綜合性設計性實驗在眼視光學實驗教學中的應用探索

王英　嚴麗英　鄒云春　蘭長駿　周丹　曾官鵬

摘要：目的：提高眼視光學的實驗教學效果，提升學生的參與、協作及動手能力，更好地培養學生創新、科研及分析解決問題的能力。方法：以眼視光學系2011級—2013級3個年級共計126名學生為實施對象，在眼視光學實驗教學中進行了綜合性設計性實驗教學的應用，讓學生自行組建研究小組，并自主選題、主動查閱文獻資料、獨立設計實驗實施方案，在教師的指導下完成實驗操作并書寫研究報告，針對實驗結果提出意見或建議。結果：綜合性設計性實驗開展3年來，學生對本實驗教學內容和方式的平均滿意度為95%；參與學生均認為綜合性設計性實驗有利于培養他們的綜合能力，提高學習的主動性和獨立性。結論：在眼視光學實驗教學中增加綜合性設計性實驗的比例是眼視光實驗教學改革的一個有效改革內容。關鍵詞：綜合性設計性實驗；眼視光學；實驗教學中圖分類號：G642.423

文獻標志碼：A

文章編號：1674-9324（2018）20-0272-03 視光學發源于西方，在歐美發達國家，視光學的發展已有一百多年的歷史，并已創辦了為數較多、規模相當的視光學院和視光系，以改善和促進清晰舒適視覺為目標，保護人眼的視覺健康為主要任務。我國眼視光學教育始于20世紀70年代后期，以眼科學和視光學為主要科目，結合現代醫學、生物醫學工程、應用光學、生理光學等知識，構成的一門專業性強、涉及面廣的理工醫結合的交叉學科，目標在于培養適應生產、建設、管理、服務第一線需要的高等技術應用型人才。實驗教學是培養應用型人才的重要途徑之一，是聯系理論與實踐的重要方式，也是培養學生創新能力和優良素質的有力手段。綜合性實驗是指實驗內容涉及本課程或相關課程的綜合知識，運用綜合的實驗方法、手段培養學生能力的實驗。其培養模式是學生經過一個階段的學習后，具有一定的知識和技能的基礎上，運用一門或多門課程的知識進行綜合訓練的一種復合型實驗，它著重培養學生的分析能力、動手能力、數據處理及資料查閱等綜合能力。設計性實驗則是結合課程教學或獨立于課程教學而進行的一種探索性實驗，它不但要求學生掌握多種實驗原理來設計實驗方案，而且要求學生運用多科知識去發現問題、分析問題與解決問題，從而達到培養學生獨立解決眼視光學實際問題的能力和探索創新能力之目的，其訓練內容和層次更高，綜合性和探索性更強，既是對原有實驗基礎的復習和鞏固，又是對科學研究過程的初步認識，與科研聯系更加密切。眼視光學實驗是一門實踐性和應用性都很強的實驗，實驗教學環節對眼視光學專業的學生尤為重要。傳統的眼視光學實驗教學方式基本上是“實驗教材+教師講解+學生操作+實驗報告”的單一驗證型模式，學生只是依附實驗教材照方抓藥式地進行實驗，缺乏獨立思考空間，嚴重制約了學生創新性思維和開拓創新能力的培養，學生實驗積極性也不高。這種保姆式、注入式的實驗教學模式容易導致學生缺乏創新能力，綜合分析問題、解決問題的能力差，科研素質低下及知識面狹窄等結果。因此在眼視光學實驗中，為深化教學改革，增強學生綜合分析問題的能力、培養學生的創新意識，開展綜合性設計性實驗是尤為必要的。我校于2013年在眼視光學本科專業實驗教學中，嘗試綜合性和設計性實驗教學，取得了較好的效果?，F將探索和實踐過程的體會總結如下。一、對象與方法1.教學對象。選取川北醫學院眼視光學本科專業2011級—2013級3個年級的大三學生（共計126人）作為教學對象，在傳統實驗課程安排中增加了綜合性和設計性實驗，開設于大三學年的第一學期、第二學期作為調研時間。2.實驗方法。①課題或實驗任務的選擇。課題或實驗任務的選擇是綜合性設計性實驗的關鍵，關系到是否能達到預期的實驗目的，保證實驗教學質量。選題過于簡單，難以達到培養學生的目的；過難，超出學生能力范圍，易使學生喪失信心，也達不到相應效果。一般根據眼視光學實驗課程教學大綱，兼顧學科發展的現狀與趨勢，在學生已掌握的基本知識基礎上選題，也可結合教師科研任務，學生根據自己的興趣、特點來選題，如依據教師的科研課題讓學生建立光學離焦性豚鼠近視模型和建立形覺剝奪性弱視動物模型。②查閱文獻資料。學生自行分組建研究團隊，確定實驗課題后，先由教師與學生溝通、深入探討研究課題內容，并提出相關問題及要求，使學生帶著問題及目的進行相關資料查找。如：在光學離焦近視動物模型建立中，首先是探討如何給動物配戴離焦鏡片，在模型建立過程中，需要檢測眼球參數，如何對動物進行眼球參數測量等諸多問題，學生可以帶著這些問題進行查閱文獻資料。③設計實驗方案。將所查文獻資料進行歸納總結，比較各種實驗方案后確定最佳方案后與老師進行討論、修改，完善實驗方案并準備相關實驗器材。如在離焦性近視動物模型建立過程中，學生通過查閱文獻資料和討論，設計鏡片如何磨制、如何固定在動物眼睛前面，何時進行動物屈光參數測量，如何進行統計分析等。④實驗操作。學生根據實驗方案及準備好的實驗器材，獨立進行實驗操作，在實驗中遇到的問題，先由學生自行思考并解決，教師起指導作用，一般不直接回答或解決問題。如在實驗過程中，給動物進行檢影驗光，這同在人體上進行檢影驗光原理及操作步驟及其注意事項幾乎是一致的，所以通過對動物進行檢影驗光，實際上也鍛煉了學生親自動手操作的能力。同時在驗光過程中，同學們還會發現一些問題，如在動物檢影驗光過程中，檢影角度的輕微差異就會導致結果的不同，這就提示同學們去查找資料分析原因。⑤實驗結果總結，撰寫實驗報告或論文。學生們通過整理原始資料及數據，進而分析實驗結果，總結實驗過程，撰寫實驗報告或論文，這樣學生們就會更深入的理解理論課內容，同時也對今后的科學研究奠定基礎。⑥實驗報告交流會。安排2個學時讓學生自行講解本組的實驗報告，解答教師或同學提出的問題，使同學相互交流溝通，對不同的實驗項目均有一定了解，擴展知識面，開拓視野。會后，與學生交談并進行問卷調查，了解學生對綜合性設計性實驗教學過程中的意見及建議。二、結果（效果評價與反饋）為了更好地了解綜合性設計性實驗在眼視光實驗教學中的效果及存在的問題，我們采取座談會和問卷調查的形式對參與本次研究的學生進行調查。調查結果顯示：參與學生均認為綜合性設計性實驗有利于培養他們的綜合能力，提高學習的主動性和獨立性。有95%的學生表示綜合性設計性實驗比以往驗證型實驗幫助和提高更大，更有興趣或愿意上此類實驗。三、討論1.傳統眼視光學實驗教學課中存在的主要問題：①學生缺乏主動性和創新性，不善于充分利用知識和積極創造條件。傳統眼視光學實驗教學內容老化，實驗教學基本上是附屬于理論教學，很少讓學生自己去創造、設計。學生進行實驗之前，教師講授實驗原理、過程，學生則被動機械地按照教師所講的實驗流程，完成實驗，學生缺少獨立思考，導致培養出來的學生缺乏個性和自信，沒有冒險精神，創新意識淡薄，缺乏主動性。②創新知識基礎薄弱，不能把握本學科最新發展的動態。我校眼視光學專業與國內高校大多數專業設置雷同，采用全國統編教材，統一的教學計劃、課程，學科之間知識重復嚴重，課程設置缺乏有機的聯系，相鄰學科和交叉學科的設置不夠，學生接觸各學科發展前沿的機會較少，知識更新較為緩慢。在封閉的校園中學習死知識，在死知識中浸泡的學生看不到知識的價值，更沒有主動創新、主動探索的積極性，僅僅滿足于已有的知識結構，便形成了知識陳舊落后的局面。③實驗項目中驗證性實驗比例過大，綜合性設計性實驗比重偏低，實驗項目單一、零散，使學生缺乏對不同臨床實驗項目之間在實驗原理、方法、結果分析應用等方面進行區分和相互聯系的訓練，嚴重制約著學生綜合解決問題能力和創新能力的提高。大量的實驗內容為驗證型，通常都是老師預先講解、演示后，再讓學生重做一遍就算完成任務。這樣的實驗教學培養出來的學生實踐能力差，綜合素質也較差。2.綜合性設計性實驗對培養人才的作用。開設綜合性設計性實驗是新時期實驗教學發展的必然趨勢。綜合性設計性實驗是一種開放式、學生主動參與的教學模式，不僅能培養學生創新思維、實踐動手能力、提高學生綜合分析問題和解決問題的能力，而且使學生對科研工作有一個較全面的認知，對培養學生的科研思維和科研素質有重要意義。綜合性設計性實驗環節多、內容豐富，學生參與動手的機會多，使學生在學習中獲得知識、掌握方法、加深理解，同時提高了綜合分析解決問題的能力，對人才培養及增強學生對實驗的興趣都起著積極作用。例如在近視動物模型建立過程中，學生不但需要掌握如何進行檢影驗光，同時還需要掌握角膜曲率的檢測以及眼軸長度的測量，而且同學們通過動物模型的建立，還掌握了鏡片的磨制等技術，在實驗結果分析中，學生們就會根據眼球在透鏡離焦產生后所發生的變化來進行綜合分析。本實驗將眼視光學專業器械學、視光學論與方法、眼鏡學、角膜接觸鏡學等教學內容有機結合起來，注重前后課程內容的銜接與滲透，突破了單純的傳統驗證型實驗，為學生提供了綜合應用知識分析、解決問題，培養創新素質的平臺。綜合性設計性實驗有利于與培養學生的綜合實踐能力和創新能力，但對實驗師資隊伍也提出了更高的要求。實驗指導老師的素質直接影響學生的培養質量，其理論水平、專業技術水平、思維方式都會對學生有潛移默化的作用。這就要求實驗教師不僅具備廣泛的知識，敏銳的洞察力，熟悉學科之間、技術之間的交叉，掌握專業技術和先進技術工具，還要學會引導學生思考與探索并及時解惑。例如在近視動物模型建立實驗之前，實驗教師不僅要掌握相關知識和技術，還需準備多個實驗可選方案，以備與學生交流討論；在實驗過程中，由于豚鼠眼球較小，沒有適合磨制豚鼠配戴鏡片的模板，實驗教師必須不斷思考并引導學生不斷嘗試，最終取得成功；在對豚鼠進行參數測量的過程中，數據測量結果不穩定，也需要教師不斷思考、查閱文獻，找出原因并提出多種解決方案與學生探討。這對實驗教師的相關知識儲備要求極高，促使教師不斷學習，提升自身教學水平和開拓進取精神。綜上所述眼視光學綜合設計性實驗的開設對學生綜合素質的培養有重大意義，既有利于學生能力的培養，又促進了專業知識和實踐技能的提高。但眼視光學專業中綜合設計性實驗還需進一步改進，綜合性設計性實驗必須不斷推陳出新來保持其趣味性、創新性、先進性及有效性。這就要求實驗室和實驗教師不斷發展改進，把各種科研和教學活動的新成果不斷加入進來，淘汰陳舊、落后的實驗，充實新內容，且教學方式和方法也需不斷創新改革，適應學生及教學需求，同時還需要學校領導從思想上重視實驗教學改革，在人力、物力及財力上加大投入和支持。最后還需堅持開展綜合性設計性實驗教學效果的評價，使之不斷完善。參考文獻：[1]劉忠民，余琳，林勇平，等.臨床生物化學檢驗質量控制綜合性實驗教學方案設計與實踐[J].醫學理論與實踐，2013，26（6）：834-836.[2]徐紅，劉紅，席曉嵐，等.有機化學綜合性設計性實驗教學探索[J].教育教學論壇，2013，（33）：268-269.[3]田運生，劉維華，王景春.綜合性設計性實驗項目建設的探索和實踐[J].實驗教學研究與改革，2012，29（2）：126-129.[4]范海燕，解利群.教學研究型大學綜合性設計性實驗的深層次探討[J].教育教學論壇，2014，（19）：207[5]于海榮，劉振虹，馬泉，劉金霞，王文勇，周曉慧.基礎醫學綜合設計性實驗的探索與實踐[J].教育教學論壇，2017，（2）：279-280.