農業微生物學實驗教學中開設設計性實驗的必要性和條件

[摘 要]農業微生物學是為高等農業院校農科專業學生開設的專業基礎課。在實驗教學過程中如何通過改革實驗教學手段和方法更好地培養學生的操作技能、獨立工作能力、科研思路、創新意識，實現素質教育，是本門課程教學工作者一直探索的問題。在農業微生物學實驗教學中開展設計性實驗是本門課程實驗教學改革的方向和必然趨勢，但設計性實驗開設不僅需要充足的實驗設備、大量的實驗材料、時間和空間上開放的實驗室等硬件，更需要高素質的老師、針對性的實驗教學大綱和實驗教材、完善的管理和評價制度。

[關鍵詞]農業微生物學 設計性實驗 必要性 條件

[中圖分類號] G642.423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）23-0088-02

實驗技術和方法是農業微生物學科的重要組成部分，也是學科存在和發展的基礎。如何通過實驗教學培養學生的科學的實驗態度與實驗技能，培養學生綜合應用能力、思維能力﹑創新能力，以提高學生綜合素質，是我們的教學目標與宗旨，也是農業微生物學實驗教學研究的重要課題。近幾年來，開展設計性實驗教學改革是實驗教學改革的熱點。筆者認為在農業微生物學實驗教學中有必要開展設計性實驗教學，以下將對開展設計性實驗教學的必要性和條件作一闡述。

一、設計性實驗教學是實現高校創新型人才培養目標的較好途徑

（一）培養創新型人才是高等教育的根本任務

法國教育思想家埃德加·富爾于1972年向教科文組織總干事長遞交的一份研究報告——《學會生存》中指出：“人們對付當今世界性問題和挑戰的能力，歸根到底取決于人們能夠激發和調動的創造力的潛力。”哈佛大學前校長尼爾·陸登庭在北京大學演講時也指出：“在邁向新世紀的過程中，一種最好的教育就是有利于人們具有創新性，使人們變得更善于思考，更有追求的理想和洞察力，成為更完善、更成功的人。”因此，高等教育所面臨的任務是在教學活動中采取科學的、藝術的、創新性的教學方法和手段，開發學生的創新潛能，培養創新意識、創新精神和創新能力，啟迪學生的創新思維，塑造學生的創新品格，使學生走出校園后具備迎接各種挑戰的能力。能否培養出具備戰勝各種社會挑戰能力的創新型人才，已成為檢驗高等教育成功與否的重要標志。設計性實驗正是培養學生綜合應用能力、思維能力﹑創新能力的重要手段和途徑[1][2]。

（二）設計性實驗教學的特點

《普通高等學校本科教學工作水平評估方案》對實驗教學中設計性實驗進行了定義：設計性實驗是指給定實驗目的要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗。在設計性實驗中，學生自行組織實驗系統，獨立操作并得出實驗結果，在設計過程中可以激發學生的積極主動性，培養創新意識，提高綜合解決問題的能力。設計性實驗有以下一些特點：（1）自主性。在實驗實施的整個過程中，學生始終是學習的主體，充分體現以學生為中心的原則。[3][4]在設計性實驗中，學生是主動地發現問題，主動地提出問題，積極探求解決問題的方法，而不是被動地一步一步按照實驗指導的步驟操作，而這種教學能真正體現學生在學習過程中積極主動地獲取知識、認識和解決相關問題的自主性。而且設計性實驗中學生也可以根據自己的愛好、特長和興趣選擇實驗題目，通過題目和問題來組織實驗。[3][4]（2）探究性。與驗證性實驗不同，設計性實驗中學生可以主動去探索實驗涉及的各個方面。在整個實驗過程中，會出現什么樣的問題、問題如何處理、能得出什么結果等都沒有現成的結論，需要學生在探索過程中自己去尋找。在這樣的過程中學生能了解科學研究的一般過程，掌握科學研究的基本方法和思路。（3）開放性。 開放性是設計性實驗教學的一個很顯著特點，開放性不僅注重時間和空間上的開放，更注重在教學內容、教學方法上的開放，學生可以自行選擇實驗方法和題目。（4）過程性。設計性實驗更注重實驗過程，注重實驗過程中學生的思維方式、個人體驗及對信息的處理和整合。[3]（5）綜合性。設計性實驗一般是在基本實驗訓練之后開展，不只是涉及實驗的某一技能、某一內容和某一知識點，而是對已學過的理論知識和實驗技能的綜合應用，具有高度的概括性與綜合性。[3][4]（6）趣味性。設計性實驗教學過程往往充滿了趣味性，實驗結果讓人有成就感，實驗現象里也經常蘊藏著很多的趣味。[3]

二、設計性實驗能實現農業微生物學課程教學的目標

該課程的教學目標有三：一是通過實驗教學使學生掌握微生物的無菌操作、顯微鏡使用、消毒滅菌、培養基的設計與配制、微生物的分離與接種等實際操作技術，為以后從事相關的工作打下操作技術的基礎，此為教學的基本目標；二是通過實驗培養學生實事求是、科學嚴謹的工作態度以及團結協作的精神；三是培養學生應用知識解決實際問題、能進行創新性工作的能力，這是本門課程教學的最終目標。一直以來，由于各種原因，農業微生物學課程的實驗教學以驗證性實驗為主，通過單獨的驗證性實驗來訓練學生的各種基本操作技術，所有實驗材料均由實驗員準備好，學生按照操作步驟操作就行。這種實驗作為訓練學生的基本操作技術、驗證某些觀點和理論、加深對微生物的理論知識的理解能起到一定的作用，僅能實現課程教學的基本目標。要實現農業微生物學課程教學的更高目標，培養學生的獨立工作能力、創新意識、綜合應用知識解決實際問題的能力還需在學生基本操作技能訓練之后開設一些設計性實驗。

三、開設設計性實驗所需具備的條件

（一）學生需具備的條件

設計性實驗由于綜合性較強，往往一個實驗涉及多種操作技能和專業知識，而且學生實驗過程中自始至終每一步都得自己動手，具有高度獨立性和自主性，這就要求學生需具備一定的基本操作技能和相關理論知識，需在經過基本操作訓練，學習了一定理論知識之后才能進行。農業微生物學的設計性實驗應安排在幾個能訓練學生的無菌操作技術和觀念、簡單和復雜染色技術、常用培養基的制作與滅菌技術、平板稀釋分離和畫線分離技術（液體、固體、半固體培養基）、接種技術的驗證性和綜合性實驗之后。

（二）硬件條件

硬件條件指實驗場地、實驗設備、實驗材料（試劑、藥品、耗材等）等。設計性實驗中每一個實驗所涉及的內容都較多，需要多種實驗材料和設備，而且由于學生數量較多，設備和材料的數量需求很大。如設計性實驗“拮抗香蕉果實炭疽病菌芽孢桿菌的分離與篩選”，涉及的設備就有：恒溫培養箱、振蕩培養箱、高壓蒸汽滅菌鍋、各種精度的電子秤、顯微鏡、純水器、超凈工作臺、烘箱、微波爐等材料。所以，在開展實驗之前，應提前做好設備和材料的購置計劃。另外，設計性實驗是開放性實驗，學生做實驗的時間不統一、不固定，應能給學生提供24小時實驗的開放性場所。

（三）指導教師

設計性實驗中指導教師是完成設計性實驗教學任務必要的“軟件”保障，也是實現設計性實驗教學目標的關鍵所在。設計性實驗對實驗指導教師有較高要求，實驗教師的教學觀念和自身素質影響整個實驗過程。[5]第一，指導老師應有很強的事業心和責任感，對實驗的每一階段認真指導，并在指導中不斷發現問題，解決問題。這樣，設計性實驗才能得以順利實施。第二，實驗教師要充分地了解學生，知道學生已具備哪些實驗技能和相關知識，在出實驗題目時把握好題目的難易程度和范圍，使學生通過努力能取得實驗結果，完成實驗。第三，教師有足夠的專業素養。指導老師要熟知實驗中相關微生物學原理、方法和儀器設備的操作。實驗指導教師從問題的提出、給出實驗題目開始，自己的頭腦中就應有清晰的理論脈絡，以及若干套可實行的設計方案，這不僅需要教師具有扎實的理論功底，還要具備理論與實踐相結合的能力。

（四）針對性的實驗教學大綱和實驗教材

教學大綱是教學的綱領性文件，是教學的主要依據。開設設計性實驗，應編寫出相應的教學大綱，依大綱教學，明確教學的目的、手段、內容、學時分配等，不能盲目進行。實驗教材是實驗的指導書，對實驗內容、方法、步驟等有詳細說明。目前已有的實驗教材基本上是驗證性和綜合性實驗的教材，適合設計性實驗的教材基本沒有，加強設計性實驗教材的建設是做好開展設計性實驗教學改革的前提。

四、結束語

設計性實驗教學是實現素質教育和創新人才培養的重要教學手段，對于培養學生創新能力、實踐動手能力和科學素養有著不可替代的作用。在農業微生物學實驗教學中開展設計性實驗是本門課程實驗教學改革的方向和必然趨勢。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 王麗紅.設計性實驗在醫學微生物檢驗教學中的地位和作用[J].呂梁教育學院學報，2012（4）.

[2] 李秋榮，肖海燕，陳蓉娜，王風彥，李曉博.有機化學實驗教學模式改革中的問題與思考[J]. 教學研究，2011（2）.

[3] 郭歡.高師物理設計性實驗教學的思考[D].東北師范大學碩士學位論文，2008.

[4] 邵興國，狄曉明.略論綜合性、設計性實驗的內涵及特點[J].高校實驗室工作研究，2008（4）：68-70.

[5] 李艷玲.綜合性設計性實驗的開設與管理[J].實驗室研究與探索，2008（8）：110-111.

[責任編輯：鐘 嵐]