構(gòu)建以能力培養(yǎng)為核心的人體解剖生理學實驗教學體系

吳中華，雷桂蘭，鄭 堅，徐艷霞，方元平，鐘玉林

(黃岡師范學院 化學與生命科學學院，湖北黃州438000)

高等師范院校生物科學和科學教育專業(yè)開設(shè)的人體解剖生理學是從形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能水平上研究人體和動物的生命活動及其功能的一門學科。人體解剖生理學實驗既是理論教學的重要組成部分，也是理論與實踐的相結(jié)合部分，在教學安排上作為一門獨立的、主干課程。按照教育部2007 年2 號文件“教育部關(guān)于進一步深化本科教學改革全面提高教學質(zhì)量的若干意見”精神，黃岡師范學院根據(jù)培養(yǎng)學生動手和實踐能力需要，不斷改善實驗和實習教學條件，采用多種方法改造和更新實驗設(shè)備，提高實驗設(shè)備的共享程度和使用效率，為教學提供必要的實驗條件。為進一步加強科學研究和教學實驗的結(jié)合，推進實驗教學內(nèi)容、方法和手段及人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新，改變傳統(tǒng)的教學模式，引入新的教學手段和多元化的考核體系具有重要的現(xiàn)實意義［1－8］。

1 實驗課程結(jié)構(gòu)體系的改革

1.1 修訂實驗教學大綱

為培養(yǎng)創(chuàng)新人才，人體解剖生理學課程組對原實驗教學大綱進行了討論和修訂。按照各類實驗相統(tǒng)一的原則，適當?shù)販p少基礎(chǔ)性(驗證性)實驗，增加綜合性、設(shè)計性實驗，結(jié)合學生畢業(yè)論文開設(shè)一定數(shù)量的創(chuàng)新性實驗。加強實驗教學大綱的科學性、規(guī)范性、適用性及可操作性，使創(chuàng)新意識的培養(yǎng)貫穿于整個實驗教學的全過程，為建立既適應(yīng)于生物科學、科學教育等專業(yè)的發(fā)展和建設(shè)，又與理論教學相輔相成，為以能力培養(yǎng)為主線的新的實驗教學課程體系打下堅實基礎(chǔ)［1－8］。

在基礎(chǔ)實驗中加以創(chuàng)新性自主實驗設(shè)計，明確規(guī)定創(chuàng)新實驗要有明確的教學目標，只有在掌握了該門實驗學科的基礎(chǔ)性實驗操作之后，才能通過不斷的學習、推理，進行創(chuàng)造性實驗設(shè)計。在創(chuàng)新性實驗中，學生要在一定的實驗理論指導下進行設(shè)計實驗，提出問題，從多角度、多維度等多方面給出解釋。在自主創(chuàng)新實驗中，應(yīng)該讓學生明確實驗并不是量的積累，即不是為了獲得過多的、漂亮的實驗數(shù)據(jù)為目的，而是要弄清楚通過實驗解決怎樣的科學問題，做實驗的目的是什么，該實驗有哪些實際的生物學意義。如在蛙的神經(jīng)干動作電位速率的測定的過程中，有的學生就提出，將神經(jīng)干浸泡在含有一定濃度的咖啡、酒精的任氏液中，來探討不同成分飲品是否對外周神經(jīng)傳導發(fā)生影響。實驗技術(shù)和實驗教學過程是連續(xù)、系統(tǒng)的，各實驗項目之間有著內(nèi)在的聯(lián)系，綜合性、設(shè)計性實驗具有實驗內(nèi)容豐富、實驗方法多樣、實驗形式較為靈活等特點，給學生提供極大的自由發(fā)揮的空間，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。

學生通過人體解剖生理學實驗課程的學習通?？色@得5 個方面的能力:(1)掌握人體結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)知識;(2)掌握基本生理指標測量方法;(3)掌握生理實驗技能和生理手術(shù)基本操作技能;(4)能獨立分析實驗結(jié)果，寫出規(guī)范的實驗報告;(5)了解生理實驗設(shè)計的一般原則和方法，并作初步嘗試。

1.2 獨立開設(shè)實驗課程

為適應(yīng)現(xiàn)代社會對人才的需要，人體解剖生理學課程組對傳統(tǒng)的實驗教學模式進行了大膽改革。從2007 年開始獨立設(shè)課，單獨考試，真正將實驗教學從理論教學中剝離出來，使實驗課不被學生重視的現(xiàn)象得到很大的改觀。有時實驗課程進度比理論課程進度提前，學生在未學習理論內(nèi)容前先接觸實驗內(nèi)容會自覺地做好預習工作，待理論課講授相關(guān)內(nèi)容時，他們會更加認真地聽課。這樣，通過課前預習、課堂聽課、課后復習，學生對相同的內(nèi)容學習了3 遍。因此，在強調(diào)學生掌握基本知識和基本技能的同時，強化探究式學習，充分體現(xiàn)了學生在學習中的主體地位。

1.3 改革實驗內(nèi)容，增設(shè)綜合型實驗

人體解剖生理學實驗教學長期以來以驗證性實驗為主，應(yīng)用性、探索性實驗極少，不利于學生獨立思考能力、分析和解決問題能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。鑒于以上問題，課程組改變傳統(tǒng)的教學模式(以理論課程安排實驗課程)，對實驗課程的體系和教學內(nèi)容進行調(diào)整。內(nèi)容設(shè)置遵循從結(jié)構(gòu)到機能、從簡單到復雜的原則，如在解剖學實驗中“人體組織結(jié)構(gòu)觀察”時，理解器官的結(jié)構(gòu)與機能關(guān)系;“人骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)、肌肉分布觀察”，理解與人體直立行走和勞動的關(guān)系;“心血管系和內(nèi)臟形態(tài)大體解剖”，理解與物質(zhì)代謝的關(guān)系;等等。在生理學實驗中，首先安排一些經(jīng)典實驗，如“坐骨神經(jīng)－腓腸肌標本的制備”、“刺激強度與肌肉收縮反應(yīng)的關(guān)系”等，讓學生初步掌握實驗常用器械的使用方法、規(guī)范操作以及常用的手術(shù)技術(shù);然后過渡到較為復雜的綜合性實驗，如“家兔動脈血壓的神經(jīng)體液調(diào)節(jié)”、“家兔呼吸運動的調(diào)節(jié)”、“影響尿液生成的因素”等，以培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力。最后要求學生根據(jù)現(xiàn)有條件，自己設(shè)計實驗，以培養(yǎng)學生各方面的能力和綜合素質(zhì)。

此外，我們還設(shè)計將兩個或多個相互影響的系統(tǒng)的實驗放在一起進行，觀察各因素之間的相互影響或者在單一驗證性生理實驗中引入藥理實驗的內(nèi)容，觀察一些治療藥物對器官的生理機能的改變等綜合型實驗。如泌尿系統(tǒng)+循環(huán)系統(tǒng)綜合實驗，呼吸系統(tǒng)+循環(huán)系統(tǒng)實驗，“影響神經(jīng)干神經(jīng)沖動傳導速度的因素”，“影響離體蛙心功能的因素”等實驗，并要求學生解釋實驗現(xiàn)象間的內(nèi)在聯(lián)系。綜合性實驗手術(shù)較復雜，觀察的指標多，對進一步加強學生基本技能的訓練是有利的。多系統(tǒng)、多指標綜合性實驗課程的開設(shè)主要是為了提高學生綜合分析問題的能力，使學生分析某一因素對系統(tǒng)、器官活動的影響時，能從多角度考慮，從而提高學生分析問題、解決問題、科學思維的綜合能力。

此外，在實驗教學中，我們?yōu)楣?jié)約耗材費用而常有意將一些生理學實驗進行一定程度的整合，充分利用實驗動物，提高了實驗的教學質(zhì)量。例如開設(shè)蛙類序列實驗和家兔序列實驗等，教師可以根據(jù)教學大綱的要求和具體實驗條件設(shè)計幾組綜合型大實驗。

2 教學方法與手段的改革

2.1 做好實驗前的準備工作

教師在每次實驗課結(jié)束時應(yīng)預先告知學生下一次實驗課的內(nèi)容，并且預留思考題，讓學生課前預習，對實驗?zāi)康摹⒎椒ê筒襟E有初步了解，帶著問題預習，這樣不僅能調(diào)動學生的學習積極性，而且也會提高教師的講課效率。同時，讓學生組成實驗準備小組，在教師的指導下，輪流進行每次實驗的準備工作，包括實驗器材的準備、設(shè)備與儀器的安裝調(diào)試、實驗藥品及試劑的選用和配制等。實驗準備工作與學生的勞動學分掛鉤，可提高學生參與實驗準備的積極性。

2.2 計算機多媒體技術(shù)的應(yīng)用

使用計算機多媒體教學可以化抽象為具體、化復雜為簡單。多媒體信息量大，通過投影方式可供全班同學觀摩［9］。因而多媒體教學在很大程度上可以彌補人體解剖生理學實驗教學中的不足，打破傳統(tǒng)的實驗教學模式，讓學生清楚了解整個實驗過程，是實驗教學中的重要工具和有益補充。

2.2.1 動畫的應(yīng)用

動畫無疑是模擬實驗最好的方法之一。通過動畫可以模擬多種生理調(diào)控的機制，各系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)聯(lián)系，各臟器的工作機理和過程等。如在進行“人心電圖描記”實驗時，由于人體心臟產(chǎn)生的心電看不到、摸不著，讓學生感覺很空洞難懂。而通過動畫可以直觀展示心肌興奮時對應(yīng)的心電圖波形變化，使學生更容易明白心電圖各波形的產(chǎn)生機制和特點。學生在隨后的親身實踐中通過心電圖的描記，又可回憶出心臟跳動的周期，加深對知識的理解，為今后的實際應(yīng)用做好鋪墊。

2.2.2 教學實驗錄像的應(yīng)用

由于儀器的有限性和動物資源的珍貴性，很難保證每個學生都有親自動手做每個實驗或?qū)嶒炛械拿總€步驟的機會。在實驗進行前統(tǒng)一播放自制的生理實驗教學錄像，可使學生了解實驗的全部內(nèi)容，提前進入到實驗氛圍之中。這樣，既節(jié)約了實驗資源，又使學生更好地掌握了實驗內(nèi)容。尤其是一些涉及動物組織操作的實驗，教學錄像的作用尤為突出。教師在播放實驗教學錄像時可適時進行指導和點評，讓學生知道看什么、怎么看，想什么、怎么想，哪些細節(jié)在實驗中要格外注意等等。還可把教學錄像安裝在每臺學生用機中，讓學生在實驗中邊看錄像邊操作，這樣有利于強化學生的感知，促進思維、加深理解、培養(yǎng)能力，引導學生向著既定的教學目標順利前進。

2.2.3 多媒體展示臺的應(yīng)用

有些生理實驗采用教學錄像還是無法滿足指導性的示范作用，比如錄像編輯限于時間的關(guān)系，刪減了一些操作過程，學生難以獲得全部操作過程體驗;教學錄像拍攝時放大程度、亮度以及投影儀的亮度等因素都影響到學生的觀看效果;播放教學錄像要求連貫性，但對于難以理解且操作復雜的實驗，學生一時難以掌握。因此，我們利用多媒體展示臺的攝像功能在實驗初作指導講解，實驗中作解惑指導，這樣更進一步強化了實驗指導，使實驗指導具體化和直觀性，節(jié)約了實驗的手術(shù)時間，減少了老師的工作強度，提高了實驗的教學質(zhì)量。

2.3 引進現(xiàn)代化實驗設(shè)備，優(yōu)化實驗教學環(huán)境

利用PCLAB－UE 生物醫(yī)學信號采集處理系統(tǒng)進行實驗操作和數(shù)據(jù)處理。該信號采集處理系統(tǒng)將刺激器、放大器等部件集于一體，儀器的操作、實驗程序均由軟件控制。使用時采用USB 接口與計算機進行連接，把外界刺激信號(如張力、壓力等)先轉(zhuǎn)化為電信號，再進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，借助計算機以圖形形式顯示出來。實驗中信號的圖形顯示、結(jié)果分析、數(shù)據(jù)貯存均能同步進行，系統(tǒng)強大的存儲功能可以全程記錄實驗的整個過程，并能隨時標記實驗過程中的各類事件，其信息可長時間保存以便實驗后隨時調(diào)出來進行分析和打印。該系統(tǒng)取代了原來的生理記錄儀、示波器和刺激器，操作方便，效果更為理想。使用計算機生物信號采集處理系統(tǒng)進行實驗后，師生普遍感到儀器操作簡單，信號獲得快速而穩(wěn)定，實驗結(jié)果顯示直觀，便于分析，并使實驗的重點落實到使學生掌握動物手術(shù)和實驗技能、理解實驗原理、培養(yǎng)科研思路、弄清生命活動本質(zhì)的目標上來。

購進南京醫(yī)科大學生理學教研室高興亞教授開發(fā)虛擬生理學實驗室單機版并安裝到每臺計算機上，讓學生在虛擬實驗環(huán)境中，生動地理解實驗原理和步驟，觀看正規(guī)的實驗操作演示，并通過與課件交互操作，真實、動態(tài)地完成生理學實驗，提高實驗預習的針對性和指向性，減少學生實驗中的盲目性，從而提高教學效果［10］。下一步我們計劃將該模擬系統(tǒng)加載到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，使學生對實驗課程的學習不受時間空間的限制，更好地熟悉實驗、預習實驗，從而保證實驗操作中的準確性。對于基礎(chǔ)實驗操作的熟悉，可以有效節(jié)約課堂教學時間為綜合實驗及開放性創(chuàng)新性實驗的開設(shè)打下基礎(chǔ)。

3 實驗課程教學質(zhì)量的監(jiān)控與考核［1 －8，11］

3.1 規(guī)范實驗報告，培養(yǎng)學生的科研素質(zhì)

實驗報告不僅是實驗過程的記載，也是對理論知識的復習與理論教學的總結(jié)。實驗報告寫作要有科學性，做到實事求是，要求學生真實記錄實驗過程和實驗結(jié)果，要對出現(xiàn)的問題加以說明和討論，找出解決的方法。實驗報告的完成是促使學生主動學習和思考、培養(yǎng)科研能力的重要手段。完整的實驗報告應(yīng)包括以下幾項內(nèi)容:實驗題目、目的及原理、實驗對象、器材及藥品、步驟、結(jié)果、分析與討論、結(jié)論、注意事項等。強化對報告中簡要地記錄到的生理信號波形圖進行分析，強調(diào)實驗結(jié)果中數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學分析，用統(tǒng)計學軟件做出相應(yīng)的統(tǒng)計圖表，從中找出變化規(guī)律，既做到結(jié)果的定性分析又做到了結(jié)果的定量分析，以科研實驗的思考方式，培養(yǎng)學生形成縝密的生物學思維方式。通過這一過程，既規(guī)范了實驗報告的書寫，讓學生的主觀能動性得到較大限度的發(fā)揮，又在加深對理論知識理解的同時培養(yǎng)了學生的科研素質(zhì)，為畢業(yè)論文的寫作打下基礎(chǔ)。

3.2 考核方式多元化

人體解剖生理學實驗在實驗考核問題上，一直以來都存在著很大的分歧，過去實驗課總是與理論課合在一起考核，實驗的分數(shù)僅占20%左右，不能真實反映學生的實驗水平，一些學生往往通過提高理論課成績來彌補實驗課成績的不足，這對全面考核學生的實驗?zāi)芰哂幸欢ǖ娜毕荨Ｔ趥鹘y(tǒng)考核中由于缺乏一套完善的評分體系，所以對學生實驗平時成績的評定缺乏客觀公正性。合理的成績評價有利于學生平時更認真地掌握實驗操作，從而鞏固和提高學生動手的能力。為此，我們改革了實驗考核體系，制訂了能全面反映學生能力高低的綜合評估指標，其中包括:(1)實驗考勤占10%，要求學生必須準時參加每次實驗，其遵守紀律情況與課程成績掛鉤;(2)平時操作技能占10%，包括動手能力、團結(jié)合作、實驗結(jié)果滿意度、完成實驗的時間等;(3)實驗報告占40%，報告批閱重點放在實驗結(jié)果、分析與討論及結(jié)論等部分;(4)期末實驗考核占40%，以全部實驗課內(nèi)容為范圍，涉及實驗原理、操作步驟、結(jié)果分析與討論、注意事項等方面，旨在考查學生相關(guān)知識的掌握情況、應(yīng)用情況和表達能力等。

實驗教學實踐表明，在人體解剖生理學實驗教學過程中，逐漸由以教師為主轉(zhuǎn)向以學生為主，從基礎(chǔ)實驗教學到引導學生自主設(shè)計實驗，有利于不斷提高學生的理論水平和實驗操作能力，培養(yǎng)學生的團隊合作精神、分析和解決問題的能力，有利于激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

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