针对布里斯托大学解剖生理学课程进行中英高校实验教学与生物理论的对比分析.docx

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针对布里斯托大学解剖生理学课程进行中英高校实验教学与生物理论的对比分析生物学是以生物的结构、功能、作用等为研究对象、以实验验证为基础的一门学科。生物学与化学、医学、农林牧业等领域具有密不可分的联系，生物产业更是被世界各国视为21世纪朝阳产业之一[1]。作为一门自然科学学科，生物学在高校教学计划中一般分为理论课程与实验课程两大部分，理论课程为实验课程的基础，实验课程为理论课程的验证手段，缺一不可。随着我国经济不断发展，各高校对自然科学学科逐渐加大资金、师资投入，力图缩小与发达国家高校之间的差距。但由于生源差异、师生比过高、课时不足、设备短缺等原因，很多课程并未能起到应有的教学效果[2]。笔者曾在英国布里斯托大学以一等学位完成研究生学业，在此期间参与了多门生物学理论及实验课程的学习，并与多所英国大学的师生就课程安排、教学方法等内容进行过交流、讨论。深刻认识到英国高校在理论课程设计、课程教学手段、实验室管理、实验课程开展等方面有许多经验和优点值得我国高校借鉴、学习。在此以布里斯托大学的解剖生理学课程为例，对我国高校与英国高校在生物学科理论、实验教学方面存在的差异、特点进行比较，希望对我国高校生物教学扬长避短、不断提高教学质量有一定的启发。一、中英高校生物理论教学差异对比（一）教学内容英国高校生物理论教学不以书本为教材，教师授课并不依照特定教材的内容次序进行讲解。以解剖生理学理论课“血液循环”这一章节为例，授课前教师分发讲义，讲义内容为教师根据参考书编写的课件打印版，如图1所示。讲义文字内容较少，仅列出教学内容的bullet-point（重点提要），其余内容由教师口述或举例讲解。因此对学生相关知识的掌握度要求较高，学生在上课过程中必须保持全神贯注。课前授课教师会提供参考书清单，学生根据清单查阅文献、教材，做好预习工作，课上直接讲解相对深入的内容或重难点知识。且每学期会安排数次Seminar（研讨课），教师在研讨课前给出数个问题，学生查阅文献、资料，整理、准备好自己的观点及发言内容。研讨课一般为十几位学生围坐一圈，每人依次汇报自学内容情况并回答老师据此提出的问题，进行交流、讨论。相对于我国高校理论课堂，从浅入深、更为具体的按逻辑结构教授知识的做法。这种设置能够使师生在有限的教学时间内，更好地把精力放在重要知识点的学习和理解上。对于学生的文献查阅能力、知识整合能力、表达能力、自学能力的提高都有显著的作用。但对学生的要求较高，如果学生不能合理安排时间并自觉完成学习任务，课堂中会跟不上教学进度，并最终导致挂科。（二）教学方法我国高校生物理论课程以讲述法为主，并结合举例法等手段，教师按照教学设计、教材内容讲解知识、提问、解答，学生听讲、理解并回答问题。这种教学方法较为注重逻辑性，有利于学生建构一个全面完整的知识网络，且更为适用于40人以上的大课教学。缺点是教师无法有效监控每位学生的学习情况，且课堂气氛相对较沉闷，仅部分学生能做到积极参与各类教学活动。因此目前不少教师开始采用一些新型教学方法，如翻转课堂、慕课、微课等。而英国高校生物理论课堂，讲述法所占比重较少，这与其注重预习、自学有一定的关系。对于较简单、容易理解的内容，教师往往会邀请学生进行讲述；只有重难点内容，授课教师才会采用如视频、图片等多媒体素材和举例法进行讲解。如“骨骼肌”一课中，邀请健身的学生上台，使用不同的姿势拎起各种重物，直观地展现肱二、肱三头肌在伸展、屈曲过程中的收缩和变化。且英国高校课堂以20人左右的小班教学为主，气氛相对更为放松，部分教师甚至不会阻止学生课上看手机、进食，只要学生能做到积极发言、参与讨论。很多课程还会出现多名老师共同授课的情况，如解剖生理学中“血液循环”为研究循环系统的老师教学，“胚胎发育”则由另一名主修胚胎的教师授课，甚至会邀请企业专家讲授某一章节的内容。这种教学方法有助于教师了解每个学生的学习进度，学生上课的参与度也更高，并能够使教师更好地把个人科研成果转化到课堂教学中。图1解剖生理学理论课程讲义截图（三）课程考核我国高校课程期末考核试题主要由较大比例的客观题和少量主观题组成，考试通过难度较低，多数学生只要做到认真听课、好好复习，都能够通过考试。部分课程的期末考核方式为完成课程论文或做PPT展示，但要求不高，不少学生论文东拼西凑、PPT全程照读。根据英国高等教育统计局（HESA）调查数据可知，英国高校课程通过难度较高，很多学校课程通过率不足80%，其中生物专业辍学率接近7%[3]。大部分课程期末考试只有少量客观题，或没有客观题，仅有主观题由学生选答（如5题选3题作答）。每道题需1～2页A4纸作答，题干往往融合了课程中多个章节的知识点，需要学生仔细斟酌并能够举一反三运用所学知识进行解答。且基本每门课都有做Presentation(PPT展示）的要求，学生必须脱稿并在指定时间内展示完毕，时间过长过短都会扣分。做PPT的素材和课程论文都要有引用标记，严格按照学术论文的要求完成，一旦被发现抄袭或“借鉴”，作退学、遣返处理。因此学生对于学习很有紧迫感，这也是为什么英国学生能够积极完成预习、自学。但学生普遍焦虑感较重，压力过大导致心理、精神疾病需休学治疗的不在少数。二、中英高校生物实验教学差异对比（一）教学内容英国高校实验课程课时设置与我国类似，但实验类型及内容有一定的差异。我国实验课程以验证性实验为主[4]，学生根据课上实验员提供的试剂材料及老师讲述的原理、流程，按部就班完成实验、得到结果。而英国高校实验课程中设置有更多的探究性实验，即教师提出猜想，学生集思广益后自行设计并完成实验，根据得到的实验数据结合理论知识进行分析，得出最终结论。这有助于学生熟悉实验设计和操作流程，并能够培养学生的创新思维、自主学习能力和动手能力。另一个较大的差异则是英国高校对实验室安全教育的重视，所有实验课开始前都设有专门的安全教育环节，实验手册的第一部分内容均为安全须知和实验守则。学生还需登录学校系统完成安全教育习题，及格后方可进入实验室。反观我国部分高校只在大一第一门实验课前进行安全教育，许多学生到了大三大四已经彻底忘记安全操作守则和实验室规章制度，缺乏应有的安全意识。近几年来，各类实验室安全事故及导致的师生伤亡引起了社会各界的广泛关注，其中89%的事故都与学生的不安全行为有密切关系[5]，加强实验室安全教育刻不容缓。（二）教学方法英国高校师生比较低，基本在1∶10～1∶15之间[6]，且学校资金相对充足、软硬件设施较为完善，因此多采用小班教学，通常1位实验老师负责10名以内学生的实验指导和答疑。以布大解剖生理学实验课为例，在骨骼这一章节的实验学习中，每位学生需轮流上操作台回答老师的提问并按要求展示或指出特定骨骼结构。同时实验室中还配备有数个显示屏，以确保所有学生都能够实时观看实验教师的操作。教师完成实验教学后，学生以4～6人为一组分组完成实验。多名实验员会在实验室内不断走动、观察各组实验完成情况，并随机提问，不允许出现学生不参与操作的情况。而对于一些无法做到每位学生亲身参与的实验，如循环系统章节中学习动物心脏结构，布大则通过虚拟现实技术实现。该校搭建有生物系专用的eBioLabs系统，学生在系统中可观看多种动物的心脏3D模型，并可操控模型转动任意角度，观察任一切面及血液流动情况，还可拆解或重新组装。实验员不需要给每位学生提供心脏标本，学生也不仅仅只能隔着玻璃观察器官表面，节省实验材料的同时达到了更好的教学效果。（三）课程考核国内高校的许多实验课程无强制性课前作业要求，或课前作业不纳入课程考核体系。因此尽管许多教师会在课前提供相关学习材料，但大部分学生不会主动进行课前预习，这在一定程度上影响了课堂教学效果。且部分学生提交的课后作业和实验报告，除实验数据，其余内容全部照抄实验流程，不进行深入思考。甚至在课程期末考核中仍无法按要求完成实验操作。布里斯托大学的生物实验课程考核包括了课前作业、出勤、课后作业、实验考试等几部分，其中实验信息、实验课前习题和实验课后作业等内容都是通过其自主研发运营的eBioLabs系统实现的。学生在每次实验课前须登陆线上系统阅读实验信息并完成课前习题。实验信息一般为本次实验的原理、方法等基础内容，通过可交互动画等形式展现。如图2中的膝跳反应实验介绍，学生鼠标单击各部位可显示详细介绍并展示膝跳反应全过程。实验课前习题由20～30道客观题组成，学生可反复作答。未在课前完成习题或答题分数低于70分的学生禁止进入实验室，并扣减相应的期末成绩。图2实验信息实例课后学生需登录eBioLabs系统完成课后作业，如图3所示。课后习题由系统打分并反馈意见，错题也会显示相应的解释说明。学生还需要将实验数据套用EXCEL模板完成电子实验报告并上传系统。与我国目前实验课提交纸质实验报告相比，电子材料无涂改痕迹、无笔迹差异，且系统可自动判定报告中的数据，因此教师只需要批阅实验分析等文字部分，极大地减轻了工作负担。目前很多英国高校都有建设类似的线上学习平台，或多所学校共同开发、使用、维护同一个系统。图3实验课后作业实例三、结语英国高校在生物理论及实验课程的教学安排、课程考核方面有许多优点值得我国高校取长补短、借鉴学习，尤其是英国高校大量使用虚拟现实技术，并建设相关系统、平台用于教学，有效地解决了实验材料、教学场地不足的问题，并显著地提高了教学效果与教学质量。我国高校应在结合我国基本国情的基础上，尝试广泛运用类似的新技术、新方法，改善当前高校生物教学中所面临的一些问题，不断提高教学效率、培养具有创新能力的高素质人才。参考文献:[1]Y·简姆斯·康.生物产业是21世纪的“朝阳产业”[C]//中国国际高技术成果交易会生命科学与生物技术产业论坛论文集,2006.[2]陈劲松.现代高校生物教育专业实验教学问题研究[J].高教学刊,2017(3):74-75.[4]王波.浅谈中西方生物实验教学之差异[J].时代教育,2015,(4):197.[5]董继业,马参国,傅贵,等.高校实验室安全事故行为原因分析及解决对策[J].实验技术与管理,2016,33(10):258-261.叶璐瑶.浅谈中英高校生物理论及实验教学的差异——以英国布里斯托大学解剖生理学课程为例[J].教育教学论坛,2020(19):100-103.