自然科學公共課程實驗教學的創新與實踐

溫濤　顏鈺梅

[摘要]本文以生物類通識課程為例，對自然科學公共課程的實驗教學體系和教學模式進行了實踐探索，并總結了實驗教學改革所帶來的積極影響。

[關鍵詞]通識課程 實驗教學 創新

[中圖分類號]G642.3

[文獻標識碼]A

[文章編號]1005-5843（2013）07-0143-04

我國高等教育自20世紀90年代就提出了“寬口徑、厚基礎”的人才培養思路，由于分科教育的傳統影響，本科教育長期實施單一的專業教育模式，使縱向型專業人才的知識面狹窄，阻礙了學科間的交叉與融合，不適應社會對復合型人才的需要。近年來，圍繞教育模式改革問題進行了較多探討，其變革之一是擴大專業面向而采用多學位制的主輔修模式，其二是淡化專業實施通才與專才教育結合的培養模式。在此背景下，通識教育在我國高等院校受到了普遍的關注。經過多年的實踐探索，創建出了許多選修性的平臺課程，科學教育取得了豐碩成果，但也出現了諸如專業學術性與科學普及性、常規教學與個性需求、理論式教學與體驗性需求等沖突，使傳統教學方式的弊端在新的改革和創新環境下日趨凸顯。基于此，本文以生物類通識教育課程為試點，分析本科院校復合型人才培養模式和特點，結合高校加強自然科學的通識教育，實現從科學知識傳授向科學素養提高的轉變，推動生物類通識課程從多課程的縱向發展為多課程的橫向發展，促進通識教育與專業教育有機結合，進一步提升生命科學課程的教學水平，最終形成“課內外結合”的人才培養模式，提高學生的綜合能力。

一、復歸科學課程實踐

大學通識課程就是向學生提供廣博和專深相結合的知識結構。自然科學理論是實證的知識，自然科學類課程著眼點不應是簡單的知識傳授，課程不在于學生掌握知識的多少、理論的深淺、記憶的牢固和技能的運用，而在于學生是否得到真實的體驗和感受。縱觀現有的課程體系，知識性課程數量繁多而雜亂，理論灌輸與實踐體驗反差較大。以生物類通識課程為例，《生命科學概論》、《綠色食品與食品安全》、《環境學》、《人體健康》和《營養學》等大學通識類課程多樣，但大都停留于理論先行的基礎上，與科學的認識活動、實驗或實踐沒有通約。科學的基石是實踐，科學的理論與實踐應相互滲透、互為補充，只有知識理論的載體很難讓學生領略科學的方法與內涵，要提高課程的有效性就要讓學生參與到科學問題的發現和解決中去。從科學經驗的認識方法上看，實驗是自然科學最直接、最重要的認識基礎，可以通過整合課程內容，改革課程體系，在“少、精、寬、新”的基礎上，構建延伸性的實驗實踐體系，實現開放性實驗對通識課程群的全覆蓋，讓學生獲得理論課程不可替代的知識，形成課內、課外相結合的支架式實踐培訓結構模式（圖1）。實踐中可加大第一課堂的實驗比重，課內設置菜單式實驗，供不同類型學生交叉選擇；通過第二課堂，有針對性地組織開展各類科技知識講座、社團活動、科技競賽等，吸納學生參與，進一步拓寬大學生的科技知識，增加知識含量和完善學生的綜合素質，促使學生形成一專多能的知識結構。

二、生物類通識課程實驗探索

（一）實驗內容的選擇設計

1 呈現基礎性和趣味性

非生物類專業的學生雖然缺乏基本的生物學實驗操作技能，但對生物學實驗卻充滿著好奇與渴望。據王國強等（2005）調查顯示，非生物類專業本科生對生物實驗課很有興趣和有興趣的高達96.30%。由于學生的基礎不同，興趣各異，全面開展基礎生物學實驗技術方法的學習和訓練，其工作量會非常繁重。因此，根據非生物專業不同學科的需要和學生不同的基礎，同時設置不同層次的生物學基礎實驗項目，著重擴大共享面，有利于教學活動的開展。就大多數非生物專業學生而言，既體現基礎性又有趣味性的生物實驗，通過認真觀察、探求嘗試、獨立思考，同樣會對生物學基本內容產生較深刻的感性認識，使之提高對生物學的興趣，達到促進培養學生科學世界觀和嚴謹的科學研究態度的目的。據此，設計大量基礎趣味性實驗，能在側重提高身心素質的實踐教育中實現嚴謹篤實與輕松快樂的平衡，能夠讓學生在愉悅的情感體驗中享受學習生物學的樂趣，喚起學生的求知欲望。

2 突出交叉性和探究性

理工科學生具備一定的實驗技能，在基礎性生物類課程學習后，應進一步鼓勵他們運用所學去參與探索生物學奧妙，大膽嘗試更加專業的生物學實踐性活動，引導學生在解決生物學問題后進行主動學習。設計的基本和綜合性實驗，能給予學生一些潛在的才智得到發現和發揮的機會，讓學生在由淺入深、由簡單到綜合的實驗過程中，逐步培養創新意識、創新精神和創新能力，為未來的學習和研究打下一些基礎。教育也要為發展學生的個性服務@，對于少數特殊需求的學生尤其與生物學相關專業的學生，經過一些必要的基本技能訓練實驗后，教師逐步引導學生參與特殊類拓展型實驗，設計條件允許的創新性實驗，鼓勵其與生物專業學生課外研學，共同開展跨專業領域的研究，從而擴展實驗的創新空間。

3 實驗模塊的應用

通識課程面對的學生是多樣的，不同模塊可對應不同類型、不同需求的學生（圖2）。模塊1的設置主要針對藝體生、文科生，實驗項目無需太多的實驗技能就能完成，如生物鑒賞、植物水插生根、玫瑰精油的提取等；模塊2主要針對理科生、工科生，項目設置以預備性實驗為主，包括對基本儀器的使用、基本方法的掌握以及數據處理能力的訓練，目的是為后續的學習打下堅實的基礎；模塊3、4設計體現生物學特色，難度適中，具可操作性，如體表微生物的檢測、DNA提取、動物養殖等，對學生進行實驗技術方法的訓練，從而培養學生的實際動手能力、綜合分析能力、創新能力和科學思維能力。實驗模塊既可單獨進行，也可穿插合并，基本能實現學生專業分流和對口所需，并進行開放式實驗教學，學生完成規定的實驗下限數項目，可預約多選多做。

（二）更新教學模式

理論課和實驗課教學合理銜接、互相促進，可以充分發揮生物科學作為一門實驗性科學的創新優勢。但選修生物類通識課程的人數眾多，要照顧到全體學生，就要在學習內容、學習時間、學習方式上為學生提供自助餐式選擇性學習的空間。實踐中，實施以培促教，培訓專業學生尤其是師范專業學生成為實驗教學助教，與指導教師共同成立“三三制項目組”，每兩名本專業學生負責三個層次各一項實驗，指導教師1/3時間用于指導預實驗、1/3時間用于管理和協調、1/3時間用于實驗過程和結果評價。專業學生參與指導非專業學生的選擇性實驗，從實驗教學方面可以豐富課堂教學的形式，降低教師的工作強度，大大提高學生動手的“面”。通過“生生合作”的實驗教學模式，搭建專業與非專業學生互動學習平臺，以滿足學生多樣化、多類型、多層次的適應性要求，真正營造出自主學習、合作學習和研究性學習的良好環境（圖3）。

改革評價方式，科學考核學生的學習效果，摒棄終結式考核。教師從設計思想、參與程度、實驗組織與操作、實驗報告書寫等多方面對學生的能力進行綜合考評，最終把學生從應試教育引向素質教育和創新能力的培養。

三、課程改革效果與思考

（一）理論與實踐并重，形成了理論與實踐、課內與課外一體化的培養體系

實施開放性實驗，打破了理論教學一統天下的不利局面。通過生物學實驗，學生加深了對生物學知識的理解，在寬松真實的實驗環境中，獲得了科學的思想和方法，對學生研究能力和創新能力的培養起到了重要作用。實踐性教學有效地延伸和補充了課堂教學，開闊了學生的視野，取得了比單純課堂教學更好的效果，也提供了開展課外科技活動的平臺，有利于學生人文素質和科學素質的養成和提高。學生實驗興趣濃厚，積極主動，參與探索性和求新性的實驗實踐后，個性品質也得到了充分發展，形成了自主學習的良好氛圍，在本校舉辦的課外素質拓展活動之生物學知識競賽中，參賽學生人數逐年遞增就是很好的例證。

（二）實現了實驗教學資源共享，協調了橫向課程與實驗重復之間的矛盾

生物類通識課程的教學內容廣泛，各課程條塊分割，但實驗實踐環節都有交叉和重復。統一開設非專業開放性實驗，打破獨立的課程界限，彌補了沒有統一教材的缺陷，也轉變了實驗室專為某一課程或項目服務的觀念，避免重復購置，減少了資源和空間的浪費。實驗項目共享，受益面廣，學生各學所需，既可根據所學課程針對性選擇實驗項目，也可以不拘泥于課程而嘗試有自我興趣的實驗。教師也能根據教學需要，擇機選擇一些實驗項目引入課堂，因材施教。同時，把熱點問題或科研成果引入到實驗教學中，根據個人所長進行實驗指導。通過理論與實驗教學的兼融，組成了具有交流意識和科研意識的教師團隊。

（三）專業學生的再實踐，提升了學生的非專業能力

專業學生參與實驗項目的開發和指導，改變了他們的被動學習狀態，增強了其動手能力和主動適應社會的能力。教學中主體地位的實現開啟了學生限制性思維向開放性思維的轉變之門，對學生的適應能力、人際交往能力、組織管理能力、實踐能力等非專業素質的提高起到了導向作用。在課余豐富的實踐活動中，將學生從考試型引向研究型學習，增強了對理論與實踐知識內在聯系的認識，也培養了其團結協作的精神，建構了師生間互為主體的和諧關系。

四、結語

通識課程是大學本科階段的基礎課程，無論是發展學生的智力還是對其以后的專業教育都將起到很大的促進作用。大學的課程應該具有無限的開放度，具有較寬知識面的人才便于向更高層次發展。開放性的實驗活動，是整合知識學習與技能培訓的有效途徑，確實能增強通識課程的影響力，提升課程的品質。如何改進實驗教學運行機制、優化實驗項目、提高管理策略并逐步創造一個更加優質的創新環境，需在今后教學實踐中不斷改革和探索。

（責任編輯：趙淑梅）