淺談動(dòng)物生理學(xué)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新實(shí)踐

張慧茹 王雪琴

摘要：動(dòng)物生理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，開展適合的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)和創(chuàng)新能力的有效途徑。本文以“糖尿病病理模型的建立”為例，介紹了動(dòng)物生理學(xué)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：動(dòng)物生理學(xué)；綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新；糖尿病

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）52-0242-02

動(dòng)物生理學(xué)是生命科學(xué)的核心課程之一，同時(shí)，動(dòng)物生理學(xué)又是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，它的科學(xué)理論都是通過實(shí)驗(yàn)和觀察而獲得的，國內(nèi)外生理學(xué)家、生理教師無不重視生理學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對(duì)于理論教學(xué)具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性、設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性的特點(diǎn)。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提倡獨(dú)立思考，啟發(fā)、激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)造力，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ歉咝?shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重點(diǎn)內(nèi)容。通過動(dòng)物生理學(xué)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新、對(duì)動(dòng)手能力進(jìn)行創(chuàng)新、對(duì)實(shí)現(xiàn)目的的方法手段進(jìn)行創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生素質(zhì)教育與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。

一、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的有效途徑

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，每年因糖尿病及并發(fā)癥死亡的人數(shù)約占死亡總?cè)藬?shù)的5%，糖尿病與心血管疾病、腫瘤已成為當(dāng)前影響人類生命健康的三大非傳染性疾病。糖尿病的全球發(fā)病率從1985年的3000萬增加到現(xiàn)在的1.7億，到2025年預(yù)計(jì)將達(dá)到3億多，因此，對(duì)于糖尿病的防治是目前醫(yī)藥學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)[2]。動(dòng)物生理學(xué)課程中，涉及許多糖尿病的發(fā)病機(jī)制和臨床治療的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，例如，消化系統(tǒng)中糖類物質(zhì)的消化和吸收、內(nèi)分泌系統(tǒng)中胰島素的分泌和血糖的調(diào)節(jié)等，而病理模型的建立又需要?jiǎng)游飳?shí)驗(yàn)的常規(guī)觀察、管理和操作技術(shù)，因此，設(shè)立“糖尿病病理模型的建立”這一綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可將動(dòng)物生理學(xué)許多理論知識(shí)點(diǎn)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技能相結(jié)合，提高學(xué)生對(duì)動(dòng)物生理學(xué)相關(guān)內(nèi)容的理解、掌握和運(yùn)用，增強(qiáng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與基本操作能力，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的有效途徑。

二、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

通過設(shè)計(jì)、實(shí)施典型課題的實(shí)驗(yàn)方案，可有效地訓(xùn)練學(xué)生思維的邏輯性、科學(xué)性、發(fā)散性和廣闊性。同時(shí)，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件和學(xué)生的理論水平下，考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的可行性。因此，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的方案，是學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識(shí)和技能，獨(dú)立或在教師的啟發(fā)、指導(dǎo)下，所提出的實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡慕鉀Q方案。這對(duì)學(xué)生和教師都有比較高的要求：綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)方法多樣、包含知識(shí)點(diǎn)多、操作方便、安全可靠[3]。

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。制造或破壞相?yīng)的結(jié)構(gòu)和器官，模仿糖尿病的發(fā)病機(jī)制，以引起臨床高血糖典型癥狀。

2.實(shí)驗(yàn)的方法。①查閱資料。以科技文獻(xiàn)的檢索方法查找相關(guān)研究方法，歸納、總結(jié)最新研究進(jìn)展。高發(fā)的糖尿病主要有兩類：Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。因此，設(shè)計(jì)不同類型的糖尿病病理模型增加了實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性和多樣性②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。以5～7人組成實(shí)驗(yàn)小組，根據(jù)文獻(xiàn)資料分析設(shè)計(jì)不同類型的糖尿病病理模型制備方案：Ⅰ型糖尿病主要以化學(xué)藥物方式破壞胰腺β細(xì)胞，Ⅱ型糖尿病以高糖、高脂日糧與少運(yùn)動(dòng)相結(jié)合造成胰島素抵抗或不敏感。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要有3個(gè)要素：受試對(duì)象、處理因素和檢測(cè)指標(biāo)，兼顧三方面因素的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案才具有科學(xué)性[4]③實(shí)驗(yàn)方案的確定。在經(jīng)過大量的前期工作后，每位學(xué)生獨(dú)立撰寫開題報(bào)告；接著召開小組討論會(huì)，首先由學(xué)生闡述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，并詳述理由；其次，由教師和同學(xué)輪流提問，以確定實(shí)施細(xì)節(jié)，對(duì)于不確定的環(huán)節(jié)，設(shè)立實(shí)驗(yàn)以探索。最終，修改得到一個(gè)大家都認(rèn)可的“可行性”方案④預(yù)實(shí)驗(yàn)。在教師的指導(dǎo)下，按照基本確定的“可行性”實(shí)驗(yàn)方法和步驟，進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，以獲得動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的初步感性認(rèn)識(shí)和操作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，學(xué)生與教師共同探索不確定的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，最終確定簡(jiǎn)捷、可行、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案⑤正式實(shí)驗(yàn)。在教師的監(jiān)控下，嚴(yán)格按照確定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以獲得最佳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如果實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生意外，教師要積極協(xié)助同學(xué)緊急處理，以免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果、降低學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣和學(xué)習(xí)的積極性。

3.分析和總結(jié)。實(shí)驗(yàn)后的分析總結(jié)是創(chuàng)新綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的升華，學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的探索、學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性、多樣實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。

三、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵

在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性和實(shí)際動(dòng)手操作，研究開發(fā)與臨床疾病相結(jié)合的綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)對(duì)于深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、培養(yǎng)學(xué)生廣泛參與實(shí)驗(yàn)和自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)驗(yàn)具有積極的意義，此類實(shí)驗(yàn)的開設(shè)為動(dòng)物生理學(xué)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)改革提供了新思路。

1.教師要做好幕后策劃。精心設(shè)計(jì)好每個(gè)細(xì)小的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。設(shè)立的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要集中突出綜合性、實(shí)用性與可行性；教師提出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)要求，沒有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)步驟和具體方法，完全由學(xué)生自己動(dòng)腦筋、自己設(shè)計(jì)、自己操作完成，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性；對(duì)于實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，要積極啟發(fā)、引導(dǎo)，支持和促進(jìn)學(xué)生自主思考、互相討論、共同解決問題；在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，要以科研小組的團(tuán)隊(duì)分工合作、共同探究的形式為主，使學(xué)生發(fā)揮個(gè)人特長、共同探究解決實(shí)驗(yàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考與團(tuán)結(jié)協(xié)作的創(chuàng)新，以科學(xué)的方法解決實(shí)驗(yàn)中的各種困難。

2.處理好“教”與“學(xué)”的關(guān)系。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)重視把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有實(shí)際意義的問題中，通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)、通力合作解決真實(shí)性問題，學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決問題的思路和方法，旨在創(chuàng)新培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力、自主學(xué)習(xí)的能力，因此，與基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)不同，在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，教師需要發(fā)揮的是指導(dǎo)、輔助作用，指導(dǎo)和監(jiān)督學(xué)生查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、監(jiān)控實(shí)驗(yàn)過程，對(duì)產(chǎn)生的疑問、出現(xiàn)的各種問題給予熱心“輔助”，注重以啟發(fā)、引導(dǎo)式培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)力、想象力和創(chuàng)造力，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)未知領(lǐng)域進(jìn)行探索，所以，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開展給教師提出了更高的要求：必須具有靈活多樣的教學(xué)方式，扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，更多、更新的實(shí)驗(yàn)方法和操作技能，才能快速、準(zhǔn)確地指導(dǎo)學(xué)生做好綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[4]。

3.淡化結(jié)果、注重過程。與基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)不同，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿始終：學(xué)生掌握查閱文獻(xiàn)資料的方法和技巧、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案的確定、以論文形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫作，注重對(duì)各組實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、特色、結(jié)果和研究意義進(jìn)行研討和評(píng)價(jià)，真正培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)求真的態(tài)度和能力，“淡化結(jié)果、注重過程”才能在整個(gè)教學(xué)過程中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，達(dá)到開展綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的最終目的[5]。

糖尿病是目前高發(fā)的嚴(yán)重影響人們生活質(zhì)量和生命健康的慢性疾病，其中，涉及許多動(dòng)物生理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，以“糖尿病病理模型的建立”為題開展動(dòng)物生理學(xué)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，對(duì)提高學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力和動(dòng)手能力有非常明顯的效果，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。

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基金項(xiàng)目：河南工業(yè)大學(xué)優(yōu)培工程項(xiàng)目（YPGC2011-B02）

作者簡(jiǎn)介：張慧茹（1967-），女，河北鹿泉人，博士研究生，副教授，主要研究方向?yàn)橐认俑杉?xì)胞治療糖尿病和藥用植物內(nèi)生真菌。