杨晓华 高宏敬 张雷

[ 作者简介 ]

杨晓华，女，河北怀来人，张家口学院，实验师，本科，研究方向：生理学实验。

高宏敬，女，河北张家口人，张家口学院，实验师，本科，研究方向：医学实验。

张雷，男，河北怀来人，张家口学院，实验师，本科，研究方向：解剖学实验。

[ 摘要 ]

高等教育“生理科学实验”的目的是培养学生的创新能力。“生理科学实验”旨在培养高素质、创新型人才，结合跨学科的理论和实验研究方法，设计包括基础体验、综合体验和创新体验，结合多层次的学习内容，取得了良好的效果。

[ 关键词 ]

创新能力;生理科学实验;教学

“生理科学实验”是生理学课程的重要组成部分，大多数生理学知识是通过实验室研究和临床实践获得的，是基础医学与临床项目之间的重要联系。近年来，我国教育将传统体验、创新体验和虚拟体验相结合，培养学生发现问题的能力，特别注重科学思维和创新能力的培养。

1 创新的内涵和作用

创新是一种不同于传统思维的思维方式，它利用已有的知识和材料，在特定的条件下改进或创造新的元素，并产生一些有用的结果。它包含三个层次的含义：第一，更新;第二，创造新的东西;第三，改变。创新能力是指创造性地解决问题，兼顾具体目标和能力。创新能力包括创新思维、创新能力、创新技能等，是一种思维方式，它可以创造性地、独特地解决问题，提供独特的解决方案，并产生新的、有意义的结果。从社会发展和个人生活的角度来看，创新意识就是人们愿意创造一些前所未有的东西。创新意识具有创新性、社会性和个性特征，创新精神是放弃旧观念，创造新事物的精神，要有高度的使命感和责任感，创新精神是培养人的思维、意识和创新潜能的重要保证，创新能力是指利用技术和创新成果进行信息处理、实际操作和思想表达的能力。国际竞争的关键是创新理念的竞争，中国经济发展的关键突破是创新发展和建设。发展和深化改革，注重现代经济体系创新发展，为青年学生创造知识结构和创新能力，是国家富强和人才强国的一项科教战略举措，提高现代学生的创新意识是我们的历史任务。因此，培养现代学生的创造力是我国教育发展中亟待解决的现实问题。

2 生理科学实验教学与创新能力培养的关系

“生理科学实验”的经验不仅可以补充和确认理论，而且是学生获取知识的主要手段。“生理科学实验”也是学生建立理论联系、掌握基本技术以及提高科学思维、分析和创新能力的有效途径。与理论训练相比，实验训练更具实践性、综合性和创新性，对于提高教育质量和学生的创新能力具有重要作用。因此，为了发展医疗，有必要建立符合发展目标的实验培训课程体系。

3 课程教学设计

3.1 课程教学目标

“生理科学实验”是一门独立的实验课程，旨在将生理学、病理和药理学实验分离和融合，是医科学生的必修课。高校要适应医疗卫生事业发展需要，以能力、科学、道德为导向，生理科学实验是跨学科的理论知识和实验研究方法。从医学研究的基础出发，开展创新实验项目，培养学生的科学实践能力和创新能力。

3.2 课程架构

实验课是强化和综合运用理论知识，培养学生实践能力和创新能力的重要工具。包括课程、实验教材、总体规划和医学研究的基本理论和基本技能，培养综合实验的基本知识和技能，加强科学研究，实施自主创新试点项目，逐步建立多层次、系统的培养体系，培养学生的科学、实践和创新能力。

3.3 教学内容与教学设计

“生理科学实验”包括基础理论、虚拟实验、基础实验、综合实验和自主创新实验五个部分。基本理论描述了科学研究、实证设计、数据统计、论文、动物和动物实验的原理，以及使用常规仪器作为基础进行基础性、综合性和创新性实验。生理科学实验可由52名学生在网络仿真系统上完成，主要內容包括基础实验、综合实验和自主创新实验。实验自主创新项目由学生自主设计。

4 课程教学模式

4.1 基础性实验、综合性实验的教学模式

培训资源和在线培训平台采用兴趣、压力和成绩相结合、在线教学、课堂教学和现场实验相结合的混合教学模式，开展基础实验和综合实验。

4.1.1 课前在线自主学习。每个实验项目的在线课程，让学生通过自主学习理论、方法和实验技术来解决问题，并制定实验解决方案和实验操作流程来解决压力引起的问题。

4.1.2 翻转课堂讨论和现场自主实验。在课堂上，学生首先对理论和实践知识进行实验，然后在实验前举行研讨会，讨论结束后，学生根据提出的实验项目进行现场独立实验。实验结束后，对实验结果进行统计分析，并对实验结果、机理及存在的问题进行探讨。

4.1.3 课后知识深层内化。课下，学生进一步分析实验结果，并准备单独的实验报告，加深知识。实验报告是研究材料的一种形式，由关键词、文本和参考文献三部分组成。

4.2 自主创新实验的教学模式

学生创造力的发展是复杂进化理论、课程理论和早期综合实验学习的基础，使学生能够掌握基本知识和技能以及教授的创新实验指导，发挥主导作用，并提供医学材料基础研究和先进研究领域的信息。通过独立文献和实验设计，小组学生完成创新实验申请和项目小组竞赛，确定课堂上有1～2个重大项目，由班主任监督和实施。本课题组的国防项目是独立完成和学习的，该过程包括医学研究课题准备、项目准备、实施、答辩和研究工作的全过程。

5 生理科学实验培养创新能力的要点

5.1 在实验教学中培养创新人才

创新教育的主要目标是培养学生的创造力，它体现在教师的教学中。关键不是教学生做什么，而是让他们知道如何思考，既要向学生传授知识，又要激发他们的思维;在经验中，教师要感受和理解知识形成和发展的过程，用研究理论解决实际问题，培养独立思考和实践的新的科学精神。除培养学生的基础知识外，更重要的是要关注在过去的工作中遇到的新挑战、新领域、新成果和创新。在某种程度上，科学的发展与创新的潜力是密不可分的，因此优化教学内容，更新教学方法，理论联系实际，提高学生的创新能力是实验教学的指导原则。

5.2 激发学生科研兴趣，启发学生创新思维

在此之前，大多数学生不能将理论知识与科学实践有机地结合起来，失去了对科学研究的兴趣和实践创新意识。兴趣是最好的老师，所以对于教师来说，如何使学生对科学研究产生兴趣，并正确引导学生发展是一个非常重要和困难的问题。研究小组定期就学生的课题交换信息，并以报告的形式提供给研究小组，以鼓励学生对研究活动感兴趣，并帮助他们了解研究活动与未来研究和工作之间的意义和不可预知的联系。根据“人才培养与创新论坛”的理念，让学生熟悉“人才培养与创新论坛”的内容和方法，学习科研项目和前景，利用科研成果了解社会经济科学的研究价值，激发学生科研兴趣，促进学生创新思维。当学生对科学研究产生兴趣时，他们就会积极地研究、实践、创新，在研究、实践、创新的过程中产生快乐的情感和体验，从而开展科学研究，享受科学研究。

5.3 鼓励学生尽早参与科研，培养学生的实践能力和创新思维

传统的教学更注重理论知识和实践技能，而实验则更注重基础的认证培训和示范实验。在开展实验时，实验材料是由试点项目的教师制作的，大多数学生完成实验并书写实验报告，但没有仔细考虑实验的每一步，只是单纯做实验，这样的实验课不能激发学生的创造力。一些学校甚至没有实验课程，这意味着大多数学生缺乏创造潜力的机会。如果学生已经掌握了基本的实验技能，教师要进一步提高学生在实验中独立思考的能力，唤醒学生对科学研究的兴趣，发展他们的创造力。为了开展生物学研究，学生要以实验组的形式选择课题，通过图书馆和互联网查阅文献，制定实验程序，并在实验课程中逐步优化实验项目，在此过程中，学生应有效利用网络资源，注重创新和思考。只有这样，学生才能在未来的工作或研究中及时、独立地获得许多新的知识和技能，从而提高自主学习能力。对于科学研究来说，重要的是科学基础，它在很大程度上决定了科学工作的价值，因此培养学生的科研能力显得尤为重要。

6 基于创新能力培养的“生理科学实验”课程教学措施

6.1 在传统实验中注重动手能力、团队合作精神及解决问题能力的培养

传统实验包括基础生理实验和复杂生理实验，在传统的实验中，实验的元素和内容由负责准备实验材料的教师确定，并将学生分成小组，实验教师指导学生在规定的时间内按照计划的步骤完成实验，通过基础实验的设计，使学生能够更好地理解基础理论知识，学习常用实验工具的使用方法，掌握基础生理实验的操作技能，为今后进行复杂、创新的实验奠定基础，加强学生的综合实验技能，确保学生能够充分运用基础实验技术提高知识的综合应用能力。综合实验项目和内容仍由有经验的教师确定。通过实验教学，学生的实验技能得到了加强，合作意识、集体主义意识和责任感也得到了提高。该实验提高了学生的理论知识，提高了学生对生理和课程的兴趣，提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

6.2 应用虚拟实验有助于学生扩大视野，开拓思路，弥补实验条件的不足

为提高生理科学实验的教学效率，教师可以在课程中引入一种虚拟实验系统。学生可以点击相应的图片查看实验结果，虚拟实验系统包含大多数的生理实验，如刺激强度和频率对骨收缩的影响。实验设备、药物的使用和手术都很复杂，动物生活条件和试验场地的个体差异较大，通过虚拟体验能够丰富实验的内容。例如，内分泌科的学生可以在模拟实验中观察葡萄糖浓度曲线，观察血液中胰岛素对葡萄糖的作用速率，深刻了解理论，深化实验观察和新的研究方法，为学生提供实用的具有科学思想的创新体验。

例如，在“神经干动作电位及其传导速度的测定”实验中，学生可以学习测量线速度的驾驶能力，加深理论知识。通过模拟神经元活动的功能，受试者的神经数量发生了变化，如阈值激励和最大激励。通过多次虚拟实验的实践，学生可以快速学习实际的实验方法，减小实验误差，加快实验过程，大大提高实验的成功率。通过将虚拟体验与真实体验相结合，可以提高生理实验的教学效果。

6.3 在创新实验中培养学生的科研思维，保护学生的积极性

作为创新实验的一部分，学生也被分成4～5人/组，实验设计是在有经验的教师的指导下进行的，学生自行查找资料和选题，但必须遵循以下原则：

（1）科学性原则;

（2）可行性原则;

（3）实用性原则。

选定主题后，在明确实验研究的目标、原则、阶段、意义和预期结果后，配合教师在动物实验、药物、设备等方面进行科学合理的策划和难度较大的实验。经过初步的尝试，对实验中存在的缺陷进行讨论、检测、补充和修改，完成修改后的实验过程。实验要求每组学生在实验过程中收集好数据，实验结束后，选择一组学生，报告并总结小组的目标、原则、步骤和意义。分析并讨论结果，在理解和收获的过程中，实验组成员进行总结。

在实验教学的过程中，学生通常通过以下几种方式进行选题：

（1）在对文献熟悉的基础上，学生可以改进经典的实验方法，或者根据初始实验改变影响因素。在这个过程中，学生要保证改进的可行性和科学性，本设计可以进一步加强学生的技术实验，加深学生对一些理论知识的理解。

例如，学生在“哺乳动物动脉血压的调节”实验中进行实验性手术，血压水平的初步实验会影响多巴胺，因此要分析低、中、高剂量多巴胺对家兔血压的影响。

（2）重复建立一种动物疾病的病理模型。学生对动物疾病的病理模型感兴趣，许多人希望在现有的教科书或文献中复制动物模型，并评估它们的成功，在成功复制了病理模型后，学生研究了治疗动物的药物。例如，在“家兔急性右心衰模型制作及给予硝普钠后的心衰情况有何改变”实验的体质研究中，学生体质失败率较高，大多数学生都失败了，但热情仍然很高。教师要鼓励学生分析失败的原因，保留问题，让他们对未来的计划充满希望。创新实验是一种学生自主获取材料、开发实验过程和研究开发的教学模式。

7 结束语

大学是培养创新人才的基础，大学实验室是培养创新人才的摇篮，实验培养的目标应该是培养人才，建立实验学习体系，培养学生的创新能力。从物理实验课程开发的角度来看，教学内容和教学方法与学科建立和创新发展紧密结合，与自身的课外活动、自由学习和训练相结合。在课堂中，发展与创新是一个基于实践的学习过程，学生的科学思维能力、实验设计能力和科技创新能力将得到很大的提高，只有在创新人才的实践中才能取得良好的效果。与传统的实验教学方法相比，学生和教师都要花费大量的时间和精力，传统的标准反应模型不能对学生的创造力进行准确的评价，传统的评价方法不能对教师和技术人员的工作进行量化。因此，必须优化实验室资源配置，提供实验经费，建立有效的创新实验学习评价和激励机制，继续研究创新实验模式。

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