改革动物生理实验教学加强学生创新能力培养

马燕梅　陈科元　杨世丽

【摘 要】为进一步培养学生的动手能力和创新能力，从优化实验教学体系、采用多种实验教学方法和手段、建立实验综合考核办法等方面提出了动物生理学实验教学的改革措施。

【关键词】动物生理学；实验教学；改革；创新能力

动物生理学是研究动物机体生命活动及其基本规律的一门科学，是动物科学、动物医学和水产养殖学等学科的专业基础课。动物生理学教学是从理论到实践，通过实践再认识理论的一个良性循环过程，它是一门实验性学科，学生生理学知识的获得和验证大多依赖于实验过程，因此实验教学在生理学教学占有非常重要的地位。通过实验教学，不仅可以使学生加深和巩固对动物生理学理论知识的理解，训练学生的基本操作技能，掌握一些实验方法，而且可以培养学生观察事物、分析问题和解决问题的能力，更重要的是它还能有效地培养学生的创新精神、团队精神和严谨治学的态度，训练学生的辩证思维，为今后的学习和工作打下良好的基础[1]。在多年的动物生理学实验教学过程中，我们在传统实验教学的基础上，积极探索，提出了一些改革措施。

1 优化实验教学体系，培养创新型人才

在目前提倡学生创新性思维以及加强学生实践动手能力的形势下，以往动物生理学实验开设的多为基础性和验证性实验，已经渐渐跟不上时代的要求[2]。为了培养符合时代要求的创新型人才，近年来，我们建立适合学生实践能力和创新能力培养的实验教学体系，实验课单独设课，并针对专业特点编写实验教材《动物机能学实验》，将实验内容分为三个层次：基础型实验、提高型实验和综合或创新型实验。使实验教学由浅入深、由易到难、由简单到综合，从接收知识型到培养综合和创新能力型逐步提高，其中综合或创新型实验的设置和实施是实验改革的重点内容之一。如在“动脉血压的直接测定及其影响因素”、“呼吸运动调节”和“消化道平滑肌的生理特性”三个综合性实验中，巧妙编排好实验顺序，利用一只家兔连续进行。在实验过程中每位学生都要完成不同的工作，每位学生的工作质量都与实验结果密切相关，都与小组的实验成绩评定相关，这样增强了同学间的团结协作和组织协调能力[3]。

2 采取多种实验教学方法与手段，提高实验教学质量

2.1 建立动物生理学虚拟实验室

虚拟实验室是应用多媒体技术、虚拟现实技术及各种仿真开发软件等仿真实验平台的计算机应用系统。学生通过虚拟实验可取得与真实的实验室相同的实验过程体验，教师通过虚拟实验室也可对学生实验过程和结果进行考核與评价。虚拟实验室形象逼真的场景和互动教学模式，将信息技术与高等教育深度融合，不仅能激发学生的学习兴趣，防止有毒有害试剂的侵害，还能大大降低实验成本。开放式的虚拟仿真实验室也为培养学生的自主学习能力和创新实践能力提供了有利环境[4-5]。动物生理学虚拟室主要包括5项内容：（1）资料室：介绍信号采集与处理技术，传感器技术和生理学基本实验技术。（1）动物房：介绍常用的生理实验动物，如鼠、兔和蛙的生物学特性，生理常数和应用等。（3）实验准备室：介绍常用的生理仪器和实验试剂。（4）虚拟实验室：对动物生理实验中的神经-肌肉电生理实验、心血管系统实验、呼吸系统实验、泌尿系统实验、血液系统实验、消化道系统实验等6个系统，16项实验进行介绍。对于每一个实验，基本包含有实验简介、实验原理、虚拟实验、实验视频、实验波形5个部分的内容，便于学生全面掌握该实验的内容。（5）考场：对实验相关内容进行计算机考试。

2.2 三步分段式教学

1）课前做功课，强调预习的重要性

课前预习是一种良好的学习习惯，它不仅可以培养学生的自学习惯和自学能力，提高学生独立思考问题的能力，而且可以激发学生学习的主观能动性，是提高教学质量的一种行之有效的方法。我们要求学生实验前预习实验方案，让学生对实验的目的、原理、内容、方法以及实验过程中的注意事项进行初步了解，认真写好实验预习报告，并查阅资料，了解相关实验的进展，然后再对相关的理论知识进行复习，并推测可能出现的实验结果，从而使得学生对将要做的实验有一个整体的认识。

2）课中采取多种实验教学方法，保证实验教学效果

（1）多媒体教学

多媒体教学是集图片、文字、声音、影像为一体的教学手段，它能将抽象的实验内容具体化，放大模拟微观结构，便于学生理解，进而提高学生学习兴趣，调动学生实验的主观能动性，有利于提高实验者的实践能力和科学实验水平[6]。我们将与实验有关的内容制成多媒体课件，尤其制作一些实验教学视频。在学生写预习报告的基础上，教师只需简单介绍实验步骤、方法及相关理论知识，然后播放有关实验教学视频，强调关键步骤及注意事项，如在播放“蛙心起搏点”实验教学录像时重点强调斯氏结扎部位。这样就可以留出更多时间给学生动手，以提高学生的操作能力，实现向以学生为主，老师为辅的教学方法转换。利用动物生理学虚拟实验室，采用计算机虚拟仿真与网络技术，对实验进行全套模拟仿真，进一步帮助学生理解实验的操作步骤以及实验效果，作为动物生理学实验教学的一个有益补充。对教师而言起到辅助教学的作用，对学生而言，则起到知识的预习、熟悉及强化的作用。

（2）启发式教学

启发式教学方式指教师在教学过程中，从学生的实际出发，采用多种方式，引导启发学生，从而激发学习兴趣的一种方式。我们以培养学生创新素质为指向，抓住实验教学的各个具体环节，将启发式教学方法引入课堂，一方面可以培养学生的创新能力和探究能力，另一方面也可以提高学生的学习积极性[7]。如在“鱼类呼吸运动的描记及其影响因素”实验中，原来的实验设计是将弹簧夹夹在鱼鳃盖上，利用张力换能器把鱼鳃盖的运动转变为电信号，再通过生物机能实验系统记录鱼的呼吸运动曲线。因为鱼鳃盖质地硬，弹簧夹不易夹，有时夹上后易滑脱，操作有一定困难。通过原理的解析，鱼类呼吸运动除了鳃盖运动外，口腔也同步运动，因此学生就大胆提出是否可以用通过口腔运动来间接描记鱼类的呼吸运动曲线。我们鼓励学生自己动手，经过多次实验，改进了实验方法，且实验操作简单易行。因此，采用启发式教学，既培养了学生的创造力，又培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，启发了学生怎样去进行思维和学习，取得了很好的效果。endprint

（3）分组讨论式教学

分组讨论式教学指将学生分成几个实验小组，由组长负责组织分工，每位学生在不同的实验担任组长，在实验过程交流讨论，充分发挥学生的主體作用，从而调动学生学习积极性的一种方式[8]。如在“影响血液凝固的因素”实验中，由组长负责组织讨论，并进行任务分工，有负责手术的（主刀和助手），有负责采血的，有负责观察实验现象的，有负责计时和记录的，在分工合作中共同完成整个实验。科学合理地进行分组，一方面有助于培养学生的探究意识和合作精神，优势互补，另一方面，也有利于培养学生解决实际问题的能力，大大提高了实验教学的效果。

2.3 课后总结，正确分析实验结果

实验操作过程培养了学生的动手能力，实验结果的正确分析则有利于锻炼学生的思维分析能力。我们要求学生在实验操作过程结束后，对实验中观察到的现象和测定的数据进行描述和记录，并对所得结果进行比较分析和总结。结果分析一般以撰写实验报告的形式进行，在这个环节重点强调实验小结和讨论。引导学生要客观严谨，实事求是，对实验结果结合实验原理进行正确分析，尤其是对非预期结果和失败，要深入分析原因，找出失误所在，培养学生严谨治学的态度[9]。

3 改革实验考核办法，构建科学的多元成绩评价体系

构建科学的成绩评价体系是实验课程改革的重要组成部分。合理的考核方式是检验学生实验技能的有效方法，同时有利于培养学生良好的实验习惯，帮助学生夯实实验技能，为学生将来从事科研奠定扎实基础。早期实验教学评价内容不全面，考核方式比较单一，主要是以实验报告为依据，学生操作与否以及操作好坏不能真实反映，不利于培养学生独立实验操作的能力，也难以真实考核学生的实验技能。我们借鉴有关改革经验，强调全覆盖与全时段，制定出较能全面反映学生实践能力的考核指标，较好的体现了学生的实验综合能力，有利于全面评估教学质量。一是平时实验考核，包括出勤、纪律、动手操作能力、团结协作、实验结果满意度、完成实验的时间等。二是实验报告考核，批阅重点放在实验结果与分析、讨论及结论部分。三是期末实验考核，分为口试和实操两部分。口试题以“动脉血压的直接测定及其影响因素”、“呼吸运动调节”和“消化道平滑肌的生理特性”三个综合性实验为范围，涉及实验原理、操作步骤、结果分析讨论、注意事项等方面，旨在考查学生对相关知识的掌握情况、解决实际问题的能力以及实验表述能力等；实操考核要求学生在一定时间内完成动物实验操作，如“蛙坐骨神经-腓肠肌标本制备”，教师评分以学生基本操作为主，并辅以相关理论问题进行提问。另外，我们积极鼓励学生进行创新，可自主设计创新实验，对学生在实验中表现出的创新思想，若具有可行性，可以适当予以加分。这种综合评定课程成绩的方法较之以往采用的方法更加全面、客观与公正，也进一步提高学生参与实验的积极性和主动性。

通过上述的实验教学改革，从多方面调动学生的积极性，激发学生的求知欲，引导学生自觉主动地参与实验，成为实验课的主体，这极大培养了学生的实践能力和创新能力，对提高学生的综合素质大有裨益。

【参考文献】

[1]卫丽霞.应用多种手段提高生理学实验课教学质量[J].中国教育导刊，2009（7）：26-27.

[2]寇正湧，李华，王仁俊，等.对生理学设计性实验的讨论[J].吉林师范大学学报（自然科学版），2010（1）：108-110.

[3]金香兰，孟文芳，邱丽萍，等.开展综合性实验提高大学生的综合能力[J].齐齐哈尔医学院学报，2008，30（5）：596-597.

[4]阎汉生，肖正涛，龙宇辉，等.基于网络的产品交互虚拟实验室建设与发布[J].实验技术与管理，2017，34（4）：147-151.

[5]王甜，林宏辉.生物技术虚拟实验室的建设[J].实验技术与管理，2015，32（8）：118-120.

[6]李红，蔡岩，王永强.《水产动物生理学》实验教学改革初探[J].安徽农学通报，2009，15（3）：190-191.

[7]王翀，张亚.论启发式教学在高校课堂中的应用[J].当代教育理论与实践，2013，5（2）：95-96.

[8]何春元，余维虹.高等数学大班课实施“分组讨论式”教学的实践与思考[J].大学数学，2010，26（5）：15-17.

[9]寇正湧，李华，王仁俊，等.在生理学实验教学中培养学生的科学素质[J].吉林师范大学学报（自然科学版），2010（4）：143-145.endprint