细胞生物学与遗传学试验教学方法与手段简介

细胞生物学与遗传学试验教学方法与手段简介一、教学理念我们在本科实验教学中，就如何强化素质教育，培养创新人才方面进行了一系列的改革，其基本思路是围绕如何改变“封闭式”的实验教学形式，取而代之的是一种“开放式”的实验教学。实验改革的课程主要是《细胞生物学实验》、《遗传学实验》两门生命科学的主干基础课程。自1994年开始，在国内率先提出并实行“开放式”实验教学，探索“开放式”的实验教学模式。1997年11月，我们被邀请在北方交通大学召开的全国实验教学改革研讨会上介绍经验。此后，逐渐形成了“研究性教学理念”，并在这一教学理念的指导下，以开放式实验教学为基础，通过进一步探索，创立了“开放式研究性”实验教学的新模式。二、“开放式研究性”实验教学在“开放式研究性”实验教学新模式中，“开放式”是这一教学模式的基础，内容包括“四开放”，即时间开放、空间开放、项目开放、试剂和仪器开放，这样，学生有了主动权，可以不受时间、空间和仪器设备及实验项目的限制，自主设计实验，自主探究科学问题。“开放式研究性”实验教学模式的核心是“研究性”，包括教师的研究性教学和学生的研究性学习，强调学生在教师研究性教学的引导下，以“问题”为主线，探索和研究“问题”的发生、发展的过程、结果或趋势，培养自己的兴趣，激发自己参与知识构建的积极性。“开放式研究性”实验教学模式的目的和意义，是基于教师在教学过程中对实验教学的研究而形成的，该模式通过对实验课程内容、实验教学方法、实验课堂活动以及实验管理等进行研究性的科学设计，激活学生自主学习和探究的动机,引导学生的研究性实验学习，将教师的研究性实验教学与学生的研究性实验学习有机结合，强调理论知识应用于实际，激发学生的探究兴趣，在实验过程中培养学生严谨的科学作风，相互合作的团队精神，创新意识和创造能力。通过实验还可以获取大量新知识，从而提高学生的综合素质和社会竞争力。三、“开放式研究性”实验教学模式的实施方法具体实施过程分为12个步骤(见图1)。图1中由12个环节构成一个良性循环系统，系统的产物是开放式研究性实验教学模式。从12个环节中由制定教学方案开始，向顺时针方向的前四个是以教师为主的环节，其他8个环节都是由学生或师生共同互动起重要作用，因此模式的构成是以学生为主体的开放式研究性教学体系，通过2教师与学生两大因素的紧密联系和相互配合，从而发挥模式的功能和作用。图1：开放式研究性实验教学模式“开放式研究性”实验教学针对性强，自主性突出，因此在实施上有七大措施：（1）对教学素材进行研究和设计。通过对国内外相关的实验教材和参考书的研究，获取实验研究内容，进行分析与设计，指引学生对实验问题的探究，提高学生对实验的兴趣和吸引力。（2）明确实验教学的目标。有了清晰的预期教学和学习目标，学生就能明确自己的学习活动性质，对实验研究目标开展积极活动。具体来说，要有丰富多样、贴近学生思维的实验内容，如将全部实验内容分为四个知识模块，按知识模块实现教学目标，使学生从这些实验中取得知识，提高能力。（3）在实验教学方法上始终实行探究性和开放性。因为探究性和开放性是开放式研究性实验教学的精髓，也是最能体现实验教学成果的重要部分。探究性是指在实验教学过程中，将每一个实验作为一个研究课题，引导学生从研究目的、研究的方法及研究的技术路线方面去开展实验。开放性主要包括三个方面，首先是教学内容的开放，以“问题”的提出和解答形式进行课堂讨论；其次是在教师的指导下，由学生以研究课题小组的形式（每小组3－4人）进行实验，有一些设计性实验内容可以根据需要独立设计实验项目，提高学生对实验的兴趣和主动性；再者是实验教学方法要开放，研究性实验教学的形式既不局限于课堂、教材，也不局限于课程与学科，而是把课堂、教材与课外相结合、向更广阔的大自然延伸，所以根据每门实验课内容，对实验室实行相应的全方位的开放。另外教师的思想切忌保守，在参与学生的研究性学习过程中，教师必须放下架子，退居二线，甘当配角，协助和引导学生开展实验。（4）把研究性教学与研究性学习紧密结合。研究性学习是指学生基于自身兴趣，3通过对问题的探究，主动地获取知识、应用知识的学习活动。研究性教学与研究性学习结合，就是在实验教学中，结合各个实验内容、学科的发展、研究动态等进行引导学生，要有意识让学生用基本的研究方法，从自然现象、社会现象和日常生活中发现问题，选择具有创新性与创造性研究项目。学生在研究性学习过程中，既可以涉足未知领域的探究，也可以是对已有知识进行个性化再认识，学生自己研究的项目结果不一定是正确的，但通过实验，他们能更多地感受、理解知识的产生和发展的过程，有效地提高收集处理信息和获取新知识的能力。（5）营造以学生为主体的学习氛围。营造以学生为主体的学习的氛围是开放式研究性实验教学的重要环节之一，做法有如下三点：（1）要赋予学生学习的独立和自主性权力。开放式研究性教学必须是以学生为主体，必须赋予学生的高度独立和自主权力，才能使学生对学习主题产生兴趣，通过兴趣，形成对问题探索的自主性，也就是说，对问题的研究以及寻找问题的最终答案或成果，要赋予学生的决策权。例如对问题的研究内容、方法、进度、实施过程以至到最后取得成果，都应由学生个人或研究小组决定，使学生真正成为问题研究的设计者、探索者和发现者，成为研究课题的主人。（2）要引导学生树立探究思维，强化对学习的实践性和真实感受。开放式研究性实验教学重点之一是注重学生的实践性，所以教师要引导和提供条件，如文献资料、学科研究动态、可用的仪器设备等，让学生通过查阅文献资料、上网搜索、做社会调查、跨学科咨询老师、与同学之间互相讨论等多种形式，寻找自己感兴趣的研究课题和解决问题的方法。通过实践得出的体会是最深刻的，让学生感受到研究的艰辛与快乐，才能激发起他们的学习兴趣，提高他们的思维能力和创造欲望。（3）要引导和营造学生的自觉性和协作性学习氛围。由于开放式研究性实验教学，学生具有高度的独立自主性地位，同时又具有全方位的开放性条件，学习者对研究的问题或课题往往具有高度的兴趣，所以会产生很多自发性的思维方式，并通过各种渠道、方法和手段去寻找问题的答案或实验结果。在这种情况下，一方面要强调实验研究小组内和小组之间的合作关系，另一方面，教师需配以悉心辅导与协助，学生与学生之间，教师与学生之间的相互合作，能产生强大的互动效应。（6）强化开放实验室的管理。对开放实验室的管理的好坏，是能否保证开放式研究性实验教学顺利进行的重要环节，因为开放实验室面对的是络绎不绝的学生，这些学生对开放实验室寄予极大的希望，要求开放实验室能给他们提供更方便、快捷、高效、安全的实验条件。所以在管理上必须更新观念，做到合理化、科学化与系统化，具体有如下几点：①在仪器配置上尽量做到品种多,功能配套,在采购过程中注意选择售后服务条件较好的仪器供应商,以便保证仪器的实用性和完好率；②对实验室仪器设备的日常管理和维护实行规范化与制度化；③建立实验教师与实验室管理人员负责制；④建立学生自主与自治的管理制度；⑤编制实验项目组，实行项目组定位管理办法；⑥制定开放实验室守则，开放实验室安全管理细则。4（7）建立实验教学评价体系实验教学评价体系，是对实验教学效果的归纳和总结，具体做法有如下几个方面：①对学生参与开放式研究性实验的评价。Ⅰ.一般以每个班级为单位，由任课教师组织，形成评价小组；Ⅱ.学生课堂讨论汇报，以课题研究小组为单位，每个小组推荐一位代表上台演讲；Ⅲ.演讲规则：每人讲10分钟，讲完后全班同学提问题，由演讲者和所在的研究小组成员进行答辩，一般答辩时间3－5分钟；Ⅳ.由教师组成的评价小组进行评价，教师每人一个平分表，根据学生所研究课题的目的意义、创新性、研究结果、演讲水平和对问题的答辩情况给予相应的评分；Ⅴ.教师进行汇总，并对研究小组的项目设计书、实验论文、参与研究课题的积极性等给予评价。②学期结束时，每个学生交上一份800－1000字的实验感想或体会，同时发给学生一个对实验教师评估表，让学生对实验作总体评价。③学期结束后，教师要根据学期的授课情况进行逐项评估，验证实验教学效果，评估实验优劣，为下一轮实验作参考。四、信息技术的应用在开放式研究性实验教学中，学生自主性提高了，对网络技术要求提高了。为了满足学生在研究性实验中，能够有更好的信息资源，我们开放教师的实验准备室给学生使用，提供多台可以上网的电脑，同时提供一些高档设备的配套电脑给学生使用，关键是做好使用前的培训。更为重要的是，我们组织力量，快速制作了细胞生物学实验、遗传学实验网络课程，并在网上公开运行，这也是国内较早开发的实验教学网络课程，为学生在网上预习细胞与遗传学实验课程提供了极大的方便，这两们实验课程的网址是：细胞实验网站遗传实验网站此外，我们还通过原版书代理商提供的国外相关细胞生物学与遗传学学习网站十多个。