變，提高課堂實(shí)驗(yàn)效率和教育教學(xué)質(zhì)量，這也將是我國高等教育教學(xué)理念和方式改革的必然趨勢(shì)。但是，MOOC教學(xué)也存在著一些不足，一些同學(xué)對(duì)于在線學(xué)習(xí)不認(rèn)真，對(duì)于課堂問題提問存在僥幸心理。特別是對(duì)于已經(jīng)提問過的同學(xué)，往往覺得老師不會(huì)再提問而忽略在線學(xué)習(xí)。相同的，對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師僅能通過學(xué)生的課堂實(shí)驗(yàn)效率反饋虛擬實(shí)驗(yàn)效果，也沒有更客觀可行的評(píng)價(jià)方法。因此，如何更好地評(píng)價(jià)學(xué)生在線MOOC學(xué)習(xí)及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，如何更好地提高在線學(xué)習(xí)效果是我們需要思考并積極解決的問題。

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