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浅谈自然科学实验教学创新

一、生物类通识课程实验探索

(一)实验内容的选择设计

1.呈现基础性和趣味性

非生物类专业的学生虽然缺乏基本的生物学实验操作技能,但对生物学实验却充满着好奇与渴望。据王国强等(2005)调查显示,非生物类专业本科生对生物实验课很有兴趣和有兴趣的高达96.30%②。由于学生的基础不同,兴趣各异,全面开展基础生物学实验技术方法的学习和训练,其工作量会非常繁重。因此,根据非生物专业不同学科的需要和学生不同的基础,同时设置不同层次的生物学基础实验项目,着重扩大共享面,有利于教学活动的开展。就大多数非生物专业学生而言,既体现基础性又有趣味性的生物实验,通过认真观察、探求尝试、独立思考,同样会对生物学基本内容产生较深刻的感性认识,使之提高对生物学的兴趣,达到促进培养学生科学世界观和严谨的科学研究态度的目的。据此,设计大量基础趣味性实验,能在侧重提高身心素质的实践教育中实现严谨笃实与轻松快乐的平衡,能够让学生在愉悦的情感体验中享受学习生物学的乐趣,唤起学生的求知欲望。

2.突出交叉性和探究性

理工科学生具备一定的实验技能,在基础性生物类课程学习后,应进一步鼓励他们运用所学去参与探索生物学奥妙,大胆尝试更加专业的生物学实践性活动,引导学生在解决生物学问题后进行主动学习。设计的基本和综合性实验,能给予学生一些潜在的才智得到发现和发挥的机会,让学生在由浅入深、由简单到综合的实验过程中,逐步培养创新意识、创新精神和创新能力,为未来的学习和研究打下一些基础。教育也要为发展学生的个性服务③,对于少数特殊需求的学生尤其与生物学相关专业的学生,经过一些必要的基本技能训练实验后,教师逐步引导学生参与特殊类拓展型实验,设计条件允许的创新性实验,鼓励其与生物专业学生课外研学,共同开展跨专业领域的研究,从而扩展实验的创新空间。

3.实验模块的应用

通识课程面对的学生是多样的,不同模块可对应不同类型、不同需求的学生(图2)。模块1的设置主要针对艺体生、文科生,实验项目无需太多的实验技能就能完成,如生物鉴赏、植物水插生根、玫瑰精油的提取等;模块2主要针对理科生、工科生,项目设置以预备性实验为主,包括对基本仪器的使用、基本方法的掌握以及数据处理能力的训练,目的是为后续的学习打下坚实的基础;模块3、4设计体现生物学特色,难度适中,具可操作性,如体表微生物的检测、DNA提取、动物养殖等,对学生进行实验技术方法的训练,从而培养学生的实际动手能力、综合分析能力、创新能力和科学思维能力。实验模块既可单独进行,也可穿插合并,基本能实现学生专业分流和对口所需,并进行开放式实验教学,学生完成规定的实验下限数项目,可预约多选多做。

(二)更新教学模式

理论课和实验课教学合理衔接、互相促进,可以充分发挥生物科学作为一门实验性科学的创新优势。但选修生物类通识课程的人数众多,要照顾到全体学生,就要在学习内容、学习时间、学习方式上为学生提供自助餐式选择性学习的空间。实践中,实施以培促教,培训专业学生尤其是师范专业学生成为实验教学助教,与指导教师共同成立“三三制项目组”,每两名本专业学生负责三个层次各一项实验,指导教师1/3时间用于指导预实验、1/3时间用于管理和协调、1/3时间用于实验过程和结果评价。专业学生参与指导非专业学生的选择性实验,从实验教学方面可以丰富课堂教学的形式,降低教师的工作强度,大大提高学生动手的“面”。通过“生生合作”的实验教学模式,搭建专业与非专业学生互动学习平台,以满足学生多样化、多类型、多层次的适应性要求,真正营造出自主学习、合作学习和研究性学习的良好环境(图3) 改革评价方式,科学考核学生的学习效果,摒弃终结式考核。教师从设计思想、参与程度、实验组织与操作、实验报告书写等多方面对学生的能力进行综合考评,最终把学生从应试教育引向素质教育和创新能力的培养。

二、课程改革效果与思考

(一)理论与实践并重,形成了理论与实践、课内与课外一体化的培养体系

实施开放性实验,打破了理论教学一统天下的不利局面。通过生物学实验,学生加深了对生物学知识的理解,在宽松真实的实验环境中,获得了科学的思想和方法,对学生研究能力和创新能力的培养起到了重要作用。实践性教学有效地延伸和补充了课堂教学,开阔了学生的视野,取得了比单纯课堂教学更好的效果,也提供了开展课外科技活动的平台,有利于学生人文素质和科学素质的养成和提高。学生实验兴趣浓厚,积极主动,参与探索性和求新性的实验实践后,个性品质也得到了充分发展,形成了自主学习的良好氛围,在本校举办的课外素质拓展活动之生物学知识竞赛中,参赛学生人数逐年递增就是很好的例证。

(二)实现了实验教学资源共享,协调了横向课程与实验重复之间的矛盾

生物类通识课程的教学内容广泛,各课程条块分割,但实验实践环节都有交叉和重复。统一开设非专业开放性实验,打破独立的课程界限,弥补了没有统一教材的缺陷,也转变了实验室专为某一课程或项目服务的观念,避免重复购置,减少了资源和空间的浪费。实验项目共享,受益面广,学生各学所需,既可根据所学课程针对性选择实验项目,也可以不拘泥于课程而尝试有自我兴趣的实验。教师也能根据教学需要,择机选择一些实验项目引入课堂,因材施教。同时,把热点问题或科研成果引入到实验教学中,根据个人所长进行实验指导。通过理论与实验教学的兼融,组成了具有交流意识和科研意识的教师团队。

(三)专业学生的再实践,提升了学生的非专业能力

专业学生参与实验项目的开发和指导,改变了他们的被动学习状态,增强了其动手能力和主动适应社会的能力。教学中主体地位的实现开启了学生限制性思维向开放性思维的转变之门,对学生的适应能力、人际交往能力、组织管理能力、实践能力等非专业素质的提高起到了导向作用。在课余丰富的实践活动中,将学生从考试型引向研究型学习,增强了对理论与实践知识内在联系的认识,也培养了其团结协作的精神,建构了师生间互为主体的和谐关系。

三、结语

通识课程是大学本科阶段的基础课程,无论是发展学生的智力还是对其以后的专业教育都将起到很大的促进作用。大学的课程应该具有无限的开放度④,具有较宽知识面的人才便于向更高层次发展。开放性的实验活动,是整合知识学习与技能培训的有效途径,确实能增强通识课程的影响力,提升课程的品质。如何改进实验教学运行机制、优化实验项目、提高管理策略并逐步创造一个更加优质的创新环境,需在今后教学实践中不断改革和探索。

作者:温涛 颜鈺梅 单位:宜宾学院生命科学与食品工程学院 宜宾学院继续教育学院


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