基于能力培养的“动物生物学”教学改革探索

［摘 要］ 动物生物学具有悠久的教学历史，是一门针对动物结构、功能、形态、生态、生理、分类、进化等基本生命活动规律的研究性学科，是本科生和生物学研究生了解动物的重要途径，其学习效果的好坏直接影响后续专业课程的进一步学习。因此，课程组基于能力培养的动物生物学课堂教学、实验实践等方面做深入分析和探讨，进行线上线下教学改革探索，从而达到更好的教学目的，提升课堂教学效果，锻炼学生的专业知识技能、可迁移能力和自我管理技能，激发其好奇心，提高他们的主动学习能力，培养良好的学习方法，创新科研思维方式。

［关键词］ 动物生物学；能力培养；教学改革

［基金项目］ 2021年度温州医科大学课程思政教学创新改革项目“课程思政和创新培养在生物技术专业‘普通生物学’教学中的应用实践探索”（KCSZJG202020）

［作者简介］ 金彬明（1964—），男，浙江温岭人，硕士，温州医科大学检验医学院（生命科学学院）副教授，主要从事生物多样性保护研究；艾为明（1976—），男，江西进贤人，硕士，温州医科大学检验医学院（生命科学学院）副教授，生物技术专业发展中心主任（通信作者），主要从事分子生态学、动物生物多样性保护研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）38-0065-04 ［收稿日期］ 2023-04-24

引言

动物生物学具有悠久的教学历史，是一门针对动物结构、功能、形态、生态、生理、分类、进化等基本生命活动规律研究学科，起源于早期的普通动物学（或动物学）课程。20世纪20年代初期，我国学者秉志、丁文江、邹树文、薛德焴等分别从美、英、日等学成归来，开展动物学方面的教学与科研［1］。20世纪90年代，为适应高校教学教育改革、学生学习计划修订等方面的需求，北京大学最先对普通动物学的教学内容进行了调整，课程名称改成了“动物生物学”，我国的首本动物生物学教材由许崇任和程红教授（北京大学）主编出版［2］。2003年至2007年，温州医科大学的生物科学、生物技术专业开设了“普通动物学”课程，2008年后，我们改成“动物生物学”，成为本科生和生物学研究生了解动物的首要途径。课程组结合动物生物学发展前沿和教学历史、微观与宏观研究内容间的相互联系，让学生全面掌握动物物种多样性、系统分类概念和典型代表物种的适应特征、生命功能、形态结构、生态分布等动物学基本规律，为学生今后的生物学学习及工作实践打下坚实的基础。

作为生物科学、生物技术专业的基础必修课，在大学一年级上学期开设“动物生物学”，使大一新生确立学习兴趣和方向，培养良好的学习习惯，帮助他们树立正确的世界观、人生观和价值观，极大地激发新生对生命科学研究的兴趣，提升其专业素养，让他们了解动物学的学科前沿、研究热点［3-4］。课程组安排了原生动物、海绵动物、腔肠动物、软体动物、节肢动物等8个大类无脊椎动物，鱼类、两栖爬行等5个脊椎动物亚门动物的教学内容，利用中国大学MOOC自学生物演化和生理学方面的内容。

20世纪，在全世界科学家的努力下，完成了许多生物全基因组的测序工作。与此同时，细胞生物学、遗传学、生物化学、分子生物学、微生物、免疫学等学科飞速发展，动物生物学逐渐被淡化。然而，“动物生物学”课程学习的效果一部分影响后续专业课程的进一步学习，另外也可能影响学生本科毕业后从事动物相关领域的科研和教学［5］。如何在短短3个多月的时间内，使学生对“动物生物学”教学及生物技术专业产生浓厚的兴趣，使他们掌握大量的动物生物学知识和信息，且不出现精神疲惫的情况，是一个非常大的挑战。

一、理论课堂教学改革探索

（一）“动物生物学”概念重要性的强调

反映动物形态结构、生理机能和生命活动本质的概念是“动物生物学”的重要教学内容，是“动物生物学”教学的基石，对提高“动物生物学”教学质量具有非常重要的意义，如开管式、闭管式、混合式循环系统，是软体动物、环节动物、节肢动物等重要的且容易混淆的概念，还有无体腔、假体腔、真体腔动物，是一个贯穿整个动物教学的概念。课程组利用生物标本室模型、实物，详细讲解这些动物生物学的概念，从普遍性、规律性知识去解决这些概念问题，透过现象看本质，提高学生分析问题和解决问题的能力。

（二）动物演化基本规律、动物类群与环境相互关系的重点讲授

动物界已知有上百万种（亚种）动物，课程组以动物系统进化为线索，从单细胞动物到多细胞动物，从简单到复杂，从低等到高等，逐步论述每个门类的代表动物。在“动物生物学”教学过程中，利用标本室的有孔虫（foraminifera）、沙蚕（Nereis sp.）、鹦鹉螺（Nautiloidea sp.）、唐冠螺（Cassis cornuta）、拟穴青蟹（Scylla paramamosain）、罗氏海盘车（Asterias rollestoni）、七鳃鳗（Lampetra japonica）、花鳗鲡（Anguilla marmorata）、中华鲟（Acipenser sinensis）、中国大鲵（Andrias davidianus）、海龟（Cheloniidae spp.）、企鹅（Spheniscidae sp.）、北极熊（Ursus maritimus）等标本或者模型，非常形象地使学生了解动物具体结构和整体组成；精简描述过细的内容，重点讲授动物演化过程中出现的内部特征，如无体腔、假体腔、真体腔、辐射对称、两侧对称、三胚层、鳃裂、脊索脊椎、羊膜卵等，突出动物的发生与演化、功能结构、机体内部与外界环境相统一的动物学观点。

各动物类群之间功能、结构与环境是相统一的，动物和其生活的环境是相互紧密联系的，动物的生存离不开特定的环境，动物生命活动又影响着环境。例如，草履虫（Paramecium sp.）作为原生动物的一个大类群，能吞食细菌、净化水体等，说明原生动物有“小而不凡”的特性［6］。另外，化工生产和人类生活等因素引发的环境问题，对生态系统稳定也可能会产生影响，特别是对肉眼不可见的单细胞生物草履虫的影响，从而进一步影响水体中的贝类、甲壳类、鱼类、两栖动物等，最后影响人类的生产生活［3］，以此培养学生的辩证思维能力和对生命的敬畏。

（三）引入动物生物学前沿、热点研究

随着生命科学研究的高速发展，新知识、新技术和新方法不断涌现，“动物生物学”课程需要保持与时俱进。引入动物科学领域新的重大发现，不断更新和引入新的知识点，以适应和培养现代研究型人才的需要。将课堂教学实践和课外学术拓展相结合，跟踪学术热点，补充最近的重大科学发现学习内容，加强学生对特定动物门类的认识、理解。例如，四膜虫（Tetrahymena sp.）的大核中具有上万条染色体，是一个丰富的资源库，为研究DNA（脱氧核糖核酸）的代谢提供了很好的分子基础。例如，利用四膜虫研究发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理，这个成果获得2009年诺贝尔生理学或医学奖［7］。还有软体动物的绿叶海天牛（Elysia chlorotica），它吃掉藻类后，会吸收与光合作用有关的基因，整合到自己的基因中，从而进行光合作用，产生自己所需的碳水化合物和脂肪等，这个成果发表在《生物学通报》（The Biological Bulletin）杂志上［5］。通过介绍这些最新成果，学生对原生动物、软体动物的结构、机能产生了深刻印象，动物界的奥妙之处在潜移默化中被学生感受到了，学生的科研兴趣和科学探索精神得到了极大的培养。

（四）启发式引导与开放互动式教学探索及翻转课堂

师生互动有助于学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握，以贴近生活的“提出问题－分析问题－解答问题”的方式引导学生的思考和学习［7］。例如，在讲到两栖动物时，首先提出“它们有哪些特征是适应陆地生活的？”；在讲到哺乳动物时，提出“从结构和功能上分析，为什么它们是地球上最高等的动物？”。让学生作答，多个学生来完善答案，然后教师进行补充，最后明确重要的概念、机理等，同时利用相关的视频资源，使学生在轻松愉悦的环境中学习知识要点。另外，鼓励学生提出更多的问题，大家共同学习和提高。整个过程中有效提高了学生对课堂的参与度，也锻炼了学生的观察、思考、解析和逻辑思维能力。

随着互联网的快速发展，信息爆炸时代已经到来。课程组让学生合理利用和发挥互联网的信息传播作用，把网络资源和专业学习结合起来，学生学习的兴趣得到明显提高，激发其对未知领域的探索欲望。例如，我们设置了动物多样性与环境、动物与医学等相关主题开展翻转课堂，学生在课后搜集资料并制作PPT，专门借助一节课让学生主讲，引导学生围绕这两个主题去思考与讨论，充分发挥学生的学习主动性。积极主动地利用网络资源丰富自己的动物生物学知识，锻炼客观理性分析问题的能力，从而引导学生正确引用和借鉴他人的科研成果。同时，在课堂中，适时对学术不端现象予以举例，如哈佛大学医学院教授皮耶罗·安佛萨（Piero Anversa），知名心肌再生研究者，曾担任哈佛医学院布列根与妇女医院再生医学中心主任，2001年，其团队在《自然》（Nature）杂志发表论文，表示首次发现将来自骨髓的c-kit细胞注射到小鼠受损的心肌中，会产生新的心肌组织；2003年，皮耶罗在《细胞》（Cell）杂志发文称，存在成年的心脏干细胞，它可以实现心肌修复。然而，根据《科学家》（The Scientist）杂志报道，多家实验室去重复皮耶罗团队的实验，之后产生了与皮耶罗论文结论相反或者根本无法解释的实验结果。2013年1月，哈佛大学启动了皮耶罗论文的调查，2014年，《循环》（Circulation）杂志撤回了皮耶罗发表的一篇论文。哈佛医学院布列根与妇女医院公开表示，论文中的数据存在争议。随后多篇论文被撤稿，原因是论文涉嫌伪造、篡改实验数据。2015年，皮耶罗团队在哈佛大学的实验室关闭。介绍这个学术不端的案例，使大一新生接受较好的学术规范和学术道德教育，从根本上端正了学术风气，为后期的课程学习、浙江省“新苗”人才项目、国家级创新创业项目申报、毕业论文撰写打下了良好的基础。翻转课堂很好地锻炼了学生的语言表达能力和团队协作能力。

二、实验实践内容的教学改革探索

“动物生物学”实验教学主要涉及外形观察、内部解剖、生理、生态等多个方面，以系统进化的观点安排内容，侧重动物形态结构和规律。我们从四大动物基本组织制作观察开始，安排了原生动物培养、结构观察，原腔动物和环节动物的形态结构比较，软体动物河蚌、泥蚶、乌贼等的解剖观察，节肢动物中华绒螯蟹、青蟹、日本对虾，鲫鱼的解剖分析，牛蛙的外形、内部构造学习，最后到哺乳动物家兔的外形、内部构造，耳缘静脉采血，消化循环呼吸各系统的解剖观察学习等，使多堂理论课上学习的内容进一步在实验课上得到验证和深化。

针对预习报告、实验报告的撰写，摒弃以前的简单绘图及目的意义的抄写，更多的是要写出实验体会和心得；以两到三个人为一组，在指导教师的引导下进行动手操作，提高学生的学习积极性和独立思考能力，规范学生的操作，培养其积极的实验态度。另外，基于能力培养的视角，结合学生实验动物学的学习需要，压缩与之重复的实验内容，增加了两个自主设计型实验。结合课程组教师的项目，让学生完成资料查阅、阅读分析等，借助线上和线下混合式的实验教学，学生的探索创新能力得到了有效提高，如三氯生对斑马鱼毒性实验、果蝇的耐毒性实验，需要学生做大量的课前准备工作及后续的分析工作。通过实验课程的改革，使学生加深对理论知识的理解，同时锻炼了学生的实际动手能力、独立分析和解决问题的能力，培养了学生实事求是、严肃认真的科学作风，对生物技术人才的培养产生了重要的意义。坚持能力培养的理念，从教育视野进行积极探索，使理论教学和实验教学相融合，提高学生解决实际问题的能力，提高学生的信息分析、操作和协调等多方面的综合素养。

基于新的动物生物教学实验、实践特征，在复合型人才需求的驱动下，课程组高度重视观察与实验、课程模拟和调查以及实践教学的学术性，使学生在激烈的人才竞争中保持领先优势［8］。课程组安排了动物类群与生态环境相关的观察与实践，如调查洞头大沙岙岩礁海洋生物、参观南麂列岛贝藻王国、调研泰顺乌岩岭两栖爬行动物等。通过野外的实习实践，提升了学生的物种保护意识和专业能力培养。通过洞头、南麂、泰顺等地的生物多样性调查实践，培养了学生的组织和观察能力，提升了学生的综合素质和能力。同时课程组利用野外见习时间，安排了东海贝雕艺术博物馆的见习，学生看到普通的扇贝、各类螺壳等，经过博物馆的带教老师示范变成了珍贵的贝雕模型，变成了工艺品，增强了学生体验感，提高了实践的价值感。另外，学生积极参与各种社团活动，参加温州医科大学生命艺术节、实验开放日和野生动物保护宣传月等科普宣传和社会实践活动，参与动物相关的科研项目训练，如三氯生和三氯卡班单独及复合暴露对斑马鱼的毒性研究、西门岛红树林内外动物多样性调查、校园鸟类物种多样性调查等。生物技术专业的学生还成立了温州医科大学蓝天空志愿服务社，联合温州南浦小学、大学城附属小学、上陡门小学等成立温州学生环境保护联盟。志愿者服务社和联盟成员学生组织了世界水日、世界地球日、世界海洋日、世界环境日的动物、生态和环境保护宣传活动。活动成果也部分得到发表，如2019年本科生张灵、王雯雯等在《生命科学研究》杂志上发表了三氯生单独暴露对斑马鱼幼鱼眼部的毒性研究论文。通过教学改革实践，学生从中受益匪浅。

结语

多年来的动物生物学教学探索证明，教学改革之后，学生的动物生物学的基础知识得到明显提升，主动学习能力得到加强，自我管理的良好习惯也有了非常大的改善，学生对动物生物学的学习兴趣增强了许多，科研能力也增强了。为“生理学”“生物化学”“实验动物学”等后续课程的学习打下了坚实的基础。更重要的是，通过教学改革，学生充分认识了生物技术优势，专业稳定性明显加强了，学生更加自信地应对后续的动物学研究生学习，适应了当前高校对创新型高素质专业人才培养的要求。

（课题组成员：徐漫欢、南春容、杨亭亭）

参考文献

［1］张全伟.基于能力培养导向的“动物生物学”实践教学研究［J］.长春大学学报，2020，30（12）：112-114.

［2］田军东，赵林萍，路纪琪.动物生物学理论课程的教改探索［J］.河南教育高教，2017（10）：96-97.

［3］张文雅，张迎梅.课程思政在动物生物学教学中的实践与探讨［J］.高校生物学教学研究（电子版），2019，9（4）：39-42.

［4］时伟.论大学实践教学体系［J］.高等教育研究，2013，34（7）：61-64.

［5］戎伟，梅双双.动物生物学理论教学改革探讨［J］.教育教学论坛，2016（48）：120-121.

［6］ 张宗瑶.原生动物在环境保护中的应用及研究进展［J］.哈尔滨师范大学自然科学学报，2015，2（31）：132-135.

［7］柴春利，成希飞，孙卫忠.研究型教学在高等院校动物生物学教学中的探索与实践［J］.蚕学通讯，2019，39（4）：55-58.

［8］冉辉，米小其，张雷.生物学专业动物学实验教学中培养学生解剖技能的探索［J］.生物学杂志，2013，30（5）：111-113．

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