張慧茹 王雪琴

摘要：動物生理學(xué)是一門實驗性學(xué)科，開展適合的綜合設(shè)計性實驗是培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)和創(chuàng)新能力的有效途徑。本文以“糖尿病病理模型的建立”為例，介紹了動物生理學(xué)綜合設(shè)計性實驗的創(chuàng)新實踐。

關(guān)鍵詞：動物生理學(xué)；綜合設(shè)計性實驗；創(chuàng)新；糖尿病

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）52-0242-02

動物生理學(xué)是生命科學(xué)的核心課程之一，同時，動物生理學(xué)又是一門實驗性學(xué)科，它的科學(xué)理論都是通過實驗和觀察而獲得的，國內(nèi)外生理學(xué)家、生理教師無不重視生理學(xué)實驗。實驗教學(xué)相對于理論教學(xué)具有直觀性、實踐性、綜合性、設(shè)計性與創(chuàng)新性的特點。綜合設(shè)計性實驗提倡獨立思考，啟發(fā)、激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)造力，綜合設(shè)計性實驗?zāi)芰κ歉咝嶒灲虒W(xué)中學(xué)生動手、動腦創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重點內(nèi)容。通過動物生理學(xué)綜合設(shè)計性實驗，可以培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新、對動手能力進(jìn)行創(chuàng)新、對實現(xiàn)目的的方法手段進(jìn)行創(chuàng)新，從而實現(xiàn)學(xué)生素質(zhì)教育與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。

一、綜合設(shè)計性實驗是創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的有效途徑

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，每年因糖尿病及并發(fā)癥死亡的人數(shù)約占死亡總?cè)藬?shù)的5%，糖尿病與心血管疾病、腫瘤已成為當(dāng)前影響人類生命健康的三大非傳染性疾病。糖尿病的全球發(fā)病率從1985年的3000萬增加到現(xiàn)在的1.7億，到2025年預(yù)計將達(dá)到3億多，因此，對于糖尿病的防治是目前醫(yī)藥學(xué)研究的熱點和難點[2]。動物生理學(xué)課程中，涉及許多糖尿病的發(fā)病機(jī)制和臨床治療的基礎(chǔ)知識點，例如，消化系統(tǒng)中糖類物質(zhì)的消化和吸收、內(nèi)分泌系統(tǒng)中胰島素的分泌和血糖的調(diào)節(jié)等，而病理模型的建立又需要動物實驗的常規(guī)觀察、管理和操作技術(shù)，因此，設(shè)立“糖尿病病理模型的建立”這一綜合設(shè)計性實驗，可將動物生理學(xué)許多理論知識點與動物實驗技能相結(jié)合，提高學(xué)生對動物生理學(xué)相關(guān)內(nèi)容的理解、掌握和運用，增強(qiáng)動物實驗的設(shè)計與基本操作能力，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的有效途徑。

二、綜合設(shè)計性實驗的實施

通過設(shè)計、實施典型課題的實驗方案，可有效地訓(xùn)練學(xué)生思維的邏輯性、科學(xué)性、發(fā)散性和廣闊性。同時，在現(xiàn)有實驗室條件和學(xué)生的理論水平下，考察學(xué)生實驗方案的可行性。因此，綜合設(shè)計性實驗的方案，是學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識和技能，獨立或在教師的啟發(fā)、指導(dǎo)下，所提出的實驗?zāi)康牡慕鉀Q方案。這對學(xué)生和教師都有比較高的要求：綜合設(shè)計性實驗要求設(shè)計方法多樣、包含知識點多、操作方便、安全可靠[3]。

1.實驗?zāi)康?。制造或破壞相?yīng)的結(jié)構(gòu)和器官，模仿糖尿病的發(fā)病機(jī)制，以引起臨床高血糖典型癥狀。

2.實驗的方法。①查閱資料。以科技文獻(xiàn)的檢索方法查找相關(guān)研究方法，歸納、總結(jié)最新研究進(jìn)展。高發(fā)的糖尿病主要有兩類：Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。因此，設(shè)計不同類型的糖尿病病理模型增加了實驗的復(fù)雜性和多樣性②設(shè)計實驗方案。以5～7人組成實驗小組，根據(jù)文獻(xiàn)資料分析設(shè)計不同類型的糖尿病病理模型制備方案：Ⅰ型糖尿病主要以化學(xué)藥物方式破壞胰腺β細(xì)胞，Ⅱ型糖尿病以高糖、高脂日糧與少運動相結(jié)合造成胰島素抵抗或不敏感。動物實驗設(shè)計主要有3個要素：受試對象、處理因素和檢測指標(biāo)，兼顧三方面因素的綜合設(shè)計性實驗方案才具有科學(xué)性[4]③實驗方案的確定。在經(jīng)過大量的前期工作后，每位學(xué)生獨立撰寫開題報告；接著召開小組討論會，首先由學(xué)生闡述實驗設(shè)計方案，并詳述理由；其次，由教師和同學(xué)輪流提問，以確定實施細(xì)節(jié)，對于不確定的環(huán)節(jié)，設(shè)立實驗以探索。最終，修改得到一個大家都認(rèn)可的“可行性”方案④預(yù)實驗。在教師的指導(dǎo)下，按照基本確定的“可行性”實驗方法和步驟，進(jìn)行預(yù)實驗，以獲得動物實驗的初步感性認(rèn)識和操作經(jīng)驗，同時，學(xué)生與教師共同探索不確定的實驗環(huán)節(jié)，最終確定簡捷、可行、科學(xué)的實驗方案⑤正式實驗。在教師的監(jiān)控下，嚴(yán)格按照確定的實驗方案進(jìn)行實驗，觀察和記錄實驗數(shù)據(jù)，以獲得最佳的實驗結(jié)果。如果實驗過程中發(fā)生意外，教師要積極協(xié)助同學(xué)緊急處理，以免影響實驗結(jié)果、降低學(xué)生實驗的興趣和學(xué)習(xí)的積極性。

3.分析和總結(jié)。實驗后的分析總結(jié)是創(chuàng)新綜合設(shè)計性實驗的升華，學(xué)生在整個實驗過程中的探索、學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)造性、多樣實驗方法的運用，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，實現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。

三、綜合設(shè)計性實驗的關(guān)鍵

在綜合設(shè)計性實驗教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性和實際動手操作，研究開發(fā)與臨床疾病相結(jié)合的綜合性、創(chuàng)新性實驗對于深化實驗教學(xué)改革、培養(yǎng)學(xué)生廣泛參與實驗和自主學(xué)習(xí)、自主實驗具有積極的意義，此類實驗的開設(shè)為動物生理學(xué)的教學(xué)和實驗改革提供了新思路。

1.教師要做好幕后策劃。精心設(shè)計好每個細(xì)小的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。設(shè)立的綜合設(shè)計性實驗項目要集中突出綜合性、實用性與可行性；教師提出的實驗項目與實驗要求，沒有現(xiàn)成的實驗步驟和具體方法，完全由學(xué)生自己動腦筋、自己設(shè)計、自己操作完成，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性；對于實驗中遇到的問題，要積極啟發(fā)、引導(dǎo)，支持和促進(jìn)學(xué)生自主思考、互相討論、共同解決問題；在整個實驗過程中，要以科研小組的團(tuán)隊分工合作、共同探究的形式為主，使學(xué)生發(fā)揮個人特長、共同探究解決實驗問題，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考與團(tuán)結(jié)協(xié)作的創(chuàng)新，以科學(xué)的方法解決實驗中的各種困難。

2.處理好“教”與“學(xué)”的關(guān)系。綜合設(shè)計性實驗重視把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有實際意義的問題中，通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)、通力合作解決真實性問題，學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識、團(tuán)隊協(xié)作和解決問題的思路和方法，旨在創(chuàng)新培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力、自主學(xué)習(xí)的能力，因此，與基礎(chǔ)性實驗不同，在綜合設(shè)計性實驗中，教師需要發(fā)揮的是指導(dǎo)、輔助作用，指導(dǎo)和監(jiān)督學(xué)生查閱資料、設(shè)計實驗方案、監(jiān)控實驗過程，對產(chǎn)生的疑問、出現(xiàn)的各種問題給予熱心“輔助”，注重以啟發(fā)、引導(dǎo)式培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)力、想象力和創(chuàng)造力，鼓勵學(xué)生對未知領(lǐng)域進(jìn)行探索，所以，綜合設(shè)計性實驗的開展給教師提出了更高的要求：必須具有靈活多樣的教學(xué)方式，扎實的理論基礎(chǔ)，更多、更新的實驗方法和操作技能，才能快速、準(zhǔn)確地指導(dǎo)學(xué)生做好綜合設(shè)計性實驗[4]。

3.淡化結(jié)果、注重過程。與基礎(chǔ)性實驗不同，綜合設(shè)計性實驗創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿始終：學(xué)生掌握查閱文獻(xiàn)資料的方法和技巧、綜合設(shè)計性實驗方案的確定、以論文形式的實驗報告的寫作，注重對各組實驗的特點、特色、結(jié)果和研究意義進(jìn)行研討和評價，真正培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)求真的態(tài)度和能力，“淡化結(jié)果、注重過程”才能在整個教學(xué)過程中充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，達(dá)到開展綜合設(shè)計性實驗的最終目的[5]。

糖尿病是目前高發(fā)的嚴(yán)重影響人們生活質(zhì)量和生命健康的慢性疾病，其中，涉及許多動物生理學(xué)基礎(chǔ)知識點，以“糖尿病病理模型的建立”為題開展動物生理學(xué)綜合設(shè)計性實驗，對提高學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論、基本知識和實驗操作技能，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力和動手能力有非常明顯的效果，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。

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[3]張戎，王迎偉，郭軍，等.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)綜合設(shè)計性實驗的探索和實施[J].中國高等醫(yī)學(xué)教育，2010，（4）：3-4.

[4]王慶松，孫林，侯燕芝.淺談綜合設(shè)計性實驗在醫(yī)學(xué)生物學(xué)教育中的實踐[J].繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2013，（02）：37-39.

[5]程馳.生物化學(xué)綜合設(shè)計性實驗教學(xué)模式探討[J].教育教學(xué)論壇，2012，（24）：242-244.

基金項目：河南工業(yè)大學(xué)優(yōu)培工程項目（YPGC2011-B02）

作者簡介：張慧茹（1967-），女，河北鹿泉人，博士研究生，副教授，主要研究方向為胰腺干細(xì)胞治療糖尿病和藥用植物內(nèi)生真菌。