動物生理學實驗教學改革初探

生悅++宋亞坤++趙穎嵐??

基金：廣東省高校教育技術教學改革研究項目（Y01051819）；南方科技大學高等教育教學研究和改革項目（Y01051811）；南方科技大學網(wǎng)絡課程引進與建設項目（WLKC-2015Y04）。

摘要：動物生理學是一門研究動物機能活動及其規(guī)律的實驗科學，對每一種生理功能的揭示，都是通過實驗獲得的。因此，動物生理學實驗課的教學尤為重要。傳統(tǒng)的動物生理學實驗教學是以教師教授實驗方法為主，學生按要求進行實驗操作的形式，學生能動性差，教學效果不理想。隨著大規(guī)模新型在線開放課程（慕課等）和學習平臺在世界范圍內(nèi)迅速興起，高等教育質(zhì)量改革已進入新的發(fā)展時期，這也為動物生理學實驗課教學提供機遇與挑戰(zhàn)。作者嘗試將慕課與虛擬實驗室應用到動物生理學實驗課教學中，提高課堂實驗效率和教育教學質(zhì)量。

關鍵詞：動物生理學；實驗教學；改革

動物生理學是研究動物機能活動規(guī)律的科學，是一門實驗科學，對于每一種生理功能的揭示，都是通過科學實驗獲得的。因此，動物生理學實驗課的教學非常重要，學生在掌握實驗技術的同時也加深了對理論知識的理解。但由于課堂學時的限制及學生動手能力的差異性，傳統(tǒng)的課堂授課方式往往不能取得讓人滿意的教學效果。因此，傳統(tǒng)授課方式的改革迫在眉睫，如何更好地提高課堂實驗效率和教育教學質(zhì)量是動物生理學實驗教學必須面對的難題。

一、 傳統(tǒng)實驗教學現(xiàn)狀

實驗教學中以教師為主體，學生主動性差。傳統(tǒng)實驗教學模式以教師講授知識為主，教師在學生進行實驗前講解實驗背景、原理、目的及實驗方法，學生被動地接受知識，激發(fā)不了他們的興趣，獲取知識的方式只是單純地接受知識，導致學生主動性及創(chuàng)造力較差，部分過度依賴教師，缺乏探索知識的過程，也忽視了培養(yǎng)學生獲得新知識的能力。而且，課堂統(tǒng)一授課，忽略了學生的個體差異。隨著招生規(guī)模的不斷擴大，授課學生的人數(shù)不斷增多，學生間的個體差異日漸明顯。由于學生理論基礎及動手能力的不同，教師課堂統(tǒng)一授課效果不理想，部分學生由于不理解實驗原理或者不熟悉實驗操作，導致實驗效率較低，甚至實驗失敗，這種傳統(tǒng)的統(tǒng)一課程授課方法忽視了學生的個體培養(yǎng)，教學效果不理想。此外，由于實驗課時有限，導致授課內(nèi)容陳舊。隨著生命科學技術的快速發(fā)展，作為基礎知識的動物生理學專業(yè)課程內(nèi)容大量增加，但是實驗課總課時并沒有成比例地增加，使得實驗內(nèi)容僅僅局限在傳統(tǒng)的經(jīng)典實驗，一些新穎的實驗內(nèi)容及實驗方法不能被學生了解，學習內(nèi)容相對陳舊。

二、 實驗教學改革

引入MOOC教學模式，推薦高水平學習資源。MOOC（massive open online courses，大規(guī)模在線開放課程）是近些年來興起的互聯(lián)網(wǎng)教學模式，指高校教師將自己講授的視頻課程分享在學習平臺上，供所有學生在線學習。此種學習模式可以使學生接觸到大量優(yōu)質(zhì)的教學資源，其學習內(nèi)容不單單只局限于與課堂實驗相關的理論知識講解，同時也包含了大量拓展性內(nèi)容，豐富學生的知識，拓展學生的視野，使學生可以接觸到更多新穎的學習內(nèi)容，與時俱進。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡課程不同的是，MOOC更注重交互性，即在學習平臺上，學生不僅可以學習視頻課程，還可以在平臺對課程內(nèi)容不懂的內(nèi)容進行提問，在線與授課老師進行問題討論。MOOC教學模式一經(jīng)提出，便引起國內(nèi)外眾多學者的肯定。目前，國內(nèi)外已經(jīng)建成很多成熟的學習平臺，向?qū)W生推薦大量優(yōu)質(zhì)學習資源，國內(nèi)MOOC平臺包括：學堂在線、愛課程及中國大學MOOC東西部高校課程共享聯(lián)盟等，國外MOOC平臺包括：edx、Khan AcademyCoursera及Udacity等。大量的優(yōu)質(zhì)學習資源滿足了學生的求知欲，同時也鍛煉了學生的自學能力。

引入虛擬實驗室教學模式，提高學生學習興趣。虛擬實驗室教學以計算機仿真虛擬技術為核心，整合生物仿真技術、動物生理模型數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡，建立虛擬實驗學習平臺。登錄此平臺后，學生可以像在真實環(huán)境中一樣運用各種虛擬實驗器材和設備，對“實驗動物或標本”進行虛擬操作。每個仿真實驗包括：實驗背景簡介、實驗原理簡介、虛擬實驗仿真操作、實驗視頻及實驗結果波形圖模擬5個部分的內(nèi)容，加深學生對真實實驗操作的理解和掌握。虛擬實驗室的應用，也更好地遵循動物實驗的“3R”原則，即替代（Replacement）、減少（Reduction）和優(yōu)化（Refinement），通過虛擬實驗的練習，學生可以提前掌握實驗技術，更好地在課堂活體動物上進行實驗操作，提高實驗成功率。同時，視頻、flash動畫的應用使抽象的手術操作過程具體化，也增加了學生的學習興趣。豐富的虛擬實驗內(nèi)容，也使學生的實驗操作不單單僅局限在課堂實驗內(nèi)容，一些拓展的先進的實驗內(nèi)容和方式也可以通過虛擬實驗進行體驗操作，使學生可以在有限的實驗課時內(nèi)學習到更多的實驗方法，拓展學生視野。

應用MOOC、虛擬實驗室與傳統(tǒng)課堂授課相結合的教學模式，引導學生自主學習。教師根據(jù)教學大綱的要求選擇實驗內(nèi)容，引導學生進行MOOC課程學習，在單純網(wǎng)絡視頻授課的基礎上，鼓勵學生進行交互式討論，加深理解學習內(nèi)容。MOOC學習完成后，學生進入虛擬實驗室進行模擬仿真練習，熟悉并掌握實驗的手術操作方法，提高課堂實驗的效率，也避免由于手術操作錯誤引起的實驗動物不必要傷害。每次課上，教師不再重復講解在線學習內(nèi)容，而是采取隨機提問的方式，檢查學生的學習效果。對于學生不理解的知識難點，通過學生相互討論的方式，尋求答案。在討論過程中，教師應適時掌握進度和深度，并引導同學思考分析，最終制訂出具體的實驗方案。實驗方案一旦確定，學生在課堂規(guī)定時間進行實驗，檢驗虛擬實驗學習效果，鼓勵學生通過團隊合作提高實驗效率。實驗進行的同時，學生進行課堂筆記的書寫，詳細記錄實驗原理、實驗用到的試劑及耗材、實驗過程、實驗結果、實驗結論及實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題。實驗操作結束后，學生分析實驗結果，總結實驗方案，對在實驗中未解決的問題及新發(fā)現(xiàn)的問題進行比較和分析，課后查閱相關資料，書寫實驗報告。endprint

建立完善合理的多元化考核體系，重視能力考核。實驗考核是實驗教學中的重要環(huán)節(jié)，也是檢驗學生學習程度的重要手段。為此，我們對動物生理學實驗教學中的考核方式、考核內(nèi)容進行了改革。實驗課成績由在線學習、課堂表現(xiàn)、課堂筆記及實驗報告共同組成。在線學習包括學習內(nèi)容的提問、課堂討論的情況（30分）；課堂表現(xiàn)包括實驗操作是否規(guī)范（20分），日?？记凇⑿l(wèi)生打掃的情況（5分），課堂筆記（15分）為學生課上記錄實驗過程，實驗報告（30分）為學生課后對于實驗內(nèi)容的總結與討論。此種多元化的考核評價體系在重素質(zhì)培養(yǎng)的同時也注重了學生的能力培養(yǎng)，可以綜合地反饋學生的課程學習效果。

綜上所述，MOOC作為一種新型在線開放課程，可以為學生提供大量的優(yōu)質(zhì)課程資源，使學生在實驗課前了解實驗相關的背景知識，通過在線交流互動，加深學生對實驗內(nèi)容的理解。此教學模式可以節(jié)省大量教師課堂講授時間，使學生有更多的機會進行實驗動物操作。虛擬實驗室以計算機仿真虛擬技術為核心，建立仿真的人機交互式實驗平臺。虛擬實驗的應用使學生在應用活體動物進行實驗前，通過模擬實驗，掌握實驗操作方法。此教學模式可以節(jié)省大量學生課堂實驗摸索時間，提高學生的課堂效率，也避免了由于手術操作不熟練導致的動物傷害。由此可見，MOOC和虛擬實驗室在動物生理學實驗課教學中有著重要意義。應用在線開放課程與傳統(tǒng)課堂授課相結合的教學模式，可以提高學生的學習興趣和獲得新知識的能力，調(diào)動學生的主觀能動性，通過“翻轉課堂”教學，使學生從被動接受知識向主動探求知識轉變，提高課堂實驗效率和教育教學質(zhì)量，這也將是我國高等教育教學理念和方式改革的必然趨勢。但是，MOOC教學也存在著一些不足，一些同學對于在線學習不認真，對于課堂問題提問存在僥幸心理。特別是對于已經(jīng)提問過的同學，往往覺得老師不會再提問而忽略在線學習。相同的，對于虛擬仿真實驗教學，教師僅能通過學生的課堂實驗效率反饋虛擬實驗效果，也沒有更客觀可行的評價方法。因此，如何更好地評價學生在線MOOC學習及虛擬仿真實驗學習，如何更好地提高在線學習效果是我們需要思考并積極解決的問題。

參考文獻：

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