摘 要：在現(xiàn)代生命科學(xué)趨向微觀的大環(huán)境下，綜合性高等院校的生物類專業(yè)對動物生理學(xué)實驗課程不會很重視。然而，由于其相關(guān)教學(xué)的獨特魅力，如直觀反應(yīng)生命活動、有效增進學(xué)生動手能力、和醫(yī)學(xué)聯(lián)系緊密、利用現(xiàn)代儀器自動化分析等，在培養(yǎng)方案中又不能放棄這門課，而只能限制其課時。那么，如何在有限課時內(nèi)充分展現(xiàn)本課程的特色，就是一個緊要的問題。于此，本文提出了建設(shè)動物生理學(xué)實驗精簡性本科課程的可行性方案，其中，具體闡述了各教學(xué)內(nèi)容安排方式和授課思路，期望對此問題的解決有所貢獻。

關(guān)鍵詞：動物生理學(xué)；傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)；課時精減；理論聯(lián)系實際

生理學(xué)強調(diào)生命機能的機理研究，是傳統(tǒng)生物學(xué)的代表學(xué)科。的確，歷史上，和生物學(xué)相關(guān)的諾貝爾獎就起名為“生理學(xué)獎”。生理學(xué)本初是對于人體而言的，但由于動物（特別是高等動物）與人類機體結(jié)構(gòu)和功能的相似性，而且多數(shù)實驗是在動物身上開展，現(xiàn)在的生理學(xué)常被稱為“動物生理學(xué)”或“人體及動物生理學(xué)”。實際上，借鑒此概念，現(xiàn)在還有“植物生理學(xué)”領(lǐng)域，甚至有“微生物生理學(xué)”的提法，本文的內(nèi)容并不涉及。下面的論述中，如只謂“生理學(xué)”，即指“動物生理學(xué)”。

一、 建設(shè)精簡版動物生理學(xué)實驗的必要性

傳統(tǒng)生理學(xué)的研究重心在組織水平、器官水平和系統(tǒng)水平?，F(xiàn)在，隨著整個生命科學(xué)領(lǐng)域向微觀方向發(fā)展，生理學(xué)也開始追蹤細胞及分子水平的機理，如“炎癥的分子機理”和“睡眠的分子機理”等。不過，傳統(tǒng)的生理學(xué)實驗的教學(xué)卻獨具魅力。首先，宏觀水平的實驗讓學(xué)生們可以直觀地體驗生命活動的規(guī)律。其次，直接對宏觀動物機體的操作（生理學(xué)標本制備或手術(shù)），將大大提升參與學(xué)生的動手能力。然后，生理學(xué)和醫(yī)學(xué)聯(lián)系緊密，實驗中涉及的很多常識是學(xué)生十分感興趣的。實際上，上面提到的和生物學(xué)相關(guān)的諾貝爾獎的全稱是“生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎”。最后，生理信號的記錄和分析都在計算機上進行，實現(xiàn)了儀器化和自動化，這一點其實是生命科學(xué)現(xiàn)代化的另一面（不僅僅是研究水平的“微觀化”），是學(xué)生應(yīng)該體驗而且也會樂于嘗試的。

由于和醫(yī)學(xué)聯(lián)系緊密，動物生理學(xué)實驗在各醫(yī)科院校廣受重視，被賦予很多課時。然而，在綜合性大學(xué)的生物類專業(yè)，由于生命科學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容太多，且微觀化是大趨勢，本實驗的課時安排難以十分充分——通常不超過36學(xué)時。如此，就存在一個尖銳的問題：如何在有限的課時內(nèi)，生動而充分地展示本課程的魅力，讓學(xué)生在較短的課堂教學(xué)時間中領(lǐng)略本學(xué)科的精髓，學(xué)到他們難以忘記的東西？這里，筆者結(jié)合多年以來在本課程教學(xué)中的經(jīng)驗談一談相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容安排和授課思路。

二、 教學(xué)內(nèi)容的安排和授課思路

按照總共36個學(xué)時的內(nèi)容，根據(jù)一周一次課，一次4到6個學(xué)時的安排，我們可以安排以下8個項目的實驗：

（1）準備實驗一：動物生理學(xué)機能實驗自動化記錄系統(tǒng)的使用；（2）骨骼肌活動特征：刺激強度、頻率與骨骼肌反應(yīng)的關(guān)系；（3）神經(jīng)干活動特征：雙相和單相神經(jīng)干動作電位、神經(jīng)干動作電位傳導(dǎo)速度測定；（4）心肌活動特征：蛙心期前收縮和代償間歇、心動圖與心電圖同步記錄；（5）心臟活動調(diào)節(jié)：蛙心灌流；（6）準備實驗二：哺乳動物的麻醉和基本手術(shù)操作；（7）循環(huán)系統(tǒng)活動及其調(diào)節(jié)：家兔心血管活動；（8）呼吸系統(tǒng)活動及其調(diào)節(jié)：家兔呼吸運動。

在“準備實驗一”的課堂講解中，應(yīng)該介紹生理學(xué)在生命科學(xué)中的地位（這是考慮到有很多同學(xué)并沒有同時選修生理學(xué)的理論課），本課程實驗的特點。然后，借助張力換能器（或稱“張力傳感器”），演示機能實驗系統(tǒng)對外界信號的引入，然后進行結(jié)果標記、存盤和反演等基本流程。同時，還要介紹實時記錄和歷史記錄的窗口對比、界面前景和背景以及格線設(shè)置等基本操作。一些系統(tǒng)應(yīng)用細節(jié)，如信號放大、低頻濾波、高頻濾波、區(qū)間測量等內(nèi)容，可以留待后面的具體實驗中，結(jié)合實例講解。

骨骼肌的活動特征是首個正式的實驗項目，標本制備比較簡單。由于刺激強度和刺激頻率對骨骼肌的影響的標本制備相同，這里進行合并安排。本節(jié)課需要結(jié)合骨骼肌的肌纖維的微觀結(jié)構(gòu)來講解其對刺激反應(yīng)的原理，另一個要點是說明骨骼肌作為生理興奮性組織，對外界刺激反應(yīng)的特點。

神經(jīng)組織是這里大家接觸的第二種生理興奮性組織，藉此可以小結(jié)一下，讓學(xué)生理解生理興奮性組織的普遍特點。神經(jīng)干實驗的標本制作比較復(fù)雜，開始挑戰(zhàn)大家的動手能力。另外，本實驗可以同時采用青蛙和牛蛙（動作反應(yīng)一快一慢）作為實驗材料，比較它們神經(jīng)干動作電位的傳導(dǎo)速度，而讓大家感受生理學(xué)實驗直接反應(yīng)宏觀機能的魅力。

在心肌活動的特征實驗項目中，我們再一次遇到肌肉組織?；凇捌谇笆湛s和代償間歇”的實驗內(nèi)容，我們需要讓學(xué)生了解心肌組織和骨骼肌組織對外界刺激反應(yīng)的模式之不同，以及其中所蘊含的生理學(xué)意義?！靶碾姾托膭又芷诘耐接涗洝睂嶒烅?，讓學(xué)生直觀了解“心電引起心動”這一生理學(xué)機制——由于其標本制備與期前收縮和代償間歇實驗完全相同，這里合并安排，也是遵循“有限課時內(nèi)合理包括更多實驗內(nèi)容”的指導(dǎo)思想。

“蛙心灌流”項目的對象也是蛙心，但需要注意的是，這里的實驗已經(jīng)達到器官水平，而不是上一個項目的組織水平。這樣的安排，一方面使學(xué)生了解到器官水平基于組織水平，另一方面又能注意到兩個水平的不同。

哺乳動物（這里用的是家兔）相關(guān)的實驗正式開始前，可以有“準備實驗二”，主要讓學(xué)生了解麻醉過程的復(fù)雜性，并熟悉高等動物手術(shù)（因為是活體，所以不應(yīng)再稱“標本制備”）的基本操作，為下面實驗的順利開展奠定基礎(chǔ)。本節(jié)課中，需要講解麻醉的意義、基本種類、麻醉過程中寧慢勿快和寧少勿多的原則等。實踐證明，本準備實驗作用明顯，后面的實驗的成功率大大提高，至少很少因為麻醉過程出問題而失敗。不過，增加此準備實驗，也意味著多使用一批家兔，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實驗動物學(xué)倫理觀，也不利于學(xué)生體會類似醫(yī)科人體手術(shù)的謹慎原則。所以，如果另外考慮到課時緊張的原因，也可去掉，但于正式實驗中，更加需要對學(xué)生強調(diào)麻醉過程中的耐心，以避免“手術(shù)前失敗”。

正式的哺乳動物實驗項目，首先是心血管活動的調(diào)節(jié)。實際上，上述從心肌到心臟再到這里的心血管活動的連續(xù)三個實驗項，一脈相承，讓學(xué)生體會從組織水平到器官水平再到系統(tǒng)水平的關(guān)聯(lián)和差異，是內(nèi)容安排上緊湊高效的指導(dǎo)思想的完美體現(xiàn)。具體的，比如說，在蛙心灌流實驗中，我們可以用“去甲腎上腺素”代替?zhèn)鹘y(tǒng)上使用的“腎上腺素”——它們在器官水平的效果是基本一樣的，都是強心的；而在家兔心血管活動調(diào)節(jié)的實驗中，我們可以告訴大家兩者在系統(tǒng)水平作用效果的差異：去甲腎上腺素由于引起全身小血管的廣泛收縮而大大增高血壓（因而被作為臨床上的“升壓劑”），進而引起神經(jīng)中樞參與的“降壓反射”，其中反射弧中的心迷走傳出神經(jīng)作用于效應(yīng)器“心臟”，產(chǎn)生抑制作用，可能會抵消去甲腎上腺素的強心作用。因而，臨床上的“強心劑”不是去甲腎上腺素，而是腎上腺素（不會引起血管廣泛收縮）。

呼吸運動及其調(diào)節(jié)也是系統(tǒng)水平的實驗，它涉及幾個重要的和前面實驗相關(guān)聯(lián)的知識點。首先，心臟的節(jié)律性來自心臟起搏點的自發(fā)產(chǎn)生的節(jié)律性電信號；而呼吸節(jié)律在系統(tǒng)水平產(chǎn)生，源于神經(jīng)系統(tǒng)的一個閉環(huán)反射弧。其次，呼吸運動的調(diào)節(jié)所涉及反射?。ㄅc呼吸節(jié)律產(chǎn)生的反射弧不是同一個）的傳入神經(jīng)在迷走神經(jīng)干中行走；而上面的心血管活動調(diào)節(jié)涉及的反射弧的傳出神經(jīng)在迷走神經(jīng)干中行走。這個對比生動地說明：一個神經(jīng)干是由不同神經(jīng)纖維組成——其中甚至它們的信號傳遞方向都不同。第三，心血管活動的調(diào)節(jié)中所涉及反射弧的機械感受器（與血壓有關(guān)），是在頸動脈竇和主動脈弓的，而呼吸運動調(diào)節(jié)的反射弧的外周化學(xué)感受器（與CO2和O2濃度有關(guān)）也是在這兩個部位，因而可以小結(jié)一下，讓學(xué)生思考它們?yōu)楹螘谶@兩個位置，有何生理學(xué)機理？

三、 課程建設(shè)的要領(lǐng)

從上述課程內(nèi)容安排，我們可以看出，由于課時的原因，我們略去了生理學(xué)的一些方面，比如涉及消化、泌尿、內(nèi)分泌等生理過程的內(nèi)容。但我們通過內(nèi)容的緊密銜接和授課思路的活躍進行彌補，讓學(xué)生能“窺一斑而見全豹”，充分領(lǐng)略本學(xué)科的獨特性和魅力。

的確，我們需要做到課程中涉及的內(nèi)容盡量關(guān)聯(lián)、多對比和多小結(jié)。其中，在涉及相關(guān)的生理學(xué)機理時，可以和學(xué)生多作互動，讓他們多思考。另外，為了體現(xiàn)本課程和醫(yī)學(xué)緊密相關(guān)的特點，相關(guān)的講解可以有生動的舉例，比如，在講麻醉的復(fù)雜性時可以聯(lián)系麻醉致植物人、手術(shù)時需要專門的麻醉師等例子；在心血管活動實驗時，可以講解血壓和天氣以及血壓和年紀的關(guān)系，如此等等。

總的來說，整個課程內(nèi)容緊湊，知識豐富，課堂生動。學(xué)生方面，既有動手，又有動腦——身心愉悅又學(xué)有所得。如此，我們的教學(xué)目的就達到了，我們的課程建設(shè)就是成功的！

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作者簡介：

馬文濤，湖北省武漢市，武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院。