［摘 要］ 動物生物學(xué)具有悠久的教學(xué)歷史，是一門針對動物結(jié)構(gòu)、功能、形態(tài)、生態(tài)、生理、分類、進化等基本生命活動規(guī)律的研究性學(xué)科，是本科生和生物學(xué)研究生了解動物的重要途徑，其學(xué)習(xí)效果的好壞直接影響后續(xù)專業(yè)課程的進一步學(xué)習(xí)。因此，課程組基于能力培養(yǎng)的動物生物學(xué)課堂教學(xué)、實驗實踐等方面做深入分析和探討，進行線上線下教學(xué)改革探索，從而達到更好的教學(xué)目的，提升課堂教學(xué)效果，鍛煉學(xué)生的專業(yè)知識技能、可遷移能力和自我管理技能，激發(fā)其好奇心，提高他們的主動學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)方法，創(chuàng)新科研思維方式。

［關(guān)鍵詞］ 動物生物學(xué)；能力培養(yǎng)；教學(xué)改革

［基金項目］ 2021年度溫州醫(yī)科大學(xué)課程思政教學(xué)創(chuàng)新改革項目“課程思政和創(chuàng)新培養(yǎng)在生物技術(shù)專業(yè)‘普通生物學(xué)’教學(xué)中的應(yīng)用實踐探索”（KCSZJG202020）

［作者簡介］ 金彬明（1964—），男，浙江溫嶺人，碩士，溫州醫(yī)科大學(xué)檢驗醫(yī)學(xué)院（生命科學(xué)學(xué)院）副教授，主要從事生物多樣性保護研究；艾為明（1976—），男，江西進賢人，碩士，溫州醫(yī)科大學(xué)檢驗醫(yī)學(xué)院（生命科學(xué)學(xué)院）副教授，生物技術(shù)專業(yè)發(fā)展中心主任（通信作者），主要從事分子生態(tài)學(xué)、動物生物多樣性保護研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）38-0065-04 ［收稿日期］ 2023-04-24

引言

動物生物學(xué)具有悠久的教學(xué)歷史，是一門針對動物結(jié)構(gòu)、功能、形態(tài)、生態(tài)、生理、分類、進化等基本生命活動規(guī)律研究學(xué)科，起源于早期的普通動物學(xué)（或動物學(xué)）課程。20世紀20年代初期，我國學(xué)者秉志、丁文江、鄒樹文、薛德焴等分別從美、英、日等學(xué)成歸來，開展動物學(xué)方面的教學(xué)與科研［1］。20世紀90年代，為適應(yīng)高校教學(xué)教育改革、學(xué)生學(xué)習(xí)計劃修訂等方面的需求，北京大學(xué)最先對普通動物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進行了調(diào)整，課程名稱改成了“動物生物學(xué)”，我國的首本動物生物學(xué)教材由許崇任和程紅教授（北京大學(xué)）主編出版［2］。2003年至2007年，溫州醫(yī)科大學(xué)的生物科學(xué)、生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)了“普通動物學(xué)”課程，2008年后，我們改成“動物生物學(xué)”，成為本科生和生物學(xué)研究生了解動物的首要途徑。課程組結(jié)合動物生物學(xué)發(fā)展前沿和教學(xué)歷史、微觀與宏觀研究內(nèi)容間的相互聯(lián)系，讓學(xué)生全面掌握動物物種多樣性、系統(tǒng)分類概念和典型代表物種的適應(yīng)特征、生命功能、形態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)分布等動物學(xué)基本規(guī)律，為學(xué)生今后的生物學(xué)學(xué)習(xí)及工作實踐打下堅實的基礎(chǔ)。

作為生物科學(xué)、生物技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，在大學(xué)一年級上學(xué)期開設(shè)“動物生物學(xué)”，使大一新生確立學(xué)習(xí)興趣和方向，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，幫助他們樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，極大地激發(fā)新生對生命科學(xué)研究的興趣，提升其專業(yè)素養(yǎng)，讓他們了解動物學(xué)的學(xué)科前沿、研究熱點［3-4］。課程組安排了原生動物、海綿動物、腔腸動物、軟體動物、節(jié)肢動物等8個大類無脊椎動物，魚類、兩棲爬行等5個脊椎動物亞門動物的教學(xué)內(nèi)容，利用中國大學(xué)MOOC自學(xué)生物演化和生理學(xué)方面的內(nèi)容。

20世紀，在全世界科學(xué)家的努力下，完成了許多生物全基因組的測序工作。與此同時，細胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、微生物、免疫學(xué)等學(xué)科飛速發(fā)展，動物生物學(xué)逐漸被淡化。然而，“動物生物學(xué)”課程學(xué)習(xí)的效果一部分影響后續(xù)專業(yè)課程的進一步學(xué)習(xí)，另外也可能影響學(xué)生本科畢業(yè)后從事動物相關(guān)領(lǐng)域的科研和教學(xué)［5］。如何在短短3個多月的時間內(nèi)，使學(xué)生對“動物生物學(xué)”教學(xué)及生物技術(shù)專業(yè)產(chǎn)生濃厚的興趣，使他們掌握大量的動物生物學(xué)知識和信息，且不出現(xiàn)精神疲憊的情況，是一個非常大的挑戰(zhàn)。

一、理論課堂教學(xué)改革探索

（一）“動物生物學(xué)”概念重要性的強調(diào)

反映動物形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理機能和生命活動本質(zhì)的概念是“動物生物學(xué)”的重要教學(xué)內(nèi)容，是“動物生物學(xué)”教學(xué)的基石，對提高“動物生物學(xué)”教學(xué)質(zhì)量具有非常重要的意義，如開管式、閉管式、混合式循環(huán)系統(tǒng)，是軟體動物、環(huán)節(jié)動物、節(jié)肢動物等重要的且容易混淆的概念，還有無體腔、假體腔、真體腔動物，是一個貫穿整個動物教學(xué)的概念。課程組利用生物標(biāo)本室模型、實物，詳細講解這些動物生物學(xué)的概念，從普遍性、規(guī)律性知識去解決這些概念問題，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

（二）動物演化基本規(guī)律、動物類群與環(huán)境相互關(guān)系的重點講授

動物界已知有上百萬種（亞種）動物，課程組以動物系統(tǒng)進化為線索，從單細胞動物到多細胞動物，從簡單到復(fù)雜，從低等到高等，逐步論述每個門類的代表動物。在“動物生物學(xué)”教學(xué)過程中，利用標(biāo)本室的有孔蟲（foraminifera）、沙蠶（Nereis sp.）、鸚鵡螺（Nautiloidea sp.）、唐冠螺（Cassis cornuta）、擬穴青蟹（Scylla paramamosain）、羅氏海盤車（Asterias rollestoni）、七鰓鰻（Lampetra japonica）、花鰻鱺（Anguilla marmorata）、中華鱘（Acipenser sinensis）、中國大鯢（Andrias davidianus）、海龜（Cheloniidae spp.）、企鵝（Spheniscidae sp.）、北極熊（Ursus maritimus）等標(biāo)本或者模型，非常形象地使學(xué)生了解動物具體結(jié)構(gòu)和整體組成；精簡描述過細的內(nèi)容，重點講授動物演化過程中出現(xiàn)的內(nèi)部特征，如無體腔、假體腔、真體腔、輻射對稱、兩側(cè)對稱、三胚層、鰓裂、脊索脊椎、羊膜卵等，突出動物的發(fā)生與演化、功能結(jié)構(gòu)、機體內(nèi)部與外界環(huán)境相統(tǒng)一的動物學(xué)觀點。

各動物類群之間功能、結(jié)構(gòu)與環(huán)境是相統(tǒng)一的，動物和其生活的環(huán)境是相互緊密聯(lián)系的，動物的生存離不開特定的環(huán)境，動物生命活動又影響著環(huán)境。例如，草履蟲（Paramecium sp.）作為原生動物的一個大類群，能吞食細菌、凈化水體等，說明原生動物有“小而不凡”的特性［6］。另外，化工生產(chǎn)和人類生活等因素引發(fā)的環(huán)境問題，對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定也可能會產(chǎn)生影響，特別是對肉眼不可見的單細胞生物草履蟲的影響，從而進一步影響水體中的貝類、甲殼類、魚類、兩棲動物等，最后影響人類的生產(chǎn)生活［3］，以此培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力和對生命的敬畏。

（三）引入動物生物學(xué)前沿、熱點研究

隨著生命科學(xué)研究的高速發(fā)展，新知識、新技術(shù)和新方法不斷涌現(xiàn)，“動物生物學(xué)”課程需要保持與時俱進。引入動物科學(xué)領(lǐng)域新的重大發(fā)現(xiàn)，不斷更新和引入新的知識點，以適應(yīng)和培養(yǎng)現(xiàn)代研究型人才的需要。將課堂教學(xué)實踐和課外學(xué)術(shù)拓展相結(jié)合，跟蹤學(xué)術(shù)熱點，補充最近的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，加強學(xué)生對特定動物門類的認識、理解。例如，四膜蟲（Tetrahymena sp.）的大核中具有上萬條染色體，是一個豐富的資源庫，為研究DNA（脫氧核糖核酸）的代謝提供了很好的分子基礎(chǔ)。例如，利用四膜蟲研究發(fā)現(xiàn)了端粒和端粒酶保護染色體的機理，這個成果獲得2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎［7］。還有軟體動物的綠葉海天牛（Elysia chlorotica），它吃掉藻類后，會吸收與光合作用有關(guān)的基因，整合到自己的基因中，從而進行光合作用，產(chǎn)生自己所需的碳水化合物和脂肪等，這個成果發(fā)表在《生物學(xué)通報》（The Biological Bulletin）雜志上［5］。通過介紹這些最新成果，學(xué)生對原生動物、軟體動物的結(jié)構(gòu)、機能產(chǎn)生了深刻印象，動物界的奧妙之處在潛移默化中被學(xué)生感受到了，學(xué)生的科研興趣和科學(xué)探索精神得到了極大的培養(yǎng)。

（四）啟發(fā)式引導(dǎo)與開放互動式教學(xué)探索及翻轉(zhuǎn)課堂

師生互動有助于學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握，以貼近生活的“提出問題－分析問題－解答問題”的方式引導(dǎo)學(xué)生的思考和學(xué)習(xí)［7］。例如，在講到兩棲動物時，首先提出“它們有哪些特征是適應(yīng)陸地生活的？”；在講到哺乳動物時，提出“從結(jié)構(gòu)和功能上分析，為什么它們是地球上最高等的動物？”。讓學(xué)生作答，多個學(xué)生來完善答案，然后教師進行補充，最后明確重要的概念、機理等，同時利用相關(guān)的視頻資源，使學(xué)生在輕松愉悅的環(huán)境中學(xué)習(xí)知識要點。另外，鼓勵學(xué)生提出更多的問題，大家共同學(xué)習(xí)和提高。整個過程中有效提高了學(xué)生對課堂的參與度，也鍛煉了學(xué)生的觀察、思考、解析和邏輯思維能力。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，信息爆炸時代已經(jīng)到來。課程組讓學(xué)生合理利用和發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的信息傳播作用，把網(wǎng)絡(luò)資源和專業(yè)學(xué)習(xí)結(jié)合起來，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣得到明顯提高，激發(fā)其對未知領(lǐng)域的探索欲望。例如，我們設(shè)置了動物多樣性與環(huán)境、動物與醫(yī)學(xué)等相關(guān)主題開展翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生在課后搜集資料并制作PPT，專門借助一節(jié)課讓學(xué)生主講，引導(dǎo)學(xué)生圍繞這兩個主題去思考與討論，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。積極主動地利用網(wǎng)絡(luò)資源豐富自己的動物生物學(xué)知識，鍛煉客觀理性分析問題的能力，從而引導(dǎo)學(xué)生正確引用和借鑒他人的科研成果。同時，在課堂中，適時對學(xué)術(shù)不端現(xiàn)象予以舉例，如哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授皮耶羅·安佛薩（Piero Anversa），知名心肌再生研究者，曾擔(dān)任哈佛醫(yī)學(xué)院布列根與婦女醫(yī)院再生醫(yī)學(xué)中心主任，2001年，其團隊在《自然》（Nature）雜志發(fā)表論文，表示首次發(fā)現(xiàn)將來自骨髓的c-kit細胞注射到小鼠受損的心肌中，會產(chǎn)生新的心肌組織；2003年，皮耶羅在《細胞》（Cell）雜志發(fā)文稱，存在成年的心臟干細胞，它可以實現(xiàn)心肌修復(fù)。然而，根據(jù)《科學(xué)家》（The Scientist）雜志報道，多家實驗室去重復(fù)皮耶羅團隊的實驗，之后產(chǎn)生了與皮耶羅論文結(jié)論相反或者根本無法解釋的實驗結(jié)果。2013年1月，哈佛大學(xué)啟動了皮耶羅論文的調(diào)查，2014年，《循環(huán)》（Circulation）雜志撤回了皮耶羅發(fā)表的一篇論文。哈佛醫(yī)學(xué)院布列根與婦女醫(yī)院公開表示，論文中的數(shù)據(jù)存在爭議。隨后多篇論文被撤稿，原因是論文涉嫌偽造、篡改實驗數(shù)據(jù)。2015年，皮耶羅團隊在哈佛大學(xué)的實驗室關(guān)閉。介紹這個學(xué)術(shù)不端的案例，使大一新生接受較好的學(xué)術(shù)規(guī)范和學(xué)術(shù)道德教育，從根本上端正了學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為后期的課程學(xué)習(xí)、浙江省“新苗”人才項目、國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目申報、畢業(yè)論文撰寫打下了良好的基礎(chǔ)。翻轉(zhuǎn)課堂很好地鍛煉了學(xué)生的語言表達能力和團隊協(xié)作能力。

二、實驗實踐內(nèi)容的教學(xué)改革探索

“動物生物學(xué)”實驗教學(xué)主要涉及外形觀察、內(nèi)部解剖、生理、生態(tài)等多個方面，以系統(tǒng)進化的觀點安排內(nèi)容，側(cè)重動物形態(tài)結(jié)構(gòu)和規(guī)律。我們從四大動物基本組織制作觀察開始，安排了原生動物培養(yǎng)、結(jié)構(gòu)觀察，原腔動物和環(huán)節(jié)動物的形態(tài)結(jié)構(gòu)比較，軟體動物河蚌、泥蚶、烏賊等的解剖觀察，節(jié)肢動物中華絨螯蟹、青蟹、日本對蝦，鯽魚的解剖分析，牛蛙的外形、內(nèi)部構(gòu)造學(xué)習(xí)，最后到哺乳動物家兔的外形、內(nèi)部構(gòu)造，耳緣靜脈采血，消化循環(huán)呼吸各系統(tǒng)的解剖觀察學(xué)習(xí)等，使多堂理論課上學(xué)習(xí)的內(nèi)容進一步在實驗課上得到驗證和深化。

針對預(yù)習(xí)報告、實驗報告的撰寫，摒棄以前的簡單繪圖及目的意義的抄寫，更多的是要寫出實驗體會和心得；以兩到三個人為一組，在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下進行動手操作，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和獨立思考能力，規(guī)范學(xué)生的操作，培養(yǎng)其積極的實驗態(tài)度。另外，基于能力培養(yǎng)的視角，結(jié)合學(xué)生實驗動物學(xué)的學(xué)習(xí)需要，壓縮與之重復(fù)的實驗內(nèi)容，增加了兩個自主設(shè)計型實驗。結(jié)合課程組教師的項目，讓學(xué)生完成資料查閱、閱讀分析等，借助線上和線下混合式的實驗教學(xué)，學(xué)生的探索創(chuàng)新能力得到了有效提高，如三氯生對斑馬魚毒性實驗、果蠅的耐毒性實驗，需要學(xué)生做大量的課前準(zhǔn)備工作及后續(xù)的分析工作。通過實驗課程的改革，使學(xué)生加深對理論知識的理解，同時鍛煉了學(xué)生的實際動手能力、獨立分析和解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生實事求是、嚴肅認真的科學(xué)作風(fēng)，對生物技術(shù)人才的培養(yǎng)產(chǎn)生了重要的意義。堅持能力培養(yǎng)的理念，從教育視野進行積極探索，使理論教學(xué)和實驗教學(xué)相融合，提高學(xué)生解決實際問題的能力，提高學(xué)生的信息分析、操作和協(xié)調(diào)等多方面的綜合素養(yǎng)。

基于新的動物生物教學(xué)實驗、實踐特征，在復(fù)合型人才需求的驅(qū)動下，課程組高度重視觀察與實驗、課程模擬和調(diào)查以及實踐教學(xué)的學(xué)術(shù)性，使學(xué)生在激烈的人才競爭中保持領(lǐng)先優(yōu)勢［8］。課程組安排了動物類群與生態(tài)環(huán)境相關(guān)的觀察與實踐，如調(diào)查洞頭大沙岙巖礁海洋生物、參觀南麂列島貝藻王國、調(diào)研泰順烏巖嶺兩棲爬行動物等。通過野外的實習(xí)實踐，提升了學(xué)生的物種保護意識和專業(yè)能力培養(yǎng)。通過洞頭、南麂、泰順等地的生物多樣性調(diào)查實踐，培養(yǎng)了學(xué)生的組織和觀察能力，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。同時課程組利用野外見習(xí)時間，安排了東海貝雕藝術(shù)博物館的見習(xí)，學(xué)生看到普通的扇貝、各類螺殼等，經(jīng)過博物館的帶教老師示范變成了珍貴的貝雕模型，變成了工藝品，增強了學(xué)生體驗感，提高了實踐的價值感。另外，學(xué)生積極參與各種社團活動，參加溫州醫(yī)科大學(xué)生命藝術(shù)節(jié)、實驗開放日和野生動物保護宣傳月等科普宣傳和社會實踐活動，參與動物相關(guān)的科研項目訓(xùn)練，如三氯生和三氯卡班單獨及復(fù)合暴露對斑馬魚的毒性研究、西門島紅樹林內(nèi)外動物多樣性調(diào)查、校園鳥類物種多樣性調(diào)查等。生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生還成立了溫州醫(yī)科大學(xué)藍天空志愿服務(wù)社，聯(lián)合溫州南浦小學(xué)、大學(xué)城附屬小學(xué)、上陡門小學(xué)等成立溫州學(xué)生環(huán)境保護聯(lián)盟。志愿者服務(wù)社和聯(lián)盟成員學(xué)生組織了世界水日、世界地球日、世界海洋日、世界環(huán)境日的動物、生態(tài)和環(huán)境保護宣傳活動?；顒映晒膊糠值玫桨l(fā)表，如2019年本科生張靈、王雯雯等在《生命科學(xué)研究》雜志上發(fā)表了三氯生單獨暴露對斑馬魚幼魚眼部的毒性研究論文。通過教學(xué)改革實踐，學(xué)生從中受益匪淺。

結(jié)語

多年來的動物生物學(xué)教學(xué)探索證明，教學(xué)改革之后，學(xué)生的動物生物學(xué)的基礎(chǔ)知識得到明顯提升，主動學(xué)習(xí)能力得到加強，自我管理的良好習(xí)慣也有了非常大的改善，學(xué)生對動物生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣增強了許多，科研能力也增強了。為“生理學(xué)”“生物化學(xué)”“實驗動物學(xué)”等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。更重要的是，通過教學(xué)改革，學(xué)生充分認識了生物技術(shù)優(yōu)勢，專業(yè)穩(wěn)定性明顯加強了，學(xué)生更加自信地應(yīng)對后續(xù)的動物學(xué)研究生學(xué)習(xí)，適應(yīng)了當(dāng)前高校對創(chuàng)新型高素質(zhì)專業(yè)人才培養(yǎng)的要求。

（課題組成員：徐漫歡、南春容、楊亭亭）

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Research on the Reform of Animal Biology Teaching Based on Ability Cultivation

JIN Bin-ming， ZHANG Xu-ri， AI Wei-ming

（School of Laboratory Medicine （School of Life Sciences）， Wenzhou Medical University， Wenzhou， Zhejiang 325035， China）

Abstract： Animal biology teaching has a long history， which studies animal form， structure， function， classification， physiology， ecology， evolution and other basic laws of life activity. It is an important way for undergraduates and graduate students to understand animals， and their learning effect directly affects the future professional courses of further study. Therefore， the course team conducted in-depth analysis and discussion on the aspects of classroom teaching and experimental practice of animal biology based on ability cultivation， and explored the reform of online and offline teaching， so as to achieve better teaching objectives， improve the classroom teaching effect， increase students’ professional knowledge， transferable skills and self-management skills， stimulate their curiosity， and enhance their active learning ability， help them establish a good learning method and innovative scientific thinking mode.

Key words： Animal Biology; ability cultivation; teaching reform