張 成

(首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京 100048)

人體及動(dòng)物生理學(xué)是從整體、器官、組織、細(xì)胞和分子水平上系統(tǒng)研究動(dòng)物機(jī)體生命活動(dòng)及其規(guī)律的學(xué)科，是生物學(xué)、心理學(xué)、體育學(xué)和醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)課，也是生命科學(xué)中的主干基礎(chǔ)[1-2].生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的是通過(guò)相關(guān)理論的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)儀器的使用以及實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練，以提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的動(dòng)手能力和主動(dòng)探索自然世界、獲取知識(shí)的能力；生理學(xué)實(shí)驗(yàn)也是培訓(xùn)學(xué)生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題最重要、最有效的途徑.實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行У丶由顚?duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解，同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)[3-5],因此,生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)整個(gè)生物學(xué)教育來(lái)說(shuō)至關(guān)重要.

1 生理學(xué)的課程特點(diǎn)

1.1 理論知識(shí)繁雜

生理學(xué)是研究人體或動(dòng)物各組成部分正常功能活動(dòng)規(guī)律的一門科學(xué).由于機(jī)體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且各系統(tǒng)、器官功能各異,并受神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，即相對(duì)獨(dú)立，又相互協(xié)調(diào)、配合和制約，這些特點(diǎn)決定了生理學(xué)的內(nèi)容抽象和復(fù)雜.

1.2 理論和實(shí)驗(yàn)密不可分

生理學(xué)也是一門功能學(xué)科,其理論可以很好說(shuō)明生活中的一些現(xiàn)象,例如呼吸時(shí)氣體是怎樣進(jìn)出肺的?高熱病人為何擦酒精?為何高血壓病人有的是收縮壓高,有的是舒張壓高？另外,生理學(xué)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課,一方面提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，另一方面也可以驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí),從而加深對(duì)知識(shí)的理解，有條件的可以通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和創(chuàng)造能力.因此,理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相輔相成、密不可分.

1.3 與多學(xué)科相互滲透和聯(lián)系

生理學(xué)源自于人體解剖生理學(xué)，它是將人體解剖學(xué)、生理學(xué)、組織胚胎學(xué)等科學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合、重組而形成的一門綜合性學(xué)科.該學(xué)科的前沿發(fā)展很快,如何在新的條件下，在創(chuàng)建跨學(xué)科、多層次人體解剖生理學(xué)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課的研究與實(shí)踐中進(jìn)行教學(xué)改革, 就成為當(dāng)下亟待解決的問(wèn)題了.另外，在生理學(xué)的教學(xué)中,既要結(jié)合結(jié)構(gòu)來(lái)學(xué)習(xí)功能(與組織胚胎學(xué)、解剖學(xué)的關(guān)系),還要進(jìn)行正常生理功能和病理現(xiàn)象之間的多層次聯(lián)系(與病理生理學(xué)、藥理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等之間的關(guān)聯(lián)),這也是生理學(xué)課程學(xué)習(xí)中的重要問(wèn)題.基于上述原因，本課程存在教與學(xué)之間各自所具有不同程度的難點(diǎn).

2 生理學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 學(xué)生重視程度不夠

由于生理學(xué)理論知識(shí)博大精深、各生理系統(tǒng)又有復(fù)雜的聯(lián)系，從而使學(xué)生們普遍感到生理學(xué)難學(xué).很多學(xué)生學(xué)起來(lái)感到有一定的難度,甚至產(chǎn)生畏難心理,極大降低了學(xué)習(xí)的積極性. 部分學(xué)生沒(méi)有認(rèn)識(shí)到該課程對(duì)生物從業(yè)者的重要性，認(rèn)為跟專業(yè)課沒(méi)有太大聯(lián)系，有的學(xué)生甚至抱著及格即可的心理，不能深入學(xué)習(xí)該課程，從而影響了學(xué)習(xí)效果.這些都嚴(yán)重影響了生理學(xué)的教學(xué)質(zhì)量.

2.2 教學(xué)內(nèi)容過(guò)多、課時(shí)相對(duì)少

由于生理學(xué)內(nèi)容廣泛、知識(shí)點(diǎn)多、復(fù)雜抽象；而且與其他兄弟院校的課時(shí)相比,生理學(xué)理論課時(shí)明顯較少,僅有32 學(xué)時(shí).課時(shí)數(shù)少、課程內(nèi)容多、理論知識(shí)體系復(fù)雜等這些原因，容易使學(xué)生產(chǎn)生畏難、厭學(xué)情緒，而且還由于教師受課時(shí)所限無(wú)法將各章內(nèi)容進(jìn)行全面詳細(xì)地講授.那在教學(xué)學(xué)時(shí)無(wú)法增加的情況下, 如何利用有限的課堂時(shí)間講授, 使學(xué)生更好、更多地掌握解剖生理學(xué)知識(shí)，就是擺在我們授課教師面前的突出問(wèn)題.

2.3 教學(xué)模式和教學(xué)方法老套，學(xué)生積極性不高

生理實(shí)驗(yàn)課設(shè)置的一般都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),學(xué)生動(dòng)手完成這樣的一些實(shí)驗(yàn)，興趣仍然很高.但由于缺乏操作技能方面的培訓(xùn),僅有老師在實(shí)驗(yàn)前講授一些操作要領(lǐng),許多學(xué)生不能很好領(lǐng)會(huì)和操作，時(shí)常導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)生理學(xué)的積極性下降.另外，還會(huì)出現(xiàn)兩極分化的現(xiàn)象，即操作技能好的同學(xué)經(jīng)常操作，而操作技能不好的同學(xué)始終不動(dòng)手，從而導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能發(fā)展極為不平衡，并出現(xiàn)抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象.

2.4 與中學(xué)生物的聯(lián)系不夠緊密

在本科教學(xué)中，生理學(xué)的教學(xué)目的是研究正常人體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)及功能,幾乎很少涉及預(yù)防和保健知識(shí)的內(nèi)容,理論教學(xué)始終存在與實(shí)踐脫節(jié)的弊端.但在九年義務(wù)教育教學(xué)內(nèi)容體系中，小學(xué)、中學(xué)的有些課程中已涉及人體知識(shí)的內(nèi)容，而小學(xué)、中學(xué)人體生理學(xué)教師是由高等師范院校生命科學(xué)系人進(jìn)行培養(yǎng)的.通過(guò)近幾年來(lái)，我院舉辦的北京中學(xué)生物教師培訓(xùn)的課程來(lái)看，大多數(shù)中學(xué)老師對(duì)機(jī)體的解剖結(jié)構(gòu)及生理功能基本停留在理論知識(shí)層面，而實(shí)體解剖認(rèn)知、手術(shù)器械規(guī)范化操作以及功能性生理實(shí)驗(yàn)等方面存在很多的問(wèn)題.表1是當(dāng)前北京市中學(xué)與人體解剖生理學(xué)實(shí)驗(yàn)有關(guān)的生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.

表1 中學(xué)開(kāi)設(shè)的生理實(shí)驗(yàn)

人體解剖生理學(xué)就是把人體形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能活動(dòng)規(guī)律有機(jī)結(jié)合在一起的學(xué)科, 形態(tài)結(jié)構(gòu)是生理功能的基礎(chǔ), 而生理功能是形態(tài)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)功能表現(xiàn)形式.二者緊密聯(lián)系、相輔相成.人體解剖生理學(xué)理論知識(shí)相對(duì)抽象、枯燥、不易理解記憶,大部分學(xué)生對(duì)此難以提起興趣,在教與學(xué)中普遍存在難教與難學(xué)的學(xué)科現(xiàn)象.如何在較少的學(xué)時(shí)里讓這門課程變得通俗易懂, 充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的興趣，就是人體及動(dòng)物生理學(xué)教學(xué)過(guò)程中需要不斷探索, 也是教學(xué)改革的問(wèn)題所在.

由于我校是培養(yǎng)北京市中小學(xué)生物教師的主要高等學(xué)府，為了培養(yǎng)高水平的生物教師，同時(shí)也為兄弟院校輸送優(yōu)質(zhì)的后備大學(xué)生，那么推動(dòng)人體及動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革已經(jīng)迫在眉睫了.

3 生理學(xué)教學(xué)改革實(shí)踐和初探

為了滿足目前我校本科教學(xué)對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的需要，我們利用實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，搭建不受時(shí)間、地點(diǎn)、動(dòng)物等條件約束的教學(xué)輔助平臺(tái)；以學(xué)生知識(shí)需求為導(dǎo)向，增設(shè)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)內(nèi)容；以提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為主線來(lái)探索構(gòu)建基于實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)的多功能教學(xué)模式，如圖1所示.所謂多功能教學(xué)模式指的是：①關(guān)注課程知識(shí)點(diǎn)體系的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新(知識(shí)動(dòng)態(tài)更新)；②關(guān)注課堂教學(xué)活動(dòng)中教師和學(xué)生的參與度(師生互動(dòng))；③關(guān)注課程對(duì)學(xué)生實(shí)踐延展性支持度(媒介傳播)；④關(guān)注學(xué)生在“非正式學(xué)習(xí)”活動(dòng)中的能力提升(動(dòng)態(tài)考核).

圖1 多功能教學(xué)模式

3.1 建立實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

在現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的今天，實(shí)驗(yàn)儀器的微機(jī)化、數(shù)字化、智能化，給我們實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了新的氣息，同時(shí)為我們改變?cè)械膶?shí)驗(yàn)教學(xué)模式開(kāi)辟了一條新途徑.所以，我們?cè)谏韺W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引進(jìn)了生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)，并安裝了相應(yīng)的配套軟件，可取代傳統(tǒng)的記錄儀、示波器和刺激器等實(shí)驗(yàn)儀器，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)智能處理.實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^的了解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，其中包括實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)裝置和儀器等.另外，通過(guò)了解實(shí)驗(yàn)方法、技術(shù)及手術(shù)過(guò)程，可以更加全面的了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程.實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用大大提高了實(shí)驗(yàn)成功率，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)成本，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力.

另外，對(duì)于學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)中出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失敗、而又無(wú)法重新實(shí)驗(yàn)的情況,可在計(jì)算機(jī)模擬生理實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行操作,重復(fù)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果,彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)失敗造成無(wú)法觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的不足.另外,對(duì)于一些由于課時(shí)限制而不能開(kāi)設(shè)的生理學(xué)實(shí)驗(yàn),比如影響家兔動(dòng)脈血壓因素的實(shí)驗(yàn),就可以讓學(xué)生在模擬實(shí)驗(yàn)中體會(huì)各種因素對(duì)心臟收縮活動(dòng)的影響,進(jìn)一步拓寬學(xué)生們的學(xué)習(xí)范圍.

3.2 實(shí)驗(yàn)信息化和“互聯(lián)網(wǎng)+”

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)集成了“移動(dòng)技術(shù)”的隨時(shí)、隨地、隨身的特點(diǎn)及“互聯(lián)網(wǎng)”的分享、開(kāi)放、互動(dòng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì).而移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)作為一種未來(lái)的學(xué)習(xí)模式在數(shù)字化學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上通過(guò)有效結(jié)合移動(dòng)計(jì)算技術(shù)帶給學(xué)習(xí)者隨時(shí)、隨地、隨身學(xué)習(xí)的全新感受.目前我們生理實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建成了網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式，通過(guò)校園局域網(wǎng)，以圖片及模擬為基礎(chǔ)，可以學(xué)習(xí)每個(gè)章節(jié)的實(shí)驗(yàn).另外，通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)”可以有效地將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容推送給學(xué)生，然而這種模式仍有地域(學(xué)生離開(kāi)學(xué)校后就不能打開(kāi)網(wǎng)頁(yè))及操作的局限性.因此，我們將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)生理教學(xué)App，同時(shí)注冊(cè)微信公眾號(hào)，隨時(shí)發(fā)布生理與生活相關(guān)的內(nèi)容，逐漸形成移動(dòng)教學(xué)模式.這樣不僅可以讓學(xué)生隨時(shí)隨地了解、掌握生理知識(shí)，而且通過(guò)理論與生活的密切連接激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生理的興趣及熱情，達(dá)到寓教于樂(lè)、終身學(xué)習(xí)的目的.

3.3 打破傳統(tǒng)思維，建立課上、課下互補(bǔ)模式

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下,有實(shí)驗(yàn)課安排時(shí),實(shí)驗(yàn)室才對(duì)學(xué)生開(kāi)放.往往實(shí)驗(yàn)人數(shù)多,設(shè)備相對(duì)有限,高峰時(shí)設(shè)備不夠用,并且安排的課時(shí)有限,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果較差.在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)課的大量空余時(shí)間里,實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備、人力資源大量閑置,得不到充分利用.同時(shí),學(xué)生在課余又找不到實(shí)踐的場(chǎng)所,很大程度上遏制了學(xué)生的特長(zhǎng)、興趣和愛(ài)好等方面的發(fā)展,也不利于學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和科研能力的培養(yǎng)和提高.所以我們將利用課余時(shí)間對(duì)學(xué)生開(kāi)放生理實(shí)驗(yàn)室,盡量為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)材料和條件,使學(xué)生可以自由選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,例如, 完成實(shí)驗(yàn)課未完成的項(xiàng)目、重復(fù)實(shí)驗(yàn)加深印象、進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)等.并鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研活動(dòng),讓學(xué)生及時(shí)地了解到本學(xué)科的新進(jìn)展和研究動(dòng)態(tài),學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,參加實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論,讓學(xué)生在科研中學(xué)到新知識(shí),并養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,為將來(lái)的科學(xué)研究奠定扎實(shí)的基礎(chǔ).使學(xué)生從原來(lái)的“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性.

另外，隨著生命科學(xué)的迅速發(fā)展,各學(xué)科間相互滲透、高度綜合,客觀上要求學(xué)生必須具備較強(qiáng)的知識(shí)綜合運(yùn)用能力和良好的基本技能以適應(yīng)社會(huì)的需求.目前我院生理學(xué)的32學(xué)時(shí)大綱教學(xué)安排，使得生理學(xué)變成了“章章是重點(diǎn)”，“節(jié)節(jié)是難點(diǎn)”的課程.因此，我們將采用課上不夠課下補(bǔ)，必修不夠選修補(bǔ)的方式增加知識(shí)傳授.在某些實(shí)驗(yàn)操作完成之后,鼓勵(lì)學(xué)生利用現(xiàn)有條件,在時(shí)間允許的情況下,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)選修內(nèi)容的操作與訓(xùn)練.如在呼吸運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)完成之后,學(xué)生可以練習(xí)兔耳緣靜脈注射；在泌尿?qū)嶒?yàn)完成之后學(xué)生可以練習(xí)家兔心臟采血等等.通過(guò)必修與選修內(nèi)容間的有機(jī)結(jié)合,可以大大提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的利用率以及學(xué)生的動(dòng)手操作能力.這樣既充分利用了資源，又解決了知識(shí)點(diǎn)多、課時(shí)少的供需矛盾.

4 展 望

1)實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)作為真實(shí)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，“虛前實(shí)后”可以提高學(xué)生課前預(yù)習(xí)熱情、提升實(shí)驗(yàn)課的成功率.同時(shí)極大地減少動(dòng)物及實(shí)驗(yàn)材料的成本.

2)隨著課程的MOOC化，仿真實(shí)驗(yàn)將會(huì)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可或缺的一部分.用仿真實(shí)驗(yàn)替代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)將成為一種必然趨勢(shì).

3)實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，可以更加便利的將多媒體信息引入教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多元化的溝通，例如：語(yǔ)音傳送，圖片傳送甚至視頻對(duì)話，這種高效直觀便利的溝通方式能夠大大的提升教師和學(xué)生對(duì)于課程教學(xué)活動(dòng)的全程參與度.同時(shí)該教學(xué)方法不受場(chǎng)地、時(shí)間等多方面的限制，使得參與者以更靈活的方式融入到教學(xué)活動(dòng)中.

4)通過(guò)實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用可以有效的解決課時(shí)少、內(nèi)容多的矛盾.通過(guò)實(shí)驗(yàn)的虛實(shí)結(jié)合，擺脫了課時(shí)限制，從而增加知識(shí)的輸出.同時(shí)通過(guò)“第二課堂(在線教育)”，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦、知識(shí)應(yīng)用和自主創(chuàng)新能力.

5)引入“實(shí)景仿真實(shí)驗(yàn)+互聯(lián)網(wǎng)”教學(xué)模式，可使學(xué)生的學(xué)習(xí)行為由被動(dòng)變成主動(dòng)，由“灌輸式學(xué)習(xí)”為主的教學(xué)模式變成“按需學(xué)習(xí)”及“自由式學(xué)習(xí)”為主的以全面提升學(xué)生實(shí)踐能力的全新教學(xué)模式.