運動人體科學實驗教學改革實踐

王 靜，田 強，趙云罡，王 磊

(天津體育學院 天津301617)

隨著我國全民健身的普及和推廣，作為體育科學的一個二級學科，運動人體科學越來越顯現(xiàn)出它的重要性，其實際應用價值和現(xiàn)實指導意義也日益凸顯。運動人體科學專業(yè)課程總體分為理論和實驗兩部分，所設課程包括運動生理學、運動生物力學、體育保健、運動解剖學、運動生物化學和運動康復醫(yī)學等學科特色課程及一些基礎醫(yī)學課程，高校特點不同其課程設置也有所區(qū)別。運動人體科學本科專業(yè)自開設以來，經(jīng)過了 20多年的發(fā)展，其專業(yè)培養(yǎng)體系和課程設置正逐漸趨于完善[1]。

實驗教學是運動人體科學各門課程的重要組成部分，實驗教學促進學生理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力以適應社會需求。本文通過對天津體育學院運動人體科學實驗教學狀況的調(diào)查分析和自身教學實踐，發(fā)現(xiàn)了一些問題，并針對這些問題提出教學改革的具體建議，旨在提高教學質(zhì)量，滿足當前社會需求。

1 實驗教學現(xiàn)狀

1.1 實驗教學環(huán)境

運動人體科學實驗課程主要依托于運動生理與運動醫(yī)學實驗室。運動生理與運動醫(yī)學重點實驗室為天津市重點實驗室，自 1982年創(chuàng)建以來，在發(fā)展和建設過程中不斷探索，成立了各學科子實驗室。1996年，天津體育學院成立了“天津體育學院實驗中心”。2006年，運動人體科學實驗室被評為天津市高校優(yōu)秀教學實驗室。2012年，成為天津市運動機能實驗教學示范中心。

在致力于科學研究的同時，實驗室積極開展運動人體科學、運動康復與健康的本科教學工作，建設并形成了一批優(yōu)質(zhì)的教育教學資源，為學校的學科建設、專業(yè)建設貢獻了重點學科與重點實驗室的力量。

1.2 開放情況

以“運動機能教學示范中心”為綜合平臺的教學實驗室包括運動生理學、運動解剖學、運動生物化學、運動保健學、運動康復醫(yī)學、運動生物力學、運動分子生物學7個教學實驗室，共同承擔運動人體科學和康復醫(yī)學與理療學本科和碩士實驗教學工作，也承擔著全校其他體育學和非體育學專業(yè)本科和研究生教學中體育自然科學課程的實驗教學任務，具有突出的專業(yè)輻射作用和顯著的教學示范效應。

運動生理實驗教學是我校發(fā)展最早和最為全面的課程之一，運動生理實驗教學面向運動人體科學、運動康復、運動心理、體育教育、運動訓練、民族傳統(tǒng)體育等專業(yè)的本科和碩士生開放。

2 實驗教學中存在的問題

2.1 實驗課時劇增

隨著學校對實驗教學的重視，實驗課程持續(xù)增多給實驗室工作人員帶來了巨大的壓力。原有實驗課時的比重增大，實驗學生增多，班級分組增多，新型實驗課增設，每年參與實驗的學生人次(人數(shù)乘以次數(shù))不斷增多。據(jù)統(tǒng)計，2013年有 1285名同學在運動生理實驗室上實驗課，共計4360人次；到2016年增至 2000名學生，共計 7000余人次。實驗課時和學生的激增給實驗教學帶來了壓力，而實驗方式如何適應更多的學生參與，從而完成實驗教學任務成為我們思考的問題。

2.2 實驗課教學內(nèi)容陳舊

實驗課教學內(nèi)容多年變化不大。隨著實驗設備類型的不斷增多與實驗方法的不斷更新和改進，很明顯原有的傳統(tǒng)實驗儀器設備及技術(shù)已不能適應新時代的要求。

2.3 傳統(tǒng)授課模式已不適應創(chuàng)新發(fā)展要求

傳統(tǒng)的實驗教學授課模式主要以教師演示、學生重復為主。目前大多實驗課程能保證每位學生的實驗操作，教師演練結(jié)束后，學生分組各自操作練習。而涉及到大型設備的實驗課，如直接方法測得最大攝氧量、等動力量測試等內(nèi)容，在本科生教學中也以演示為主。如何培養(yǎng)學生創(chuàng)新探究問題的能力，激發(fā)學生興趣是實驗教師一直探索的課題。

3 實驗教學改革創(chuàng)新

3.1 實驗教學網(wǎng)絡平臺搭建

實驗教學作為教學的一個重要組成部分，其信息化和網(wǎng)絡化是時代快速發(fā)展的需求。實驗教學網(wǎng)絡平臺的搭建不僅能有效地解決參與實驗學生人數(shù)不斷增多的問題，而且有利于學生全方位學習知識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3.1.1 實驗課安排的網(wǎng)絡預約系統(tǒng)的開發(fā)

主要以運動生理實驗課程為基礎進行平臺搭建及模塊開發(fā)，以增加教學安排的條理性和有效性。

①任課教師模塊，也就是用戶模塊，主要包括網(wǎng)絡用戶注冊登錄模塊，用戶登錄后方可在線進行生理實驗課申請，以及調(diào)課申請。申請所需填寫或選擇的內(nèi)容包括：實驗課名稱、授課教師、授課對象、人數(shù)、授課內(nèi)容、預計時間等。

②實驗員管理模塊，主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)的后臺管理、用戶管理和信息管理。其中包括：實現(xiàn)實驗類別的添加、修改或刪除；對各類別信息欄目的添加、修改或刪除；申請的通過與拒絕；實驗課時間安排；實驗課表數(shù)據(jù)管理以及負責申請說明、重要通知等。

3.1.2 解剖虛擬實驗室構(gòu)建

從本質(zhì)上來說，“虛擬實驗室”是借助于圖形圖像、仿真和虛擬現(xiàn)實操作流程等技術(shù)在計算機上所營造的可輔助或部分代替，甚至全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗各個操作環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件環(huán)境[2]。虛擬實驗室的建立，廣泛利用計算機技術(shù)輔助實驗教學，探索運動人體科學中虛擬仿真實驗的實踐與應用，其利用將帶來重大改革。主要設想建立兩個解剖室。

解剖室一：此實驗室目的是完成由教師統(tǒng)一控制、學生分機學習的解剖實驗室。具體方案為，配備解剖軟件專業(yè)版連接多臺其他電腦，形成局域網(wǎng)，由教師統(tǒng)一控制學生操作平臺，保證教師與學生操作平臺同步。

解剖室二：目的是培養(yǎng)學生獨立學習、獨立操作的能力。具體方案為：配備多臺具有解剖軟件操作系統(tǒng)的終端，學生可獨立操作。教師通過此實驗室完成實驗任務或?qū)嶒炞鳂I(yè)的布置，如利用計算機輔助學習膝關(guān)節(jié)的拼裝。

虛擬實驗室雖然能在很大程度上輔助教學，但并不能取代真實的實驗室[3]，二者應根據(jù)實際需要結(jié)合互補。

3.2 實驗教學內(nèi)容和體育項目相結(jié)合

目前實驗教學主要局限于實驗室操作，我校分別設立了教學實驗室和科研實驗室，二者相對獨立，但又相輔相成。如果能夠把部分實驗教學轉(zhuǎn)移到運動場地中，根據(jù)體育學院專業(yè)特色開展實驗教學，不僅使理論聯(lián)系實際的效果更好，也切實解決了運動過程中數(shù)據(jù)獲取困難的問題，而且極大提高了學生學習興趣，提高了教學質(zhì)量，從而真正實現(xiàn)了實驗到運動場地里去，運動員到實驗室里來這一目標。

3.2.1 資料的收集

通過查閱文獻資料，總結(jié)各運動項目特點及不同運動項目機能評定所需指標。根據(jù)運動實際，通過問卷的形式，收集學生所需解決問題，增強對運動項目的理解。

3.2.2 結(jié)合器材設定實驗教學內(nèi)容

根據(jù)資料將運動項目涉及到的實驗室科學問題進行整理歸類，初步列出可以選擇的實驗內(nèi)容，再結(jié)合實驗室儀器設備進行可行性考察。場地的項目實驗應具備以下特點：①實驗儀器體積小，方便攜帶；②操作簡單，符合學生操作特點；③無創(chuàng)，滿足衛(wèi)生要求；④適應場地環(huán)境要求。

3.2.3 積極反饋形成良性循環(huán)模式

根據(jù)實地實驗室情況及時反饋信息，不斷優(yōu)化教學內(nèi)容，可以引用流程管理學中的 PDCA循環(huán)管理原則，提高實驗教學管理水平。美國的質(zhì)量管理專家休哈特博士首先在 1924年提出 PDCA循環(huán)法的內(nèi)涵及特點，后被美國戴明博士完善和推廣，又稱“戴明環(huán)”[4]。PDCA循環(huán)法將質(zhì)量管理的過程分為 4個部分：計劃(Plan)、執(zhí)行(Do)、檢查(Check)、處理(Act)[5]。這樣形成一個良性循環(huán)，不斷實驗教學方案并不斷進行修訂，促使實驗教學水平不斷得到提升。

3.3 教學形式的改革

3.3.1 實際操作與觀摩課相結(jié)合

以實際操作為主，觀摩為輔，根據(jù)專業(yè)設計兩者比例。對易于操作的實驗教學內(nèi)容通過操作來學習，而對于新科技、產(chǎn)品或者大型貴重設備可以采用觀摩的形式，或者增加一些全實驗室參觀課程，旨在了解各實驗室功能，觀察實驗室科研及各實驗室協(xié)作過程，從宏觀上對實驗室進行了解，這樣有利于激發(fā)學生實踐設想。

3.3.2 實驗教學的信息化

實驗教學有利于激發(fā)學生的學習興趣和認知主體作用，還有利于知識的獲取與實現(xiàn)。對教學信息的有效組織與管理，可為教學提供一個較理想的環(huán)境。在當今人工智能時代，高端仿真技術(shù)已在有些高校的生理綜合實驗中得以應用[6]。

3.3.3 小班化實驗教學

自然科學相關(guān)課程實驗課在教學改革的過程中，都有實行小班化教學的趨勢，小班化實驗教學注重學生能力、興趣的培養(yǎng)[7]。目前，我校運動人體理論課人數(shù)高達 70余人，在實驗教學中實行分班多次教學，可以有效增加學生動手機會，改善教學質(zhì)量。

4 特殊時期實驗教學應急預案

4.1 新冠肺炎疫情時期

在新冠肺炎疫情的影響下，根據(jù)教育部提出“停課不停教、停課不停學”的要求[8]，停學時期教師紛紛轉(zhuǎn)為線上教學，例如使用騰訊會議軟件，拍攝及上傳實驗教學的多媒體資料等方式進行教學。開學時期，在符合防疫要求前提下，實驗教學采用線上線下、虛實結(jié)合模式，進而形成多種教學預案。

4.2 實驗室搬遷時期

新實驗室建設以及搬遷是個龐大的工程，為了保證實驗教學的順利開展和培養(yǎng)應用人才目標，根據(jù)實地情況兩校區(qū)同時開展實驗教學。首先大型儀器由于安裝條件、體積大等實際情況，采取儀器不動、學生動模式，將新校區(qū)學生接到老校區(qū)進行實驗；其次，對于便攜的儀器、體積小的設備，隨同學生進課堂、進場地，從而實現(xiàn)實驗教學。

5 結(jié) 語

本文以天津市運動生理與運動醫(yī)學重點實驗室為例，從實驗室教學現(xiàn)狀和存在的問題入手，探索了教學模式創(chuàng)新和特殊時期的應急預案，不但有利于重點實驗室建設，同時也保證了教學效果。總之，運動人體科學實驗教學改革既要滿足社會需求，也要跟上時代飛速發(fā)展的步伐，是一個持續(xù)的過程。