动物生理学实验教学应注重对学生综合能力的培养

作者简介：金天明(1968年-)男，内蒙古通辽人，教授，博士，研究生导师。研究方向为动物生理学与畜禽病理学。

摘要：动物生理学实验教学是学生获得动物生理学理论知识的依据和来源，同时也是动物生理学理论的重要组成部分，对于学生理解与掌握所学理论知识、锻炼思考及分析解决问题的能力、培养科学态度和动手意识都有着非常实际的意义。然而，当前这种先理论后实验的传统教学模式，在很大程度上制约了学生自主创新能力的培养，导致在教和学的过程中产生了重理论轻实验的不良后果，使理论与实验教学相脱节，失去了实验教学的目的和意义。为改进动物生理学实验教学，提高教学质量，我们对现有的动物生理学实验教学内容进行优化和整合，以期提高学生的综合能力。

关键词：动物生理学；实验教学；整合；综合能力

科学实验是人类的基本实践活动之一，是一切科学理论的来源。动物生理学实验课不仅使学生进一步巩固和加深对已学理论知识的理解和掌握，而且还是对学生的科学实验方法、技能、作风等进行培养和训练的主要渠道。同时对学生学习和掌握科学的思维方法，提高他们的科研能力也发挥着重要的促进作用。

1.动物生理学实验教学内容和目的

动物生理学是研究动物机体生命活动(机能)及其规律的一门科学，是生命科学的基石。动物生理学是农业院校动物类各专业的专业基础课，在人才培养中起到承前启后的重要作用。动物生理学教学的最大特点是实验性强，实验课学时约为总学时的40%。其实验教学内容大致可分为基本操作、综合应用和实验设计三部分。通过理论与实践相结合的教学方式，使学生产生直观的认识，帮助他们理解课堂所讲授的内容，巩固课堂所学的理论，同时在实验操作中培养学生严谨的科学态度，掌握基本操作技能，观察分析生理现象，不断提高认识和解决问题的能力。因此，动物生理学教学要将过去偏重于理论讲授，转变为启发式、讨论式和研究式的教学方法，重视学生在教学活动中的主体地位，充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性，努力实现以知识传授为基础、能力培养为重点的现代教育教学理念，逐步使用讲授与自学、讨论与交流、指导与研究、理论与实践、课堂教学与实验教学、设计与创新等相结合的多种教学方法，最终达到培养学生熟悉生理学操作技能和观察、分析、解决问题的综合能力的目的。

2.动物生理学实验教学应注重对学生综合能力的培养

在动物类专业必修课程中，动物生理学是沟通生物学相关学科的重要纽带，是专业知识结构体系中重要的组成部分，对学生完成专业学习和从事专业技术工作具有十分重要的意义。因此，该课程的教学效果对学生掌握和了解本专业基础理论和技术起着关键性的作用。其中动物生理学实验课教学是不可或缺的重要环节。实验教学的优势是让学生从活生生的、丰富多彩的生命现象中认识、理解和探索生命现象的本质，培养学生对真理和知识永无止境的探求精神。动物生理学实验教学应从以下几个方面加强对学生综合能力的培养。

2.1提高学生爱护实验动物的意识，更好地发挥实验动物的作用

回顾生物学发展的历史不难发现，许多具有里程碑意义的研究成果都与动物实验密切相关。如17世纪，英国医生Harvey通过一系列的动物实验发现了血液循环，阐明了心脏的作用和功能。他的这一成就对于生理学的发展起到了极大的促进作用。可以这样说，自Harvey利用活体动物解剖发现血液循环，进而把生理学确定为一门科学开始，到十九世纪认识糖尿病的本质，二十世纪抗生素及磺胺药物的发明，单克隆抗体的发明及体细胞克隆成功，再到目前正在进行的对内科病、传染病及外科疾病等的发病、治疗与痊愈的机制，及其生理、生化、病理、免疫等各方面的机理研究都是经过动物实验加以阐明或证实的。所以说实验动物是生命科学发展的基础和条件，没有实验动物，生命科学就无法进展。因此，实验动物是人类的“替道者”。从道义情感上我们应尊重和爱惜实验动物。如果漫无科学目的或者反复盲目地进行动物实验，就会给动物的身体造成伤害和痛苦，故应尽可能地减少活体动物实验，着力寻求代替动物实验的新方法。对必须进行的动物实验要将实验动物的痛苦减少到最低程度。在动物生理学实验教学过程中，培养学生作一个有道德、有文明、有爱心的人。从另外一个角度看，当动物遭受到虐待、创伤或粗暴对待等意外刺激时，其内分泌系统、循环系统和机体代谢等都与正常生活时不同，这样不但不能保证实验结果的准确性和科学性，同时手术还会给实验动物带来巨大的痛苦［1-2］。

2.2保留经典实验，培养学生基本技能和规范操作能力

基本技能和规范操作能力是指顺利完成各种操作活动所必备的基本素质。就是我们通常所说的动手能力。它在培养学生能力方面显得尤为重要。因此，在实验教学大纲中应对动物生理学实验内容进行优化重组，保留一些经典的实验内容，最大限度的涵盖动物生理学实验中最基本的操作技能。如开设离体小肠平滑肌生理特性的观察、胰岛素和肾上腺素对血糖的影响、去小脑动物的观察、坐骨神经-腓肠肌标本的制备、刺激与骨骼肌收缩的关系、神经干动作电位的传导实验等，其目的是通过重温经典实验，验证并加深对已学理论知识的理解，形成“理论源于实践”的科学理念，培养观察、分析和解决问题的能力，尤其是对学生动手能力的培养，切实加强对学生基本技能和规范操作能力的训练，使学生很快掌握动物生理学实验的基本设计原理与规范操作方法、常用仪器的操作步骤、常用手术技术和注意事项，以及生物信号采集系统的使用方法等。熟悉常用动物的捉拿、给药、麻醉方法、实验结果的记录及收集、实验数据的整理及分析等。上述操作技能是完成动物生理实验课所必须具备的基本功，为其后的综合性和设计性实验做好技术贮备，同时也为后续的专业课学习奠定良好的实验基础。

2.3加强实验预习，培养学生自学能力

动物生理学实验能否顺利进行，实验能否成功，能否达到实验预期目的，课前预习是关键环节。学生通过认真的课前预习，可以达到对实验目的和原理清楚认识、对实验预期结果有较深刻理解的目的。使学生在实验中能有目的地去观察操作，有效地避免实验中的盲目性。对于实验中出现的问题，学生能够及时发现、纠正和解决，这样不仅可以提高实验效率，而且能使学生发现和提出问题，在预习中使学生能够独立获得知识，变被动为主动，从而获得较好的实验效果。

2.4注重培养学生的观察记录和分析能力

动物生理学实验是动物类专业学生最早接触动物的实验课之一。学生观察分析能力的及时培养和定位，对他们今后的专业课学习至关重要。由于实验教学不同于理论教学，其主要目的是培养学生的操作技能及观察、分析和解决问题的能力。因此，树立严谨的科学态度，正确观察和记录实验结果，是培养学生观察能力的一个重要环节。

在动物生理学实验过程中，动物机体的生理活动是一个极其复杂的过程，要了解和掌握其生理功能，就必须使学生树立正确的认识观，尊重实验结果的客观存在。在实验过程中无论是否获得预期的实验结果，都要如实进行详细记录。如果只看到预期的结果，就有可能错过预料之外的现象，因为非预期的结果往往有利于促进学生思考、探寻原因和发现问题，更有利于培养学生的观察和分析问题的能力。在分析结果时，由于大多数的生理实验是在活体动物上进行的，动物麻醉后失去了保持内环境稳态的能力，这就要求学生在操作中仔细观察动物的生理状态，如脱水、失血、体温下降、呼吸紊乱、缺氧和休克等现象，以保证动物具备实验所要求的基本条件。实验过程中老师应培养学生良好的观察习惯，同时在实验中强调关键环节，指出可能出现的问题及解决方法，力求启发学生发挥主观能动性。如发生实验失败和动物死亡等情况，实验后应认真分析原因，及时总结经验教训等。

学生的观察能力是其掌握知识的必要条件，观察可以发现事物的特征变化。观察不仅仅是看到，还应将思维过程融入其中。同时学生要明确实验目的，对实验中观察到的现象和记录的事实进行综合分析，使学生养成良好的分析问题的能力。只有深入细致的观察，才能使学生对所学知识有更深刻的理解，进而激发他们的学习热情，使教与学取得实效。

2.5增设综合性实验，提高学生综合分析问题的能力

综合性实验的目的主要是培养学生的综合能力，使学生对专业理论知识和实验技能的掌握得到全面提高。目前，动物生理学实验教学中存在的主要问题是单一性和验证性实验过多，而综合性和设计性实验过少。究其原因是理论教学主要以系统为单位独立地进行授课，导致实验教学不得不与之相辅相成，这样就在实验教学中造成了一个实验项目仅从属于单一的知识点，忽略知识点间的联系。这种教学模式尽管便于学生对相应知识点的理解，但并不利于培养学生的综合分析能力。由于动物体是一个统一的整体，一个系统的变化，必然影响到机体其他系统的功能。这就要求在实验教学过程中应以某一实验内容为主线，将与之相关的知识点，甚至是相关学科的有关内容或知识相互交叉、相互渗透、融会贯通，形成知识的连贯性。通过开展综合性实验，将相互联系的两个或多个系统的实验整合在一起，使学生对各因素之间的相互作用进行综合观察。如设计泌尿系统-循环系统综合实验，即在用家兔做心血管活动的神经-体液调节实验的同时，插好膀胱插管，静脉分别注射去甲肾上腺素、乙酰胆碱和电刺激迷走神经后，同时观察影响尿生成的因素、血压和心肌收缩的变化，并要求学生解释实验现象间的内在联系。多系统、多指标综合实验的开设主要是为了提高学生综合分析问题的能力。多指标的观察最明显的优势就是能将几个系统、器官的活动同时显示出来，使学生分析某一因素对系统和（或）器官活动影响时能从多个角度进行思考，这对强化学生的实验技能、提高综合运用知识的能力和启迪创新意识大有裨益。增设综合性实验还有利于学生在积极参与中充分发挥主体作用，处于不断探索的情境中，即激发学生创新灵感，开发学生创新潜能，拓宽学生的知识视野，唤起学生探索的欲望，增加学生的动手机会。综合性实验更有利于学生由知识型向能力型、由模仿型向创新型、由单一型向综合型的转变。

2.6自主设计实验，注重学生科研素质的培养

经典的验证性和综合性实验教学，使学生已经掌握了动物生理学实验的基本设计原理及实验技能。在此基础上，应该将实验设计引入实验教学过程中，以弥补传统实验的不足。

实践证明，让学生通过自主设计实验，系统地完成实验的选题、论证、操作、结果分析和总结等诸多环节，使学生对动物生理学的科研过程有一个初步的了解，在实验教学中培养了学生严谨的科研素质（设计实验方法详见第十七章）。

2.7培养学生独立思考和解决问题的能力

动物体的生理机能既有功能活动的一般规律，又有各个组织器官的特殊反应；既有该种动物的共同特点，又有各动物间的种间差异。除了神经系统和内分泌系统对各个系统、器官、组织、细胞的调控作用外，还有被控制系统的正、负反馈的调节作用。因此，在实验中，动物机体由于实验条件、动物功能状态及个体差异等导致同一实验因素所引起的各个反应并不完全一样，常常造成实验出现非预期的结果甚至失败。而对非预期结果和失败原因的分析是培养学生独立思考和解决问题能力的极佳机会。

例如，蛙心灌流实验是通过改变灌流液的理化特性来观察其对心脏功能的影响。该实验可以使学生掌握内环境相对恒定对维持心脏正常节律性活动的重要作用，加深对神经递质、受体、受体阻断剂等概念的理解。上述例子说明，动物生理学实验不仅要使学生掌握生理活动的基本规律，使感性认识理性化，深化对理论知识的理解，而且还具有启发学生的智慧，培养他们科学思维能力的双重功效。在教学过程中思维方式的培养要比新知识的传授更为重要，教师应着重培养学生的科学思维方法，充分发挥学生的主观能动性，引导学生去认识科学规律，解决实际问题。

2.8培养学生团队合作精神和协作能力

生理学实验是以小组为单位的集体行为。在实验过程中的理解、沟通、配合和协作是决定实验成败的关键因素之一。通过实验向学生传输团队合作精神和协作意识是未来科技工作者必备的基本素质。

2.9培养学生抗挫折的能力

由于动物生理学的实验对象是动物机体，所以，影响实验效果的因素很多。若实验取得预期的效果，固然是件好事。若实验结果与预期结果不符或实验操作失败，学生要能够对其原因作出正确的分析和解释，从中学会正确的操作方法。通过引导学生分析实验步骤，讨论实验细节和改进实验操作技能等，培养学生形成锲而不舍和实事求是的工作作风［3-6］。

3.结论和体会

动物生理学实验课教学在培养学生能力方面有着举足轻重的作用，因此，强化实验教学，注重能力培养是动物生理学实验课的教学内容之一。在实验教学过程中应打破传统教学模式的桎梏，按照“验证性实验、综合性实验、设计性实验”的安排顺序，循序渐进地开展实验，使学生在熟练掌握基本理论和基本实验技术的基础上，提高他们的综合能力，使动物生理学实验教学真正地成为培养学生能力的重要途径，为后续课程的开展打下坚实的基础。

参考文献

［1］黄敏，郑江.科研中选择实验动物时应注意的问题.局解手术学杂志，2003，12（4）：299～300

［2］蒋凯，沈永杰.生理学实验教学方法改革探索.中外医疗，2010，4：141

［3］廖兰，伍莉，黄庆洲.提高学生动物生理学实验的积极性和主动性探讨.西南农业大学学报（社会科学版），2007，12：190～192

［4］时菊爱，臧金灿，于新和，宋予震.谈如何提高动物生理学实验教学质量.郑州牧业工程高等专科学校学报，2005，25（3）：226～227

［5］王天仕，郑合勋.动物生理学实验与培养学生创新能力.实验室研究与探索，2002，12（3）：34～35

［6］张素华，石月英.动物生理学实验教学中学生能力的培养.兵团教育学院学报，2001，1（11）：90～91

项目来源：天津农学院教育教学研究与改革重点项目（项目编号：2014-A-03）