運動人體科學(xué)實驗教學(xué)改革實踐

王 靜，田 強，趙云罡，王 磊

(天津體育學(xué)院 天津301617)

隨著我國全民健身的普及和推廣，作為體育科學(xué)的一個二級學(xué)科，運動人體科學(xué)越來越顯現(xiàn)出它的重要性，其實際應(yīng)用價值和現(xiàn)實指導(dǎo)意義也日益凸顯。運動人體科學(xué)專業(yè)課程總體分為理論和實驗兩部分，所設(shè)課程包括運動生理學(xué)、運動生物力學(xué)、體育保健、運動解剖學(xué)、運動生物化學(xué)和運動康復(fù)醫(yī)學(xué)等學(xué)科特色課程及一些基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程，高校特點不同其課程設(shè)置也有所區(qū)別。運動人體科學(xué)本科專業(yè)自開設(shè)以來，經(jīng)過了 20多年的發(fā)展，其專業(yè)培養(yǎng)體系和課程設(shè)置正逐漸趨于完善[1]。

實驗教學(xué)是運動人體科學(xué)各門課程的重要組成部分，實驗教學(xué)促進學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力以適應(yīng)社會需求。本文通過對天津體育學(xué)院運動人體科學(xué)實驗教學(xué)狀況的調(diào)查分析和自身教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)了一些問題，并針對這些問題提出教學(xué)改革的具體建議，旨在提高教學(xué)質(zhì)量，滿足當(dāng)前社會需求。

1 實驗教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 實驗教學(xué)環(huán)境

運動人體科學(xué)實驗課程主要依托于運動生理與運動醫(yī)學(xué)實驗室。運動生理與運動醫(yī)學(xué)重點實驗室為天津市重點實驗室，自 1982年創(chuàng)建以來，在發(fā)展和建設(shè)過程中不斷探索，成立了各學(xué)科子實驗室。1996年，天津體育學(xué)院成立了“天津體育學(xué)院實驗中心”。2006年，運動人體科學(xué)實驗室被評為天津市高校優(yōu)秀教學(xué)實驗室。2012年，成為天津市運動機能實驗教學(xué)示范中心。

在致力于科學(xué)研究的同時，實驗室積極開展運動人體科學(xué)、運動康復(fù)與健康的本科教學(xué)工作，建設(shè)并形成了一批優(yōu)質(zhì)的教育教學(xué)資源，為學(xué)校的學(xué)科建設(shè)、專業(yè)建設(shè)貢獻了重點學(xué)科與重點實驗室的力量。

1.2 開放情況

以“運動機能教學(xué)示范中心”為綜合平臺的教學(xué)實驗室包括運動生理學(xué)、運動解剖學(xué)、運動生物化學(xué)、運動保健學(xué)、運動康復(fù)醫(yī)學(xué)、運動生物力學(xué)、運動分子生物學(xué)7個教學(xué)實驗室，共同承擔(dān)運動人體科學(xué)和康復(fù)醫(yī)學(xué)與理療學(xué)本科和碩士實驗教學(xué)工作，也承擔(dān)著全校其他體育學(xué)和非體育學(xué)專業(yè)本科和研究生教學(xué)中體育自然科學(xué)課程的實驗教學(xué)任務(wù)，具有突出的專業(yè)輻射作用和顯著的教學(xué)示范效應(yīng)。

運動生理實驗教學(xué)是我校發(fā)展最早和最為全面的課程之一，運動生理實驗教學(xué)面向運動人體科學(xué)、運動康復(fù)、運動心理、體育教育、運動訓(xùn)練、民族傳統(tǒng)體育等專業(yè)的本科和碩士生開放。

2 實驗教學(xué)中存在的問題

2.1 實驗課時劇增

隨著學(xué)校對實驗教學(xué)的重視，實驗課程持續(xù)增多給實驗室工作人員帶來了巨大的壓力。原有實驗課時的比重增大，實驗學(xué)生增多，班級分組增多，新型實驗課增設(shè)，每年參與實驗的學(xué)生人次(人數(shù)乘以次數(shù))不斷增多。據(jù)統(tǒng)計，2013年有 1285名同學(xué)在運動生理實驗室上實驗課，共計4360人次；到2016年增至 2000名學(xué)生，共計 7000余人次。實驗課時和學(xué)生的激增給實驗教學(xué)帶來了壓力，而實驗方式如何適應(yīng)更多的學(xué)生參與，從而完成實驗教學(xué)任務(wù)成為我們思考的問題。

2.2 實驗課教學(xué)內(nèi)容陳舊

實驗課教學(xué)內(nèi)容多年變化不大。隨著實驗設(shè)備類型的不斷增多與實驗方法的不斷更新和改進，很明顯原有的傳統(tǒng)實驗儀器設(shè)備及技術(shù)已不能適應(yīng)新時代的要求。

2.3 傳統(tǒng)授課模式已不適應(yīng)創(chuàng)新發(fā)展要求

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)授課模式主要以教師演示、學(xué)生重復(fù)為主。目前大多實驗課程能保證每位學(xué)生的實驗操作，教師演練結(jié)束后，學(xué)生分組各自操作練習(xí)。而涉及到大型設(shè)備的實驗課，如直接方法測得最大攝氧量、等動力量測試等內(nèi)容，在本科生教學(xué)中也以演示為主。如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新探究問題的能力，激發(fā)學(xué)生興趣是實驗教師一直探索的課題。

3 實驗教學(xué)改革創(chuàng)新

3.1 實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺搭建

實驗教學(xué)作為教學(xué)的一個重要組成部分，其信息化和網(wǎng)絡(luò)化是時代快速發(fā)展的需求。實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的搭建不僅能有效地解決參與實驗學(xué)生人數(shù)不斷增多的問題，而且有利于學(xué)生全方位學(xué)習(xí)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3.1.1 實驗課安排的網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)的開發(fā)

主要以運動生理實驗課程為基礎(chǔ)進行平臺搭建及模塊開發(fā)，以增加教學(xué)安排的條理性和有效性。

①任課教師模塊，也就是用戶模塊，主要包括網(wǎng)絡(luò)用戶注冊登錄模塊，用戶登錄后方可在線進行生理實驗課申請，以及調(diào)課申請。申請所需填寫或選擇的內(nèi)容包括：實驗課名稱、授課教師、授課對象、人數(shù)、授課內(nèi)容、預(yù)計時間等。

②實驗員管理模塊，主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)的后臺管理、用戶管理和信息管理。其中包括：實現(xiàn)實驗類別的添加、修改或刪除；對各類別信息欄目的添加、修改或刪除；申請的通過與拒絕；實驗課時間安排；實驗課表數(shù)據(jù)管理以及負(fù)責(zé)申請說明、重要通知等。

3.1.2 解剖虛擬實驗室構(gòu)建

從本質(zhì)上來說，“虛擬實驗室”是借助于圖形圖像、仿真和虛擬現(xiàn)實操作流程等技術(shù)在計算機上所營造的可輔助或部分代替，甚至全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗各個操作環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件環(huán)境[2]。虛擬實驗室的建立，廣泛利用計算機技術(shù)輔助實驗教學(xué)，探索運動人體科學(xué)中虛擬仿真實驗的實踐與應(yīng)用，其利用將帶來重大改革。主要設(shè)想建立兩個解剖室。

解剖室一：此實驗室目的是完成由教師統(tǒng)一控制、學(xué)生分機學(xué)習(xí)的解剖實驗室。具體方案為，配備解剖軟件專業(yè)版連接多臺其他電腦，形成局域網(wǎng)，由教師統(tǒng)一控制學(xué)生操作平臺，保證教師與學(xué)生操作平臺同步。

解剖室二：目的是培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)、獨立操作的能力。具體方案為：配備多臺具有解剖軟件操作系統(tǒng)的終端，學(xué)生可獨立操作。教師通過此實驗室完成實驗任務(wù)或?qū)嶒炞鳂I(yè)的布置，如利用計算機輔助學(xué)習(xí)膝關(guān)節(jié)的拼裝。

虛擬實驗室雖然能在很大程度上輔助教學(xué)，但并不能取代真實的實驗室[3]，二者應(yīng)根據(jù)實際需要結(jié)合互補。

3.2 實驗教學(xué)內(nèi)容和體育項目相結(jié)合

目前實驗教學(xué)主要局限于實驗室操作，我校分別設(shè)立了教學(xué)實驗室和科研實驗室，二者相對獨立，但又相輔相成。如果能夠把部分實驗教學(xué)轉(zhuǎn)移到運動場地中，根據(jù)體育學(xué)院專業(yè)特色開展實驗教學(xué)，不僅使理論聯(lián)系實際的效果更好，也切實解決了運動過程中數(shù)據(jù)獲取困難的問題，而且極大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量，從而真正實現(xiàn)了實驗到運動場地里去，運動員到實驗室里來這一目標(biāo)。

3.2.1 資料的收集

通過查閱文獻資料，總結(jié)各運動項目特點及不同運動項目機能評定所需指標(biāo)。根據(jù)運動實際，通過問卷的形式，收集學(xué)生所需解決問題，增強對運動項目的理解。

3.2.2 結(jié)合器材設(shè)定實驗教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)資料將運動項目涉及到的實驗室科學(xué)問題進行整理歸類，初步列出可以選擇的實驗內(nèi)容，再結(jié)合實驗室儀器設(shè)備進行可行性考察。場地的項目實驗應(yīng)具備以下特點：①實驗儀器體積小，方便攜帶；②操作簡單，符合學(xué)生操作特點；③無創(chuàng)，滿足衛(wèi)生要求；④適應(yīng)場地環(huán)境要求。

3.2.3 積極反饋形成良性循環(huán)模式

根據(jù)實地實驗室情況及時反饋信息，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，可以引用流程管理學(xué)中的 PDCA循環(huán)管理原則，提高實驗教學(xué)管理水平。美國的質(zhì)量管理專家休哈特博士首先在 1924年提出 PDCA循環(huán)法的內(nèi)涵及特點，后被美國戴明博士完善和推廣，又稱“戴明環(huán)”[4]。PDCA循環(huán)法將質(zhì)量管理的過程分為 4個部分：計劃(Plan)、執(zhí)行(Do)、檢查(Check)、處理(Act)[5]。這樣形成一個良性循環(huán)，不斷實驗教學(xué)方案并不斷進行修訂，促使實驗教學(xué)水平不斷得到提升。

3.3 教學(xué)形式的改革

3.3.1 實際操作與觀摩課相結(jié)合

以實際操作為主，觀摩為輔，根據(jù)專業(yè)設(shè)計兩者比例。對易于操作的實驗教學(xué)內(nèi)容通過操作來學(xué)習(xí)，而對于新科技、產(chǎn)品或者大型貴重設(shè)備可以采用觀摩的形式，或者增加一些全實驗室參觀課程，旨在了解各實驗室功能，觀察實驗室科研及各實驗室協(xié)作過程，從宏觀上對實驗室進行了解，這樣有利于激發(fā)學(xué)生實踐設(shè)想。

3.3.2 實驗教學(xué)的信息化

實驗教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和認(rèn)知主體作用，還有利于知識的獲取與實現(xiàn)。對教學(xué)信息的有效組織與管理，可為教學(xué)提供一個較理想的環(huán)境。在當(dāng)今人工智能時代，高端仿真技術(shù)已在有些高校的生理綜合實驗中得以應(yīng)用[6]。

3.3.3 小班化實驗教學(xué)

自然科學(xué)相關(guān)課程實驗課在教學(xué)改革的過程中，都有實行小班化教學(xué)的趨勢，小班化實驗教學(xué)注重學(xué)生能力、興趣的培養(yǎng)[7]。目前，我校運動人體理論課人數(shù)高達 70余人，在實驗教學(xué)中實行分班多次教學(xué)，可以有效增加學(xué)生動手機會，改善教學(xué)質(zhì)量。

4 特殊時期實驗教學(xué)應(yīng)急預(yù)案

4.1 新冠肺炎疫情時期

在新冠肺炎疫情的影響下，根據(jù)教育部提出“停課不停教、停課不停學(xué)”的要求[8]，停學(xué)時期教師紛紛轉(zhuǎn)為線上教學(xué)，例如使用騰訊會議軟件，拍攝及上傳實驗教學(xué)的多媒體資料等方式進行教學(xué)。開學(xué)時期，在符合防疫要求前提下，實驗教學(xué)采用線上線下、虛實結(jié)合模式，進而形成多種教學(xué)預(yù)案。

4.2 實驗室搬遷時期

新實驗室建設(shè)以及搬遷是個龐大的工程，為了保證實驗教學(xué)的順利開展和培養(yǎng)應(yīng)用人才目標(biāo)，根據(jù)實地情況兩校區(qū)同時開展實驗教學(xué)。首先大型儀器由于安裝條件、體積大等實際情況，采取儀器不動、學(xué)生動模式，將新校區(qū)學(xué)生接到老校區(qū)進行實驗；其次，對于便攜的儀器、體積小的設(shè)備，隨同學(xué)生進課堂、進場地，從而實現(xiàn)實驗教學(xué)。

5 結(jié) 語

本文以天津市運動生理與運動醫(yī)學(xué)重點實驗室為例，從實驗室教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題入手，探索了教學(xué)模式創(chuàng)新和特殊時期的應(yīng)急預(yù)案，不但有利于重點實驗室建設(shè)，同時也保證了教學(xué)效果。總之，運動人體科學(xué)實驗教學(xué)改革既要滿足社會需求，也要跟上時代飛速發(fā)展的步伐，是一個持續(xù)的過程。