地方高校基因工程实验教学中引入探究式教学法的探索与实践

张亚楠，张永杰，徐继伟，李璐璐，朱秀云,刘晓丽，熊明华

(淮北师范大学 生命科学学院，安徽 淮北 235000)

基因工程实验课是为实践基因工程教学而开设的，是为了让学生通过亲自动手实践来巩固和提高对相关专业知识熟练程度进而加以运用的实践性课程.为了适应基因工程的发展，教师应更加注重培养学生自主设计并完成实验的能力.学生可以根据理论课程和基因工程实验基本操作相关知识提出问题并设计相关实验加以验证和解决[1].试验过程中教师的一切活动都应注重培养学生发现、分析和处理问题的能力，同时教育学生自觉养成严谨的科学态度，努力成为德才兼备的复合型人才[2].基因工程实验为一门需要学生亲手实验的实践性学科，不仅在于学习不易理解的基因工程理论知识，还在于实验操作的技术性.在使基因工程实验的教学效果得到提升的同时，让学生充分地掌握基因工程实验教学的重点内容，对于教师而言采用一种合理的教学方法就显得至关重要.如今探究式教学法的应用就较为理想而有效地解决了基因工程实验教学难的问题，使得基因工程实验的目标可以高效完成.下面就针对问题探究式教学法在基因工程实验中的应用进行更深层次的探究.

1 探究式教学法的概念

探究式教学通常是指通过教师给予学生相关问题及示例，让学生通过自主研究探讨以理解和掌握相关概念、原理和结论的一种教学实践方法[3].在传统的教学模式中，学生从不主动接收教师的教导，同时学生也不愿动手亲自实践，缺乏探究精神，只是一味地被动接收教师的传授，这些都阻碍学生全面的发展[4].探究式教学则是一种可改善学生学习，使学生全面发展的高效教学方法.探究式教学并不是学生完全独自完成学习而是教师从旁协助指导，帮助学生形成良好的科研习惯，同时满足国家素质教育和培养人才的要求[5]，探究式教学逐步发展为有别于传统实验教学体系的创新型实验教学模式.在基因工程教学中加深学生对于理论知识的学习，实验教学模式对之有着极大的指导意义.教师可以通过探究式实验教学法，通过促进学生对相关知识的理解和实践，培养学生对基因工程课程的兴趣，以提高学生学习的综合能力和素质，教学实践发现探究型教学可以激发学生上课学习的热情，从而提升教学效果.

2 探究式实验教学开展的必要性

众多教师在实验教学时的基本做法，是将详细的讲义直接提供给学生，在实验课上学生完全根据教师提供的实验步骤和相关基本实验原理，机械化地来完成实验，这样的方式对于学生各方面能力的提高极为不利，只会导致学生缺乏思考，机械操作，收获甚少[6].

探究式教学法在让学生深入理解与掌握知识技能的同时，更重要的是其有利于创新人才的培养[7].探究式教学法打破传统的填鸭式实验教学体系，在不断尝试的过程中让学生发现问题，并发散思考用自己的方式去分析和解决问题.根据教学课程标准，教学应以学生为主体，教师通过引导和帮助学生改变传统旧的学习观念而实现自主性学习，从而启蒙学生全面发展自身技能，为国家培养创新型人才打下良好基础[8].

3 探究式实验教学的应用

在“老师教，学生学”的传统实验教学模式中，老师和学生都只注重自身最浅层的责任和义务—教师被动的教学，学生被动的学习.严重脱离传道授业的含义，同时也脱离了知识教学的最终目的[9].探究式实验教学可以坚持教育的最终目的，启发学生自主学习，不断思考，提高自身技能.探究式教学模式和对象的转变，才能从根本上规避传统教学带来的弊端，丰富人才培养体系的多样化[6,10].

3.1 基因工程实验课教学要求与目标

为满足基因工程教学要求，提高教学质量，教师和学生需要共同努力，相互交流合作，一起进步.教师需要课前完成实验准备内容，学生则需要预习了解实验相关知识，熟悉实验相关操作、原理及注意事项[11].教师必须向学生认真讲解实验内容和演示相关实验仪器的操作流程，学生需要熟悉相关知识内容后，方可进行实验.在实验中出现的各种现象需要认真思考并分析原因.学生应本着实事求是的科学原则去记录和分析实验数据，总结实验结果.然后与老师或者其他同学进行交流分析.最后按照实验课程规范书写实验报告和实验想法，心得体会.

理论知识的抽象性总会不断打压学生的学习兴趣和学习热情，限制学生的思维，同时也很难活跃课堂氛围.而高校使用探究式教学则可加强课堂内外的联系让理论与实际相结合.在当今的现代化设施中，教师应尽可能借助多种手段，直观地向学生展示教学知识，灵活地传授知识，让学生充分消化吸收学习的重点难点，同时为实验课教学的进行奠定基础[12].

3.2 探究式教学的课前准备阶段

以淮北师范大学基因工程实验教学大纲中的“目的基因PCR扩增及鉴定”为例具体介绍探究式教学的过程.

3.2.1 学生课前准备

以“目的基因PCR扩增及鉴定”为例.高校实验教学一般都分组进行，学生在实验前根据实验基本要求书写实验预习报告，同时实验报告应符合教育局相关要求.而实验报告主要包含目的基因及获取方式、实验所需器材、PCR原理、PCR实验操作以及注意事项等.对于实验相关预习有不懂的地方，学生在上课前可以查阅相关资料和与老师或者学生讨论以充分理解实验内容，预测实验结果，在实验中带着问题去验证结果.

3.2.2 教师课前准备

(1)相关试剂：参照实验指导书中PCR所需试剂.

(2)相关仪器：电泳仪、PCR扩增仪、冷冻冰箱、凝胶成像系统、微量移液器及配套吸头、冷凝板等.

(3)相关软件：引物设计软件、ABI7500实时荧光PCR仪鉴定金黄色葡萄球菌仿真软件、红外分光光度计3D仿真软件等.

(4)教师应提前制作好相关实验的PPT或者是板书，以备在实验课上使用.

3.3 探究式教学的课堂教学阶段

在课堂上，教师对本次实验的相关原理及注意事项再次进行强调，分析实验相关过程.在大纲安排学时内,学生按照分组在课堂上进行相关实验的设计和验证,将各自最终的实验结果及实验过程中遇到的问题记录在实验报告册上，实验结束后要求小组成员对实验过程中遇到的问题及实验结果进行分析、讨论与处理.最终，以实验报告的形式呈现，应该在学生课前准备的基础上增加进程日期、数据处理过程、表格绘制、实验结果分析与心得体会等相应内容.

任教老师应该认真批阅学生上交的预习报告以及实验报告，公平公正地评定其成绩，并签名标日期.

4 实验成绩的评定

教师在进行成绩评定时，应本着公平公正的态度，使教学形式处于一种规范有序的管理模式下.成绩评定原则为：理论测定分数占总成绩的20%，实验操作考核分数占20%，平时上课学生表现情况占60%(包括预习实验报告书写、日常上课出勤情况、实验操作规范、实验结束后报告书写情况等).高校成绩评定机制的公平性和合理性能够提升学生的学习积极性和主动性，同时也会改善学生对实验课程的态度以及教师的教学态度，更能提高教学的效率.考核方式是在以往的基础上进行改革过的，即采取理论测试与实验操作考核以及平时成绩相结合.按百分比制进行综合考核评价成绩体系，具体分数比值安排见表1.通过近几年教学实践，这种考核方式极大激发了学生参与实验教学的积极性，极大提高了学生对实验课程的满意程度[13].

表1 基于探究式实验教学的学生考核评价体系

5 教学效果对比

由于课程形式的改革，新形式与传统教学的效果差异存在争议，为了探索探究式课程教学效果和学生反馈情况与传统教学的对比，在2018-2019 年第一学期教学活动过程中，分别对同一专业不同班级进行传统式教学或者探究式教学.课程结束后，通过问卷星网站，对班里全部学生进行问卷调查.了解学生在该教学模式下，实验操作的积极性、实验过程中的秩序性及教学满意度等进行汇总和比对(表2)，随后通过手机微信填写手机问卷调查.调查结果发现两个班级的有效问卷数分别为50和43份.

表2 传统式实验教学与探究式实验教学的对比

问卷调查结果显示，两个班级学生对课程整体教学效果的评价满意率存在差异，探究式教学模式的非常满意率比传统教学模式提升了28.52%,且学生对探究式教学实验课程内容、授课形式、课堂互动形式以及实验组织与实施方面的非常满意率都分别增长到72%、78%、82%和69%.此外，在探究式教学模式下学习的学生，他们对预期知识或技能的获取程度以及对课程的满意情况都比传统教学模式增长了8.25%和10.12%.对于传统教学模式和探究式教学模式而言，实验理论考试成绩优良率分别为78.25%和85.62%.由此可见探究式教学一定程度上提高了学生对本门实验课程的兴趣[14].

6 结 语

在长期传统教学模式下，学生已经习惯不假思索地全盘接受教师传授的各种理论知识.然而探究式实验教学的实行，激发了学生学习的热情，学生开始主动探求知识，积极主动地参与实验和教师的教学活动.教师在教学活动中应遵循以学生为中心，让学生在学习探究和自身发展同步进行[15].探究式教学法不仅能够很好地改变学生被动的学习心态，培养学生严谨的实验态度，而且提高了学生在课堂上学习的积极性和创造性，让课堂关系得到良好的转变[3].但是要实现这一点，就需要教师不断更新和提高自身教学技能以及充分利用相关教学资源[8].此外学生也需要不断增强自己的动手操作能力和提高自身的实验素质以及培养严谨的科学态度，并做到学以致用.再者，探究式教学法能够加强学生与教师或者学生之间的沟通与交流，缩短人与人的距离，打好情感基础并提供良好的学习环境，互相分享各自的想法以便发现新的奥秘.