周　辰，　高　珊,2，　朱明月，　郭　羽，　畢　群，　柴　真

(1.北京大學 生命科學學院 生物學國家級實驗教學示范中心，北京 100871；2.山東省醫(yī)學科學院 基礎醫(yī)學研究所，濟南 250062)

0　引　言

生理學實驗是一門傳統(tǒng)的生物實驗課程，通過手術操作鍛煉學生的動手能力，通過機能實驗訓練邏輯思維能力。隨著本科教學體制的不斷改革和教學理念的改進，我校生命科學學院的生理學實驗教學方式也發(fā)生了很大的改變。在整體實驗課時減少的背景下，生理學實驗次數(shù)減少為每學期8次。

由于實驗課程次數(shù)較少，因此需要仔細選擇實驗內(nèi)容。首先考慮能夠驗證理論知識的實驗，例如使用蟾蜍坐骨神經(jīng)-腓腸肌標本進行肌肉的單收縮和收縮總和實驗，同時可以使用電刺激與肌肉收縮的關系分析刺激三要素中的強度和時間兩個因素。其次考慮內(nèi)容豐富的實驗，例如蟾蜍心臟活動實驗，內(nèi)容包括心電圖與心臟收縮，期外收縮和代償間歇，神經(jīng)體液因素對心臟搏動的調(diào)節(jié)。此外實驗選擇也需要考慮操作難度和成功率，避免因為實驗失敗影響學習效果并打擊學生的學習興趣和熱情。

雖然在以上原則的指導下能夠選出一系列合適的實驗內(nèi)容，但仍有一些內(nèi)容較好的實驗受制于各種因素不便于作為必做內(nèi)容面向全體學生開展。并且課程比較死板，缺少靈活性，學生沒有自由發(fā)揮的空間。當前90后的大學生思維活躍，知識面廣泛，應該盡量發(fā)揮其主觀能動性，這樣可以提高教學質(zhì)量和效果。類似的問題存在于很多學科的實驗教學，對于問題的解決也有很多探索，包括開展選做實驗。一種選做實驗的方式是對部分同學授課，或者是拔尖人才班[1]，或者是實驗能力較強并且有進一步探索欲望的學生[2-3]，也有通過報名選擇優(yōu)秀學生的方式[4]。選做實驗的設置不僅能發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)實驗設計能力和分析解決問題的能力，也能夠部分緩解設備等實驗條件不足的困難。不僅是生物學實驗，也有其他學科的實驗教學采用了這樣的方式[5-6]。

我校的生理學實驗課設置了6次指定的實驗，其余2次為選做實驗。并且選做實驗的方式更加靈活，包括了從教材[7]上指定的經(jīng)典實驗范圍中進行選擇，在指定測定內(nèi)容條件下自行確定科學問題及設計實驗方案，以及完全自行設計實驗三大類方式。這樣可以讓學生根據(jù)自身的情況和興趣選擇內(nèi)容，從而提高學習興趣。同時主觀能動性較強的同學可以通過自設計實驗解決一個感興趣的問題，體驗設計及實施實驗方案的過程。

1　選做實驗的課程安排

1.1　上課時間

2次選做實驗分別放在學期中及學期末。第1次課程在學期中，學生在之前的課程中已使用蟾蜍進行了3～4次實驗，鍛煉了手術操作能力，并且通過對實驗內(nèi)容設置的講解，能夠初步了解如何圍繞實驗目的確定方案解決問題。第2次課程在學期最后一次，經(jīng)過第1次選做實驗的鍛煉，學生已了解課程的形式，并且完成了家兔的實驗內(nèi)容，可有更多的實驗選擇。

1.2　實驗內(nèi)容

選做實驗內(nèi)容的決定方式，通過幾年來的摸索，最終確定為給定范圍內(nèi)自主選擇與自行設計實驗相結(jié)合，學生可以根據(jù)自身實際情況決定。有精力有意愿的學生可以自己設計實驗，包括目的、方法、過程等，從而得到更完整的訓練。其他學生則可以從給定的范圍內(nèi)選擇實驗，在一定程度上提高學習興趣。

2016年秋季學期,生理學實驗選做內(nèi)容的指定部分包括9個實驗，其中6個實驗使用蟾蜍，2個使用家兔，1個使用大鼠。由于在第1次選做實驗前沒有安排以家兔為材料的課程，故2個家兔實驗在第2次提供選擇。每個實驗都可通過教材或講義進行預習。

自設計實驗包括:①提供特定設備，相應地限定了實驗范圍，目前包括血糖濃度和酒精含量兩項。實驗室提供簡易的家用血糖儀及呼吸式酒精檢測儀，用于測定受試者的血糖濃度或血液中酒精含量。在此基礎上，學生自己確定處理條件，設計希望檢測的項目，例如體內(nèi)酒精濃度與人反應速度的關系等，制定實驗方案。②自設計實驗沒有檢測項目的限制，學生可以根據(jù)課程組能夠提供的條件進行完全自主設計。

2　選做實驗的教學情況

從2013年開始增加選做實驗內(nèi)容，截至2016年底，共有7個學期。其中2015年的2個學期嘗試了1次選做實驗的設置，上課時間放在學期中間。其他5個學期均為2次選做實驗，2015年春季學期開始增加指定實驗范圍自設計的內(nèi)容。

截至2016年底，共記錄了10次選做實驗課程中301次內(nèi)容選擇。根據(jù)這些記錄可以發(fā)現(xiàn)，學生首先希望保證實驗成功。因此在之前實驗中已經(jīng)用過的材料標本進行的實驗被選擇的次數(shù)最多，占比達到44.5%。其次，學生們希望接觸與科研相關的實驗內(nèi)容，因此選擇大鼠腦片制備與觀察實驗的占比達到18.6%，在單次實驗中排在第2位。由于設備數(shù)量有限，腦片制備實驗有人數(shù)限制，每次均能達到人數(shù)上限，這反應了學生對于科研方法極大的求知欲。

在自設計實驗方面，2015年春季學期開展限定內(nèi)容自設計實驗之后共記錄207次選擇，其中學生明顯對酒精相關的實驗更感興趣，選擇次數(shù)占11.6%。同樣由于各種原因，酒精實驗也有人數(shù)限制，通常也會達到上限。選擇血糖相關實驗的次數(shù)僅為2次。無限定內(nèi)容的自設計實驗共進行8次，占比為2.7%，這個數(shù)量還有待提高。

3　選做實驗的問題及改進

選做實驗的開展對教學質(zhì)量產(chǎn)生很多有益的影響，但也存在一些問題。對于存在的不足，隨時發(fā)現(xiàn)隨時改進，以更好的服務于教學目的。

3.1　課程準備和對教師的要求

開展選做實驗首先提高了對任課教師的要求，不僅需要掌握更多的經(jīng)典實驗，也需要及時了解科學研究中正在使用的實驗手段，豐富生理學實驗內(nèi)容，給學生提供更多的選擇。這樣可以最大程度上增加學習興趣，從而提高教學質(zhì)量。另外，對于任課教師的課前準備及課上組織也有較高的要求。由于學生進行不同的實驗，因此需要準備不同的實驗器具、材料和動物。開展選做實驗以來，最少的一次是22名學生同時進行3種實驗，最多一次同時進行10種實驗，平均每次同時開展6～8種。相比于統(tǒng)一完成的實驗，選做實驗對材料和儀器設備的準備有了更高的要求。更大的考驗在于實驗指導，超過一半的學生選擇的實驗需要制備沒有學習過的標本，因此課上進行有效的實驗指導是很有必要的。這類困難對于開展選做實驗的課程普遍存在，造成了這種教學方式難以推廣[1]。對此我們在教學中進行了嘗試，首先盡量有至少2名教師參與課程指導。選做實驗中研究生助教的作用較小，因為臨時訓練助教熟悉全部實驗并不現(xiàn)實，所以需要具備豐富經(jīng)驗的教師。其次，在2016年秋季學期，首次使用了手術視頻輔助教學，通過專業(yè)機構(gòu)錄制的手術視頻，進行剪輯后提供學生觀看，可以有效的解決課上指導的問題。

3.2　實驗內(nèi)容的改進

最初開展選做實驗時，并沒有給出可選實驗列表，而是學生自行在教材中挑選實驗，因此出現(xiàn)一些問題。主要是對實驗難度不了解，有的實驗過于簡單，無法達到課程的最低要求。有的實驗則難度較高，屢次嘗試最終仍不能成功，無法得到有效的結(jié)果，影響教學效果，并打擊學生的積極性。因此選擇難度適當?shù)膶嶒灧浅Ｖ匾?。針對該問題，課程組制定了可選列表，同時對實驗難度進行簡單介紹并提供預習材料，學生可以根據(jù)自身情況選擇。

3.3　評分標準

選做實驗由于內(nèi)容不同，因此無法采取統(tǒng)一的評分標準。有的實驗手術操作過程比較復雜，例如蟾蜍離體心臟灌流實驗，手術難度大于制備坐骨神經(jīng)-腓腸肌標本，并且上課時是初次進行，難度更高。這樣的實驗在操作分數(shù)的設置上需要有所區(qū)分。有的實驗不涉及手術操作，例如人體血液酒精含量測定及其影響，沒有手術操作，但是需要完善的設計實驗方案。因此在評分過程中，使用實驗設計分數(shù)代替手術操作分數(shù)?？傊僮骼щy或者結(jié)果豐富的實驗，應有更高的總分，通過學生對分數(shù)的重視，引導他們更多的選擇訓練更充分、收獲更大的內(nèi)容。對于成功率較低的或者探索性的內(nèi)容，特別是自設計實驗，應該有分數(shù)上的鼓勵，避免學生由于擔心失敗損失分數(shù)而選擇簡單的內(nèi)容，從而失去設置選做實驗的意義。

3.4　實驗內(nèi)容的擴展

通過選做實驗內(nèi)容的統(tǒng)計可以看出，雖然提供了多種選擇，但實際上選擇仍然集中在使用蟾蜍的實驗上。一方面的原因是第1次選做實驗進行時,尚未完成家兔的實驗，無法使用家兔進行實驗。另一方面是家兔實驗難度較大，而且學生熟練度較低。因為本校生理學實驗課基于動物倫理學的原則，為減少實驗動物的使用量，將家兔血壓調(diào)節(jié)和呼吸調(diào)節(jié)的2次實驗合并為一次進行，以減少動物使用量。但對于選做實驗來說，只完成過1次的家兔實驗和完成過5～6次的蟾蜍實驗，選擇后者是比較簡單的。并且合并進行的家兔血壓呼吸調(diào)節(jié)實驗，花費時間長，耗費精力大，也造成了學生選擇家兔實驗的障礙。目前這種狀況還沒有什么好的解決方法，只能通過增加分數(shù)進行鼓勵。

選做實驗中最受歡迎的內(nèi)容是大鼠腦片制備及觀察，由于儀器數(shù)量的限制，每次課只有6個名額，報名人數(shù)通常都會超過，需要抽簽決定。說明學生對于實際使用的科研方法有很大的興趣，這對任課教師提出了更高的目標，即尋找更多適合在本科教學開展的科研方法教學，使學生能夠得到更貼近實際工作的訓練。

此外，指定內(nèi)容自設計實驗中的酒精相關內(nèi)容也很受歡迎，主要原因是與實際生活密切相關。而血糖相關的內(nèi)容雖然也同樣與身體健康關系緊密，但對于20歲左右的大學生來說，糖尿病之類的問題十分遙遠，而且血糖測定需要少量采血，因此選擇人數(shù)很少。而指定內(nèi)容的自設計實驗選擇人數(shù)是完全自設計實驗的6倍，這說明很多學生并非不想自己設計實驗，而是缺乏明確的方向和科學問題。有了這些，自行設計實驗方案也是一種很好的訓練。雖然酒精相關實驗由于實際原因，不可能大面積進行，但提供了思路，可以通過給出更多與實際生活相關的科學問題，引導學生自己設計方案進行研究，從而大大提高教學效果。

4　結(jié)　語

設置選做實驗是我校生理學課程提高教學質(zhì)量的改革之一，通過4年來的實踐，已經(jīng)有了比較完善的方案，并且達到了較好的效果。首先在課時縮減的條件下，擴大了內(nèi)容范圍，確保教學的全面性不因?qū)嶒灤螖?shù)減少而下降。其次在設備有限的情況下，開展了與科研方法密切相關的實驗內(nèi)容，增強了實驗教學與科學研究的聯(lián)系，避免了教學內(nèi)容無法在科研中找到應用的尷尬。最后，選做實驗的方式增加了學生的興趣和積極性。因此，我們會繼續(xù)嘗試完善選做實驗體系，建立高質(zhì)量的實驗教學。

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