人体及动物生理学实验教学的研究与改革

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Science &Technology Vision 科技视界人体及动物生理学是高等院校生物科学等相关专业重要的专业基础课,分为理论教学和实验教学两部分。

现代教育改革的核心是提高学生的科学思维能力、研究能力以及培养学生的探索精神和创造力,其中现实有效的方法之一就是充分发挥实验教学的作用,进行实验教学内容和教学方法的改革。

1人体及动物生理学实验教学中存在的问题
1.1
实验内容分散,不紧凑,实验效果较差
实验课教学大多数是依附于理论课,按照授课计划每周固定时间单独进行,实验内容较为独立、不连贯,前后实验衔接不紧密,实验教学缺乏整体性,不利于知识点的相互联系和渗透,同一个模块中的实验被分散在不同的时间开展,降低了实验效果。

1.2实验教学中以教师为主体,学生能动性较差
过去的实验课教学方式是以教师为主体,教师亲自准备实验材料,讲解实验原理,然后进行实验操作示范,之后告诉学生实验结论,最后就是学生复制老师的实验步骤,得出实验结果。

整个实验过程中学生完全处在被动接受知识的地位,没有独立思考的机会,激发不了他们的兴趣,不利于学生发挥分析问题和解决实际问题的能力,导致学生能动性较差。

另外,一些有深度的实验尚不能有效开展,任课教师多采用直接播放实验录像的方式,实验效果大打折扣。

1.3学生重理论轻实验的思想广泛存在
目前,高等院校偏重对书本理论知识的考核,而实验课通常都是以考查方式进行。

为此,学生们普遍存在重理论而轻实验的心理。

在实验课上,学生抱着混学分的想法被动接受实验原理和实验过程,机械复制方法步骤,应付性的完成实验内容;甚至还有些同学认为实验课没什么意义,找各种理由逃课。

因此,转变学生的观念是实验课改革的重要环节。

1.4实验教学考核方式单一,考核体系不完善
以往实验课的考核形式主要以实验报告为依据进行,片面注重对结果的考查,而忽略了对实验过程的考核。

人体及动物生理学实验课的结果大多数是预知的,从而导致学生乱编实验数据,即使实验结果不理想也不去深入探讨引起实验失败的原因。

另外,还导致抄袭实验报告等现象发生。

学生缺乏对整个实验过程的掌握,不利于学生实验素质的提高和动手能力的培养。

2人体及动物生理学实验教学的改革
基于学校的办学宗旨和理念,进一步拓宽思维,转变实验课的教学观念,建立以学生为主体的实验教学模式是实验教学改革的核心,也是课程建设的重要项目,对此我们进行了初步的研究与探索。

2.1整合实验内容,创建实验模块,提高实验效果
我们优化实验内容,将联系比较紧密的实验进行有机组合成实验模块,比如,将“坐骨神经—腓肠肌标本制备”、“反射时的测定与反射弧的分析”、“骨骼肌的收缩总和与强直收缩”整合为“神经-肌肉-反射”实验模块;将“ABO 血型鉴定”、“红细胞的溶血作用”整合为“红细胞及理化性质”等等。

通过这种较为系统的综合性实验,既充分提高了实验动物的利用率,节省了实验开支,又可以培养学生多向思维的能力,加强对知识的融会贯通。

2.2改变教学方式,构建以学生为主、教师为辅的实验教学模式
针对实验教学中的弊端,我们在人体及动物生理学实验课中尝试
构建以学生为主、教师为辅的实验教学模式,初步建立了“问题-实验-验证-结论”的教学方式。

首先,教师要引导学生发现问题,激发学生的兴趣,然后鼓励学生自己通过实验去寻求解决问题的途径。

在新的教学方式中,教师充当实验的指导者和学生的助手,而学生始终在主动的学习探索未知领域的知识,训练了他们的思维方式和解决实际问题的能力,充分发挥了实验教学的作用。

2.3转变学生观念,注重学生动手能力和科研素质的培养
新版教学大纲已明确把培养学生的创新精神和实践能力作为人体及动物生理学实验教学的主要任务。

为此,教学过程中系统合理地安排实验课程体系,提高实验的趣味性,激发学生的兴趣和求知欲望。

将“基础实验、专业实验、综合实验”有机融合在一起,加大自主设计型和综合性实验的比例,减少验证性的实验,通过具体的实验操作加强动手能力的锻炼。

积极开展创新性思维训练,加强科学素质的培养。

人体及动物生理学实验的影响因素很多,同一个实验学生可能会得出不同的结果。

比如,“红细胞的溶血实验”中试剂的配置、血液采集时抗凝剂的量以及血液暴露的时间等等因素都可能影响到实验结果。

此时,教师要灵活的引导学生,不要拘泥于一成不变的实验结论,鼓励学生进行多角度思考,帮助学生寻找导致结果差异的原因并及时补救。

借助生理学实验还可以提高学生团结协作的能力。

在开展一些难度系数比较大的综合性设计性实验时,必须要借助于实验小组的方式让4-5个学生分工协作、共同完成实验。

通过分组可以让学生明确团队合作的重要性,为以后从事科研活动打好基础。

2.4改变传统的教学观念,创建研究型学习方式
根据建构主义的知识观可知,知识并不是被动接受的,而是由认识主体主动地建构起来的[1-2]。

因此,在高等教育活动中,“填鸭式”和“满堂灌”的教学方式是不可能把知识“灌”到学生头脑中去的。

建构主义学习理论认为教师是学生知识建构的帮助者、促进者,而不是知识的提供者和灌输者[3]。

基于上述理论,教师也应改变传统的教育理念,充分认识到课堂教育的“三合一”本性,即:知识信息的丰富性、知识判断的思辩性、知识迁移的生本性[4],设计科学和可操作性的开放式课堂教学;教学目标从传授知识为主转向培养学生学习和创造能力为主;采取灵活多样的启发式、互动式教学方法以活跃课堂,激发学生的学习潜能。

在研究型学习方式中要充分发挥学生的主体作用,创造宽松的实验教学环境。

鼓励学生提前预习实验原理,然后根据他们自己的理解设计实验步骤,亲自参与实验操作并最终得出结果。

学生严格记录实验现象和实验结果,并与教材中的结论进行对照。

如果发现实验差异,教师帮助学生分析问题出现的原因,并及时纠正学生错误的认识,做到对知识点的彻底理解,对其研究性思维方式的培养起到了积极推动作用。

2.5建立完善合理的多元化考核体系,重视能力考核
实验考核是实验教学中的重要环节,也是检验学生学习程度的重要手段。

通过考核还可以激发学生学习的主动性和创新性。

为此,我们对人体及动物生理学实验教学中考核方式、考核内容进行了改革。

努力将实验课“素质培养+能力培养”的培养目标科学地融入到实验的考核中,建立一套多元化的考核评价体系。

为了准确真实的反应学生的学习情况,我们采取“平时考核(占总分70%)+期末考核(占总分30%)”的考核方式。

平时(下转第76页)
人体及动物生理学实验教学的研究与改革
佟雪红
(盐城师范学院生命科学与技术学院,江苏盐城224002)
【摘要】提高实验课的教学效果是培养具有创新能力的应用型人才的有效途径,对提高学生的科学素质有重要作用。

本文分析了人体及动物生理学实验课开设的现状和存在的问题,并对实验内容体系的设置、实验教学方式、实验考核体系等方面进行改革,提出了一系列措施,为更好培养具有探索精神和实践能力的人才提供了理论依据。

【关键词】人体及动物生理学;实验教学;改革
※基金项目:此文为2013年盐城师范学院课堂教学改革立项项目研究成果,项目编号5807136638。

作者简介:佟雪红(1979—),女,汉族,山东潍坊人,博士,盐城师范学院生命科学与技术学院,讲师,主要研究方向为动物生理学。

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(上接第53页)考核(以百分制记)包括以下几部分:其一,日常考勤
10分,主要考察学生是否按时上课、上课时学习态度是否端正等;其
二,实验操作是否规范和熟练50分,主要考察学生在实验实施过程中
仪器操纵是否正确规范,有无违规操作;其三,实验报告撰写是否严谨
和实验结论是否合乎逻辑30分,主要考察学生实验结果是否理想,对
实验数据的分析是否合理等;其四,卫生打扫是否彻底10分,主要考
察学生是否保持实验台面的整洁、实验结束后是否及时清洁等。

期末
考核主要是实验操作,考查学生对已学实验原理和实验操作的掌握程
度。

教师根据已经学习过的实验方法和技术,设计一个综合性实验,要
求学生在指定时间内独立完成,全面考查学生的综合运用能力。

在考
核过程中,教师对学生在实验过程的各个环节进行全程跟踪,根据学
生的具体表现进行打分测评。

现代高等教育的目标是培养具有创新能力的应用型人才。

充分发
挥实验课的作用是实现上述目标的重要途径。

人体及动物生理学实验
课的教学改革尚处在摸索起步中,需要不断总结经验教训,才能为更
好地提高学生素质提供有力保障。

【参考文献】
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高校实验室工作研究,2011,107(1):10-11.
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2011,47(3):46-47.
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(3):156.
[4]计强.论“多元互动”自主学习模式[J].当代教育科学,2005(12):46-48.
[责任编辑:曹明明]
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Else C2:=OFF;
End if;/偏差大于设定值且趋向于设定值
If C1=ON OR C2=ON Then C3:=ON;
Else C3:=OFF;
End if;/趋向于设定值则强制输出锁死
If(SP-PV)>=0.0AND(SP-PV)′>=0.0Then C4:=ON;
Else C4:=OFF;
End if;/偏差大于且正在偏离设定值
If(SP-PV)<0.0AND(SP-PV)′<0.0Then C5:=ON;
Else C5:=OFF;
End if;/偏差小于且正在偏离设定值
2)动态PID控制指令合成
If(A1B1AND NOT C3)Then K:=8;/偏差处于保护区内且正在
偏离设定点,则进入保护调节。

Elseif(C4AND B2)OR(C4AND B3)Then K:=7;
Elseif(C5AND A2)OR(C5AND A3)Then K:=1;/偏差大于且
正在偏离设定点,则进入正常
调节,即使在死区内,也临时跳出,以提高响应速度。

Elseif(C2AND(A1B1OR B2)Then K:=6;
Elseif(C1AND(A1B1OR A2)Then K:=2;/偏差虽未在死区,但
若其趋于设定点,则也进入死区调节模式。

Elseif(B3AND NOT C4)Then K:=5;
Elseif(A3AND NOT C5)Then K:=3;/偏差在死区,且其未偏离设
定点,则进入死区调节模式。

Else K:=4;/保留
Endif;
3)动态PID控制指令输出部分
Select K;
Case K=1;{PIDA.P:=P2,PIDA.I:=I2;}
Case K=2;{PIDA.P:=P3,PIDA.I:=I3;}
Case K=3;{PIDA.P:=P3,PIDA.I:=I3;}
Case K=4;{PIDA.P:=P4,PIDA.I:=I4;}
Case K=5;{PIDA.P:=P3,PIDA.I:=I3;}
Case K=6;{PIDA.P:=P3,PIDA.I:=I3;}
Case K=7;{PIDA.P:=P2,PIDA.I:=I2;}
Case K=8;{PIDA.P:=P1,PIDA.I:=I1;}
Endselect;
式中Pk,Ik(k=1,2,3,4)为预输入程序的参数组,可按2.3.1节中
所述原则,依实际情况具体整定。

2运行效果前后对比
经过对滤池改进前后数据分析,绘制出下面的波动曲线对比图。

从图4可以看出,经PID调解后的滤池水位变化很小,滤池液位能够
保持恒水位运行。

3结束语
变参数PID算法和局部微分算法均已成功运用于水厂高速滤池
的液位自动调节,在实际生产中取得了较显著的效果。

从算法本身可
以看出,其是一套通用的PID改良算法,应用范围不仅仅局限于液位
调节,也可以推广到其它任何需要自动调节的被调变量类型。

【参考文献】
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[责任编辑:陈双芹
]
图3使用变参数PID调节前的液位曲线
图4使用变参数PID
调节后的液位曲线
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