動物生物學實驗教學改革探索

【摘 要】為了提高實驗教學質量，培養具有創新意識和創新能力的生命科學人才，文章對動物生物學實驗教學模式進行了改革。改革主要涉及“實驗內容、教學方式和手段、實驗教師隊伍建設、考核方式”四個方面。經過多年的改革探索和實踐，形成了全新的實驗教學體系，學生成為最大的受益者，同時也為其他實驗課程的改革提供了參考。

【關鍵詞】動物生物學 實驗教學 改革

隨著高等教育改革的不斷深化，特別是“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”實施以來，創新精神和實踐能力的培養已成為高校教學改革的主要內容[1]。“動物生物學”是高校生物學類專業學生必修的一門專業基礎課，該課程教學效果直接影響到后續專業課程的學習質量，而實驗教學作為課程體系中的一個非常重要的教學環節，由于它的直觀性、實踐性、綜合性和創新性等特點，決定了它在培養學生綜合素質和創新能力方面具有其他教學環節不可替代的作用[2]。根據課程改革的需要以及21世紀初我國高等學校生物學類生物科學實驗的教學改革思路，并在我們近10年對“動物生物學”精品課程建設的基礎上，以改革動物生物學實驗教學模式，培養創新型生命科學人才為教改重點，對傳統的實驗教學模式在“實驗教學內容、教學方式與手段、實驗教師隊伍建設、考核方式”四個方面進行了改革和實踐。

實驗教學內容改革

從加強基礎、培養能力、提高素質的教學目標出發，以動物生物學實驗中的基本操作、基本技能和基本理論為基礎，緊密結合區域性的地方特色，對原來傳統的驗證性實驗進行了優化整合，減少了單一的解剖觀察實驗，增加了綜合性實驗及創新性實驗的比例。將實驗內容改革分為基礎實驗、自選性實驗和設計性實驗三個部分。

基礎實驗為必選實驗，是以在進化上有重要地位門類的代表動物形態觀察和內部解剖實驗為主。這部分內容主要是精選、優化重組經典的驗證性實驗，將傳統單一的解剖實驗組合成比較解剖實驗[3]，或將內容相對較少的兩個實驗合并為一個實驗而構成。如將“蛔蟲的解剖”和“環毛蚓的解剖”兩個實驗整合為假體腔動物和真體腔動物的比較研究，通過實驗學生對假體腔動物和真體腔動物的結構特點以及動物的進化有了更深的認識，實現了從理論到實踐，又從實踐到理論的飛躍。另外，基礎實驗還包括了將動物的形態結構與基礎生理等內容相組合的綜合性實驗。基礎實驗要求學生對基本理論知識鞏固掌握的同時，還要求學生掌握基本的動物學實驗技術，如顯微鏡的使用方法、臨時裝片的制作、繪圖技術、動物的采血方法、處死方法、解剖技術等。其中綜合性實驗更是對多種實驗技能和實驗材料的綜合應用。如魚的系列實驗中，將魚的外形觀察、年輪觀察、尾靜脈采血、內部解剖與觀察等實驗組合起來，學生通過一個實驗材料完成了多個實驗內容，掌握了多種實驗技能。基礎實驗既加深學生對理論知識的理解掌握，也加強了多種基本實驗技能的綜合訓練，同時也培養了學生綜合分析問題的能力。

自選性實驗為開放性試驗。為保證實驗教學的質量，讓學生從更多的教師那里獲取知識，并讓科研與教學緊密結合。每位教師要從自己最近完成的科研項目中選一部分內容出一個實驗小課題作為自選性實驗，如不同品級白蟻性腺發育的比較研究等。每位學生根據自己的興趣選擇其中1個實驗，選擇同一實驗的學生可分成若干小組，每組同學在教師的指導下根據實驗方案進行實驗。在實驗過程中從實驗器具的準備、試劑的配置、實驗的操作，直至完成實驗報告皆由學生自己獨立完成，并且實驗方法允許學生改進。

設計性實驗為開放性實驗。學生在教師指導下自行命題，學生根據實驗的內容及難易程度自行組建實驗小組，查閱相關資料，并利用所掌握的專業知識與實驗技能，根據實驗室現有的實驗條件自主設計實驗研究方案，包括研究的目的、研究的具體方法和步驟。指導教師要從學生所設計實驗方案的探究性、創新性，再到設計的合理性和實驗執行的可行性等方面對實驗方案進行審核[4]。審核通過后，學生可自主開展實驗。在實驗過程中，從實驗的準備到最后對實驗結果進行分析處理，跟自選性實驗一樣由學生獨立完成，對于實驗報告要求以科研論文的形式撰寫。最后要求學生將論文制作成PPT形式，進行實驗論文答辯。

由于自選性實驗可以根據教師的科研發展隨機調整，而學生設計性實驗極大地激發了其創造性，因此，整個實驗內容正確地處理了基礎性與前沿性、創新性的關系，做到了及時更新實驗教學內容，培養學生的獨立思考、綜合分析能力、科學思維能力和創新意識，全面提高學生的綜合素質。

改進實驗教學方式與手段

1.以學生為主體進行啟發式的實驗教學

傳統的實驗教學內容以驗證性實驗為主，實驗教學方式以教為主，上實驗課時教師首先從實驗的目的、內容到具體操作步驟給學生講一遍，然后學生按教師的要求進行實驗操作。在整個過程中學生是機械地、被動地學習，不利于創新型人才的培養。通過教學方式的改革，學生成為實驗教學的主體，學生變被動為主動。具體做法首先是采取以問題為中心的啟發式的教學，教師設計一些問題，靠問題吸引學生興趣，促使學生通過思考來尋找答案，這樣學生會變被動接受知識為主動尋找問題答案[5]。例如：在對蝦和棉蝗的比較解剖實驗前，針對它們生活的環境不同，外部結構和內部結構與生活環境密切相關的特點提出一些簡單的問題：對蝦和棉蝗是水生還是陸生？它們的附肢有什么不同？它們的呼吸器官分別是什么？引導學生積極思考，通過對動物外形和內部結構的比較解剖研究給出問題的答案。啟發式的教學調動了學生學習的主動性，而且培養了學生科學的思維方法和善于思考的習慣。其次，對于基礎實驗，盡量讓學生主動參與到實驗的教學當中去，如在眼蟲、草履蟲的形態結構與生命活動這個實驗中，在教師的帶領下讓學生利用周末采集眼蟲和草履蟲，然后在室內自己進行培養和觀察并進一步進行草履蟲的應激性等實驗。由于整個實驗過程學生全程參與，所以不僅鍛煉了他們的動手能力，而且還培養了他們的探索精神。對于自選性和設計性實驗，由于采用開放式的實驗教學，并且從選題、實驗的準備到最后完成實驗乃至實驗報告的書寫都是由學生自己獨立完成的，所以其實已經是以學生為主體教學方式的完美體現。

2.開放式實驗教學

開放式實驗教學是學生在實驗室自主進行實驗的一種實驗教學形式。在動物生物學理論課進入中期時，安排學生準備自選性實驗和設計性實驗的自主選題、文獻資料的查詢、實驗方案的確定等工作。基礎實驗完成后，學生就會進入自選性實驗和設計性試驗階段。由于這兩部分實驗所需時間比較長，按正常安排的學時是完成不了的，所以必須利用課余時間進行實驗。根據這個情況對這兩部分實驗采用開放式實驗教學，要求動物學實驗室連續開放兩周，學生根據自己的空余時間以小組為單位可以隨時進實驗室進行實驗。通過開放式實驗教學，激發了學生的科研興趣、活躍了學生的思維、開拓了學生的視野、促進了學生對所學知識的綜合應用，培養了學生的協作精神以及研究和創新能力[6]。

3.利用現代化的多媒體技術開展實驗教學

為了提高動物生物學實驗教學效果，我們引入現代多媒體技術輔助實驗教學。近年來實驗課講授使用多媒體課件起到良好的效果。今年又將數碼顯微互動系統應用在實驗教學中，比如在低等動物形態結構觀察實驗中，教師將動物裝片和切片放在數碼顯微鏡下，其圖像可以傳輸到教師計算機上，通過點擊教師示范，學生可以在自己的計算機上清晰地看到示范的內容，同時學生也能通過網絡系統將自己顯微鏡下的圖像發送到教師的計算機上，還可以通過語言系統進行互動交流，使教師通過自己的計算機就能迅速有效地對學生進行指導。又如解剖實驗，帶有解說的解剖實驗的操作過程的視頻也可以通過數碼顯微互動平臺示范給學生，學生在自己的計算機上可以清晰地看到整個過程，避免了現場進行實物解剖演示距離遠的學生看不清的現象。利用多媒體教學不僅增加了教學的信息量、活躍了實驗課堂氣氛，而且提高了教學效果。

重視實驗教師隊伍建設

“優秀的教師是教學質量的保證”，教改后，為了保證實驗教學的質量，讓科研與教學緊密結合，要求更多的教師參與到實驗教學當中去。目前，動物生物學實驗教學有一支優秀而穩定的教師隊伍，他們直接承擔著動物生物學及與之相關的課程，因此在實驗教學中應引導學生將理論與實踐結合，進而激發學生的創新能力。在實驗安排上，我們進行了具體的工作劃分：基礎實驗由4位教師每人承擔3-4個實驗；自選性實驗由4位教師各設計1個實驗；設計性實驗則由4位教師分組承擔指導工作。

考核方式的改革

以前由于只重視理論教學，實驗成績在課程成績中僅占10%，實驗的考核也主要根據實驗報告確定，這種考核方式不利于調動學生實驗的積極性和主動性，也不能真實反映學生實驗的水平。為了提高實驗教學質量，全面客觀地評價學生對實驗技能和知識的掌握情況，我們將實驗成績在課程成績所占的比例提高到30%。實驗成績的考核包括平時成績60%，設計性實驗20%，期末考試20%。平時成績由實驗操作和實驗報告組成，其中主要是對實驗操作的考核。設計性實驗成績由所有指導教師根據實驗論文答辯情況進行評分，包括選題的創新性、設計方案的合理性、實驗過程的真實性以及結果分析的科學性[3]來確定。期末考試以隨機抽題現場操作和回答的方式進行，主要考核學生對實驗技能和知識的掌握情況。由于提高了實驗成績在課程總成績所占的比例，實驗考核方式更加合理，激發了學生在實驗課上自主學習的積極性。

優化適應現代生物學科發展的實驗內容，形成更有利于培養學生創新精神、創新能力的實驗教學體系，是目前教學改革的中心任務。通過對動物生物學實驗教學內容、教學方式和手段等一系列的逐步改革、完善和實踐，經對比發現近幾屆學生對實驗興趣、自主實驗能力、實驗操作能力、基本科研能力和創新能力等有了明顯的提高，學生成為改革最大的受益者，同時也為其他實驗課程的改革提供了參考。

參考文獻：

[1]張生金.面向21世紀高校實驗室改革和實驗室建設[J].實驗室研究和探索，1998，17（4）：5-8.

[2]龔雙姣，姜業芳，劉世彪.植物學實踐教學改革與學生創新能力的培養[J].高等理科教育，2006，（3）：104-107.

[3]黃詩箋.動物生物學實驗教學改革探討[J].中國大學教學，2007，（2）：20-22.

[4]高良才，袁崇剛.生理學自主設計實驗教學的探索與實踐[J].實驗室研究和探索，2008，27（11）：82-84.

[5]陳郡，盧麗，田素娟.動物生物學實驗教學與考核模式的改革與探討[J].南方醫學教育，2011，（3）：20-21.

[6]張迎梅，包新康，張立勛.動物生物學實驗教學改革與創新人才培養[J].高等理科教育，2008，（2）：55-57.

作者單位：西北大學 陜西西安