生物學實驗教學示范中心實驗課程體系與教學模式的研究與實踐

邱昌恩,鄒 燁

(湖北師范學院 生命科學學院,湖北 黃石 435002)

生命科學是21世紀自然科學的領頭學科，社會需要高素質生物科學專門人才，高校在生物科學專門人才培養方面具有義不容辭的責任。教育部2005年啟動了國家級實驗教學示范中心建設和評審工作，湖北師范學院生物學實驗教學中心于2009年1月被批準為國家級實驗教學示范中心建設單位[1]。中心按照綜合、開放、創新、高效的原則, 構建與經濟建設和社會發展對生物專業人才要求相適應的創新實驗教學體系，并對實驗教學模式進行探索。目前中心在課程體系建設和教學模式的探索等方面已有一些實踐經驗，需要將其總結歸納，作出研究和思考[2]。

1 中心實驗課程體系構建思路及現狀

1.1 中心實驗課程體系構建思路

基于中心實驗課程體系建設的目標，并根據師范性與非師范性特色并存、分層次、多模塊、系統化及開放性的實驗教學改革思路，構建實驗課程體系[3]。多層次一是指每個具體學科的實驗課程和整個一體化的實驗教學安排中都要體現出基本訓練、綜合型實驗和設計型實驗、探究性實驗四個層次；二是針對不同專業和學制選擇不同的生物學實驗課程層次標準；三是對于不同的學生要求的層次不同。多模塊是指要考慮實驗內容的類同性、儀器的通用性、手段的相關性，按課程設置對相關的實驗室進行歸并，形成一個系統的實驗課程體系。但是這種歸并不是機械的結合，而是一種有機的結合，將原來的專業基礎實驗室歸并成6622功能型基本模塊，見圖1.開放性一是指實驗課程內容的開放性。實驗課程內容的開放性是指學生對實驗內容的選擇有自主權；二是指時間的開放性。學生可以利用空余時間，進入實驗室進行自己感興趣的實驗；三是指實驗室及科研平臺的開放。在學生能力滿足標準的情況下，經教師的指導可以進入到實驗室和科研平臺進行科研訓練[4]。

1.2 中心實驗課程體系構建現狀

圖1 實驗示范中心“6622”四大模塊

中心基于課程體系構建思路，現主要有基礎實驗、綜合實驗、設計實驗以及科研立項等課程類型。基礎實驗是所有人都必須做的實驗。學生需了解實驗方法和實驗規范，掌握基本實驗理論和數據處理知識；學會常規實驗儀器的使用，編寫實驗報告，熟悉實驗的原理、方法及實驗過程等。綜合實驗的實驗內容會涉及到多個學科的知識，目標是培養學生綜合運用知識和初步分析問題、解決問題的能力。設計實驗是培養學生個性化的一種方式，旨在培養和提高學生的創造性、激發學生的潛能、發展和完善學生的個性。學生需主動參與、協同合作，通過做課題、查文獻、做實驗、寫報告、寫論文等實踐活動來鍛煉自己。中心鼓勵成績優秀、有創新能力的學生到教師的研究室積極參與教師的科研課題研究。在老師的指導下，進行自我設計具創新性科研立項。這既實現了實驗教學與科研相結合，又培養了學生的科研意識和創新能力。在構建師范特色課程體系方面，中心在實驗課程內容設置上密切結合初、高中新課程改革的課程標準的要求,使實驗教學與中學新課程改革相適應。此外，學生可以在中心建立的微格教學實驗室進行微格教學,模擬中學生物學課堂教學形式組織教學。在構建非師范特色課程體系方面，要求教師科研與生產實踐結合，為社會生產服務。同時將科研成果及實驗方法引入實驗教學。中心配合學院建立本科生實踐基地,在注重課堂實驗教學的同時,也注重學生的專業實習、畢業論文設計、創新實踐、社會調查等實踐活動,以提高學生實踐能力。

2 中心實驗教學模式

2.1 自主型教學模式

自主性實驗是指實驗方案自主設計，實驗材料自主選擇和培養，實驗試劑自主配制，實驗時間自主安排的綜合性實驗。旨在發揮學生的主動性，培養學生的自主學習能力、創新意識、創新思維、創新能力以及實踐能力。將學習的任務交給學生，教師只是起到一個主導的作用[5]。中心自主性教學模式主要運用于設計型實驗教學中。

2.2 開放性實驗教學模式

開放性實驗教學模式是通過樹立開放性的教學觀念，實現教學內容的開放、教學過程的開放、教學手段的開放、教學資源的開放、教學結構的開放以及教學評價的開放，從而培養出服務社會的自主創新人才[6]。開放性教學模式的特征主要是：1)教學內容的開放性是指教學內容既綜合單學科的知識及技術，又與當前生產生活實際相結合，突出表現為實驗內容的實踐性。2)教學過程的開放就是實驗內容、實驗設計、實驗時間等均由學生自主選擇。3)教學手段的開放就是以實為主，利用現代多媒體和網絡技術采用虛實結合，不拘一格地完成不同的實驗教學目標。4)提倡合作學習，組織課外興趣小組，實現教學組織的開放性。5)教學評價的開放性就是實現評價主體多樣化、評價方法多樣化、評價標準相對化，實現全面開放地評價學生的學習。

2.3 非均衡發展實驗教學模式

馬克思主義教育學中教育目的是培養全面發展的人，全面發展是指在德、智、體、美、勞五個方面都要達到基本要求。但是每個人都是有獨立個性的人，每個人都有自己的特長。非均衡發展就是通過優先發展事物的某個方面，以此作為突破口和動力帶動其他方面的發展。中心對全體學生非均衡發展的要求是“全體合格，各有特色”，對個體的非均衡發展則是“全面合格，特長突出”[7]。非均衡發展實驗教學模式的主要特征：1)基于學生興趣愛好和學習基礎，實現實驗教學目標的相對化；2)實驗教學內容彈性化，注重個體差異, 最大限度地富有彈性。教學內容要兼顧學生的興趣、愛好；3)教師要因材施教，使得學生的個性得到展現，實現教學過程的異步化；4)教學評價的相對性。

2.4 綜合性設計型實驗教學模式

綜合型設計性實驗是介于基礎實驗與科學研究實驗之間具有模擬科研實驗性質的課題研究[8]。它由指導教師提出問題，學生在充分理解基本原理的基礎上，綜合運用所掌握的理論知識、實驗技能以及各種技術原理與方法，自行設計方案進行實驗，并最終獨立完成實驗報告或實驗論文的過程[9]。

2.5 驗證性實驗教學模式的探索與實踐

傳統的驗證性實驗教學模式是一種再現式的教學模式，一般都編印了詳細的實驗指導書，從實驗的目的、實驗原理、實驗所需儀器設備、實驗方案、步驟等都做了詳細介紹，甚至對可能會出現的實驗現象都做了具體的分析。驗證性實驗由于實驗難度低、內容單調、可操作性差、考核方式單一等缺點，造成部分學生對實驗課不重視，實驗前不認真準備，實驗過程中馬虎，實驗報告抄襲了事，實驗教學任務便不能完成，學生不能得到積極的發展而且養成了一些不良的學習習慣和態度[10]。中心對驗證性實驗教學模式進行了探索，驗證性實驗為凸顯探索性可由以下三個階段構成：1)由問題引入的實驗階段;2)采用合作學習的方式進入探索實踐階段;3)展示交流階段。

3 中心實驗教學模式現狀調查及對策

通過問卷調查了解中心實驗教學模式目前的現狀主要涉及以下方面：驗證性實驗教學模式現狀、教學組織形式、學生主動性的水平、自主性教學模式現狀等。對湖北師范學院生命科學學院生物科學及生物技術專業2008、2009這兩個年級的220人進行了問卷調查，有效回收191份。

調查結果表明，在驗證性實驗教學中大部分教師能較好的突出驗證性實驗的探索性，在實驗中提倡合作學習；教師在綜合設計性實驗教學中起主導作用，將實驗設計好并指導學生完成實驗。通過調查了解到只有部分學生主動學習，很大一部分學生的學習是在老師要求下才進行的。在教學評價方面，教師對學生的評價方式單一，不能起到診斷發現問題的作用，不能為學生的學習提供反饋信息。在師范性特色的構建方面，學生對實踐機會的需求最大。此外學生對綜合性實驗的設置認可度高，并認為綜合性實驗確實能培養學生多方面的能力，但是在實驗自主性、實驗內容的選擇等方面仍需進一步改進。

針對調查反映的問題，本人認為中心應在以下方面進行改進：1)在教學組織形式方面，教師需幫助學生形成合理科學的學習小組，通過對小組學習的評價加強小組學習的意識；2)在教師角色定位方面，教師應因材施教。對于能力較高的學生，應將實驗的自主權交給學生，成為學生學習的協助者；對于能力較低的學生，教師在指導的同時應引導其自主學習；3)在教學評價方面，應轉變評價觀念。評價應該是為了發現問題，針對問題開展教學，提高過程評價的比重。實驗結果不能全面的了解學生的學習情況，實驗過程能反映學生學習的態度、實驗技能等等，因而過程評價使評價更客觀全面；4)在師范性特色構建方面，首先，可以邀請中學優秀生物教師來我中心開辦講座，提高學生的認識水平；其次，提高中心微格教室的開放性水平，為學生提供更多模擬訓練的機會；再次，建立實習基地，為需要的學生提供更多的實踐機會。5)在學生學習主動性方面，要激發學生主動地去學習思考。首先，學習主體對為什么要學習，學習主體是否明確學習的意義、價值、目的、要求，是形成自主學習意識、發揮主觀能動性的前提條件。其次，為解決活動中的問題而進行的學習，其范圍、重點、難點需要學生自己探索和把握，對學習主體來說這既是一種智力挑戰，同時也是一種學習能力的發展。對教師來說，教師應該轉變在教學中的角色，教師應該成為學生學習的主導者，不能為學生設計太多，這樣就限定了學生發揮的空間，不利于學生學習動機的激發。教學內容應該具有啟發性、實踐性等特點，特別是教材的編寫，如實驗可能出現的結果及其原因分析這些就顯得多余。實驗過程中強化學生主動探索的意識，使學生主動探索成為一種習慣。教學評價也不能只停留在學生認知水平發展這一個維度，要注重評價學生的情感態度。

4 總結與展望

生物實驗課程教學是培養學生個性和創新能力的一個重要途徑之一，我中心以先進的指導思想和切實的行動加強對實驗課程體系的建設，并加強對實驗教學模式的探索和實踐，構建了分層次、多模塊、系統化及開放性的實驗課程體系。科學的實驗課程體系為人才培養奠定了良好的基礎，實驗教學模式的探索和實踐則為人才的培養提供了較好的途徑。現在中心已有自主性實驗教學模式、開放性實驗教學模式、非均衡發展實驗教學模式、綜合性設計性實驗教學模式、驗證性實驗教學模式等實驗教學模式，在很大程度上提高了實驗教學的質量。

要實現中心的可持續上升發展必須注意到現在存在的問題以及探索改進的措施，我們認為中心可以在以下幾個方面進行改進：1)需設置方法論課程。在近現代科學史上許多重大的科學發現本身就是科學思維科學方法和科學工具的創新，勒內笛卡爾是西方近代哲學創始人之一， 他的《談談方法》中講到“最有價值的知識是關于方法的知識”[11]。雖然本科生也在公共課中學習過唯物辯證法等方法論的知識，但是我們卻沒有學習自然科學的方法論知識，自然科學方法論的知識并不屬于實驗課程體系的內容，但它卻能為學好實驗課程奠定基礎。2)加強實驗課程內容與學生生活、社會生產實踐的聯系。特別是教材建設：基礎性實驗的教材建設應該盡量簡潔，既要達到培養學生基本技能，又要凸顯探索性；綜合性實驗教材的建設也尤為重要，對教師開設的綜合實驗應該有科學的評價和篩選標準，既要滿足學生的需求，又要能為實現目標服務。3)教育評價。評價要注重發展性，評價的目的是為了讓學生發現自己學習中存在的問題，便于學生反思自己的學習過程，教師則可以更好的針對學生存在的問題開展教學活動促進學生的發展；評價要注重差異性，不同學生的特長不同，他們都是獨立的個體，社會經驗背景也不相同，不能用單一的標準去評價所有學生；評價主體要多元化，評價不僅僅是教師的任務，學生自己也需要對自己的學習做出評價；評價對象也要多樣化，可以評價學生的學習、教師的教學等等。4)展示交流平臺的建設。加強展示交流平臺的建設不僅僅是為了宣傳中心所取得的成果，也為學生提供一個展示自己的平臺，激勵學生不斷去創造，保護他們學習的熱情。

總之，中心一直處在一個發展的狀態，我們需要不斷地去發現問題，然后解決問題，相信中心會朝著自己的目標一步步發展。

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