基于科研模式的工科院校生理学实验教学方法探索

王小利 白燕萍 胡秦 杨怡姝 吕岫华

摘  要 生理学实验课是生物学相关专业重要的实践课。作为传统的教学实践课，该课程存在教学手段老化、内容单一、学生主动性差、实验报告质量低和抄袭现象严重等问题。针对这些问题，提出建立科研模式的生理学实验教学，从教学方式、内容设置、考评方法和学风培养等方面深入探讨，期望提高学生生理学实验的学习质量，培养学生创新实践能力，以充分发挥实验教学在高素质本科生人才培养中的作用。

关键词 生理学;实验教学;科学研究;创新能力;慕课

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：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

生理学实验课是生物学相关学科重要的实践课，是工科院校生命科学相关专业必修的实践课。生理学实验课是对生理现象及理论知识的重现或验证，实验内容固定，方法传统。当今科学发展日新月异，对各方面知识都提出创新，要求与时俱进。国家规划指出将“创新”作为必须牢固树立的首要发展理念，要“提高高校教学水平和创新能力”，“加快形成有利于创新发展的人才培养机制”[1]，提出“加快教育现代化，实现高等教育内涵式发展”的目标。生理学实验内容方法的相对固定与科技要求创新发展之间存在矛盾。本文分析生理学实验教学存在的问题，结合国内知名高校的授课模式体验，对工科院校生理学实验课改革提出一些建议。

2 生理学实验教学主要问题及原因分析

各个学校根据自己的专业特点，设置了不同的生理学实验教学内容和教学时长，但在实施过程中也暴露出许多问题。

目标定位比较低，内容设置不够系统，教学手段缺乏创新，不能充分调动学生主动性  许多生理实验课的目标就是培养学生活体动物手术操作技能，验证生理现象及理论知识[2]，目标定位比较低。实验内容设置比较分散，综合性不强，学生一次实验为单一知识点，实验操作重复多，实验内容缺乏完整性和关联性。实验教学授课模式单调，多采用教师讲解实验原理方法步骤，示教操作或者观看视频录像，学生按照既定的实验步骤一步一步重复操作的教学模式[3]。实验课教学成为学生机械地照搬和重复，没有充分调动学生的积极主动性，压制了学生的创新思维。

重视实验结果，忽视学术道德培养  生理学实验内容多是验证性实验，结果都很明确，但实验操作技术及动手能力差异、实验动物个体差异及实验仪器的状态等多种因素会影响实验结果。有的学生为了得到漂亮的实验数据，在实验报告中对实验结果描述夸大事实，篡改自己的数据甚至抄袭别人数据，实验报告分析也从网络或书本照抄[4]。一堂课下来，学生的报告都是一个模式，没有真实记录描述实验中的现象。有的教师在批改实验报告时漠视这种现象，学生都是高分完成實验。这给学生造成一个错误导向，就是实验结果不好，可以修改和借鉴，从而助长学术不实事求是的风气，严重违背科学研究的真实性和严谨性。

考评方式不合理，不能反映学生实验状况  成绩评定指标笼统，主要根据实验报告评定成绩。生理实验多以小组为单位进行实验，实验操作时，有的学生动手从头做到尾，而有的学生只是旁观，或者在一边玩手机，最后一组都取相同的实验结果。书写实验报告时从网上搜索或查阅书本，抄到自己的报告中，教师只根据分析的合理性给出成绩，只要结果符合预期、分析合理，就是高分[5]。这种实验成绩评定方式无法正确反映学生的实验水平，不能鼓励学生主动学习、深入思考问题，只会助长学生抄袭、不实事求是的作风。

3 科研模式的生理学实验课教学实施

针对存在的问题，通过对一流大学生理实验课教学模式的深度学习和分析，对生理学实验教学进行革新，建立科研模式的实践课教学，将考核指标明确、量化，学生的兴趣、操作水平等明显提高，受到学生好评。

采用问题为导向授课方式，以培养学生解决生理学问题的能力为目标  将每次实验要验证或阐述的实验原理或现象变为问题，以解决这个问题为目标，设计实施实验。比如家兔呼吸运动的调节实验，教师以“影响家兔呼吸运动的因素是什么”为问题，让学生根据掌握的知识和查阅资料来设计实验，探讨影响因素。教师按照科学实验的逻辑讲述此次实验经典的步骤，首先考虑的是如何记录正常的呼吸运动，引出膈肌和剑突分离等手术操作;考虑呼吸运动相关活动，引出气管插管、神经分离、肺牵张反射如何做等实验问题;接着逐一改变因素，记录呼吸变化，全面记录各种因素对呼吸运动的影响。问题导向实施实验调动了学生学习的主动性，培养他们查阅资料、分析问题、解决问题的能力，形成初步的科学研究思维[6]。

兼顾基础和创新，培养学生的科研创新思维  将生理学实验内容分为经典实验和自选实验两类：经典实验培养学生基本生理实验技能和初步科研思维;自选实验，学生自己选取实验问题，自己设计解决方案，将学到的知识和技能进行实践。两种模块有机结合，基本技能与创新培养并重，充分发挥实验课在学生培养中的作用。

整合基本实验内容成为综合性实验，培养学生基本生理操作技能和形成初步科学思维逻辑。生理学实验内容多、涉及面广，由于课时限制，不可能面面俱到。要在有限的时间内达到培养目标，需要对实验进行精简整合，保留经典实验内容，建立综合性实验[7]。比如动作电位实验涉及四个实验，包括神经干受刺激产生的动作电位观察、神经动作电位的传导速度、神经兴奋的不应期测定、刺激对动作电位的影响，将其整合为“神经干动作电位的性质研究”实验，内容包括动作电位性质和影响因素两个大方面。将多个实验有机地整合在一起，使内容联系性更强、更完善，对知识的考查科学全面。

设立自选实验内容，培养学生的创新实践和科研能力。经过一学期生理学实验的学习和锻炼，最后一次实验课设定为自选实验。自选实验分为指定实验、指定题目自设计实验和完全自设计实验，学生可根据自己的水平和兴趣选择。指定实验为已有现成步骤的综合性的、有一定操作难度的实验。指定题目的自设计实验可以根据本实验室的条件或学生的专业半指定，比如食品专业可指定饮酒对身体机能的影响、糖对人体代谢的影响等题目。完全自设计实验要求学生针对自己感兴趣的内容，查阅分析文献，写出实验方案，与教师一起论证实验的可行性。自选实验可以在学期初就布置下去，在开始实验两周前让学生提交实验方案。自选实验增强了学生学以致用的实践意识，培养了学生的创新精神和研究素养[8]，为继续深造打下基础。

利用信息化措施，录制教学视频或慕课，开展多样化教学  利用现代发达的信息化措施，录制适合学生实验手术操作的教学视频或制作慕课。以精、短视频的模式让学生课前学习手术操作，然后教师课上重点讲操作注意事项及实验内容。学生操作中遇到问题可以随时观看视频，实在解决不了再请教教师，解决了实验课上教师人手不够的问题。用现代化的教学手段，提供更方便的教学方法，既节约了课堂时间，又培养了学生的自学能力，大大提高了实验课的授课效率[9]。

实验报告格式向科研论文格式靠拢，培养学生初步科学论文写作能力  传统的学生实验报告为实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果、结果分析讨论几部分，体现了验证理论知识的思维逻辑。而学生在今后的学习或工作中接触到的多是科研论文，其格式与传统的实验报告格式迥异，因此，与实际应用挂钩，要求学生以科研论文的格式书写实验报告。科研论文格式包括实验题目、作者、摘要、关键词、前言、材料与方法、结果、讨论、致谢及参考文献等。材料与方法中要注明分析实验数据所用的统计学分析方法，实验结果的图表要有图（表）题及图号和图注，表格要求为三线表，用统计学知识来统计分析实验现象，用科学研究的思维逻辑讨论实验现象[10]。这样可以培养学生的逻辑思维能力和科学分析能力，激发学生的创新潜能。

分类考评，细化指标，综合评定学生生理学实验课学习效果  合理的考评措施既能体现教师的公正性，又能调动学生学习的积极主动性。实验课的总成绩为100分，将每个实验按照难易程度合理分配分数，比如“青蛙神经肌肉标本制备”实验满分为10分，自设计实验满分为20分。针对每次实验内容再细化评分标准。将每次实验满分定为100分，分为课堂分数和实验报告分数。课堂分数包括纪律、操作技能、团体协作等部分，注明各部分主要考查内容。比如纪律包括无故迟到早退、玩手机电脑、大声喧哗、迟交实验报告等，每项根据表现的严重程度，具体到分值上。实验报告的评分标准包括格式、结果、讨论三部分，指明各部分所占分值及考查重点，做到每部分都有分可依。这些考评措施既保证了课堂纪律，提高了学生的纪律意识和规则意识，又让学生注重实验过程，学会科学逻辑分析问题，让实验课的成绩评定更科学明确。

杜绝抄袭和造假，培养严谨务实的科研学风  诚实客观、严谨认真是最基本的学术道德。生理学实验要始终强调求真务实的学术道德和学术纪律，并采取有效的措施来惩罚抄袭造假者。第一节实验课就要明确指出实验结果一定要正确描述，不能夸大和缩小，描述或结论与实验结果不符，此次实验为0分;即使是错误的实验结果，只要正确描述，就有成绩。实验报告与其他报告或网上资源雷同的视为抄袭。如果发现实验结果造假或抄袭，本次实验成绩为0分。让学生意识到造假和抄袭的严重后果，培养他们严谨的学术素养。

4 结语

研究型生理学实验教学模式要求实验课内容设置要具备综合性，系统性强，授课方式要以问题为导向，既要注重阐明生理现象，培养学生基本的操作技能，更要培养学生分析问题与解决问题的能力、实事求是的严谨的学术道德，充分发挥生理学实验教学在大学生实践能力和创新潜能培养中的作用。

参考文献

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