动物形态学 :动物形态学

更新时间:2024-09-21 10:01

动物形态学研究动物体内外的形态结构以及它们在个体发育和系统发展过程中的变化规律。动物形态学(AnimalMorphology)是动物学一支,该学科研究动物体的形态结构以及它们在个体发育和系统发展过程中的变化规律。所含括的范围很广,可分为几个科学:包括解剖學、比較解剖學、细胞学和组织学、古动物学和胚胎学等

概述

动物形态学形成于公元前四世纪。达尔文进化论的创立使形态学研究获得飞跃发展,19、20世纪初,宏观形态学研究已相当深入。综观动物形态学发展趋势,形态与功能多样性、应用形态学、发育形态学、生态形态学和神经生

物学中的形态学成为前沿课题。我国动物形态学发展现状是:无脊椎动物形态学虽有相当成就,但与国外差距甚大;在原索动物脊椎动物研究方面,文昌鱼的形态发生研究曾居世界先列,但在研究对象、领域和方法学方面有待进一步开拓;在生物学和医学方面虽取得了丰硕成果,但与国外差距十分显著。我国近期的发展战略应考虑抢救和建立传统形态学的研究队伍;培养新型的形态学研究学术带头人;有重点地开展动物形态学的全面研究,重点是教学必需的重要代表动物,我国特产、濒危物种动物和经济动物。

几种动物特征

一、原生动物

(1)身体由单个细胞构成。大小一般在几微米到几十微米之间。原生动物整个身体就是一个细胞,是最低等、最原始的动物,它们的形态结构和生理功能在现有各类动物中是最简单、最原始的,反映了动物界最早祖先类型的特点。

(2)具有一般动物所表现的各种生活机能。作为完整有机体,它们同多细胞动物一样,有各种生命功能,诸如应激性、运动、呼吸、摄食、消化、排泄以及生殖等。由细胞质分化出各种细胞器来实现相应的生命功能。例如用来运动的有鞭毛、纤毛、伪足,摄食的有胞口、胞咽,防卫的有刺丝泡,调节体内渗透压的有伸缩泡等。

(3)营养方式多样

一是植物性营养,又称光合营养,如绿眼虫等;二是动物性营养,又称吞噬营养,如变形虫、草履虫等;三是渗透性营养,又称腐生营养,如孢子虫疟原虫等。

二、多孔动物

(1)最原始、最低等的多细胞动物,又称多孔动物,统称为海绵

(2)体型多数不对称。

(3)没有器官、系统和明确的组织。

(4)具有水沟系。

三、刺胞动物门coelenterate

(1)体型呈辐射对称。辐射对称是一种原始的对称形式,即通过身体的中轴,有多个切面能把身体分成相等的部分。两辐射对称是由辐射对称向两侧对称发展的中间形式。

(2)具有两胚层,这两层细胞是胚胎发育到原肠胚时期所形成的外胚层和内胚层。出现原始的消化循环腔,有口无肛门,它的口既是摄食的口,又是消化后的食物残渣排出的地方。

(3)出现组织分化。主要分化为上皮肌肉细胞、腺细胞、间细胞、刺细胞、感觉细胞和神经细胞,其中上皮组织占优势。

(4)具原始的肌肉结构:上皮细胞内包含肌原纤维,上皮与肌肉没分开,称皮肌细胞。

(5)具原始的神经系统——神经网,是原始的神经组织。

(6)代表动物:水螅薮枝螅

课程改革

为了有效地将以研究形态结构为主的课程教学提高到一个崭新的水平,结合动物医学院实验室近三年来建设的情况,本文从构建动物形态学课程的必要性和动物形态学课程教学改革者二个大的方面论述了如何提高动物理学形态学实验课程的教学质量。这对于培养兽医学、动物科学、动物药学动植物检疫专业的学生的专业知识结构与实践能力具有非常重要的意义。

2003年在湖南省教育厅的大力支持下,湖南农业大学动物医学院基础实验室被列入了省基础示范实验室建设范围。属于该实验室之一的形态学功能室由动物生物学、动物解剖学、动物组织学与胚胎学和动物病理学等主要研究形态结构的课程组成。由这些课程所构成“动物形态学”是动物科学专业、动物医学专业、动物药学专业和动植物检疫专业的一门必修的专业基础课。动物形态学实验是这门课程的一个十分重要的组成部分,它十分强调实践技能与动手操作技能的培养,实验的重要性勿庸置疑。为了有效地提高这门课程的教学质量,结合我们实验室近三年的建设情况,本文将谈一谈我校动物形态学实验课程体系的构建及实验教学的改革。

1动物形态学实验课程体系构建的背景

以前动物形态学实验教学没有达到其应有的效果。其原因主要在于以下三个方面:第一,“以课程为中心”的教学模式使本属于形态学研究范围的课程没有进行整合,而是每一门课程都有相对应的独立的教研室和实验室,分别独立完成教学任务。第二,在传统的教育模式影响下,本应体现整体性的知识被人为地分成独立的几块。例如:解剖学科讲“肾脏的组织结构”时讲授了肾脏的位置、形态、大小、结构、质地、光泽、颜色和它与周围组织结构的关系以及肾脏为什么会具有排泄功能;组织胚胎学课程讲“肾脏的显微结构及其与功能的关系”时也讲大体的解剖学结构;病理学课程讲授疾病状态的肾脏为什么会出现排泄功能紊乱时必将正常肾脏组织的大体结构和显微结构再一次进行学习。这样,“肾脏的结构与功能”这一完整的知识的学习就在二年多的时间内由三门课程分割成为三段完成。结果是,每讲一门课程时必有一定程度的重复,同时又都不是一个完整的知识体系。这样,在形态学实验教学中过分地强调课程界限,没有注重系统性和整体性,从而不利于学生把握知识的连贯性。第三,按照传统的教学计划与教学内容来讲授形态学范畴的各门实验课时,由于存在相互独立教学的问题,有些实验内容重复、实验方法相近,许多仪器设备相同。这样,学校有限的经费不仅是分散投资,而且又是一定程度的重复投资。从而学校对各课程实验教学经费投入不足,仪器设备陈旧,各课程所在教研室的仪器设备利用率低。

2动物形态学实验课程体系的构建

2.1将所属形态课程的实验有机地融合为一门“动物形态学实验”课程

基础兽医学中形态课程包括“动物生物学”、“动物解剖学”、“动物组织学与胚胎学”和“动物病理学”等可观察到各器官形状的基础课程。其实验教学主要是用肉眼或显微镜观察组织标本以验证课堂教学的内容。由于这些课程同属形态学科,其实验内容均涉及到组织形态结构的变化,有相当大的共性,在实验内容、实验方法和实验设备等方面有较大的重叠。为此,我们将这几门课程的实验融合为一门“动物形态学实验”。学生通过开设的一系列实验项目的学习后,能主动地将这几门课程中相对独立的有关知识彼此衔接、融会贯通,形成一个低等动物如何进化到高等动物(动物生物学的研究内容)、从正常结构(动物解剖学、动物组织胚胎学研究内容)到异常结构(动物病理学的研究内容)变化的比较完整的认识。与此同时,通过这些实验项目的学习,学生能了解并掌握形态学科在科学研究中常用的方法、手段和实验设计思路。这样学生既巩固了已学过的理论知识,又发挥了他们的主观能动性,强化了他们的基本操作技能。

2.2重新构建新的实验类型

传统的实验教学基本上都遵循一个模式,即老师讲解实验目的要求、原理、操作方法和注意事项等,然后由学生按照实验指导按部就班地去做。这些实验项目无论怎样说都是属于验证性的,在实验过程中,学生只好循规蹈矩、照葫芦画瓢。经过近三年的实践,我们在有限的时间内减少了常规的验证性实验项目,增加了综合性和创新性实验项目。因为验证性实验旨在验证所学理论知识,加强学生对理论知识的理解和记忆。单纯开设这一类型的实验项目,远远跟不上当今时代变革和科技进步的步伐。与此同时,这一类型实验项目无法将重点置于学生基本专业技能的训练、主观能动性的发挥、科研能力的培养、综合能力的训练和创新思维的培养与提高;也无法充分挖掘学生的学习潜能,提高学生的学习欲望和热情。基于上述原因,我们对老的实验项目类型进行了一定的调整:将原来的几个单纯的验证性项目合并为一个综合性项目,将原来的综合性实验项目根据学科当今的发展趋势改造为创新性实验项目。综合性和创新性实验项目能全方位多层次地锻炼学生的综合能力,也能发动学生将学过的知识运用到实际当中去,达到学以致用、举一反三的目的。以实验三十“动物疾病病理”为例,这是创新性实验项目,在实验实施的过程中,我们以实验动物为研究对象,强调学生从多角度多范围制造致病因子,复制多种疾病的动物模型,然后要求学生通过前面所学到的大体解剖方法、组织结构显微观察的方法以及有关的理论知识来分析各种疾病的病理变化。在这一过程中学生无疑要通过肉眼观察和显微观察各大器官的病理变化之后才能推测出发病的作用机制,这必须要求学生学会了前面的综合性实验项目中涉及到的实验技术,如:既要懂得常规解剖方法、组织制片技术,又要懂得尸体剖检方法。尽管这一实验项目的开展需要较大的工作量,但他们的确学到了不少的东西,而且他们的聪明才智在这里得到了淋漓尽致的体现。

2.3构建新的教学实习的模式

过去的教学实习由显微测微尺的使用、室外照相、冲洗印相与放大以及石蜡切片的制作(包括正常和病理组织石蜡切片的制作)等几部分构成。这种旧模式的实施,没有将动物形态学所有课程所要掌握的基本技术囊括进去,学生没有自始至终将一个实习项目的所有内容进行巩固与加深,并在此基础上产生探索性的新理念和观点。自从我们购置投影仪、数码装置、多媒体互教显微系统、徕卡冰冻切片机和樱花切片机等重要实验设备以来,我们对教学实习的内容进行了一定程度的扩充,组建了动物形态学教学实习平台。新的教学实习模式既可以让学生进一步回顾以前所有实验项目内容,又可以让他们的潜能得以自由充分的发挥,以达到“各尽所能、人尽其才”的理想效果。比如:我们教学实习项目有“特种经济动物(猫和狗)的比较解剖观察及动物组织实验技术”与“动物疾病模型的复制”二个实习项目。通过第一个实习项目的学习,学生不仅可以获得特种经济动物与一般家畜家禽各大系统器官的形态结构差异的感性认识,又可以通过对这些感性认识进一步比较分析,然后查阅大量资料,找出这些差异是如何与其生活习性和生理功能相互联系起来的。由上述可知,经过这一项目的实习,学生既可以对前面实验过的动物的重要骨骼、肌肉、神经和血管的大体解剖、各器官组织切片显微观察作进一步的回顾与熟悉,又可以将这些已获得的技能进一步升华。通过第二个实习项目的学习,学生自行复制动物疾病模型,作好实验记录,如体温情况、精神状态等,然后作尸体剖检,对系统病理学进行观察、在老师的诱导下制作病理大体标本和眼观重要器官的病理变化,制作病理切片和观察切片,获取实验结果并撰写小论文,小组论文答辩和讨论。通过这一系列内容的学习,学生既可以复习前面所学病理实验内容,又培养了他们的严谨务实的科学态度和科研作风,为他们进一步深造创造了一个良好的开拓创新环境和条件。

3动物形态学实验教学的改革

3.1实验教学方法的改革

“动物形态学实验”的特点决定了它与以往实验教学的方法不同。不能按传统的观念,仅将实验作为理论教学的一种延续辅助手段,或仅让学生在实验课中加深掌握理论知识和巩固一般形态上的认识和区别。而“动物形态学实验”课程是要求学生了解实验过程,在实验室增加动手操作和参与实验的机会,倡导实验过程和实验结果并重。这样,在教学方法上就不应该项遵循传统的“程序式教学法”,在教学手段上提倡学生多动手操作,参与实验设计,使他们在整个学习过程中由被动变主动,激发学生学习上的自信心和观察事物的兴奋感。以实验三“羊的活体解剖”为例,每个学生班(26人)宰杀2头羊,其中一头为正常状态下的羊,另一头为疾病状态下的羊。每个学生班分为二小组,其中一小组宰杀正常状态下的羊,另一组宰杀疾病状态下的羊,然后在教师的指导下,由学生亲自主刀将各头羊进行活体解剖。最后学生对两种状态下的羊的各大系统、重要神经和血管、肌肉进行仔细地观察,从大体解剖上找出正常状态下和疾病状态下组织器官的差异性,然后动手取材制作正常状态和疾病状态下重要器官的组织切片,从显微镜下找出这两种状态下这些器官的显微结构有什么不同,分析原因并得出结论。通过这一综合性实验的实施,我们发现,这种“以学生为中心,以教师为导向”新的实验教学模式所产生的效果与传统方法所产生的效果有显著的不同。它纠正了学生在课堂上仅仅重视实验结果而忽视实验过程的现状。按照这种新的方法进行实验教学,在教师的引导下每个学生的创造潜能都得以充分的体现。他们的思维可以伸延到大脑的各个角落,从而每个学生都为自己找到了一个“宽范围”的想象空间去求异思维,最终使一个个较复杂、较深入的问题得以准确地解决。

3.2实验教学手段的改革

3.2.1购置的新教学仪器设备显著地增强了师生在课堂上的交流与互动的能力

《动物组织胚胎学》和《动物病理学》这两门形态课程实验的共性是都需要借助生物显微镜来认识器官组织的显微结构特点,而且组织切片的观察在这两门课程的实验中占有相当大的比重。传统的教学安排是每次实验当中,每个学生使用一台显微镜,各自观察本次实验所规定的组织切片,然后在课堂上完成生物汇图,作为实验报告上交。这样,在观察组织切片时,学生与学生之间、学生与教师之间互不相干,各自观察自己的切片。最后的结果是,作为一个班集体,有少数部分优秀的学生还是能看懂本次实验所有的组织切片,并完成实验报告;有相当大的一部分学生能完成实验报告但只看懂了其中一部分切片结构,还有少部分学生根本就不去看显微镜,而是将显微镜和组织切片置于一边,全部精力用于完成生物汇图。这种状况产生的重要原因之一是教学设备的陈旧,旧的教学设备的使用无法架起师生相互联系的桥梁。尽管我们曾经对实验课堂教学形式作了一定程度的改革,学生每次实验课后的收效与以前相比还是有很大的提高。但由于设备的限制,我们还是认为结果不太理想,在有限的时间内实验教师无法对每一位学生掌握实验内容的情况了如指掌。为了进一步提高我们的实验教与学的效果,保证每位学生最大程度地掌握每次实验内容,形态学功能室于2005年购置了一套新的形态学实验教学设备“DLT2000多媒体互动显微示教系统”。该设备包含有:摄像系统、图像管理系统、图像分析系统、尼康株式会社显微镜、语音传输系统、学生对讲终端、主控桌台、主控电脑、图影仪和显示屏幕等主要构件。自从使用这套设备后,实验教师通过主控电脑可以掌握每位学生在课堂上的学习态度,因为每位学生是否使用显微镜以及观察切片的整个过程最终都归口于实验教师的主控电脑上了。同样,学生通过图影仪及显示屏幕也可以了解其他同学是否在认真地观察组织切片情况。这一设备的另一优点是,如果学生在实验过程中遇到看不懂的结构时,可以通过语言传输系统和学生对讲终端来实现与教师的交流和沟通,然后教师可通过尼康株式会社显微镜和摄像系统将这位学生所指示的结构通过图影仪和显示屏幕现场演示给每位学生看,直到他们弄懂。所以通过使用这套新的实验教学设备,每位学生能很好地完成每一次实验内容,实验教师与学生在课堂上的交流与互动性显著增强。另外,老师上课也没有过去吃力,因为教师就没有必要对每位学生逐个调试显微镜以指导他们去找到其所需的组织结构,达到了一举多得的效果。

3.2.2多媒体教学设备的使用,增强了动物形态学实验教学的形象性和生动性

形态学课程实验是始终贯穿“形态结构的观察”这一条线索。形态结构的认识单纯凭纸上谈兵达不到应有的学习效果,而且学生会觉得单调和枯燥。为了配合形态学实验教学“理论联系实际、大体联系镜下、病理联系临床、局部联系整体”的指导思想,形态学功能室广泛收集了大量的图片资料,制作了一批精制优美的实验教学课件,这些课件美观庄重、图文并茂、病变典型。通过使用多媒体教学,老师上课没有过去吃力,上课时的形象性和生动性加强,学生学习时的趣味性和新奇感加浓,体现了良好的师生互动能力。

参考资料

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