基础生物学实验教学改革的构想与实践

2014-03-22罗继景

生物学杂志 2014年1期

罗继景

(广西大学生命科学与技术学院，南宁 530004)

基础生物学实验课程是生物学学科领域的一门基础实验课程，其内容的编排涉及了生命科学多个学科领域(包括从微生物到高等动植物以及分子、细胞、遗传及生化等领域)的基础实验，教学的目的是使学生在学习过程中认识生命、认识生命科学，了解生命科学的发展，了解生物学实验基本的方法和技术，掌握科学研究的技能；同时培养学生具备创新思维、独立操作以及科学探索的能力[1]。笔者在参与基础生物学实验教学过程中，发现目前实验教学存在一些不足。因此，尝试着对基础生物学实验课程的教学进行初步地改革探索。

1目前基础生物学实验教学存在的问题

目前基础生物学实验教学仍然普遍存在教学内容陈旧、教学模式和考核方式单一等问题。从教学内容来看，虽然实验内容涉及生物学多个学科领域，但都是以一个个独立的实验形式开设的，彼此之间没有明显的关联，实验内容和形式比较单调和陈旧[2]，而且在内容的编排设计上千篇一律，缺乏设计性和创新性；另外，几乎所有的实验均属于验证性实验，缺乏探究性、设计性和综合性的实验内容[3]。这些实验虽可以锻炼学生实验操作能力和对知识的理解，但还不足以培养学生科学的思维方法、解决科学问题的能力和独立完成实验的能力[1]。从教学模式上看，目前的实验教学模式还是以教师为主体的教学模式，教师在实验开始前逐一讲解实验内容，然后学生进行实验操作，教师从旁指导，最后上交实验报告。在这种情况下，学生处于一种被动接受知识的地位，难以激起学生学习的积极主动性，学生缺乏探索精神[4]。同时由于实验课课时的压缩，实验教学的许多重要环节，比如实验材料的准备、仪器的调试、药品试剂的准备等均由教师事先准备好，学生仅机械地按照实验流程操作一遍。这样的教学模式使学生缺少参与感，学生的学习热情不高，通常敷衍了事，任务式地完成实验课程的学习，这和我们要培养学生动手、思考、分析能力的初衷有很大距离。这种基于以教师为主体的以实验验证理论的教学模式[5]，无法适应当今社会发展对人才能力的需求。从教学考核上看，最突出的问题是实验作业缺乏设计，要求简单等，无法达到检验学生学习效果的目的。这些问题存在严重影响实验教学的质量，因而迫切需要对基础生物学实验的教学进行改革。

2 基础生物学实验教学的改革措施

2.1 以教学内容的编排调整更新为改革基础

为了达到教学改革的目标，必须以实验教学内容的调整为基础。首先，从内容的整合上，减少验证性实验内容学时安排，增加综合性设计性实验的内容[6]。如将“光学显微镜的使用与细胞结构的观察”与“DNA的细胞化学—Feulgen反应”这两个验证性实验的内容进行整合，由于这两个实验的方法与步骤大体相同，因此完全可以在制作装片观察细胞结构的同时，对细胞核中的DNA进行化学染色观察DNA的化学染色特性，这样在一个实验课时完成两个实验内容的教学。增加综合性设计性的实验内容有助于对学生探究能力与创新精神的培养[2, 7]。综合性设计性实验的增设是在整合原有的具有紧密联系的实验内容的基础上根据学科领域、实验内容和方法的不同将基础生物学实验分成不同的实验模块(如分成细胞、微生物、植物、动物、分子生化、遗传等实验模块)[8]，实现内容和实验形式的综合[2]。如在遗传学模块中可将“果蝇的饲养、性状观察、雌雄鉴别与杂交”和“果蝇唾液腺染色体的观察”等实验整合并开设一个综合性设计性的实验“果蝇经典遗传学实验”，实验内容包括了果蝇的饲养、性状观察、杂交、果蝇的遗传分析(单因子、双因子及伴性遗传等)、染色体结构变异的观察，以及对果蝇进行诱变以及突变表型遗传分析的内容。在进行内容整合的同时，也涉及到实验内容编排的调整，在综合性设计性实验的内容编排上将“实验方法与步骤”更改为“实验设计”，其内容由“实验设计”的“要求”取代(图1)。实验内容的调整为本文的“课堂教学模式的设计”奠定基础。最后，在实验作业内容的设计上，以原有的内容为基础，增加一些应用型开放型的题目。如保留绘图类型的题目，以便于教师从这些题目的作答情况中了解学生完成实验的情况；另外，还增加实验结果分析以及知识迁移型的题目等，增加这些题目可培养学生分析问题和知识应用的能力。

图1 基础生物学实验传统教学模式与改进教学模式的比较Fig 1 The comparison of the experimental teaching between traditional and reformed model in Basic Biology

2.2 课堂教学模式的设计

教学模式是包括教学思想、考核评价等与课堂教学相关的诸要素的体现与组合[9]。实验教学模式革新的重点是落实学生在教学中的主体地位，以及培养学生主动学习的意识和能力，让学生有更多自主学习的时间和空间，调动学生独立思考问题的积极性[10]。为了使学生在教学中由“被动”角色转变为“主动”，我们从以下几个方面进行了尝试。首先，变革实验教学方法，开放实验室，让学生主动参与实验教学的每个环节。例如，教师在每次实验课的最后预留一定时间引导学生阅读下一个实验的目的和原理、了解所需的实验材料等内容，精讲实验的要点和重点。然后将学生分成几个固定的小组，在课后由组长负责召集组员根据实验原理和目的查阅相关资料设计实验方案，确定实验所需要的实验用具及试剂，并在课前准备好实验材料和配制好所需的试剂。其次，实验课堂教学开始时由小组安排一名成员讲解并分享自己的实验设计方案，同时教师和学生一起对方案进行讨论与评价，对于不可行的实验方案由教师指导进行修正，以利于后续的实验教学环节的顺利进行。最后，学生按照自己的实验方案合理安排时间完成整个实验操作的过程，并按要求完成实验报告(图1)。以“果蝇基因诱变及突变表型的遗传分析”实验为例，教师仅引导学生阅读实验的目的和原理，教学的其余环节由学生查阅资料独立设计实验的方法与步骤去完成实验。在这种经过变革的实验教学模式中，学生独立进行实验方案设计、实验操作、数据分析以及实验报告等，使学生充分理解实验的原理，熟练掌握药品试剂用途及仪器设备的操作方法。这充分体现了以学生为主体的教育理念，教师仅引导学生主动地参与实验教学的大部分环节，因此可以充分调动学生学习的积极性和主动性，让学生全身心参与到实验教学中，因而获得比较理想的教学效果[11]。

2.3 采取多元化的考核方式

考核是实验教学中一个重要的组成部分，考核方式的设计直接影响着学生的学习动力、学习态度和教学效果[12]。考核方式设计的具体方案如下：1)从多个角度对学生的学习进行考核，每个与教学效果相关的因素都在总成绩中占有一定的比例，如考勤和实验态度占考核总成绩的10%；实验内容预习和实验材料、药品及试剂的准备占考核总成绩的20%；实验方案的设计和实验结果占考核总成绩的40%；实验结果分析、实验报告完成的情况占考核总成绩的30%。2)提高实验作业的要求，在实验作业内容中增加一些对实验结果分析的问题，要求学生针对获得预期的实验结果或未获得预期实验结果的情况进行分析并提出解决办法和修改意见(图1)。如在一次“减数分裂”细胞观察实验中，采用玉米雄花序作为材料观察花粉母细胞减数分裂的过程，由于材料取材时间不合适，做这个实验时大部分学生都无法看到减数分裂各个时期的细胞，只有一些学生能观察到“四分孢子”时期的细胞。针对这种状况增加结果分析类型的题目，要求学生分析未获得实验结果的原因，并写出实验改进方案。这样就避免了学生在得不到预期结果时就抄袭其他同学的结果的现象，同时也改变了实验作业要求单一的现状。

3 结束语

在基础生物学的实验教学中，应大力改革实验教学内容、实验教学设计和考核方式，逐步建立以学生为主体、教师为主导的课堂教学模式，这充分体现了“以学生为本”理念[7]。在实验教学过程中充分发挥大学生的认知主体作用，使学生在主动学习的过程中培养自己的科研思维、实验设计、实验操作、实验结果分析以及知识应用迁移的能力，这对培养生命科学领域中的创新型人才具有重要意义。

参考文献:

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