动物生理学实验教学改革初探

生悦++宋亚坤++赵颖岚��

基金：广东省高校教育技术教学改革研究项目（Y01051819）；南方科技大学高等教育教学研究和改革项目（Y01051811）；南方科技大学网络课程引进与建设项目（WLKC-2015Y04）。

摘要：动物生理学是一门研究动物机能活动及其规律的实验科学，对每一种生理功能的揭示，都是通过实验获得的。因此，动物生理学实验课的教学尤为重要。传统的动物生理学实验教学是以教师教授实验方法为主，学生按要求进行实验操作的形式，学生能动性差，教学效果不理想。随着大规模新型在线开放课程（慕课等）和学习平台在世界范围内迅速兴起，高等教育质量改革已进入新的发展时期，这也为动物生理学实验课教学提供机遇与挑战。作者尝试将慕课与虚拟实验室应用到动物生理学实验课教学中，提高课堂实验效率和教育教学质量。

关键词：动物生理学；实验教学；改革

动物生理学是研究动物机能活动规律的科学，是一门实验科学，对于每一种生理功能的揭示，都是通过科学实验获得的。因此，动物生理学实验课的教学非常重要，学生在掌握实验技术的同时也加深了对理论知识的理解。但由于课堂学时的限制及学生动手能力的差异性，传统的课堂授课方式往往不能取得让人满意的教学效果。因此，传统授课方式的改革迫在眉睫，如何更好地提高课堂实验效率和教育教学质量是动物生理学实验教学必须面对的难题。

一、 传统实验教学现状

实验教学中以教师为主体，学生主动性差。传统实验教学模式以教师讲授知识为主，教师在学生进行实验前讲解实验背景、原理、目的及实验方法，学生被动地接受知识，激发不了他们的兴趣，获取知识的方式只是单纯地接受知识，导致学生主动性及创造力较差，部分过度依赖教师，缺乏探索知识的过程，也忽视了培养学生获得新知识的能力。而且，课堂统一授课，忽略了学生的个体差异。随着招生规模的不断扩大，授课学生的人数不断增多，学生间的个体差异日渐明显。由于学生理论基础及动手能力的不同，教师课堂统一授课效果不理想，部分学生由于不理解实验原理或者不熟悉实验操作，导致实验效率较低，甚至实验失败，这种传统的统一课程授课方法忽视了学生的个体培养，教学效果不理想。此外，由于实验课时有限，导致授课内容陈旧。随着生命科学技术的快速发展，作为基础知识的动物生理学专业课程内容大量增加，但是实验课总课时并没有成比例地增加，使得实验内容仅仅局限在传统的经典实验，一些新颖的实验内容及实验方法不能被学生了解，学习内容相对陈旧。

二、 实验教学改革

引入MOOC教学模式，推荐高水平学习资源。MOOC（massive open online courses，大规模在线开放课程）是近些年来兴起的互联网教学模式，指高校教师将自己讲授的视频课程分享在学习平台上，供所有学生在线学习。此种学习模式可以使学生接触到大量优质的教学资源，其学习内容不单单只局限于与课堂实验相关的理论知识讲解，同时也包含了大量拓展性内容，丰富学生的知识，拓展学生的视野，使学生可以接触到更多新颖的学习内容，与时俱进。与传统网络课程不同的是，MOOC更注重交互性，即在学习平台上，学生不仅可以学习视频课程，还可以在平台对课程内容不懂的内容进行提问，在线与授课老师进行问题讨论。MOOC教学模式一经提出，便引起国内外众多学者的肯定。目前，国内外已经建成很多成熟的学习平台，向学生推荐大量优质学习资源，国内MOOC平台包括：学堂在线、爱课程及中国大学MOOC东西部高校课程共享联盟等，国外MOOC平台包括：edx、Khan AcademyCoursera及Udacity等。大量的优质学习资源满足了学生的求知欲，同时也锻炼了学生的自学能力。

引入虚拟实验室教学模式，提高学生学习兴趣。虚拟实验室教学以计算机仿真虚拟技术为核心，整合生物仿真技术、动物生理模型数据库和计算机网络，建立虚拟实验学习平台。登录此平台后，学生可以像在真实环境中一样运用各种虚拟实验器材和设备，对“实验动物或标本”进行虚拟操作。每个仿真实验包括：实验背景简介、实验原理简介、虛拟实验仿真操作、实验视频及实验结果波形图模拟5个部分的内容，加深学生对真实实验操作的理解和掌握。虚拟实验室的应用，也更好地遵循动物实验的“3R”原则，即替代（Replacement）、减少（Reduction）和优化（Refinement），通过虚拟实验的练习，学生可以提前掌握实验技术，更好地在课堂活体动物上进行实验操作，提高实验成功率。同时，视频、flash动画的应用使抽象的手术操作过程具体化，也增加了学生的学习兴趣。丰富的虚拟实验内容，也使学生的实验操作不单单仅局限在课堂实验内容，一些拓展的先进的实验内容和方式也可以通过虚拟实验进行体验操作，使学生可以在有限的实验课时内学习到更多的实验方法，拓展学生视野。

应用MOOC、虚拟实验室与传统课堂授课相结合的教学模式，引导学生自主学习。教师根据教学大纲的要求选择实验内容，引导学生进行MOOC课程学习，在单纯网络视频授课的基础上，鼓励学生进行交互式讨论，加深理解学习内容。MOOC学习完成后，学生进入虚拟实验室进行模拟仿真练习，熟悉并掌握实验的手术操作方法，提高课堂实验的效率，也避免由于手术操作错误引起的实验动物不必要伤害。每次课上，教师不再重复讲解在线学习内容，而是采取随机提问的方式，检查学生的学习效果。对于学生不理解的知识难点，通过学生相互讨论的方式，寻求答案。在讨论过程中，教师应适时掌握进度和深度，并引导同学思考分析，最终制订出具体的实验方案。实验方案一旦确定，学生在课堂规定时间进行实验，检验虚拟实验学习效果，鼓励学生通过团队合作提高实验效率。实验进行的同时，学生进行课堂笔记的书写，详细记录实验原理、实验用到的试剂及耗材、实验过程、实验结果、实验结论及实验过程中发现的问题。实验操作结束后，学生分析实验结果，总结实验方案，对在实验中未解决的问题及新发现的问题进行比较和分析，课后查阅相关资料，书写实验报告。endprint

建立完善合理的多元化考核体系，重视能力考核。实验考核是实验教学中的重要环节，也是检验学生学习程度的重要手段。为此，我们对动物生理学实验教学中的考核方式、考核内容进行了改革。实验课成绩由在线学习、课堂表现、课堂笔记及实验报告共同组成。在线学习包括学习内容的提问、课堂讨论的情况（30分）；课堂表现包括实验操作是否规范（20分），日常考勤、卫生打扫的情况（5分），课堂笔记（15分）为学生课上记录实验过程，实验报告（30分）为学生课后对于实验内容的总结与讨论。此种多元化的考核评价体系在重素质培养的同时也注重了学生的能力培养，可以综合地反馈学生的课程学习效果。

综上所述，MOOC作为一种新型在线开放课程，可以为学生提供大量的优质课程资源，使学生在实验课前了解实验相关的背景知识，通过在线交流互动，加深学生对实验内容的理解。此教学模式可以节省大量教师课堂讲授时间，使学生有更多的机会进行实验动物操作。虚拟实验室以计算机仿真虚拟技术为核心，建立仿真的人机交互式实验平台。虚拟实验的应用使学生在应用活体动物进行实验前，通过模拟实验，掌握实验操作方法。此教学模式可以节省大量学生课堂实验摸索时间，提高学生的课堂效率，也避免了由于手术操作不熟练导致的动物伤害。由此可见，MOOC和虚拟实验室在动物生理学实验课教学中有着重要意义。应用在线开放课程与传统课堂授课相结合的教学模式，可以提高学生的学习兴趣和获得新知识的能力，调动学生的主观能动性，通过“翻转课堂”教学，使学生从被动接受知识向主动探求知识转变，提高课堂实验效率和教育教学质量，这也将是我国高等教育教学理念和方式改革的必然趋势。但是，MOOC教学也存在著一些不足，一些同学对于在线学习不认真，对于课堂问题提问存在侥幸心理。特别是对于已经提问过的同学，往往觉得老师不会再提问而忽略在线学习。相同的，对于虚拟仿真实验教学，教师仅能通过学生的课堂实验效率反馈虚拟实验效果，也没有更客观可行的评价方法。因此，如何更好地评价学生在线MOOC学习及虚拟仿真实验学习，如何更好地提高在线学习效果是我们需要思考并积极解决的问题。

参考文献：

[1]张亚东，王见之，张惠琴，等.慕课时代功能学实验教学改革探索[J].基础医学教育，2015，17（8）：723-725.

[2]佟雪红.人体及动物生理学实验教学的研究与改革[J].科技视界，2013，（26）：53，76.endprint