创新性实验教学方法探索与实践

　　摘 要： 培养大学生的创新能力是目前大学教学改革的重要内容，它对学生各项能力尤其是创新能力的培养有重要的促进作用。在总结创新实验经验的基础上，作者进一步对教学方法进行了探索与实践，不仅促进了学生创新能力及综合能力的培养，而且保证了教学的教学质量，同时也为今后其他实验性教学的开展积累了经验，提供了参考。
　　关键词： 创新性实验 实验教学 创新能力 综合能力
　　
　　大学生创新实验活动是以项目为载体，由学生个人或团队，在导师的指导下，自主选题，自主进行实验方法设计，自主开展研究工作，自主组织项目实施和进行数据分析处理、撰写总结报告等工作。活动的目的是激发学生对实验创新的兴趣，培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生创新能力、团队精神和科学素养。随着高等学校越来越重视对大学生的创新意识和创造能力的培养，近几年来，大学生的创新能力已得到了日益提高。人才培养目标的重新调整，不仅使教育思想和教育观念发生了变化，教学内容、教学体系、教学方法的改革也逐步深入。在总结已有经验［１］的基础上，我们对创新实验的教学方式进行了探索与实践，以有科研课题的老师为核心设置多个研究课题组，实行本科生导师制，实现实验教学与科研的接轨，并对教学方法和教学手段等方面进行改革，取得了较好的实验效果。我们总结出以下一些具体做法。
　　一、不仅要注重科研的创新，而且要注重综合能力的培养
　　在以往的实验中，我们发现无论老师怎么强调实验前准备的重要性，实验前准备总是不充分。开始我反复强调要记笔记、列清单，但是很多学生总是做不到，而且自律性也不强，每次实验开始前通常是十几分钟的小型的茶话会，实验时总是缺东少西，甚至因某些重要试剂的缺失而使实验前功尽弃。针对此种情况，我采取以下措施，不做学生的保姆，而是分工明确，责任到人，大大改善了这种情况。这样使学生养成不依赖老师，独立思考，独立解决问题的能力。
　　在整个实验中，我们始终贯穿统筹学的应用。以前我们开设的验证性实验，大多是教师根据多年的经验总结出来的最合理最有效的技术及操作过程，只要照着步骤做大多可以做出相当好的结果。但是在这个过程中，学生没有体会到合理安排时间和每一步为什么如此做的精髓。统筹方法是一种合理安排工作程序的数学方法，它的应用范围极其广泛。所谓时间统筹就是如何利用和支配时间，使时间的浪费减少到最低程度，降低时间的无谓消耗，从而提高工作效率。因此，我们在创新性实验中除要求学生顺利完成实验任务外，还要求学生根据自己的实验计划设计最节约时间、最节约材料和人力的实验方案，而不是上来就做，单纯以目标为原则，使学生在科研中养成把握时间、珍惜时间的习惯，并在此基础上科学地运筹时间从而达到事半功倍的效果。
　　有些学生已经养成了老师布置作业被动完成的心态，可能这中间有时候会产生抄袭，甚至一个组的同学出现三个和尚没水吃的结局。针对这种情况，我们在布置工作时首先把任务发布出来，给出一个适当宽裕的时间，但是总时间是一定的，在前期停留时间长，那么留在后续环节的时间将会越来越少。另外，安排任务不再由老师明确分工，各小组拿到任务后自行协商小组各成员承担的部分。在规定时间内把每人负责完成的名单交给老师即可。在共同协商反复磨合的过程中，学生的合作精神得以培养，他们相互交流，各尽所能，共同推动研究顺利进行，团队精神得以建立。并且在这个过程中学生也真正体会到了团队的意义。在最后总结时，我们欣喜地发现学生有了很大的进步，不再认为“冲突”会毁了整个团队，而是在唇枪舌战中集思广益学到了很多东西，甚至为了在团队中能使自己的观点说服其他组员，会主动加班加点搞清更多的问题。另一个进步是学生不再认为团队中“1+1一定大于等于2”，他们发现只有互相尊重，清晰地表达自己的观点同时善于倾听别人的观点有时又要适当地学会妥协才是最终成功的捷径。而这也是我们开展创新试验所要达到的目标之一，因为科研不只是技术的积累。
　　二、对学生的评价方法改进
　　教学评价具有很强的导向功能，考核体系过于注重实验的成功与否，不利于引导学生主动学习和个性的发展。在创新实验中，我们形成动态的评价体系，评价贯穿始终，涉及学生各个方面能力的评价。采取多种多样的考试形式，如查阅文献、独立学习新技术、实验报告、课堂讨论、回答问题、综述、开卷考试和实践能力考查等。考试内容上既包括技术的基本原理、基本技能、注意事项，又包括提出问题、分析问题、解决问题的综合能力及综合素质。这种评定方法，改变了过去唯结果为标准的评定方法，突出了对学生创新意识和能力的评定，激发了学生学习积极性，使学生由被动接受学习转变为主动学习。
　　在此基础上，对于表现好的学生，我们会让其参加后续的学生科研，取得相应经费支撑使其科研思路进一步实施和完善，从而达到科研的序贯性。同时也使创新性实验的辐射力不仅辐射到正在参与的学生，而且进一步辐射到尚未参与的学生中，激发他们对创新实验的兴趣和主动参与。
　　三、增加学生的反馈次数
　　在以往的教学中，我们往往到最后才要求学生写实验总结，造成学生在实验中遇到问题不能及时反馈及时解决。鉴于此，我们采取阶段书面小结加小组会议的形式就问题一一解决。例如在免疫印迹的教学中，我们实行的是“教—学—做”一体化教学方式。但在当周的书面小节中很多学生反映，自己做得不好是因为在教师讲解时，没能及时提问及前面一排同学挡住了视野，根据问题我们及时补加一次实验课弥补了这一不足。综述的修改我们直接利用了现在的快捷联系方式QQ群和Email来增加反馈的速度，学生可直接在网上随时和导师交流并得到指导教师的指导。经过反复的修改，学生掌握了综述写作的基本规范、布局与基本的谋篇思路，培养了一定的科研素质。
　　四、具体实施方案
　　让从未接触过科研的学生去完成科研工作的创新不是一蹴而就的，因此我们在教学中采取分阶段循序渐进式的教学方式。
　　1.导师学生见面会。
　　首先召开教师学生见面会，就要做的科研和时间安排进行沟通交流，对创新性实验的内容进行简单介绍，并就我们学科的特色和研究方向，定出大致的实验方案，让学生在课余时间针对此内容进行熟悉了解。
　　2.掌握基本操作，了解科学研究过程。
　　实验前进行5次专题讲座：如何查阅文献，如何写综述，实验设计专题讲座；实验基本知识和技术讲座，实验室规则和安全。之后安排一次实验教学观摩，介绍实验仪器和操作规范及有毒物质的防护。在介绍了基本的实验知识和操作技术之后，每位学生练习基本实验操作。目的是使学生循序渐进融入到科研的氛围中。
　　在这段时间，学生要利用课余时间就课题相关查阅文献，完成综述。
　　3.科研立题。
　　没有科研经历的本科生如何在短时间内迅速进入科研状态，我们采取了分布走的办法：第一，实验前的5大讲座是科研创新的热身；第二，在此基础上，学生的背景知识仍相当欠缺，此时我们会提供给学生一些类似的科研文献，鼓励学生先模仿后创新。与此同时指导教师详细讲解创新性实验的思路，讲述查阅文献的基本方法，为学生提供一些科研思路，鼓励学生广泛查阅资料，在借鉴他人的基础上边模仿边创新；第三，在模仿的基础上逐步形成自己的思路，最终达到引导学生自主设计课题方案的目的。
　　科研立题的时间我们会酌情放宽，主要达到以下目的：一是通过大量的文献检索、文献阅读完成一篇3000字左右的综述；二是实验技能训练阶段——学生从对实验的观摩到研究生的助手到最终自己独立操作已基本熟悉科研的基本流程和实验室的环境。这时，学生可以在教师指导下根据自己的兴趣设计自己的研究课题。
　　
　　4.课题论证答辩。
　　每个同学在讲台上用PowerPoint幻灯形式，介绍所选择的实验题目、研究背景、实验方法步骤如何，以及检测哪些指标，实验中需用到哪些试剂和仪器设备。然后由老师和同学就课题的合理性、可行性进行提问。课后该小组根据所提意见和建议进行修改和完善实验设计。
　　在课题论证答辩环节中，我们有以下几点经验。
　　（1）正性评价的运用
　　课题论证答辩要求每个人必须发言，这对于外向型学生来说是一个好机会，能应对自如。对不善于发言又没有自信的学生，我们采取提问的方式，这种提问有别于一般的课堂提问，我们把它称之为“循循诱导式”。根据皮格马利翁效应［2］：一个人一旦从你那里得到一种积极的暗示，那么他的生命就会处于一种积极向上的状态，就会不断朝着你期盼和赞许的方向不断成长和发展。缺乏自信的学生要发言必然很紧张，即便准备充分但在讲台上发言仍然会语无伦次，因此在提问前要针对他已提交的方案给予具体的表扬，然后问他是如何做到的，在提问时使学生不需要自己总结，这样就使学生的精神得到极大的放松。“你准备这个方案用了多长时间？遇到什么困难，采取何种方法解决，有什么感受最深的想和大家分享一下，你这个做得非常好，是如何想到的？如果给你足够的时间，能否做到更好？”经过一问一答的交流学生的优点充分展示，自信心也得到极大提升。在学生回答时，教师要不仅尽力发掘学生的任何一个闪光点，而且在做得好的地方要引导其他学生去发现并给予最大程度的肯定。在教学中，我们发现：在给以正性评价后，学生的积极性会有很大提高，不仅促进了实验的顺利进展，而且激发了主动求知的热情。课题论证答辩中准备最不充分的一个学生在一个月后，准备了一个完善的PPT，基本解决了同学所提问的各种问题，在最后总结时甚至主动要求在结题时汇报结果。
　　（2）学生的主体性体现
　　如细胞的冻存与复苏这节课，我特意安排学生通过上网下载，咨询科室研究生，综合过滤，将该课内容做成PPT。学生讲解的好处是学生提问踊跃，而且不只是讲授的学生做了准备，听得其他学生也私下预习过的，在没有压力下又多了互相竞争的心理，使学习变得轻松活泼而不是以往的被动式吸收。在整个过程中教师是旁观者，在争执不下时充当正确的引导者。最后教师又作为总结者去粗取精，去伪存真，并以更大的知识量使教学饱满。
　　这种教学方法使学生既加深了印象又掌握了学习新知识的方法，而不是老师传授多少才会多少，且掌握的程度不局限在老师的讲授范围内。这样真正达到了“授人以鱼，不如授人以渔”的教学效果。
　　（3）“Seminar”教学法的应用
　　在教学中，我们还把各小组的研究方案对换，互相挑错并提出可能的解决方案指出可取之处并予以推广。像这样的讨论，有指导教师全程辅导，因为学生所掌握的知识面毕竟欠缺，在关键时给以适当的提醒，学生的印象会更加深刻。正如爱因斯坦所说:“科学技术的发展史告诉我们，研究者一个人的思考和想象是不够的，就算他拥有新思想的诞生所需要的全部基础知识，依然不行，还得有来自外界的启发让他的想法真正成型。”
　　5.正式实验。
　　由各小组同学按照自己设计的实验方案进行实施，教师只负责提供所需器材，对实验过程不加干预和硬性指导。在这个阶段，学生可自行安排实验时间完成实验；教师在指导学生时不是逢错必纠。学生只有在实际操作时遇到困难才会思考。即便纠错教师也不是简单说这个应该是A而不是B，首先先问下为什么这么做，其次引导学生有没有正确的方法或是更加有效的改良方法，甚至我们会直接让学生去其它做得好的小组去取经。因为同学之间交流没有任何负担，而且学生会产生这样的心理：为什么他们组可以做得好，我们组难道不能有更好的改进方法吗？在这样的思想下，学生可能会产生你追我赶的思想，主动改进实验方法，由此达到启发学生拓展性思维的目的。在实验过程中，我引导学生正确看待每一次成功和失败的结果，正确分析，及时总结，并严格规范实验记录，使学生养成良好的科研习惯，培养科研素质。
　　6.统计分析结果。
　　我针对本小组的结果做PPT汇报，鼓励学生与他人合作，运用所学知识对结果进行解释、分析，培养学生的合作意识和团队精神；鼓励学生就科研中的问题提出自己的解决方案，培养学生的科学态度和创新精神。
　　创新实验的成果
　　（1）解决了学生“只会模仿，不会创新”的问题，提高了学生的创新能力。
　　（2）解决了学生被动学习的问题，增强了学生学习的主动性。
　　（3）解决了理论科研与教学脱节的问题，实现了“教—学—做”一体化，体现了创新性实验的精髓，并在教学中注重了学生其它能力的培养，提高了学生的创新和综合科研能力。
　　总之，我们在教学中努力把教学过程变为学生自主性、能动性、创新性学习的过程。教师充分发挥学习的组织者、引导者的作用，让学生在教学中由被动拿学分变为主动求知，体会和感受主动学习、探究学习的快乐，实现了教学过程中以教师为主导和以学生为主体的有机结合，并且在教学过程中不仅使学生在科研方面有所收获，而且使学生在综合能力方面有极大提高，为学生继续从事科研打下了基础。
　　
　　参考文献：
　　［1］陈琼霞，张磊.在病理生理学实验教学中开展创新性实验［J］.考试周刊，2010，10，（1）：213.
　　［2］王媛萍.“皮格马利翁效应”在高职德育中的运用［J］.经济与社会发展，2009，2，（7）：173-175.
　　
　　基金项目：本文系湖北省教育厅教研课题：病理生理学分层次实验教学研究（2008211）资助项目。