基于科研模式的工科院校生理學實驗教學方法探索

王小利 白燕萍 胡秦 楊怡姝 呂岫華

摘 ?要 生理學實驗課是生物學相關專業重要的實踐課。作為傳統的教學實踐課，該課程存在教學手段老化、內容單一、學生主動性差、實驗報告質量低和抄襲現象嚴重等問題。針對這些問題，提出建立科研模式的生理學實驗教學，從教學方式、內容設置、考評方法和學風培養等方面深入探討，期望提高學生生理學實驗的學習質量，培養學生創新實踐能力，以充分發揮實驗教學在高素質本科生人才培養中的作用。

關鍵詞 生理學;實驗教學;科學研究;創新能力;慕課

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）20-0120-03

Abstract Physiology experiment course is an important and traditio-nal practice subject of biological majors. There are some shortco-mings in teaching and training of students such as aging teaching methods， simple contents， poor student initiative， low quality of experimental reports and serious plagiarism. To improve training performance of students and cultivate their innovative ability and skills， this paper introduced a novel teaching mode for physiology experiment skills training based on the scientific research logistic and theory. The mode with teaching targets， main contents， academicvirtue and assessment method were described extensively. The study will promote the contribution of physiology experiment training to qualified undergraduates.

Key words physiology; experimental teaching; scientific research; innovation ability; MOOC

1 前言

生理學實驗課是生物學相關學科重要的實踐課，是工科院校生命科學相關專業必修的實踐課。生理學實驗課是對生理現象及理論知識的重現或驗證，實驗內容固定，方法傳統。當今科學發展日新月異，對各方面知識都提出創新，要求與時俱進。國家規劃指出將“創新”作為必須牢固樹立的首要發展理念，要“提高高校教學水平和創新能力”，“加快形成有利于創新發展的人才培養機制”[1]，提出“加快教育現代化，實現高等教育內涵式發展”的目標。生理學實驗內容方法的相對固定與科技要求創新發展之間存在矛盾。本文分析生理學實驗教學存在的問題，結合國內知名高校的授課模式體驗，對工科院校生理學實驗課改革提出一些建議。

2 生理學實驗教學主要問題及原因分析

各個學校根據自己的專業特點，設置了不同的生理學實驗教學內容和教學時長，但在實施過程中也暴露出許多問題。

目標定位比較低，內容設置不夠系統，教學手段缺乏創新，不能充分調動學生主動性 ?許多生理實驗課的目標就是培養學生活體動物手術操作技能，驗證生理現象及理論知識[2]，目標定位比較低。實驗內容設置比較分散，綜合性不強，學生一次實驗為單一知識點，實驗操作重復多，實驗內容缺乏完整性和關聯性。實驗教學授課模式單調，多采用教師講解實驗原理方法步驟，示教操作或者觀看視頻錄像，學生按照既定的實驗步驟一步一步重復操作的教學模式[3]。實驗課教學成為學生機械地照搬和重復，沒有充分調動學生的積極主動性，壓制了學生的創新思維。

重視實驗結果，忽視學術道德培養 ?生理學實驗內容多是驗證性實驗，結果都很明確，但實驗操作技術及動手能力差異、實驗動物個體差異及實驗儀器的狀態等多種因素會影響實驗結果。有的學生為了得到漂亮的實驗數據，在實驗報告中對實驗結果描述夸大事實，篡改自己的數據甚至抄襲別人數據，實驗報告分析也從網絡或書本照抄[4]。一堂課下來，學生的報告都是一個模式，沒有真實記錄描述實驗中的現象。有的教師在批改實驗報告時漠視這種現象，學生都是高分完成實驗。這給學生造成一個錯誤導向，就是實驗結果不好，可以修改和借鑒，從而助長學術不實事求是的風氣，嚴重違背科學研究的真實性和嚴謹性。

考評方式不合理，不能反映學生實驗狀況 ?成績評定指標籠統，主要根據實驗報告評定成績。生理實驗多以小組為單位進行實驗，實驗操作時，有的學生動手從頭做到尾，而有的學生只是旁觀，或者在一邊玩手機，最后一組都取相同的實驗結果。書寫實驗報告時從網上搜索或查閱書本，抄到自己的報告中，教師只根據分析的合理性給出成績，只要結果符合預期、分析合理，就是高分[5]。這種實驗成績評定方式無法正確反映學生的實驗水平，不能鼓勵學生主動學習、深入思考問題，只會助長學生抄襲、不實事求是的作風。

3 科研模式的生理學實驗課教學實施

針對存在的問題，通過對一流大學生理實驗課教學模式的深度學習和分析，對生理學實驗教學進行革新，建立科研模式的實踐課教學，將考核指標明確、量化，學生的興趣、操作水平等明顯提高，受到學生好評。

采用問題為導向授課方式，以培養學生解決生理學問題的能力為目標 ?將每次實驗要驗證或闡述的實驗原理或現象變為問題，以解決這個問題為目標，設計實施實驗。比如家兔呼吸運動的調節實驗，教師以“影響家兔呼吸運動的因素是什么”為問題，讓學生根據掌握的知識和查閱資料來設計實驗，探討影響因素。教師按照科學實驗的邏輯講述此次實驗經典的步驟，首先考慮的是如何記錄正常的呼吸運動，引出膈肌和劍突分離等手術操作;考慮呼吸運動相關活動，引出氣管插管、神經分離、肺牽張反射如何做等實驗問題;接著逐一改變因素，記錄呼吸變化，全面記錄各種因素對呼吸運動的影響。問題導向實施實驗調動了學生學習的主動性，培養他們查閱資料、分析問題、解決問題的能力，形成初步的科學研究思維[6]。

兼顧基礎和創新，培養學生的科研創新思維 ?將生理學實驗內容分為經典實驗和自選實驗兩類：經典實驗培養學生基本生理實驗技能和初步科研思維;自選實驗，學生自己選取實驗問題，自己設計解決方案，將學到的知識和技能進行實踐。兩種模塊有機結合，基本技能與創新培養并重，充分發揮實驗課在學生培養中的作用。

整合基本實驗內容成為綜合性實驗，培養學生基本生理操作技能和形成初步科學思維邏輯。生理學實驗內容多、涉及面廣，由于課時限制，不可能面面俱到。要在有限的時間內達到培養目標，需要對實驗進行精簡整合，保留經典實驗內容，建立綜合性實驗[7]。比如動作電位實驗涉及四個實驗，包括神經干受刺激產生的動作電位觀察、神經動作電位的傳導速度、神經興奮的不應期測定、刺激對動作電位的影響，將其整合為“神經干動作電位的性質研究”實驗，內容包括動作電位性質和影響因素兩個大方面。將多個實驗有機地整合在一起，使內容聯系性更強、更完善，對知識的考查科學全面。

設立自選實驗內容，培養學生的創新實踐和科研能力。經過一學期生理學實驗的學習和鍛煉，最后一次實驗課設定為自選實驗。自選實驗分為指定實驗、指定題目自設計實驗和完全自設計實驗，學生可根據自己的水平和興趣選擇。指定實驗為已有現成步驟的綜合性的、有一定操作難度的實驗。指定題目的自設計實驗可以根據本實驗室的條件或學生的專業半指定，比如食品專業可指定飲酒對身體機能的影響、糖對人體代謝的影響等題目。完全自設計實驗要求學生針對自己感興趣的內容，查閱分析文獻，寫出實驗方案，與教師一起論證實驗的可行性。自選實驗可以在學期初就布置下去，在開始實驗兩周前讓學生提交實驗方案。自選實驗增強了學生學以致用的實踐意識，培養了學生的創新精神和研究素養[8]，為繼續深造打下基礎。

利用信息化措施，錄制教學視頻或慕課，開展多樣化教學 ?利用現代發達的信息化措施，錄制適合學生實驗手術操作的教學視頻或制作慕課。以精、短視頻的模式讓學生課前學習手術操作，然后教師課上重點講操作注意事項及實驗內容。學生操作中遇到問題可以隨時觀看視頻，實在解決不了再請教教師，解決了實驗課上教師人手不夠的問題。用現代化的教學手段，提供更方便的教學方法，既節約了課堂時間，又培養了學生的自學能力，大大提高了實驗課的授課效率[9]。

實驗報告格式向科研論文格式靠攏，培養學生初步科學論文寫作能力 ?傳統的學生實驗報告為實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗結果、結果分析討論幾部分，體現了驗證理論知識的思維邏輯。而學生在今后的學習或工作中接觸到的多是科研論文，其格式與傳統的實驗報告格式迥異，因此，與實際應用掛鉤，要求學生以科研論文的格式書寫實驗報告。科研論文格式包括實驗題目、作者、摘要、關鍵詞、前言、材料與方法、結果、討論、致謝及參考文獻等。材料與方法中要注明分析實驗數據所用的統計學分析方法，實驗結果的圖表要有圖（表）題及圖號和圖注，表格要求為三線表，用統計學知識來統計分析實驗現象，用科學研究的思維邏輯討論實驗現象[10]。這樣可以培養學生的邏輯思維能力和科學分析能力，激發學生的創新潛能。

分類考評，細化指標，綜合評定學生生理學實驗課學習效果 ?合理的考評措施既能體現教師的公正性，又能調動學生學習的積極主動性。實驗課的總成績為100分，將每個實驗按照難易程度合理分配分數，比如“青蛙神經肌肉標本制備”實驗滿分為10分，自設計實驗滿分為20分。針對每次實驗內容再細化評分標準。將每次實驗滿分定為100分，分為課堂分數和實驗報告分數。課堂分數包括紀律、操作技能、團體協作等部分，注明各部分主要考查內容。比如紀律包括無故遲到早退、玩手機電腦、大聲喧嘩、遲交實驗報告等，每項根據表現的嚴重程度，具體到分值上。實驗報告的評分標準包括格式、結果、討論三部分，指明各部分所占分值及考查重點，做到每部分都有分可依。這些考評措施既保證了課堂紀律，提高了學生的紀律意識和規則意識，又讓學生注重實驗過程，學會科學邏輯分析問題，讓實驗課的成績評定更科學明確。

杜絕抄襲和造假，培養嚴謹務實的科研學風 ?誠實客觀、嚴謹認真是最基本的學術道德。生理學實驗要始終強調求真務實的學術道德和學術紀律，并采取有效的措施來懲罰抄襲造假者。第一節實驗課就要明確指出實驗結果一定要正確描述，不能夸大和縮小，描述或結論與實驗結果不符，此次實驗為0分;即使是錯誤的實驗結果，只要正確描述，就有成績。實驗報告與其他報告或網上資源雷同的視為抄襲。如果發現實驗結果造假或抄襲，本次實驗成績為0分。讓學生意識到造假和抄襲的嚴重后果，培養他們嚴謹的學術素養。

4 結語

研究型生理學實驗教學模式要求實驗課內容設置要具備綜合性，系統性強，授課方式要以問題為導向，既要注重闡明生理現象，培養學生基本的操作技能，更要培養學生分析問題與解決問題的能力、實事求是的嚴謹的學術道德，充分發揮生理學實驗教學在大學生實踐能力和創新潛能培養中的作用。

參考文獻

[1]任之光，梅紅.雙創背景下高校教育教學改革探索研究[J].中國高教研究，2017（1）：86-90.

[2]張建蘋.提高生理學實驗教學效果之管見[J].中國衛生產業，2015（27）：140-142.

[3]馬恒東，黎德兵，濮潔，等.“動物生理學實驗課程”體系的構建[J].四川農業大學學報，2004（s1）：84-86.

[4]寇正湧.談如何提升學生生理學實驗報告書寫質量[J].長春師范大學學報，2014（10）：126-127.

[5]謝偉，陳曉東，龐東衛，等.醫學院校生理學實驗教學中的問題及教學改革的探索[J].繼續醫學教育，2017（2）：18-19.

[6]付靜.大學探究式教學模式研究[J].中國教育技術裝備，2019（14）：50-51，54.

[7]白曉潔，梁月琴，燕子.開設多系統綜合性實驗，培養醫學生整合生理學觀念[J].基礎醫學教育，2018（2）：108-110.

[8]周辰，高珊，朱明月，等.選做實驗提高生理學實驗課的教學質量[J].實驗室研究與探索，2018（2）：156-158，164.

[9]劉紅.慕課背景下高校課堂分層混合教學模式構建探析[J].中國教育技術裝備，2017（21）：47-48.

[10]周辰，畢群.對“胰島素休克現象”實驗的改進[J].實驗技術與管理，2017（8）：168-171.