張 成

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

人體及動物生理學(xué)是從整體、器官、組織、細胞和分子水平上系統(tǒng)研究動物機體生命活動及其規(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].生理實驗教學(xué)的主要目的是通過相關(guān)理論的學(xué)習(xí)、實驗儀器的使用以及實驗技能的基本訓(xùn)練，以提高學(xué)生實驗操作的動手能力和主動探索自然世界、獲取知識的能力；生理學(xué)實驗也是培訓(xùn)學(xué)生觀察問題、分析問題以及解決問題最重要、最有效的途徑.實驗?zāi)苡行У丶由顚ο嚓P(guān)理論知識的理解，同時也能夠培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)[3-5],因此,生理實驗教學(xué)對整個生物學(xué)教育來說至關(guān)重要.

1 生理學(xué)的課程特點

1.1 理論知識繁雜

生理學(xué)是研究人體或動物各組成部分正常功能活動規(guī)律的一門科學(xué).由于機體結(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)，即相對獨立，又相互協(xié)調(diào)、配合和制約，這些特點決定了生理學(xué)的內(nèi)容抽象和復(fù)雜.

1.2 理論和實驗密不可分

生理學(xué)也是一門功能學(xué)科,其理論可以很好說明生活中的一些現(xiàn)象,例如呼吸時氣體是怎樣進出肺的?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)開設(shè)的實驗課,一方面提高了學(xué)生的動手能力，另一方面也可以驗證所學(xué)的理論知識,從而加深對知識的理解，有條件的可以通過設(shè)計實驗培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和創(chuàng)造能力.因此,理論教學(xué)與實驗教學(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)進行有機融合、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)和實驗課的研究與實踐中進行教學(xué)改革, 就成為當下亟待解決的問題了.另外，在生理學(xué)的教學(xué)中,既要結(jié)合結(jié)構(gòu)來學(xué)習(xí)功能(與組織胚胎學(xué)、解剖學(xué)的關(guān)系),還要進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.

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)生沒有認識到該課程對生物從業(yè)者的重要性，認為跟專業(yè)課沒有太大聯(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.這些都嚴重影響了生理學(xué)的教學(xué)質(zhì)量.

2.2 教學(xué)內(nèi)容過多、課時相對少

由于生理學(xué)內(nèi)容廣泛、知識點多、復(fù)雜抽象；而且與其他兄弟院校的課時相比,生理學(xué)理論課時明顯較少,僅有32 學(xué)時.課時數(shù)少、課程內(nèi)容多、理論知識體系復(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所限無法將各章內(nèi)容進行全面詳細地講授.那在教學(xué)學(xué)時無法增加的情況下, 如何利用有限的課堂時間講授, 使學(xué)生更好、更多地掌握解剖生理學(xué)知識，就是擺在我們授課教師面前的突出問題.

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

生理實驗課設(shè)置的一般都是驗證性實驗,學(xué)生動手完成這樣的一些實驗，興趣仍然很高.但由于缺乏操作技能方面的培訓(xùn),僅有老師在實驗前講授一些操作要領(lǐng),許多學(xué)生不能很好領(lǐng)會和操作，時常導(dǎo)致實驗失敗，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)始終不動手，從而導(dǎo)致學(xué)生實驗技能發(fā)展極為不平衡，并出現(xiàn)抄襲實驗報告的現(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)防和保健知識的內(nèi)容,理論教學(xué)始終存在與實踐脫節(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)系人進行培養(yǎng)的.通過近幾年來，我院舉辦的北京中學(xué)生物教師培訓(xùn)的課程來看，大多數(shù)中學(xué)老師對機體的解剖結(jié)構(gòu)及生理功能基本停留在理論知識層面，而實體解剖認知、手術(shù)器械規(guī)范化操作以及功能性生理實驗等方面存在很多的問題.表1是當前北京市中學(xué)與人體解剖生理學(xué)實驗有關(guān)的生物實驗內(nèi)容.

表1 中學(xué)開設(shè)的生理實驗

人體解剖生理學(xué)就是把人體形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能活動規(guī)律有機結(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)的運動功能表現(xiàn)形式.二者緊密聯(lián)系、相輔相成.人體解剖生理學(xué)理論知識相對抽象、枯燥、不易理解記憶,大部分學(xué)生對此難以提起興趣,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)時里讓這門課程變得通俗易懂, 充分調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的興趣，就是人體及動物生理學(xué)教學(xué)過程中需要不斷探索, 也是教學(xué)改革的問題所在.

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，同時也為兄弟院校輸送優(yōu)質(zhì)的后備大學(xué)生，那么推動人體及動物生理學(xué)實驗的教學(xué)改革已經(jīng)迫在眉睫了.

3 生理學(xué)教學(xué)改革實踐和初探

為了滿足目前我校本科教學(xué)對學(xué)生能力培養(yǎng)的需要，我們利用實景仿真實驗的優(yōu)勢，搭建不受時間、地點、動物等條件約束的教學(xué)輔助平臺；以學(xué)生知識需求為導(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、實踐能力和創(chuàng)新能力為主線來探索構(gòu)建基于實景仿真實驗的多功能教學(xué)模式，如圖1所示.所謂多功能教學(xué)模式指的是：①關(guān)注課程知識點體系的動態(tài)實時更新(知識動態(tài)更新)；②關(guān)注課堂教學(xué)活動中教師和學(xué)生的參與度(師生互動)；③關(guān)注課程對學(xué)生實踐延展性支持度(媒介傳播)；④關(guān)注學(xué)生在“非正式學(xué)習(xí)”活動中的能力提升(動態(tài)考核).

圖1 多功能教學(xué)模式

3.1 建立實景仿真實驗教學(xué)體系

在現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機技術(shù)快速發(fā)展的今天，實驗儀器的微機化、數(shù)字化、智能化，給我們實驗教學(xué)帶來了新的氣息，同時為我們改變原有的實驗教學(xué)模式開辟了一條新途徑.所以，我們在生理學(xué)實驗教學(xué)中，引進了生物信號采集處理系統(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驗儀器，使實驗數(shù)據(jù)智能處理.實景仿真實驗?zāi)軌蛑庇^的了解實驗現(xiàn)場，其中包括實驗對象、實驗裝置和儀器等.另外，通過了解實驗方法、技術(shù)及手術(shù)過程，可以更加全面的了解整個實驗流程.實景仿真實驗的應(yīng)用大大提高了實驗成功率，節(jié)省了實驗成本，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動手能力.

另外，對于學(xué)生們在實驗中出現(xiàn)實驗失敗、而又無法重新實驗的情況,可在計算機模擬生理實驗中進行操作,重復(fù)觀察實驗結(jié)果,彌補實驗失敗造成無法觀察實驗現(xiàn)象的不足.另外,對于一些由于課時限制而不能開設(shè)的生理學(xué)實驗,比如影響家兔動脈血壓因素的實驗,就可以讓學(xué)生在模擬實驗中體會各種因素對心臟收縮活動的影響,進一步拓寬學(xué)生們的學(xué)習(xí)范圍.

3.2 實驗信息化和“互聯(lián)網(wǎng)+”

移動互聯(lián)網(wǎng)集成了“移動技術(shù)”的隨時、隨地、隨身的特點及“互聯(lián)網(wǎng)”的分享、開放、互動的技術(shù)優(yōu)勢.而移動互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)作為一種未來的學(xué)習(xí)模式在數(shù)字化學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上通過有效結(jié)合移動計算技術(shù)帶給學(xué)習(xí)者隨時、隨地、隨身學(xué)習(xí)的全新感受.目前我們生理實驗室已經(jīng)建成了網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式，通過校園局域網(wǎng)，以圖片及模擬為基礎(chǔ)，可以學(xué)習(xí)每個章節(jié)的實驗.另外，通過“互聯(lián)網(wǎng)+實景仿真實驗”可以有效地將實驗內(nèi)容推送給學(xué)生，然而這種模式仍有地域(學(xué)生離開學(xué)校后就不能打開網(wǎng)頁)及操作的局限性.因此，我們將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，進一步開發(fā)生理教學(xué)App，同時注冊微信公眾號，隨時發(fā)布生理與生活相關(guān)的內(nèi)容，逐漸形成移動教學(xué)模式.這樣不僅可以讓學(xué)生隨時隨地了解、掌握生理知識，而且通過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，達到寓教于樂、終身學(xué)習(xí)的目的.

3.3 打破傳統(tǒng)思維，建立課上、課下互補模式

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式下,有實驗課安排時,實驗室才對學(xué)生開放.往往實驗人數(shù)多,設(shè)備相對有限,高峰時設(shè)備不夠用,并且安排的課時有限,實驗教學(xué)效果較差.在沒有實驗課的大量空余時間里,實驗室儀器設(shè)備、人力資源大量閑置,得不到充分利用.同時,學(xué)生在課余又找不到實踐的場所,很大程度上遏制了學(xué)生的特長、興趣和愛好等方面的發(fā)展,也不利于學(xué)生實際動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間對學(xué)生開放生理實驗室,盡量為學(xué)生提供實驗材料和條件,使學(xué)生可以自由選擇實驗內(nèi)容,例如, 完成實驗課未完成的項目、重復(fù)實驗加深印象、進行探索性實驗等.并鼓勵學(xué)生參與教師的科研活動,讓學(xué)生及時地了解到本學(xué)科的新進展和研究動態(tài),學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,參加實驗的設(shè)計、實驗結(jié)果的分析和討論,讓學(xué)生在科研中學(xué)到新知識,并養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度,為將來的科學(xué)研究奠定扎實的基礎(chǔ).使學(xué)生從原來的“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”,充分調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性.

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)生必須具備較強的知識綜合運用能力和良好的基本技能以適應(yīng)社會的需求.目前我院生理學(xué)的32學(xué)時大綱教學(xué)安排，使得生理學(xué)變成了“章章是重點”，“節(jié)節(jié)是難點”的課程.因此，我們將采用課上不夠課下補，必修不夠選修補的方式增加知識傳授.在某些實驗操作完成之后,鼓勵學(xué)生利用現(xiàn)有條件,在時間允許的情況下,進行實驗選修內(nèi)容的操作與訓(xùn)練.如在呼吸運動調(diào)節(jié)實驗完成之后,學(xué)生可以練習(xí)兔耳緣靜脈注射；在泌尿?qū)嶒炌瓿芍髮W(xué)生可以練習(xí)家兔心臟采血等等.通過必修與選修內(nèi)容間的有機結(jié)合,可以大大提高實驗動物的利用率以及學(xué)生的動手操作能力.這樣既充分利用了資源，又解決了知識點多、課時少的供需矛盾.

4 展 望

1)實景仿真實驗作為真實實驗的補充，“虛前實后”可以提高學(xué)生課前預(yù)習(xí)熱情、提升實驗課的成功率.同時極大地減少動物及實驗材料的成本.

2)隨著課程的MOOC化，仿真實驗將會是實驗教學(xué)中不可或缺的一部分.用仿真實驗替代動物實驗將成為一種必然趨勢.

3)實景仿真實驗以互聯(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，實現(xiàn)多元化的溝通，例如：語音傳送，圖片傳送甚至視頻對話，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)生對于課程教學(xué)活動的全程參與度.同時該教學(xué)方法不受場地、時間等多方面的限制，使得參與者以更靈活的方式融入到教學(xué)活動中.

4)通過實景仿真實驗的應(yīng)用可以有效的解決課時少、內(nèi)容多的矛盾.通過實驗的虛實結(jié)合，擺脫了課時限制，從而增加知識的輸出.同時通過“第二課堂(在線教育)”，培養(yǎng)學(xué)生的動手動腦、知識應(yīng)用和自主創(chuàng)新能力.

5)引入“實景仿真實驗+互聯(lián)網(wǎng)”教學(xué)模式，可使學(xué)生的學(xué)習(xí)行為由被動變成主動，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)生實踐能力的全新教學(xué)模式.