基于能力培養的“動物生物學”教學改革探索

［摘 要］ 動物生物學具有悠久的教學歷史，是一門針對動物結構、功能、形態、生態、生理、分類、進化等基本生命活動規律的研究性學科，是本科生和生物學研究生了解動物的重要途徑，其學習效果的好壞直接影響后續專業課程的進一步學習。因此，課程組基于能力培養的動物生物學課堂教學、實驗實踐等方面做深入分析和探討，進行線上線下教學改革探索，從而達到更好的教學目的，提升課堂教學效果，鍛煉學生的專業知識技能、可遷移能力和自我管理技能，激發其好奇心，提高他們的主動學習能力，培養良好的學習方法，創新科研思維方式。

［關鍵詞］ 動物生物學；能力培養；教學改革

［基金項目］ 2021年度溫州醫科大學課程思政教學創新改革項目“課程思政和創新培養在生物技術專業‘普通生物學’教學中的應用實踐探索”（KCSZJG202020）

［作者簡介］ 金彬明（1964—），男，浙江溫嶺人，碩士，溫州醫科大學檢驗醫學院（生命科學學院）副教授，主要從事生物多樣性保護研究；艾為明（1976—），男，江西進賢人，碩士，溫州醫科大學檢驗醫學院（生命科學學院）副教授，生物技術專業發展中心主任（通信作者），主要從事分子生態學、動物生物多樣性保護研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）38-0065-04 ［收稿日期］ 2023-04-24

引言

動物生物學具有悠久的教學歷史，是一門針對動物結構、功能、形態、生態、生理、分類、進化等基本生命活動規律研究學科，起源于早期的普通動物學（或動物學）課程。20世紀20年代初期，我國學者秉志、丁文江、鄒樹文、薛德焴等分別從美、英、日等學成歸來，開展動物學方面的教學與科研［1］。20世紀90年代，為適應高校教學教育改革、學生學習計劃修訂等方面的需求，北京大學最先對普通動物學的教學內容進行了調整，課程名稱改成了“動物生物學”，我國的首本動物生物學教材由許崇任和程紅教授（北京大學）主編出版［2］。2003年至2007年，溫州醫科大學的生物科學、生物技術專業開設了“普通動物學”課程，2008年后，我們改成“動物生物學”，成為本科生和生物學研究生了解動物的首要途徑。課程組結合動物生物學發展前沿和教學歷史、微觀與宏觀研究內容間的相互聯系，讓學生全面掌握動物物種多樣性、系統分類概念和典型代表物種的適應特征、生命功能、形態結構、生態分布等動物學基本規律，為學生今后的生物學學習及工作實踐打下堅實的基礎。

作為生物科學、生物技術專業的基礎必修課，在大學一年級上學期開設“動物生物學”，使大一新生確立學習興趣和方向，培養良好的學習習慣，幫助他們樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，極大地激發新生對生命科學研究的興趣，提升其專業素養，讓他們了解動物學的學科前沿、研究熱點［3-4］。課程組安排了原生動物、海綿動物、腔腸動物、軟體動物、節肢動物等8個大類無脊椎動物，魚類、兩棲爬行等5個脊椎動物亞門動物的教學內容，利用中國大學MOOC自學生物演化和生理學方面的內容。

20世紀，在全世界科學家的努力下，完成了許多生物全基因組的測序工作。與此同時，細胞生物學、遺傳學、生物化學、分子生物學、微生物、免疫學等學科飛速發展，動物生物學逐漸被淡化。然而，“動物生物學”課程學習的效果一部分影響后續專業課程的進一步學習，另外也可能影響學生本科畢業后從事動物相關領域的科研和教學［5］。如何在短短3個多月的時間內，使學生對“動物生物學”教學及生物技術專業產生濃厚的興趣，使他們掌握大量的動物生物學知識和信息，且不出現精神疲憊的情況，是一個非常大的挑戰。

一、理論課堂教學改革探索

（一）“動物生物學”概念重要性的強調

反映動物形態結構、生理機能和生命活動本質的概念是“動物生物學”的重要教學內容，是“動物生物學”教學的基石，對提高“動物生物學”教學質量具有非常重要的意義，如開管式、閉管式、混合式循環系統，是軟體動物、環節動物、節肢動物等重要的且容易混淆的概念，還有無體腔、假體腔、真體腔動物，是一個貫穿整個動物教學的概念。課程組利用生物標本室模型、實物，詳細講解這些動物生物學的概念，從普遍性、規律性知識去解決這些概念問題，透過現象看本質，提高學生分析問題和解決問題的能力。

（二）動物演化基本規律、動物類群與環境相互關系的重點講授

動物界已知有上百萬種（亞種）動物，課程組以動物系統進化為線索，從單細胞動物到多細胞動物，從簡單到復雜，從低等到高等，逐步論述每個門類的代表動物。在“動物生物學”教學過程中，利用標本室的有孔蟲（foraminifera）、沙蠶（Nereis sp.）、鸚鵡螺（Nautiloidea sp.）、唐冠螺（Cassis cornuta）、擬穴青蟹（Scylla paramamosain）、羅氏海盤車（Asterias rollestoni）、七鰓鰻（Lampetra japonica）、花鰻鱺（Anguilla marmorata）、中華鱘（Acipenser sinensis）、中國大鯢（Andrias davidianus）、海龜（Cheloniidae spp.）、企鵝（Spheniscidae sp.）、北極熊（Ursus maritimus）等標本或者模型，非常形象地使學生了解動物具體結構和整體組成；精簡描述過細的內容，重點講授動物演化過程中出現的內部特征，如無體腔、假體腔、真體腔、輻射對稱、兩側對稱、三胚層、鰓裂、脊索脊椎、羊膜卵等，突出動物的發生與演化、功能結構、機體內部與外界環境相統一的動物學觀點。

各動物類群之間功能、結構與環境是相統一的，動物和其生活的環境是相互緊密聯系的，動物的生存離不開特定的環境，動物生命活動又影響著環境。例如，草履蟲（Paramecium sp.）作為原生動物的一個大類群，能吞食細菌、凈化水體等，說明原生動物有“小而不凡”的特性［6］。另外，化工生產和人類生活等因素引發的環境問題，對生態系統穩定也可能會產生影響，特別是對肉眼不可見的單細胞生物草履蟲的影響，從而進一步影響水體中的貝類、甲殼類、魚類、兩棲動物等，最后影響人類的生產生活［3］，以此培養學生的辯證思維能力和對生命的敬畏。

（三）引入動物生物學前沿、熱點研究

隨著生命科學研究的高速發展，新知識、新技術和新方法不斷涌現，“動物生物學”課程需要保持與時俱進。引入動物科學領域新的重大發現，不斷更新和引入新的知識點，以適應和培養現代研究型人才的需要。將課堂教學實踐和課外學術拓展相結合，跟蹤學術熱點，補充最近的重大科學發現學習內容，加強學生對特定動物門類的認識、理解。例如，四膜蟲（Tetrahymena sp.）的大核中具有上萬條染色體，是一個豐富的資源庫，為研究DNA（脫氧核糖核酸）的代謝提供了很好的分子基礎。例如，利用四膜蟲研究發現了端粒和端粒酶保護染色體的機理，這個成果獲得2009年諾貝爾生理學或醫學獎［7］。還有軟體動物的綠葉海天牛（Elysia chlorotica），它吃掉藻類后，會吸收與光合作用有關的基因，整合到自己的基因中，從而進行光合作用，產生自己所需的碳水化合物和脂肪等，這個成果發表在《生物學通報》（The Biological Bulletin）雜志上［5］。通過介紹這些最新成果，學生對原生動物、軟體動物的結構、機能產生了深刻印象，動物界的奧妙之處在潛移默化中被學生感受到了，學生的科研興趣和科學探索精神得到了極大的培養。

（四）啟發式引導與開放互動式教學探索及翻轉課堂

師生互動有助于學生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握，以貼近生活的“提出問題－分析問題－解答問題”的方式引導學生的思考和學習［7］。例如，在講到兩棲動物時，首先提出“它們有哪些特征是適應陸地生活的？”；在講到哺乳動物時，提出“從結構和功能上分析，為什么它們是地球上最高等的動物？”。讓學生作答，多個學生來完善答案，然后教師進行補充，最后明確重要的概念、機理等，同時利用相關的視頻資源，使學生在輕松愉悅的環境中學習知識要點。另外，鼓勵學生提出更多的問題，大家共同學習和提高。整個過程中有效提高了學生對課堂的參與度，也鍛煉了學生的觀察、思考、解析和邏輯思維能力。

隨著互聯網的快速發展，信息爆炸時代已經到來。課程組讓學生合理利用和發揮互聯網的信息傳播作用，把網絡資源和專業學習結合起來，學生學習的興趣得到明顯提高，激發其對未知領域的探索欲望。例如，我們設置了動物多樣性與環境、動物與醫學等相關主題開展翻轉課堂，學生在課后搜集資料并制作PPT，專門借助一節課讓學生主講，引導學生圍繞這兩個主題去思考與討論，充分發揮學生的學習主動性。積極主動地利用網絡資源豐富自己的動物生物學知識，鍛煉客觀理性分析問題的能力，從而引導學生正確引用和借鑒他人的科研成果。同時，在課堂中，適時對學術不端現象予以舉例，如哈佛大學醫學院教授皮耶羅·安佛薩（Piero Anversa），知名心肌再生研究者，曾擔任哈佛醫學院布列根與婦女醫院再生醫學中心主任，2001年，其團隊在《自然》（Nature）雜志發表論文，表示首次發現將來自骨髓的c-kit細胞注射到小鼠受損的心肌中，會產生新的心肌組織；2003年，皮耶羅在《細胞》（Cell）雜志發文稱，存在成年的心臟干細胞，它可以實現心肌修復。然而，根據《科學家》（The Scientist）雜志報道，多家實驗室去重復皮耶羅團隊的實驗，之后產生了與皮耶羅論文結論相反或者根本無法解釋的實驗結果。2013年1月，哈佛大學啟動了皮耶羅論文的調查，2014年，《循環》（Circulation）雜志撤回了皮耶羅發表的一篇論文。哈佛醫學院布列根與婦女醫院公開表示，論文中的數據存在爭議。隨后多篇論文被撤稿，原因是論文涉嫌偽造、篡改實驗數據。2015年，皮耶羅團隊在哈佛大學的實驗室關閉。介紹這個學術不端的案例，使大一新生接受較好的學術規范和學術道德教育，從根本上端正了學術風氣，為后期的課程學習、浙江省“新苗”人才項目、國家級創新創業項目申報、畢業論文撰寫打下了良好的基礎。翻轉課堂很好地鍛煉了學生的語言表達能力和團隊協作能力。

二、實驗實踐內容的教學改革探索

“動物生物學”實驗教學主要涉及外形觀察、內部解剖、生理、生態等多個方面，以系統進化的觀點安排內容，側重動物形態結構和規律。我們從四大動物基本組織制作觀察開始，安排了原生動物培養、結構觀察，原腔動物和環節動物的形態結構比較，軟體動物河蚌、泥蚶、烏賊等的解剖觀察，節肢動物中華絨螯蟹、青蟹、日本對蝦，鯽魚的解剖分析，牛蛙的外形、內部構造學習，最后到哺乳動物家兔的外形、內部構造，耳緣靜脈采血，消化循環呼吸各系統的解剖觀察學習等，使多堂理論課上學習的內容進一步在實驗課上得到驗證和深化。

針對預習報告、實驗報告的撰寫，摒棄以前的簡單繪圖及目的意義的抄寫，更多的是要寫出實驗體會和心得；以兩到三個人為一組，在指導教師的引導下進行動手操作，提高學生的學習積極性和獨立思考能力，規范學生的操作，培養其積極的實驗態度。另外，基于能力培養的視角，結合學生實驗動物學的學習需要，壓縮與之重復的實驗內容，增加了兩個自主設計型實驗。結合課程組教師的項目，讓學生完成資料查閱、閱讀分析等，借助線上和線下混合式的實驗教學，學生的探索創新能力得到了有效提高，如三氯生對斑馬魚毒性實驗、果蠅的耐毒性實驗，需要學生做大量的課前準備工作及后續的分析工作。通過實驗課程的改革，使學生加深對理論知識的理解，同時鍛煉了學生的實際動手能力、獨立分析和解決問題的能力，培養了學生實事求是、嚴肅認真的科學作風，對生物技術人才的培養產生了重要的意義。堅持能力培養的理念，從教育視野進行積極探索，使理論教學和實驗教學相融合，提高學生解決實際問題的能力，提高學生的信息分析、操作和協調等多方面的綜合素養。

基于新的動物生物教學實驗、實踐特征，在復合型人才需求的驅動下，課程組高度重視觀察與實驗、課程模擬和調查以及實踐教學的學術性，使學生在激烈的人才競爭中保持領先優勢［8］。課程組安排了動物類群與生態環境相關的觀察與實踐，如調查洞頭大沙岙巖礁海洋生物、參觀南麂列島貝藻王國、調研泰順烏巖嶺兩棲爬行動物等。通過野外的實習實踐，提升了學生的物種保護意識和專業能力培養。通過洞頭、南麂、泰順等地的生物多樣性調查實踐，培養了學生的組織和觀察能力，提升了學生的綜合素質和能力。同時課程組利用野外見習時間，安排了東海貝雕藝術博物館的見習，學生看到普通的扇貝、各類螺殼等，經過博物館的帶教老師示范變成了珍貴的貝雕模型，變成了工藝品，增強了學生體驗感，提高了實踐的價值感。另外，學生積極參與各種社團活動，參加溫州醫科大學生命藝術節、實驗開放日和野生動物保護宣傳月等科普宣傳和社會實踐活動，參與動物相關的科研項目訓練，如三氯生和三氯卡班單獨及復合暴露對斑馬魚的毒性研究、西門島紅樹林內外動物多樣性調查、校園鳥類物種多樣性調查等。生物技術專業的學生還成立了溫州醫科大學藍天空志愿服務社，聯合溫州南浦小學、大學城附屬小學、上陡門小學等成立溫州學生環境保護聯盟。志愿者服務社和聯盟成員學生組織了世界水日、世界地球日、世界海洋日、世界環境日的動物、生態和環境保護宣傳活動。活動成果也部分得到發表，如2019年本科生張靈、王雯雯等在《生命科學研究》雜志上發表了三氯生單獨暴露對斑馬魚幼魚眼部的毒性研究論文。通過教學改革實踐，學生從中受益匪淺。

結語

多年來的動物生物學教學探索證明，教學改革之后，學生的動物生物學的基礎知識得到明顯提升，主動學習能力得到加強，自我管理的良好習慣也有了非常大的改善，學生對動物生物學的學習興趣增強了許多，科研能力也增強了。為“生理學”“生物化學”“實驗動物學”等后續課程的學習打下了堅實的基礎。更重要的是，通過教學改革，學生充分認識了生物技術優勢，專業穩定性明顯加強了，學生更加自信地應對后續的動物學研究生學習，適應了當前高校對創新型高素質專業人才培養的要求。

（課題組成員：徐漫歡、南春容、楊亭亭）

參考文獻

［1］張全偉.基于能力培養導向的“動物生物學”實踐教學研究［J］.長春大學學報，2020，30（12）：112-114.

［2］田軍東，趙林萍，路紀琪.動物生物學理論課程的教改探索［J］.河南教育高教，2017（10）：96-97.

［3］張文雅，張迎梅.課程思政在動物生物學教學中的實踐與探討［J］.高校生物學教學研究（電子版），2019，9（4）：39-42.

［4］時偉.論大學實踐教學體系［J］.高等教育研究，2013，34（7）：61-64.

［5］戎偉，梅雙雙.動物生物學理論教學改革探討［J］.教育教學論壇，2016（48）：120-121.

［6］ 張宗瑤.原生動物在環境保護中的應用及研究進展［J］.哈爾濱師范大學自然科學學報，2015，2（31）：132-135.

［7］柴春利，成希飛，孫衛忠.研究型教學在高等院校動物生物學教學中的探索與實踐［J］.蠶學通訊，2019，39（4）：55-58.

［8］冉輝，米小其，張雷.生物學專業動物學實驗教學中培養學生解剖技能的探索［J］.生物學雜志，2013，30（5）：111-113．

Research on the Reform of Animal Biology Teaching Based on Ability Cultivation

JIN Bin-ming， ZHANG Xu-ri， AI Wei-ming

（School of Laboratory Medicine （School of Life Sciences）， Wenzhou Medical University， Wenzhou， Zhejiang 325035， China）

Abstract： Animal biology teaching has a long history， which studies animal form， structure， function， classification， physiology， ecology， evolution and other basic laws of life activity. It is an important way for undergraduates and graduate students to understand animals， and their learning effect directly affects the future professional courses of further study. Therefore， the course team conducted in-depth analysis and discussion on the aspects of classroom teaching and experimental practice of animal biology based on ability cultivation， and explored the reform of online and offline teaching， so as to achieve better teaching objectives， improve the classroom teaching effect， increase students’ professional knowledge， transferable skills and self-management skills， stimulate their curiosity， and enhance their active learning ability， help them establish a good learning method and innovative scientific thinking mode.

Key words： Animal Biology; ability cultivation; teaching reform