曾慶節(jié)，殷 超，梁海平，魏 慶，謝賢華，黃建珍

WPBL教學模式在《動物生理學》教學改革中的應用與實踐

曾慶節(jié)，殷 超，梁海平，魏 慶，謝賢華，黃建珍

（江西農業(yè)大學 動物科學技術學院，江西 南昌 330045）

傳統的動物生理學教學模式以教師為主，已不能滿足復合型人才培養(yǎng)的要求。網絡化平臺下以問題為基礎的教學模式（web-problem based learning，WPBL）是一種在網絡教學環(huán)境下，以學生自主學習為主，教師引導為輔的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)教學新模式。參考了多種課程中的WPBL教學模式和觀測指標，以動物醫(yī)學專業(yè)和動物藥學專業(yè)的《動物生理學》本科課程為例，采用WPBL教學模式進行以啟發(fā)為導向、自主學習為主和開拓創(chuàng)新、授人以“漁”為培養(yǎng)原則的教學實踐。WPBL教學法在動物生理學教學過程的應用實踐，是動物生產類專業(yè)適應新時代本科教學改革實踐要求的有益探索。

WPBL教學模式；動物生理學；教學改革；應用與實踐

隨著我國畜牧業(yè)的高速發(fā)展和現代農業(yè)科技的不斷革新，動物生產類企事業(yè)單位迫切需要實踐和創(chuàng)新能力較強、綜合素質全面的專業(yè)人才，對高等農林院校動物生產類相關專業(yè)的教學工作也提出了更高的要求。動物生理學是動物生產類專業(yè)最重要的專業(yè)基礎課之一，也是對動物生命活動規(guī)律和運行機制的系統總結，在現代畜牧科技人才培養(yǎng)體系中占有舉足輕重的地位。動物生理學是研究動物機體正常生理機能及其活動規(guī)律的一門科學，不僅包含廣泛性、系統性和邏輯性非常強的基礎理論，同時也是實驗性很強的一門課程。傳統動物生理學教學過于強調基礎理論的輸出，分章節(jié)介紹各組織器官運行規(guī)律和調節(jié)原理，缺乏對理論知識的溯根求源、對已有知識的推陳更新和與生產實際的有效結合，導致學生無法靈活應用理論知識、迷信舊有理論無法開拓創(chuàng)新、更無法深刻領悟生命運行規(guī)律背后的哲學意義[1]。因此，有必要對動物生理學的教學內容和教學方法進行改革，以適應當前產業(yè)發(fā)展對人才培養(yǎng)的新要求。

20世紀50年代的醫(yī)學教育率先開展以問題為導向的教學方法（problem-based learning，PBL），這種基于醫(yī)療實際、直面醫(yī)學問題，并且以學生為中心的教育方式風靡一時[2]。最初PBL教學法主要運用于某些臨床的相關課中，主要以學生為中心開展病例討論，教師輔助指導，是一種增進理論知識了解記憶、掌握處置現場實際能力的教學方法[3]。此后，也逐漸在醫(yī)學和生物相關基礎理論課程中開始普及并得到廣泛運用[4-5]。但由于課堂時間和教材的局限，大大限制了學生們獲取相關知識的渠道，使PBL教學法在實踐過程中很難實現其最佳的應用效果。近年來，隨著移動互聯網技術的快速發(fā)展，使得基于網絡的以問題為基礎的教學法（WPBL教學法）應運而生[6]。WPBL教學法的宗旨是借助于網絡化、信息化平臺，開展新型的學習模式、課程互動模式、教學與討論模式、科學地教學評價與學習進度管理模式，培養(yǎng)學生的自主學習、協作學習和創(chuàng)造性學習能力[7]。WPBL教學法依靠豐富的網絡資源、借助靈活便捷的網絡社交平臺、形象生動的傳媒展示、具有趣味性、有效性和交互性強、交流便捷等特點，不僅能夠進一步提高學生分析問題和解決問題的能力，而且在教師的引導下，還可以鍛煉學生的發(fā)散思維、自主學習能力，培養(yǎng)學生對理論知識的歸納和總結能力[8]。在WPBL教學過程中，通過動物實驗和對生命現象的觀察和討論，幫助學生了解生命的運行規(guī)律和背后的生理意義和哲學內涵，有利于人文精神的培養(yǎng)。通過網絡資源平臺了解前人創(chuàng)新性的工作（例如歷年諾貝爾生理醫(yī)學獎獲得者的研究成果），也有助于培養(yǎng)學生的觀察思考能力，邏輯嚴密的科學思維以及通過試驗設計分析推理能力，敢于質疑權威、勇于探索的科學家精神。因此，為研究WPBL教學法的教學效果，我們擬對動物醫(yī)學和動物藥學專業(yè)《動物生理學》課程部分教學內容引入WPBL 教學法，旨在為動物生產類專業(yè)適應新時代本科教學改革探索提供實踐依據。

1 WPBL教學法的實施方案

1.1 搭建網絡教學資源平臺

網絡教學資源平臺能夠促進學生的自主學習與協作，在線軟件或者手機APP不受時間和空間的限制，學習靈活且有利于幫助學生系統構建課程知識體系[9]。網絡教學資源平臺中的學習資料來源廣泛，可通過在線圖書館、電子圖書、視頻及動畫等多種方式獲得相關課程知識，同時也有助于任課老師對學習資料的篩選推薦和質量把關。網絡社交平臺提高了師生之間互動的便捷性和即時性，建立起了生動的交互平臺，讓知識不再固定死板，可以快速的實現知識點間的切換鏈接，立體的動畫演示，虛擬的VR操作，把抽象的問題具體地呈現出來，大大增加了學習過程中的趣味性，很好調動學生的學習熱情，并能積極參與思考和討論環(huán)節(jié)。網絡教學資源平臺的搭建是WPBL教學模式成功開展的重要載體，應該是以網絡資源為依托，線上交互為核心，綜合了線上教學、社交通訊、網絡辦公及個性化數字圖書館等功能的教學綜合平臺[10]。在教學平臺里，學生可以便捷獲取文獻、PPT、案例、動畫視頻等多元教學資源。網絡教學資源平臺的準備：建立共享的微信或QQ群，利用手機APP釘釘建立線上虛擬班級。通過微信或者QQ上傳預習課件PPT、電子圖書、文獻資料及課程相關視頻資料，共享中國知網、萬方數據庫、百度學術、NCBI pubmed等中英文網絡信息資源鏈接。

1.2 教學問題的整理

首先對章節(jié)的知識點根據重要性分為掌握、熟悉和了解三部分。提出的PBL問題側重趣味性、邏輯性和實踐性，以問題的形式將知識點脈絡串聯起來，并在上課前把問題上傳至網絡教學資源平臺。利用網絡資源中關于生理學的圖表和動畫幫助學生理解記憶，配合一些解剖和組織學、細胞結構的圖片和虛擬課件，可以將復雜的生理機制形象直觀地展示出來。以課程第3章節(jié)細胞間的通訊與信號轉導和第4章節(jié)細胞的興奮性和生物電現象為例，提出問題供學生思考并查閱資料回答。如：（1）抗過敏藥物開瑞坦和高血壓藥物氯沙坦等是針對哪些G蛋白偶聯受體開發(fā)的？背后的研發(fā)歷史是怎樣的？（2）歷年的諾貝爾生理醫(yī)學獎中哪些與細胞跨膜信號轉導的發(fā)現有關？（3）河豚毒素中毒、運動員注射封閉針以及有機磷農藥中毒之間有什么共同的生理機制？這些機制與細胞興奮性和生物電現象有什么聯系？這些問題既來自于生活，來自于實踐過程中，充滿趣味性的同時又是動物生理學課本中基礎知識點的具體體現。從能觀測到的現象中引導學生去發(fā)現背后的科學問題，能有效地激發(fā)同學們的探索欲。

利用網絡教學資源，啟發(fā)學生去了解生命科學的一些重大進展和科學實驗過程，從動物生理學的課本學習上升到了解整個生命科學研究的復雜體系；幫助學生建立交叉學科的認知覺悟。生命科學每一次大的進步與飛躍都離不開數學、理論物理、實驗化學等基礎學科的發(fā)展以及先進裝備、儀器制造等技術科學的突破。同樣以課程第4章節(jié)細胞的興奮性和生物電現象為例，結合蛙的神經-肌肉標本的制作實驗，將整個細胞的興奮性與生物電現象的闡明歷程歸納如下[11]：（1）公元前300多年亞里士多德、1769年E.N.Boncroft和1772年J. Walsh相繼發(fā)現電鰩和電鲇能夠放電，同時代的荷蘭人萊頓發(fā)明了可作為電學試驗供電來源的萊頓瓶。（2）18世紀末，意大利生理學家Galvani和物理學伏特之間對生物電現象的科學爭論不僅促進了神經電生理的發(fā)展，還啟發(fā)后者發(fā)明了銅、鋅伏特電池。（3）19世紀中葉，有賴于電流磁理論的建立和電流計的發(fā)明，物理學家Nobeli才能借助改進的電流計監(jiān)測到肌肉受損部位和完整部位之間的電流；意大利生理學家Carlo Matteucci隨后觀察到電位與肌肉收縮之間的波動變化規(guī)律并由此發(fā)現了“動作電位”；德國生理學家Du Bois Reymond于1849年闡述了生物電產生機制。（4）20世紀初，有賴于電化學研究的進步，德國生理學家Julius Berntein提出了生物電的膜學說，Gasser和Erlanger又將陰極射線示波器等近代電子學儀器設備引入神經生理學研究，并獲得1944年的諾貝爾獎。1949年A. L. Hodgkin和B. Katz修正了Berntein的膜學說，提出了動作電位的離子學說，1952年又提出了雙離子通道模型。由于對動作電位離子機制的卓越貢獻Hodgkin和Huxley獲得了1960年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。（5）1949年Eccles利用玻璃微電極對脊髓神經元及其突觸的電生理研究中發(fā)現了興奮性和抑制性突觸后電位，并和Hodgkin、Huxley分享了1963年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。德國伯納德·卡茨醫(yī)生應用微電極技術發(fā)現神經肌肉信號傳導機制，揭示了乙酰膽堿在神經信號傳導的作用，于1970年榮獲了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。有機磷農藥中毒的機制就作用在這個神經肌肉接頭處，其研究成果促進了有機磷農藥中毒后相關解藥的研發(fā)。從公元前對生物放電現象的觀察到20世紀末神經電生理理論的建立與完善歷經了一代又一代科學家的不斷探索，讓我們有機會領略到生命現象的奧妙和科學精神的崇高偉大，也堅定了我們將學科交叉的思想貫穿到今后的教學和科研當中。

1.3 分組討論學習

利用微信小程序“班級幫手”和“問卷星”創(chuàng)建班級、劃分學習（討論）小組、發(fā)布習題、點評作業(yè)等等。課程教學中利用PPT動畫詳細說明細胞跨膜信號轉導途徑；舉例說明不同細胞興奮性高低的區(qū)別；結合動畫，說明細胞膜內外離子流動導致電勢差形成的機理，解釋興奮傳導的要素；提問細胞跨膜信號轉導過程中的關鍵受體，與學生互動，強化記憶等等。在分組討論中，學生可利用即時交流工具例如QQ和微信在所在的群組中進行討論，并且可以隨時與老師進行溝通；教師把握整個討論時間及過程，可以在群組中查看和了解討論的內容及進展。最后，各分組討論的結果可通過課堂作業(yè)模塊，在指定時間前上傳給教師。以課程第3章節(jié)細胞間的通訊與信號轉導和第4章節(jié)細胞的興奮性和生物電現象為例安排討論的問題，例如：（1）河豚毒素還有其它哪些醫(yī)學應用價值？（2）是否存在一些特殊的G蛋白偶聯受體可以作為新型癌癥藥物的關鍵靶點？（3）運動員受傷打封閉針的種類和原理，哪一種封閉方法與細胞的興奮性有關？問題的設置沒有標準答案，引導學生利用網絡資源和科技期刊檢索引擎去尋找答案，并要求學生們以電子文檔的形式完成課后的討論習題，并標注答案的依據或者文獻引用出處。

1.4 學習總結與知識點歸納

最后由各小組組長匯報總結各小組的討論結果，闡述如何解決問題的思路和方法，在解答問題過程中又發(fā)現了哪些新的問題。在頭腦風暴的思辨環(huán)節(jié)中，各小組成員可以針對其它組提出的新問題進行思考。教師評估學生對知識點的掌握情況，整理知識結構，并總結在WPBL教學模式過程中出現的問題及解決方法，在今后的教學過程中進行改進。

2 實驗分組

將同專業(yè)且兩個教學進度一致的平行班級分為實驗組和對照組。實驗組采用上述WPBL教學方法實施方案進行課程教學，對照組采用傳統板書和PPT簡單多媒體教學法進行理論教學。實驗組和對照組采用相同的課后習題和測試標準，學期結束根據作業(yè)完成度和筆試成績評判對知識點的理解和記憶效果。

3 實施WPBL教學法效果分析與評價

在教學過程中和結束后，根據教學大綱對知識點的掌握要求，不定期設置3種類型測試題：選擇題、問答題和分析討論題進行筆試。隨機抽查班級學生對生理學案例的解析能力評估；實驗過程中對理論知識的探索與應用能力評估；采用的問卷調查表為《學習能力自我評價表》，見表1。以調查問卷的形式收集并分析教學效果，參照束剛等[1]設計的《WPBL教學法應用效果分析調查問卷》。

表1 學習能力自我評價表

4 討 論

學習能力自我評價表的問卷調查結果顯示，開展WPBL教學法能顯著提高學生的知識掌握程度，能充分調動學習熱情，在課程學習參與度和團隊協作方面有明顯的效果，能有效啟發(fā)學生的想象力、培養(yǎng)獨立思考的習慣。教學效果評價調查反饋的結果也顯示，WPBL教學不僅讓學生從枯燥無味的課本知識中解脫出來，也使得老師對整個教學進度的把握更加游刃有余；把知識點和日常生活中觀察到的現象有機聯系起來，做到理論能聯系實際；讓學生能接觸到最新的科學研究成果，開闊了學生視野的同時也讓課程變得更加生動有趣。教學效果評價結果與學生的學習能力自我評價結果能得到相互的印證。在開展PPBL教學過程中也反映出一些問題，例如：部分學生習慣了“滿堂灌”的教學方法，需要一段時間適應這種以自主學習為主的教學方式；學生查閱網絡資料比較集中在中文資料上，很少對外文和國外網站進行訪問和檢索；在討論問題環(huán)節(jié)，雖然學生參與度整體有所提高，依然存在拘謹、不善于表達的現象。綜上，開展WPBL教學法對促進動物生理學課程教學工作，提高教學質量有以下幾個方面的作用和意義。首先，動物生理學課程內容信息量大，具有抽象性、微觀性和實驗性等特點，且相關基礎理論知識體系龐大且更新速度快。開展WPBL教學法的探索，使學生在有限的課堂教學環(huán)節(jié)中，既能夠系統全面掌握本課程基礎理論知識，又能夠充分調動學生的學習興趣，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維和主動學習能力。其次，WPBL教學法的網絡化教學環(huán)境所提供的豐富教學資源不僅能夠豐富學生的視野，提升分析問題和解決問題的能力，且在教師的引導下，還可以培養(yǎng)學生對自然科學的一種思辨能力，提升對自然科學研究的興趣和科學家精神的崇尚。再次，WPBL教學法作為一種授人以漁的教學方法，是提高教學質量和效率的有益嘗試，順應了現代社會和科學的發(fā)展趨勢，符合現代高等農業(yè)院校創(chuàng)新性人才培養(yǎng)需求。最后，生理學是生命科學領域最重要的基礎學科之一，其系統理論的形成離不開眾多如數學、物理、化學等基礎科學的發(fā)展。通過WPBL教學法可以借助網絡資源幫助學生認識學科交叉的魅力。課間討論引入生理學中的辯證思想和哲學觀、科學家們孜孜不倦的探索精神，不僅有助于學生的人文精神培養(yǎng)，同時對于生理學課程思政、立德樹人的教學實踐也具有非常重要的意義。

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Application and Practice of WPBL Teaching Mode in Teaching Reform of Animal Physiology

ZENG Qingjie, YIN Chao, LIANG Haiping, WEI Qing, XIE Xianhua, HUANG Jianzhen

(School of Animal Science and Technology, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China)

The traditional teaching mode of animal physiology is teacher-oriented, which cannot meet the requirement of training interdisciplinary talents. Web-problem based learning (WPBL) is a new teaching mode of innovative talent cultivation, which is based on students' independent learning supplemented by teachers' guidance in the network teaching environment. This paper refers to WPBL teaching mode and observation indicators in various courses, taking the undergraduate course Animal Physiology for the majors of animal medicine and animal pharmacy as an example, and adopts WPBL teaching mode to carry out the teaching practice with inspiration objectives, independent learning, pioneering and innovation as the cultivation principles. The application of WPBL teaching method in the teaching process of animal physiology is a beneficial exploration for animal production majors to meet the requirements of undergraduate teaching reform in the new era.

WPBL teaching mode; animal physiology; teaching reform; application and practice

G652

A

2095-3704（2021）04-0507-05

曾慶節(jié), 殷超, 梁海平, 等. WPBL教學模式在《動物生理學》教學改革中的應用與實踐[J]. 生物災害科學, 2021, 44(4): 507-511.

2021-10-08

2021-10-24

江西省教育科學“十三五”規(guī)劃課題（18YB050）

曾慶節(jié)（1987—），男，講師，博士，主要從事動物生理生化研究，zqj198705@163.com。