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1、动物生物学实验教学模式的探索与实践 作者：许仁鑫，方杰 来源：大学教育 2016 年第 12 期 作为生命科学专业本科生最早接触到的主干课程之一，动物生物学的教学对学生了解生物学的基本概念和基础知识、构建生命科学的知识体系和思维方式、培养和巩固专业兴趣来说十分重要。高校教育的本科层次是培养创新型人才的重要阶段，而本科阶段的实验教学在对学生的能力和素质培养中具有举足轻重的地位，其作用是其他教学环节所不可替代的。长期以来，我们就如何上好动物生物学实验课进行了有益的探索，并在教学实践中初显成效，在此基础上，并参考国内高校的一些成功做法4，总结出动物生物学实验教学模式，希望对相关高校开展动物生物学实验
2、教学活动起到借鉴作用。一、合理安排教学内容 通过教学改革，我们将所有专业课程的理论教学与实验教学完全分开，把原先分别附属于各门理论课程的实验分离出来并进行重新组合，开设新的基础生物学实验和专业生物学实验。其中基础生物学实验又分为动植物形态解剖、生态与环境、生理与生化、细胞与分子四大模块，分别安排在第二、三、四、五学期进行，作为生物类专业每个学生的必修课。在三年级进行专业分流之后，根据各专业的特点，为各专业分别开设专业生物学实验，安排在第六、七学期进行。根据新的教学计划，传统的动物生物学的实验主要安排在动植物形态解剖这一模块进行，只有 27 学时，这就要求对原有的实验内容进行整合和优化。我们在安
3、排新的实验教学内容时，主要把握以下几个原则：第一，选择在动物进化史上占据重要地位的各主要类群的代表动物作为实验材料，尽可能使理论课上介绍的各主要动物类群在实验中都有所体现，使实验教学与理论教学相结合，帮助学生建立动物系统进化树的这一主线。第二，合理安排验证性实验、探索性实验、设计性实验在整个实验教学内容中的比例。我们仅保留了部分有价值的验证性实验，增加了探索性和设计性实验内容的比例。例如，把草履虫的观察实验改为学生自己在野外采集草履虫，自己在实验室内培养并观察记录其生命活动的实验。又如，安排了涡虫染色体的制备和观察、蛙类心搏起源的分析、校园常见鸟类数量调查和栖息地利用等实验，要求学生不仅进行实
4、验现象的观察，而且要进行实验数据的采集、统计分析和科学推理。这些实验内容使学生的探索精神和创新能力得到培养，收到较好的教学效果。第三，将传统的形态解剖与动物的生命活动结合起来。传统的动物学实验主要是对动物材料的形态学观察和内部结构的解剖，这些固然非常重要，对于认识动物体的内部结构和各器官系统的联系，建立对动物的整体认识具有不可替代的作用。但是，我们不能仅仅只是停留在形态解剖这个层面上，而必须将形态解剖和动物的生命活动有机结合起来。这样既能充分利用实验材料，又能培养和提高学生综合分析问题的能力，还能使学生尽可能多地学习和掌握基本实验技能。第四，将本模块与其他模块相结合，将基础生物学实验与专业生物
5、学实验相结合。经过整合之后的动物生物学实验只有27 学时，显然不能完全满足对学生动物学实验技能培养的需求。但是在整合之后的整个实验教学体系中，基础生物学实验的其他模块和专业生物学实验部分都有与动物学相关的实验内容，涉及动物生理学、动物生态学、动物分类学等分支学科。在教学实践中，我们将蟾蜍的生理学实验、黄粉虫的生命表编制、昆虫分类、动物宏观标本的制作等重要的实验安排在相应的模块中进行。第五，将实验教学与实习教学相结合。野外实习是生物类专业一项非常重要的教学环节，也是动物生物学的主要教学活动之一。学生在实验室里能比较细致地观察动物，通过解剖可以观察到动物的内部结构；而野外实习可以直接地观察到动物的
6、自然形态和生态环境。实验教学和实习教学的有机结合，能够更加丰富学生所学的知识。二、改革教学方法，优化教学过程 教学方法是教学过程中的重要因素，它既规定了学生如何学习，又决定了学生学习的效果。在教学实践中，我们改变了过去那种僵化、陈旧的“传授式”教学方法和被动的“接受式”学习方法，代之以“探究式”、“合作式”、“研究式”、“讨论式”等多元化的实验教学方法，来引导学生开展实验。具体体现在以下几个方面：第一，强调预习。实验内容经过整合后，每次实验课的内容相对较多，这就要求学生在上课之前必须认真预习。通过预习，要求学生对每个实验的目的、内容、方法和可能得到的结果做到心中有数，避免了实验的盲目性，减少了
7、对教师的依赖。第二，学生参与实验准备。通过改革，实验材料的采集、培养、处理相制备等都要求学生亲自参加，对于一些容易采集的材料，如草履虫、环毛蚓、棉蝗等，由学生自己准备；对于一些受环境或季节等原因限制而一时难以采集的材料，如水螅和涡虫等，则要求学生轮流负责培养。第三，精讲设问。为了充分调动学生的主观能动性和探究精神，每次实验前教师都要精心设计一些问题，精讲设问。例如，水螅的应激反应与较高等动物的应激反应有什么不同？借此再进一步思考由网状神经系统到中枢神经系统的演进，进而理解动物的神经系统进化过程中由分散到集中的进化趋势。又如，蝗虫和螯虾同属节肢动物门，为什么差异如此之大？通过设问，促使学生带着问
8、题做实验，把实验做“活”了。这样，既可以加深学生对专业知识的理解，又可以培养学生的科研能力。第四，改进实验指导方法。实验教学的质量高低与教师的指导方法紧密相关，教师需要根据不同的教学内容应用相应的指导方法。不仅要指导学生进行实验操作，还要注重对学生实事求是科学态度的训练，向学生强调要根据自己在实验过程中获得的数据完成实验报告，培养学生进行科学研究必需的基本素质。第五，严格操作规范。正确的实验结果依赖于严格而规范的实验操作，任何一个失误都会影响实验的正常进行，盖玻片和载玻斤的擦拭、显微镜的使用、化学试剂的制备、精密仪器的操作等都必须进行规范。教师应及时发现并纠正学生操作上的错误，并对典型错误进行
9、公开的纠正。这样，教师通过严谨的工作作风可以影响和引导学生形成良好的实验操作习惯，确保实验的顺利进行。第六，认真撰写实验报告，注重反馈交流。教师在指导学生完成实验报告时，要强调实事求是，真实地反映实验结果。为了使学生完成高质量的实验报告，要求学生及时、详细地记录实验过程中的实验现象、数据和出现的问题。学生利用课后充足的时间去分析实验数据，并最终完成实验报告，避免学生把课堂上有限的时间和精力浪费在写实验报告上，确保实验报告的质量。在下次实验课时对上次的实验报告进行反馈，对普遍存在的问题进行解答。三、改进教学手段，提高教学效果 直观教学是动物生物学实验教学中最重要、也是最有效的一种方法。我们非常注
10、重将现代化教学手段引入实验课堂，尽可能使用多媒体教学软件和实物投影进行教学。这样，可以展示给学生色彩丰富、形象逼真、富有动感的动物世界，不仅可以拓展学生的思维空间，提高教学效果，也极大激发了学生的学习兴趣。标本在动物生物学实验教学中显得极为重要，借助于标本，学生可以很好地学习劫物的外部形态、骨骼及分类的知识，并且可以激发学习兴趣，提高教学质量。例如，通过观察鸟类标本，学习鸟类外形、体表羽毛的特点、各级飞羽的着生位置等知识，掌握鸟类各主要生态类群在外形上的差异，可以增加学生对常见鸟类的感性认识。同时还可以让学生观察始祖鸟化石标本模型，深化对鸟类起源的认识。四、改革考核方法，科学评价教学效果 为了
11、全面、客观地对学生的学习成绩和实验动手能力进行综合评定，我们制订了一套较为完善的考核方法，对学生进行综合考核，即每位学生的成绩包括平时实验成绩和期末考核成绩两部分。平时实验成绩主要依据各个实验项目是否提交预习报告、实验材料的准备、实验操作、回答问题、实验报告的完成情况等进行评判。期末考核则主要通过闭卷笔试答题和随机抽取动手操作的实验项目来考查学生对每个实验的原理、实验设计、实验过程等各环节以及其中的重点、难点和注意事项的掌握情况。为了使考核科学化、规范化，我们编制了实验考试题库，包括动物的外部形态、显微结构、解剖操作、动物分类等内容，采取抽签面试和现场考核等方法，由学生对四部分试题抽签进行随机
12、组题。五、开设开放性实验室 由于教学时数的限制，课堂教学不可能使学生在有限的时间内掌握更多的实验基本技能和方法。为了给学生创造一个培养创新精神和创新能力的环境，充分发挥实验室在实施创新素质教育以及高新技术开发和科技成果转化中的作用，鼓励支持学生在课余时间参加开放实验教学、科研和各类社会活动，提高学生的竞争能力，我们建立了安徽大学生物学创新实验室，注重用开放式教学思想指导实验教学全过程，努力为学生提供自主实验、合作研究、发展创新思维的空间和环境。在教师指导下，学生通过查阅文献资料，选择或设计小课题或小实验等，完成从准备实验到写出小论文的全部过程，在此期间相关实验室向学生开放。我们还采用实验与教学
13、实习相结合的方式开展了动植物资源与生态环境调查，作为实验课程的延伸项目，鼓励学生积极参与。实践证明，开放式实验教学模式大大提高了学生自主学习训练的积极性和能力，从课内到课外，从实验室到寝室，形成了浓厚的学习研究氛围。近年来，每学期开放实验课题逐渐增多，一些小课题延伸为大学生创新实验和科研训练课题进行进一步研究，并整理发表了多篇论文。总之，新时期高校教学内容改革要紧跟时代脉搏，以满足提高综合素质人才培养的需要，在新形势下的动物生物学实验教学模式方面，我们做了有益的探索，实践已经证明，学生的实践能力和综合素质在实验教学中有了明显提高，我们的实验教学模式取得了初步的成效。但教学改革永无止境，动物生物学实验教学中尚有很多问题等着我们去深入探索和实践。