构建以能力培养为核心的人体解剖生理学实验教学体系

吴中华，雷桂兰，郑 坚，徐艳霞，方元平，钟玉林

(黄冈师范学院 化学与生命科学学院，湖北黄州438000)

高等师范院校生物科学和科学教育专业开设的人体解剖生理学是从形态结构和生理功能水平上研究人体和动物的生命活动及其功能的一门学科。人体解剖生理学实验既是理论教学的重要组成部分，也是理论与实践的相结合部分，在教学安排上作为一门独立的、主干课程。按照教育部2007 年2 号文件“教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见”精神，黄冈师范学院根据培养学生动手和实践能力需要，不断改善实验和实习教学条件，采用多种方法改造和更新实验设备，提高实验设备的共享程度和使用效率，为教学提供必要的实验条件。为进一步加强科学研究和教学实验的结合，推进实验教学内容、方法和手段及人才培养模式的改革与创新，改变传统的教学模式，引入新的教学手段和多元化的考核体系具有重要的现实意义［1－8］。

1 实验课程结构体系的改革

1.1 修订实验教学大纲

为培养创新人才，人体解剖生理学课程组对原实验教学大纲进行了讨论和修订。按照各类实验相统一的原则，适当地减少基础性(验证性)实验，增加综合性、设计性实验，结合学生毕业论文开设一定数量的创新性实验。加强实验教学大纲的科学性、规范性、适用性及可操作性，使创新意识的培养贯穿于整个实验教学的全过程，为建立既适应于生物科学、科学教育等专业的发展和建设，又与理论教学相辅相成，为以能力培养为主线的新的实验教学课程体系打下坚实基础［1－8］。

在基础实验中加以创新性自主实验设计，明确规定创新实验要有明确的教学目标，只有在掌握了该门实验学科的基础性实验操作之后，才能通过不断的学习、推理，进行创造性实验设计。在创新性实验中，学生要在一定的实验理论指导下进行设计实验，提出问题，从多角度、多维度等多方面给出解释。在自主创新实验中，应该让学生明确实验并不是量的积累，即不是为了获得过多的、漂亮的实验数据为目的，而是要弄清楚通过实验解决怎样的科学问题，做实验的目的是什么，该实验有哪些实际的生物学意义。如在蛙的神经干动作电位速率的测定的过程中，有的学生就提出，将神经干浸泡在含有一定浓度的咖啡、酒精的任氏液中，来探讨不同成分饮品是否对外周神经传导发生影响。实验技术和实验教学过程是连续、系统的，各实验项目之间有着内在的联系，综合性、设计性实验具有实验内容丰富、实验方法多样、实验形式较为灵活等特点，给学生提供极大的自由发挥的空间，有利于培养学生的创造性思维。

学生通过人体解剖生理学实验课程的学习通常可获得5 个方面的能力:(1)掌握人体结构和功能的基础知识;(2)掌握基本生理指标测量方法;(3)掌握生理实验技能和生理手术基本操作技能;(4)能独立分析实验结果，写出规范的实验报告;(5)了解生理实验设计的一般原则和方法，并作初步尝试。

1.2 独立开设实验课程

为适应现代社会对人才的需要，人体解剖生理学课程组对传统的实验教学模式进行了大胆改革。从2007 年开始独立设课，单独考试，真正将实验教学从理论教学中剥离出来，使实验课不被学生重视的现象得到很大的改观。有时实验课程进度比理论课程进度提前，学生在未学习理论内容前先接触实验内容会自觉地做好预习工作，待理论课讲授相关内容时，他们会更加认真地听课。这样，通过课前预习、课堂听课、课后复习，学生对相同的内容学习了3 遍。因此，在强调学生掌握基本知识和基本技能的同时，强化探究式学习，充分体现了学生在学习中的主体地位。

1.3 改革实验内容，增设综合型实验

人体解剖生理学实验教学长期以来以验证性实验为主，应用性、探索性实验极少，不利于学生独立思考能力、分析和解决问题能力以及创新能力的培养。鉴于以上问题，课程组改变传统的教学模式(以理论课程安排实验课程)，对实验课程的体系和教学内容进行调整。内容设置遵循从结构到机能、从简单到复杂的原则，如在解剖学实验中“人体组织结构观察”时，理解器官的结构与机能关系;“人骨的形态结构、肌肉分布观察”，理解与人体直立行走和劳动的关系;“心血管系和内脏形态大体解剖”，理解与物质代谢的关系;等等。在生理学实验中，首先安排一些经典实验，如“坐骨神经－腓肠肌标本的制备”、“刺激强度与肌肉收缩反应的关系”等，让学生初步掌握实验常用器械的使用方法、规范操作以及常用的手术技术;然后过渡到较为复杂的综合性实验，如“家兔动脉血压的神经体液调节”、“家兔呼吸运动的调节”、“影响尿液生成的因素”等，以培养学生分析、解决问题的能力。最后要求学生根据现有条件，自己设计实验，以培养学生各方面的能力和综合素质。

此外，我们还设计将两个或多个相互影响的系统的实验放在一起进行，观察各因素之间的相互影响或者在单一验证性生理实验中引入药理实验的内容，观察一些治疗药物对器官的生理机能的改变等综合型实验。如泌尿系统+循环系统综合实验，呼吸系统+循环系统实验，“影响神经干神经冲动传导速度的因素”，“影响离体蛙心功能的因素”等实验，并要求学生解释实验现象间的内在联系。综合性实验手术较复杂，观察的指标多，对进一步加强学生基本技能的训练是有利的。多系统、多指标综合性实验课程的开设主要是为了提高学生综合分析问题的能力，使学生分析某一因素对系统、器官活动的影响时，能从多角度考虑，从而提高学生分析问题、解决问题、科学思维的综合能力。

此外，在实验教学中，我们为节约耗材费用而常有意将一些生理学实验进行一定程度的整合，充分利用实验动物，提高了实验的教学质量。例如开设蛙类序列实验和家兔序列实验等，教师可以根据教学大纲的要求和具体实验条件设计几组综合型大实验。

2 教学方法与手段的改革

2.1 做好实验前的准备工作

教师在每次实验课结束时应预先告知学生下一次实验课的内容，并且预留思考题，让学生课前预习，对实验目的、方法和步骤有初步了解，带着问题预习，这样不仅能调动学生的学习积极性，而且也会提高教师的讲课效率。同时，让学生组成实验准备小组，在教师的指导下，轮流进行每次实验的准备工作，包括实验器材的准备、设备与仪器的安装调试、实验药品及试剂的选用和配制等。实验准备工作与学生的劳动学分挂钩，可提高学生参与实验准备的积极性。

2.2 计算机多媒体技术的应用

使用计算机多媒体教学可以化抽象为具体、化复杂为简单。多媒体信息量大，通过投影方式可供全班同学观摩［9］。因而多媒体教学在很大程度上可以弥补人体解剖生理学实验教学中的不足，打破传统的实验教学模式，让学生清楚了解整个实验过程，是实验教学中的重要工具和有益补充。

2.2.1 动画的应用

动画无疑是模拟实验最好的方法之一。通过动画可以模拟多种生理调控的机制，各系统间的协调联系，各脏器的工作机理和过程等。如在进行“人心电图描记”实验时，由于人体心脏产生的心电看不到、摸不着，让学生感觉很空洞难懂。而通过动画可以直观展示心肌兴奋时对应的心电图波形变化，使学生更容易明白心电图各波形的产生机制和特点。学生在随后的亲身实践中通过心电图的描记，又可回忆出心脏跳动的周期，加深对知识的理解，为今后的实际应用做好铺垫。

2.2.2 教学实验录像的应用

由于仪器的有限性和动物资源的珍贵性，很难保证每个学生都有亲自动手做每个实验或实验中的每个步骤的机会。在实验进行前统一播放自制的生理实验教学录像，可使学生了解实验的全部内容，提前进入到实验氛围之中。这样，既节约了实验资源，又使学生更好地掌握了实验内容。尤其是一些涉及动物组织操作的实验，教学录像的作用尤为突出。教师在播放实验教学录像时可适时进行指导和点评，让学生知道看什么、怎么看，想什么、怎么想，哪些细节在实验中要格外注意等等。还可把教学录像安装在每台学生用机中，让学生在实验中边看录像边操作，这样有利于强化学生的感知，促进思维、加深理解、培养能力，引导学生向着既定的教学目标顺利前进。

2.2.3 多媒体展示台的应用

有些生理实验采用教学录像还是无法满足指导性的示范作用，比如录像编辑限于时间的关系，删减了一些操作过程，学生难以获得全部操作过程体验;教学录像拍摄时放大程度、亮度以及投影仪的亮度等因素都影响到学生的观看效果;播放教学录像要求连贯性，但对于难以理解且操作复杂的实验，学生一时难以掌握。因此，我们利用多媒体展示台的摄像功能在实验初作指导讲解，实验中作解惑指导，这样更进一步强化了实验指导，使实验指导具体化和直观性，节约了实验的手术时间，减少了老师的工作强度，提高了实验的教学质量。

2.3 引进现代化实验设备，优化实验教学环境

利用PCLAB－UE 生物医学信号采集处理系统进行实验操作和数据处理。该信号采集处理系统将刺激器、放大器等部件集于一体，仪器的操作、实验程序均由软件控制。使用时采用USB 接口与计算机进行连接，把外界刺激信号(如张力、压力等)先转化为电信号，再进行模/数转换，借助计算机以图形形式显示出来。实验中信号的图形显示、结果分析、数据贮存均能同步进行，系统强大的存储功能可以全程记录实验的整个过程，并能随时标记实验过程中的各类事件，其信息可长时间保存以便实验后随时调出来进行分析和打印。该系统取代了原来的生理记录仪、示波器和刺激器，操作方便，效果更为理想。使用计算机生物信号采集处理系统进行实验后，师生普遍感到仪器操作简单，信号获得快速而稳定，实验结果显示直观，便于分析，并使实验的重点落实到使学生掌握动物手术和实验技能、理解实验原理、培养科研思路、弄清生命活动本质的目标上来。

购进南京医科大学生理学教研室高兴亚教授开发虚拟生理学实验室单机版并安装到每台计算机上，让学生在虚拟实验环境中，生动地理解实验原理和步骤，观看正规的实验操作演示，并通过与课件交互操作，真实、动态地完成生理学实验，提高实验预习的针对性和指向性，减少学生实验中的盲目性，从而提高教学效果［10］。下一步我们计划将该模拟系统加载到网络服务器，使学生对实验课程的学习不受时间空间的限制，更好地熟悉实验、预习实验，从而保证实验操作中的准确性。对于基础实验操作的熟悉，可以有效节约课堂教学时间为综合实验及开放性创新性实验的开设打下基础。

3 实验课程教学质量的监控与考核［1 －8，11］

3.1 规范实验报告，培养学生的科研素质

实验报告不仅是实验过程的记载，也是对理论知识的复习与理论教学的总结。实验报告写作要有科学性，做到实事求是，要求学生真实记录实验过程和实验结果，要对出现的问题加以说明和讨论，找出解决的方法。实验报告的完成是促使学生主动学习和思考、培养科研能力的重要手段。完整的实验报告应包括以下几项内容:实验题目、目的及原理、实验对象、器材及药品、步骤、结果、分析与讨论、结论、注意事项等。强化对报告中简要地记录到的生理信号波形图进行分析，强调实验结果中数据的统计学分析，用统计学软件做出相应的统计图表，从中找出变化规律，既做到结果的定性分析又做到了结果的定量分析，以科研实验的思考方式，培养学生形成缜密的生物学思维方式。通过这一过程，既规范了实验报告的书写，让学生的主观能动性得到较大限度的发挥，又在加深对理论知识理解的同时培养了学生的科研素质，为毕业论文的写作打下基础。

3.2 考核方式多元化

人体解剖生理学实验在实验考核问题上，一直以来都存在着很大的分歧，过去实验课总是与理论课合在一起考核，实验的分数仅占20%左右，不能真实反映学生的实验水平，一些学生往往通过提高理论课成绩来弥补实验课成绩的不足，这对全面考核学生的实验能力具有一定的缺陷。在传统考核中由于缺乏一套完善的评分体系，所以对学生实验平时成绩的评定缺乏客观公正性。合理的成绩评价有利于学生平时更认真地掌握实验操作，从而巩固和提高学生动手的能力。为此，我们改革了实验考核体系，制订了能全面反映学生能力高低的综合评估指标，其中包括:(1)实验考勤占10%，要求学生必须准时参加每次实验，其遵守纪律情况与课程成绩挂钩;(2)平时操作技能占10%，包括动手能力、团结合作、实验结果满意度、完成实验的时间等;(3)实验报告占40%，报告批阅重点放在实验结果、分析与讨论及结论等部分;(4)期末实验考核占40%，以全部实验课内容为范围，涉及实验原理、操作步骤、结果分析与讨论、注意事项等方面，旨在考查学生相关知识的掌握情况、应用情况和表达能力等。

实验教学实践表明，在人体解剖生理学实验教学过程中，逐渐由以教师为主转向以学生为主，从基础实验教学到引导学生自主设计实验，有利于不断提高学生的理论水平和实验操作能力，培养学生的团队合作精神、分析和解决问题的能力，有利于激发学生的创新意识。

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