教育生态学视域下分子生物学实验课程教学研究

牛熙

摘要：以教育生态学理论为基础，从教育生态学视域审视分子生物学实验课程教学活动，对实验课程教学效果的全面提升、提高学生自主学习的能力具有重要的意义。以贵州大学为例，分析目前分子生物学实验课教学中存在的问题，结合教育生态学理论，在讨论研究现有教学问题的同时，提出改革教育理念、构建生态化的师生关系、营造舒适有效的生态教育环境、建立生态化教学评价等措施，进一步推进分子生物学实验课程教学改革的方向，全面提升教学效果，提高学生自主学习的能力。

关键词：教育生态学;分子生物学;实验课程;教学改革

分子生物学作为从分子水平解释和探究生命现象、功能和规律的学科，在生命科学研究领域发挥着极其重要的作用。分子生物学作为实验性很强的学科，实验课程的开展能让学生更好地理解和掌握分子生物学的基本理论，同时，对培养学生的动手能力有着积极的作用。教育生态学作为新兴的交叉学科，将生态学原理运用到分子生物学实验课程教学中，在深化师生教育生态理念的同时，可以促进实验课程教学效果的全面提升，提高学生自主学习的能力。

一、教育生态学基本理论及对分子生物学实验课程教学的作用

（一）教育生态学基本理论

首次将生态学引入教育学是1932年美国著名教育学家沃勒，他提出的“课堂生态学”将课堂视为一个生态系统，从生态学的角度分析研究课堂现象，使其能够更好地促进学生的学习和教师的教学，获得较好的教学效果。而“教育生态学”这一理论是由美国著名教育家劳伦斯·克雷明正式提出。该理论从生态学的视角分析和指导教育的发展。教育生态学理论认为课堂作为一个包含人群、课程和教室环境等多个生态因子的生态系统，构建合理的课堂内外生态环境，平衡各生态关系之间的发展，能有效提高教学效率。

（二）对分子生物学实验课程教学的作用

随着高校教学体制改革的需要，提高各学科课程的教学质量，在实际教学中增加教育生态学的理论已成为常态，但在分子生物学课程中开展教学生态学的研究却很少。分子生物学作为生命科学各个领域中教学和科研不可或缺的课程，其实验课程是生物类、农学类、医学类等学生必修的一门实验技术课程。为了实验课程有序高效地进行，常需要教师与学生、学生与学生、学生与环境之间的配合，将教育生态学理论引入分子生物学实验课程，将有利于提高分子生物学实验课程教学效率和质量的提高。因此，基于教育生态学理论，构建分子生物学实验课程教学生态系统，对其课程教学有着积极作用，主要表现在以下几个方面。一是将教育生态学理论引入分子生物学实验课程，能够从多个视觉帮助学生理解分子生物学理论知识，并熟练掌握实验技能;二是在教学生态中，教师与学生之间是相互依存和互动的，因此，能促进任课教师针对性地调整自身教学模式，根据学生的行为变化，引导学生主动参与实验课程，将课程主体由老师转换成学生，在保证学生能有效理解和吸收所授知识的同时，提高学生自主动手能力;三是创建与课堂生态高度契合的教学环境，促进学生积极参与实验操作过程，提高学生自主学习能力及知识探究能力，最终实现教学目标和教学效果的顺利完成。

二、分子生物学实验课程教学生态构建原则

（一）实验教学应以学生为本

在教育生态学视域下，分子生物学实验课程教学需要采用以学生为本的教学模式，让学生在实验教学中的主体地位得到体现，培养他们自觉学习和自觉思考的习惯，从而提高自身实验技能和综合能力，最终在学生层面上体现实验课程教学的全部价值。

（二）实验教学应保证较高效率

实验课程教学的效率能够充分体现出教育生态学视域下分子生物学实验课程教学的效果，对于学生掌握理论知识和实验技能有着重要的作用。分子生物学的实验课堂属于一个复杂的生态系统，含有教师、学生、实验环境、实验器材等多种生态因素，不同生态因素之间既有联系又有独自的发展规律。各生态因素若不能在生态系统中发挥有效的作用，就会降低分子生物学课程的教学效果。因此，为了保证分子生物学实验课程取得较高的教学效率，就得明确符合教育生态学的教学目标和教学实验方案，创新分子生物学实验教学课堂的教学形式，保证课程的教学效率。

三、教育生态视域下分子生物学实验课程教学生态现状

（一）教学生态理念失衡

在教育生态学视域下，分子生物学实验课程教学存在教育生态理论失衡的问题，其主要问题表现在：受传统教育模式的影响，贵州大学分子生物学实验课程教学仍以教师为中心的讲课模式，学生按照老师提前准备好实验方案，按部就班地进行操作。学生学习分子生物学实验课程不是源于自身对科学研究的兴趣，而是按照教学大纲完成自身专业课学分的需求。目前，贵州大学虽然开展了本科生SRT项目设计、大学生创业创新项目和实验室开放项目等来弥补本科生实验设计、实验操作等方面的需求，但大部分学生仍然只能通过传统的实验课程教学获得实验操作的机会。

（二）教育生态主体失衡

以贵州大学为例，在教育生态学视域下，分子生物学实验课程教学存在教育主体理论失衡的问题，其主要问题表现在：受传统教育模式的影响，分子生物学实验课程中教学生态主体间关系与地位存在失衡问题。在分子生物学实验课程课堂这个生态系统中，主要包含教师和学生两类人群，而在传统教学模式中，教师与学生的生态因子地位仍然是相对稳定的，教师依然为主体，实验相关理论知识及操作仍靠教师传授，学生学习的主动性和参与性难以发挥。

（三）教育生态环境失衡

教育生态环境作为分子生物学实验课程教学的重要教学生态因子，在实验课程开展过程中起着重要的作用。在分子生物学实验课程教学生态中，生态环境通常是指班级规模、实验座椅摆放、教室分布、实验设备等物理環境。以贵州大学为例，教育生态环境主要存在以下问题。第一，由于实验经费和实验场地的限制，教学通常采取大班分组模式进行，由于人数过多，造成实验大多数都由一小部分学生完成，学生参与积极性低。第二，很多实验室台桌通常是根据房间大小进行设计的中央实验台，实验课程小组的同组成员通常只能分布在实验台桌的一侧。实验开展时，受场地限制，通常只能由1-2个学生完成，其余学生只可围观，导致学生的参与度降低。第三，受到实验室场地及分布的限制，分子生物学实验课程开展所需的基本实验仪器通常都放置在其他实验室，实验课开展时，学生通常需要在不同实验室来回跑动，降低了学生的学习效率及课程的教学效果。第四，由于缺乏实验的有效预习，学生对于整个实验操作过程及所用的实验设备仪器比较陌生，使得学生在实验课程结束后，仍不能很好地理解相关知识，导致实验教学的效果不佳。

四、教育生态视域下分子生物学实验课程教学生态构建

（一）改革教育理念

在教育生态视域下，构建分子生物学实验课程的生态教学，需要改变教师的教育理念，才能使课程教育生态理论失衡的问题得到根本解决。要想革新教师的教育理念，首先，应为相关教师提供教育生态学的相关培训及学习，帮助教师在教学过程中树立生态教育理念，使教师认识到分子生物学实验课程生态构建的重要性。其次，在实验教学的过程中，教师需要培养学生独立实验的能力，遵循以学生为本的生态教育原则，将教育生态化作为分子生物学实验课设计的前提，设计、研究实验内容，让学生能更好地完成实验任务。根据教学目标及教学内容要求，教师应遵循学生的自身设计想法，帮助学生自行设计分子生物学的相关实验内容，实现个性化教育，帮助学生对分子生物学实验产生认识及兴趣，使学生能够在生态学教育理念下，提高动手操作能力、逻辑思维能力和创新思维能力，从而促进分子生物学实验课程教育生态的构建。

（二）构建生态化的师生关系

在分子生物学实验课堂生态系统中，教师只属于重要的生态因子，但真的生态主体是学生。面对教育生态主体失衡的问题，教师需要构建正确的生态关系，实现分子生物学实验课程的教学生态化。教师在设计实验教学内容时，应将分子生物学实验课设为验证性实验、综合性实验和创新性实验。验证性实验包括学生应该掌握的实验技能，如琼脂糖凝胶电泳检测DNA、大肠杆菌的制备等实验以及移液器、离心机、超净工作台等仪器的操作。综合性实验包括根据实验材料或实验方法的不同，自行运用多种实验方法解决实际问题的实验，如用CTAB法、SDS法或试剂盒法提取DNA等。而创新性实验是学生在了解或掌握验证性实验和综合性实验的基础上，根据自己感兴趣的方向，查找相关文献资料，自行设计实验方案，自行操作、完成实验报告。其中，验证性实验由教师进行传统式教学，让学生掌握最基礎的实验和仪器操作;综合性实验可利用先观看实验录像、然后运用虚拟实验软件进行模拟训练，使学生提前感知相关实验原理和流程，加深对实验技术的记忆。综合性实验是整个实验课程的重心，学生根据教学内容和教学目标独立设计好实验，任课教师审核实验方案的可行性，实验过程中，尽量让学生独立完成，任课老师帮助答疑。

（三）营造舒适有效的生态教育环境

教育生态学视域下分子生物学实验课程教学生态的构建，需要通过营造舒适有效的生态教育环境，从而保证教学主体与环境因子实现平衡。例如，可以对分子生物学实验课程的人数及分组进行控制，一般课程人数不超过30人，每组人数控制在3～5人;实验课堂教学可以使用较小的实验台，让每组成员可以均匀分布在实验台的周围，让学生从实验设计到实验操作全程参与;除特殊要求的仪器外，实验课堂的基本仪器应尽量放置在实验课开设的房间内，学生可以在较近距离找到仪器;教师可以充分利用虚拟教学系统，将分子生物学实验的操作步骤输入电脑，制作相应的模拟场景，在实验开始前，学生可以通过观看实验录像以及运用虚拟教学系统进行模拟实验，让学生熟悉实验的操作过程，便于后续实验设计和实验操作的顺利完成。

（四）建立生态化教学评价

以往，学生实验课程主要以实验报告完成情况及实验结果为指标进行考核，考核结果存在一定偏差。教育生态学视域下分子生物学实验课程教学应建立更加合理的考核方法，主要包括六个项目。一是理论测试。根据虚拟教学系统中涉及的相关实验，建立实验原理等理论题题库，考核时随机抽取10～20题进行理论知识考核。二是技能考核。根据实验设计，考核使用仪器设备的操作，考察其对相关仪器设备的使用及维护情况。三是实验设计方案。根据学生实验方案设计的可行性考核学生运用所学知识解决实际问题的能力。四是平时表现。该部分主要考核学生实验准备情况、实验操作能力、出勤率等。五是实验结果。根据学生设计的实验方案考核实验结果是否符合预期。六是实验报告。考核实验报告的完整性和科学性以及学生对实验结果的分析能力。

五、结束

随着分子生物学理论和技术的不断创新，分子生物学实验课程教学的内容及方法也需要不断更新，面对目前实验课程教学存在的众多问题，需结合教育生态学理论，在分析研究现有教学问题的同时，采取改革教育理念、构建生态化的师生关系、营造舒适有效的生态教育环境、建立生态化教学评价等措施，促进高校分子生物学实验课程教学生态平衡，积极进行分子生物学实验课程教学改革，全面提升教学效果，提高学生分析问题、解决问题的能力，使学生成为具有创业创新能力的技术人才。