以創新能力為培養目標的生理實驗教學的探討

[摘要]:為滿足培養具有創新能力的高素質教師人才的需要，對師范院校生理學實驗課教學進行了系統的改革和實踐。通過修正實驗教學計劃，優化實驗教學內容，增開綜合性、設計性實驗，采取以問題為基礎的教學方法，組織學生課外科學研究試驗，嘗試構建以學生為主體的生理學實驗教學模式，提出師范院校生理學實驗教學改革中存在的問題，構建課程優化方案。

[關鍵詞]:創新能力 實驗教學 模式

生理學實驗的教學目標是培養學生的創新能力和研究能力，是培養高素質高水平的教師人才。通過實驗教學對學生的實踐能力和科學思維能力得到系統地培養和提高。生理實驗課的目標不僅要培養學生的動物實驗技能，鞏固生理學的基本理論，更重要的是指導學生掌握生理學實驗研究的基本方法，探究意識和創新能力，建立最基本的生理學實驗模式，啟發學生建立科學的思維方式，為動物實驗科學研究奠定良好的基礎。但由于生理學課程在師范院校受到的重視程度不夠，處于邊緣地位，造成生理學實驗課教學改革起步較晚，也不成體系。因此，根據生物科學教育特點、自身條件和生物科學教育的發展趨勢，于2003年著手修訂生理學實驗教學計劃，制定新的教學大綱，調整實驗教學內容，減少傳統的驗證性實驗課程內容，增加綜合性、創新性實驗項目，優先開設了能夠體現中學生物教師實驗操作和設計能力的實驗，構建了以驗證實驗為基礎訓練、以綜合實驗為強化能力培養、以設計實驗為能力創新的實驗課教學體系，從2004屆生物科學專業開始，實施新的教學模式，教學方法和教學手段，轉變實驗課的教學理念，對生理學實驗課進行了初步的教學改革和教學實踐，并取得了較好的教學成果。

一、修訂實驗課程教學計劃，合理分配實驗項目，優化實驗教學內容

目前，生理學實驗課程內容陳舊，難以適應對研究型人才培養的需求，生物教育專業尤其突出。目前，我們仍然在沿用經典的生物學分科體系來設置課程，使得很多學科前沿知識和和大量新的研究成果難以進入課程。另外，我國新一輪的基礎教育課程改革，要求改變課程內容舊內容和過多的驗證性實驗內容，加強課程內容與學生生活以及現代化社會、科技發展的聯系，關注學生的學習興趣和經驗。在保證學科經典內容的前提下，更新、充實教學內容，使學生能隨時了解生物學科發展動態，把握學科發展的方向，同時，注重學生對科學過程的了解和體驗，重視科學精神的培養，以適應教師專業化的要求。

教學計劃主要包括兩個方面的內容，一是刪減經典的驗證性實驗；二是增加綜合性和設計性實驗項目。舊的教學計劃實驗項目是10個實驗，其中驗證性試驗項目占7項，只有3個屬于綜合性實驗，無設計性實驗。經過修改教學計劃后，實驗項目增加至14項，保留經典驗證性實驗3項，綜合性實驗增加至9項，增加2個設計性實驗項目。經過2004年～2008年4年的教學實踐和學生的反饋調查證明，教學內容的調整，使得學生在實驗設計、實驗數據的分析、實驗結果的討論以、參考文獻的查閱以及撰寫論文的能力等多方面都有顯著地提高。既掌握了實驗的基本技能，又在實驗中培養了創新和研究能力。

二、多方面引導學生對生理科學研究的興趣，提高學生自主性實驗設計的能力

1.通過經典的實驗案例，誘發學生對生理學實驗的研究興趣

教師的宗旨是傳道授業，授之以漁乃教師授業之根本。而學生在學習中，往往由于種種因素表現為浮躁和功利性，所以造成學生重視考試成績高于技能的培養和提高的不正學風。如何培養和提高學生對生理學研究的興趣呢？生理學是一門實驗科學，講授經典的實驗研究方法和歷史背景，會誘發學生對生理學實驗研究的好奇心和探究興趣。如F.G，Banting（1891—1941）給狗結扎胰管6～8周后，摘出胰腺，進行提取，將提取物給實驗性糖尿病的狗注射，證明其有降低血糖作用，發現胰島素，并用胰島素治療糖尿病的研究。Otto Loewi發現神經脈沖的化學傳遞的研究，他以串聯方式灌流兩個離體心臟，通過刺激上游心臟迷走神經后，上游心臟心率減慢，同時，上游心臟流出液使下游心臟的心率也減慢，而證明迷走神經釋放一種使心率減慢的物質（后來證明是ACH），奠定了神經遞質學說的基礎。Furchgott在其三明治實驗中證明了內皮完整的血管可使去內皮血管舒張，即血管內皮釋放一種使血管舒張的因子（即NO）。他首次證明了一種結構非常簡單的氣體信號分子。那么，教師在講授這些經典的研究發現時，不僅要傳授實驗研究的過程和方法，更重要的是要介紹科學家研究的歷史背景，其目的是引導學生對生理學研究的興趣：科學家研究實驗的創新之處是什么？研究的理論意義是什么？如何設計這樣簡單而巧妙的實驗等，更好地誘發學生對科學研究的興趣。

2.加強學生科研素質的培養

隨著大學教育體制的改革，學生人數的擴招，以及受應試教育的影響，大學生的學習理念僵化，科學研究和創新素質嚴重不足，主要表現在：①思維僵化，缺乏對課本觀點和問題的思考；②學生重視考試成績，缺乏基本原理的掌握和思考，缺乏實踐環節和實驗技能的訓練；③死記硬背基礎理論知識，邏輯思維能力差；④學習目標不明確，注重科目考試分數，忽視能力增長。⑤實驗研究思路不清，實驗設計不嚴謹。對此，我們對教學方法進行了科學化、合理化改革。針對以上情況，制定相應的訓練方法和計劃，提高學生的科研素質。

(1)重視實驗課與理論課的知識關聯。課堂教學中要注重對生理學原理的講解，包括原理發現之初的問題及科學爭論，生理學原理研究和發展過程。其中，要在講授中強調研究方法和思路以及成功或失敗的研究課題，從而促發學生對生理學研究產生動力。

(2)布置設計性實驗項目及研究內容，培養學生自主性實驗設計能力。學生自主學習和研究的主動意識薄弱，思維空間狹窄，是限制學生自主設計實驗和創新的最大阻礙。安排課余時間進行模擬實驗的操作，使學生了解生理學實驗研究的方法，訓練科研思維，增強學生對實驗原理、實驗目的、實驗意義的理解，以增強學生對實驗設計的信心，為科研奠定基礎。

(3)組建科研小組，開展實驗設計和方法的討論，以問題引導的方法激勵學生自發思考，主動參與課外科研活動。教師作為小組成員參與科研小組討論活動，不硬性規定實驗內容和實驗項目，只提供討論的主題，提示實驗研究信息，鼓勵學生自主思考，使學生根據討論的結果，參考實驗指導撰寫實驗計劃，并實施探究。在此過程中，教師對學生做出的實驗計劃要進行糾錯指導，對失敗實驗只究其因，不究其果，實驗結束后要進行總結和講評。

(4)強化實驗研究的寫作訓練。在培養學生的創新能力和研究能力中，更為重要的環節就是學生寫作科學能力的訓練。改變傳統的實驗報告寫作形式，要求以論文的形式書寫實驗報告。每個同學的實驗報告都要求體現：①實驗內容摘要；②前言；③對實驗材料、儀器、藥品的詳細描述；④實驗過程；⑤實驗方法（包括數據的處理結果、表格的制作等）；⑥結果分析和討論六個方面的內容，獨立完成，嚴禁抄襲。

3.制定考核標準

為避免學生只注重實驗報告的成績而忽視實驗環節，改變只憑實驗報告給出實驗成績的做法，成績考核分項進行評定。（1）實驗計劃和預習報告占30%；（2）小組討論參與度占10%；（3）實驗過程的能力表現與合作效果占30%；（4）實驗報告的寫作占30%。制定此考核方案，其目的在于全面培養和提高科研素質，同時，也淡化考核分數學生只注重分數不注重能力提高的現象。經過實現上述考核方案，使得學生的實驗成績得到全面的、綜合地進行評定，提高和發展了學生的研究能力和科研素質。

三、加強教師實驗技能的培訓，重視實驗操作和指導過程

教師實驗技能是生理學實驗和實驗設計得以高質量進行的重要保證。教師不僅要具備豐富的理論知識，更重要的是要具備熟練的實驗操作技能和解決實驗過程中出現的各種問題。所以，要增大教師實驗技能的培訓力度，保證實驗指導教師具備嫻熟的實驗技能，這樣才能確保實驗得以順利進行。在實驗中，教師要合理地安排實驗步驟，科學地實施實驗過程，正確地指導實驗操作。

生理學實驗教學的改革和實施是一項需要教師付出更多精力和精神的教育工程。教師必須具備奉獻精神，必須腳踏實地、一絲不茍地對待教學中每一個環節，充分發揮學生的主體潛能作用，加強生理學實驗研究方法和科學精神的培養，重視主題教育觀。小而言之，培養學生的實驗技能，包括綜合分析問題的能力、獨立思考和解決問題的能力、創新思維的能力、科研能力和合作精神，以求提高生理學實驗教學質量；大而言之，就是為適應新時期的需要，為社會和國家培養高素質的創新人才和科研人才。

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(作者單位：廣東韓山師范學院）