生物科學專業本科生設計性實驗模式探索

劉揚

摘要 以如何提高杜仲種子萌發率為例，探討了生物科學專業設計性實驗教學方法，通過對學生分組，要求學生自主查閱資料、設計實驗方案、完成實驗、得出結論、撰寫報告，通過這種方式培養學生的創新能力。

關鍵詞 生物科學專業；植物生理學實驗；設計性實驗；創新能力

中圖分類號 G420 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）20-0287-02

Exploration of Design Experimental Model to Students Who Major in Biological Science：Taking“How to Improve the Germination Rate of Eucommia ulmoides Oliver”for Example

LIU Yang

（Shaanxi Xueqian Normal University，Xi′an Shaanxi 710061）

Abstract Taking ″How to improve the germination rate of Eucommia ulmoides Oliver″ for example，the design experiment teaching method for the students of biological science was discussed.The students were in groups，and required to consult data，design experiment project，complete the experiment，draw a conclusion and write reports.In this way，the innovation ability of student was developed.

Key words biological science major；plant physiology experiment；design experiment；creative ability

實驗教學是實踐教學的重要環節，有助于培養理工科學生的創新能力和綜合素質[1-10]。同時，對大學生創新意識和能力的培養已成為目前各個高等院校重要教學內容。設計性實驗是指教師給出實驗目的和實驗條件，讓學生自行設計，以培養學生的探索精神和創新的能力為目的[11-12]。結合陜西學前師范學院植物生理學實驗教學實際，將科研和實驗教學結合起來。這種設計性實驗的教學模式在學生創新能力培養方面優勢明顯，可達到設計性實驗教學目標，為高校開設綜合性、設計性實驗教學積累經驗。

1 設計性實驗內容設計及教學方式

杜仲種子萌發試驗，將學生分為4組，分別以溫度、水分、酸堿度及激素赤霉素（GA3）對杜仲種子萌發率的影響，探討如何提高杜仲種子萌發率。

1.1 結合課本綜合性實驗內容確定研究方向

各個小組以4個因素中的1個因素作為研究方向，分別研究各因素對杜仲種子萌發率的影響。如“溫度對杜仲種子萌發率的影響”等。

1.2 查閱文獻和設計、修改實驗方案

各小組在確定研究方向后，要求每個小組成員查閱大量的文獻資料，設計出實驗方案，然后通過組內成員討論制定小組設計方案[9-12]。每組選派1人利用5 min介紹實驗方案。最后，在教師的指導下修改實驗方案，形成小組的實驗方案。

1.3 實驗方案的完成和實驗報告的撰寫

此類設計性實驗除了要求學生在課余時間完成查閱資料，制定方案以外，還需要3～4周在實驗室完成實驗。在這3～4周內，以開放實驗的形式讓學生在課余時間自行完成實驗方案，教師僅僅起到監督和答疑的作用[10-11]。實驗結束后，要求學生用統計學的方法分析實驗結果，制出相應的圖或表格，分別根據自己的研究內容寫出實驗報告，如“溫度對杜仲種子萌發率的影響”等。

2 教學效果

2.1 學生科研能力得到提高和激發

以往的實驗課中，學生既不思考，也不去探究，按照課本上實驗目的、原理、步驟一步一步操作，缺乏主動學習性。對實驗中出現的一些“奇怪”現象和結果，缺乏質疑能力和探索精神。在設計性實驗中，學生經常能在實驗過程中提出許多很有研究價值的問題。例如，在酸堿性對杜仲種子萌發率影響測定時，學生在配置不同pH值溶液時，利用有機溶劑配置，避免無機離子對杜仲種子萌發率的影響。這是學生通過反復思考、查閱資料得出的實驗方法。經過探索，學生從中感受到成功的喜悅，而且鍛煉和提高了質疑能力和求索精神。

2.2 培養了學生的創新能力

在設計性實驗中，鞏固了學生所學的理論知識，激發了學生的學習熱情，有利于培養學生綜合運用知識、解決問題和創新的能力。學生都在課余時間里完成整個實驗，學習熱情得到激發[10-12]，大多利用晚上或周末查閱資料、設計實驗方案、做實驗。經過多次修改完成實驗方案，甚至是對如何配置溶液都查閱不同的資料。如其中一組以“水分對杜仲種子萌發率的影響”為研究內容的小組，5個成員提出5種不同的實驗方案，有的方案提出要確定杜仲種子前處理時水分對杜仲種子的浸泡時間，有的方案提出播種后對澆水量的控制等等。所有這些實驗方案都抓住了實驗設計的關鍵。經過設計性實驗后，學生已經具備初步設計一個生物學問題研究的能力和素養。

在實驗操作過程中，學生獨立操作，積極思考。學生在實驗中遇到問題，教師引導學生由故障現象分析故障原因，使學生一步一步取得實驗的成功。學生通過自己的努力完成實驗，激發了對實驗的興趣。

3 存在的問題

首先，在整個實驗過程中仍存在態度不認真的學生，尤其是綜合設計性實驗，因為是利用業余時間做，有的學生根本沒有參與過，甚至出現抄寫別人的實驗報告的情況。其次，存在著理論課滯后的情況，特別是綜合設計性實驗要求在學生基本掌握了理論知識和實驗方法后開展效果最佳[9-12]，因此理論課與實驗課同時開設不利于培養實驗技能和實驗創新能力。另外，目前只能是憑著實驗報告和實驗教師的印象對實驗課進行考核，難以使那些態度不端正的學生按照要求完成教學任務，尋找一個合理的考核方法值得研究。最后，對于設計性實驗要求實驗室的開放時間較長，而學校對于這方面的人員配置較少，難免會使得實驗室開放時間不足。同時，指導教師的不足也是亟待解決的一個問題。

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