探索式教學在大學基礎實驗課改中的有效應用

徐 瀾， 王明華

(忻州師范學院生物系,山西 忻州 034000)

探索式教學在大學基礎實驗課改中的有效應用

徐 瀾， 王明華

(忻州師范學院生物系,山西 忻州 034000)

就“探索式”教學在植物生理學基礎實驗項目改革中的應用進行了探討，主要包括①夯實基本實驗技能；②強化綜合實驗技能訓練；③主導開放型實驗，培養(yǎng)初步科研創(chuàng)新能力；④注意“細節(jié)”，完善成績考核制度。通過實驗教學改革，優(yōu)化了實驗項目，增加了基礎實驗的綜合性、設計性思維，進一步調(diào)動了學生學習的主動性和積極性，教學效果良好。

實驗教學；課程改革；開放型實驗；探索式教學

作為高等師范院校生物專業(yè)必修課程，《植物生理學》的實驗教學是學生理解和掌握該學科基礎知識和基本原理的必須環(huán)節(jié)，是訓練學生實踐技能、培養(yǎng)動手能力、提高創(chuàng)新思維的重要途徑和有效手段。國外研究機構(gòu)及高校非常重視實驗室建設和實驗教學方面的改革創(chuàng)新，實驗室配備精良設備，學生擁有最好的實驗資源和實驗平臺，以此來提高學生的動手能力、創(chuàng)新實踐能力。全球科技發(fā)展迅速，而國內(nèi)部分高校在本科實驗教學中，有些實驗教學內(nèi)容陳舊，落后于當代科研水平。現(xiàn)代實驗儀器制作精準、價格昂貴，對實驗條件、操作技能要求高，而本科實驗教學又具有課時少和學生多的特點，教學過程中存在一定的矛盾。如何通過改革實驗教學的方法和項目，精選整合科學合理的實驗項目，以培養(yǎng)學生的動手能力，激發(fā)學生的學習興趣和求知欲為宗旨；如何使學生更全面地認識到植物生理學實驗的理論價值和應用前景，更好地理解與把握生命科學現(xiàn)象與規(guī)律，探索全新的學科前沿動態(tài)，是我們地方本科院校面臨的一項至關(guān)重要的教學任務。筆者提出，探索式教學的有效應用是解決此類問題的途徑之一，其思路是引導和激勵學生通過“任務 → 方案 → 探索 → 失敗 → 思考→成功”的學習過程，使學生解決問題的意識得到培養(yǎng)，獲得創(chuàng)造性工作的愉快體驗，從而激發(fā)其不斷探索的欲望。同時，探索式教學是通過訓練學生全程實踐動手、動腦能力，達到良好實驗效果的一種行之有效的教學改革方法。下面以忻州師范學院所開設的《植物生理學實驗》為例，主要介紹植物生理學實驗教學改革的思路與具體做法：

1 課程設置介紹

《植物生理學實驗》是為大四學生開設的專業(yè)必修課，將學生以10人一組分組，將之前課程的固定基礎實驗項目，整合成一個科研課題式的大實驗。編制實驗內(nèi)容，兼顧教學大綱的同時，結(jié)合學科熱點研究內(nèi)容、結(jié)合地域植物特征及社會需求等提出項目，形成解決問題為目的的綜合、設計型大實驗項目。實驗時間按排上也更加緊湊，從周五開始，周日結(jié)束，實驗室使用率得到了很大提高，雖然老師、學生會犧牲周末休息時間，但此舉有效解決了我院實驗室緊張的問題。

2 實驗教學改革創(chuàng)新

2.1 重視基本實驗技能訓練，培養(yǎng)學生科學研究意識

夯實實驗基本操作技能，為綜合設計性實驗奠定基礎。在學生操作之前，教師對所有的操作，小到標準溶液配制，大到精密儀器的使用操作，都作詳細講述、準確示范。無論是手工操作還是儀器操使用，既要讓學生學會如何操作，還要讓學生懂得為什么要這樣操作，基本原理怎樣，以及什么是最科學、合理和規(guī)范的操作方式和操作技巧。在實驗操作過程中，教師挑選每個組動手能力較強的學生，配合老師對其他學生的每一步操作都認真仔細的觀察，發(fā)現(xiàn)不足之處，及時給予糾正和反復示范。針對動手能力差的學生，更要反復細致地給予單獨的啟發(fā)指導， 引導他們既要動手又要動腦，并讓其反復練習和比較正誤方面的操作所帶來的影響。讓每個學生都掌握基本實驗操作技能，為綜合性實驗的開展奠定基礎。

2.2 運用“問題引導式”教學法，培養(yǎng)學生科學思維能力

從根本上改變學生被動學習的模式，即從進實驗室開始學生一直被教師"牽著鼻子走"的教學方式：實驗目的、實驗方法、實驗操作、實驗結(jié)果均由教師逐一講解的方法，而是把所涉及到的相關(guān)內(nèi)容融會貫穿于教師提問之中，使學生帶著疑問進入探索，渴望得到答案進而激發(fā)其學習興趣。同時，根據(jù)預習情況和回答問題的得分作為本課程總評成績的構(gòu)成部分，這樣學生的學習的主動性和積極性受到了激發(fā)，明確了需要解決的問題，專注于對實驗現(xiàn)象的思考，加強了對學科原理的理解與體會。也可以有意識地設置一些實驗障礙，提高挑戰(zhàn)性，激發(fā)學生的求知欲和創(chuàng)造力。例如，部分實驗項目只給出實驗目的，不提供具體實驗方法和步驟等，讓學生課前在查閱文獻的基礎上，帶著疑問進行自主探索，尋找合適的方法、搞清實驗原理、列出實驗具體方案。在實施過程中應注意設置難度和學生能力相適應，采取循序漸進的方法，逐步培養(yǎng)學生獨立完成實驗的能力。

2.3 采取“開放式教學”，注重創(chuàng)新能力的養(yǎng)成，強化實驗綜合操作技能訓練

目前實驗教學均由授課教師依據(jù)本學期規(guī)定的實驗課時數(shù)開出具體實驗項目，學生按部就班地跟著老師的思路走。教改之后，學生可以根據(jù)自己已經(jīng)掌握的理論知識，通過教師的指導和學習參考文獻來設計一些實驗環(huán)節(jié)和操作方法。自主設計實驗操作細節(jié)，有助于激發(fā)學生獨立探究意識。比如，葉綠素的提取及其含量測定，提取方法有很多種，具體到你的實驗材料該使用哪種方法，有機溶劑種類及比例是多少，提取溫度時多少，等等。所以，首先要教會學生查閱文獻資料，進而自主設計實驗方案，并獨立完成實驗；教師進行啟發(fā)式指導教學，要求學生講清楚實驗方案的依據(jù)，擬解決問題的思路，同時引導學生分析失敗環(huán)節(jié)的可能原因，最終找到解決問題的方法，逐漸營造一個探究、獨立思考的學習氛圍。通過綜合、設計實驗可以引導和激勵學生通過"任務 → 方案 → 探索 → 失敗 → 思考→成功"的學習過程，使學生解決問題的意識得到培養(yǎng)，獲得創(chuàng)造性工作的愉快體驗，從而激發(fā)其不斷探索的欲望。當然，探索式實驗教學的開設，其成效如何，往往與教學方式、方法具有重要的關(guān)系。即使是“探索式實驗”，如果老師將實驗的內(nèi)容、方法、步驟等均準備齊全，那學生只是進行了照方抓藥，實驗效果也不會很好；而對于驗證性實驗，如果正確地采用開放式教學，同樣會使學生從實驗設計到結(jié)果分析等多方面得到充分的鍛煉和提高。

以實驗室科研工作為切入，推行開放型實驗，拓寬學生實驗的研究范圍，帶領學生參與課題研究，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。目的是在為掌握基本實驗技能的學生提供自主實驗的場所，培養(yǎng)學生科學思維能力、綜合實驗能力和科學創(chuàng)新能力。教師將自己的科研課題引入到教學過程中，使學生對相關(guān)領域的科研動態(tài)有了一定的了解，在實驗研究過程中，指導教師注意加強對學生實驗素質(zhì)和技能、創(chuàng)造性的科學思維方法和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度的培養(yǎng)，并做好實驗室安全和開放情況記錄工作。如將教師課題的基礎實驗部分融合于本科植物生理實驗中，讓學生參與先進儀器的調(diào)制、使用，并按照發(fā)表文章水平記錄，整理和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，盡可能保證學生參與課題的小范圍完整性，使學生了解科研從選題、實驗設計、處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論等全過程；在大型儀器的使用方面，如將目前使用較普遍、本實驗室已購置的用于測量植物光合作用參數(shù)的TPS-2光合儀和用于測量植物光合作用中光反應進程熒光參數(shù)變化的PEA植物效率分析儀開放使用，教師進行演示后，學生分組操作，讓學生在了解儀器的工作原理和操作方法的基礎上親手操作，并掌握測得數(shù)據(jù)的生理學意義，這對于鞏固理論知識、提高應用能力非常重要。因為所選儀器操作相對簡單，而且不需要大量額外的能源和耗材，所以具有經(jīng)濟可行性。

在整個教學過程中，實驗室給予學生一定自由發(fā)揮的余地，學生把所學知識與實踐緊密結(jié)合，鍛煉了他們解決問題的刻苦鉆研精神和獨立工作能力。另外通過開放實驗室對資源進行有效整合，將本科生大學生科技創(chuàng)新研究、教師科研項目等與實驗教學密切結(jié)合，教學的增長點在于科研的突破，科研的創(chuàng)新又為開發(fā)新的實驗教學內(nèi)容做好充分的準備工作，實現(xiàn)"教學-科研"互相促進的良性循環(huán)。通過實驗室開放立項的研究，學生提高了應用所學知識解決實際問題的能力，有部分學生已撰寫出具有一定水平的科研小論文并公開發(fā)表。

2.4 注意“細節(jié)”，完善實驗成績考核制度

逐步完善實驗成績的考核制度。評定學生實驗成績，其目的主要是為了能夠客觀公正的檢驗學生對所學知識及技能的理解、掌握和運用程度，而不僅是給出一個分數(shù)。目前單一用實驗報告來評價學生實驗成績的作法顯然是不夠科學的。改革之后，《植物生理學實驗》的總評成績除了包括學生平時的實驗課表現(xiàn)和實驗報告外，還體現(xiàn)在對所有實驗數(shù)據(jù)、結(jié)果分析的基礎上，以小論文形成該實驗的結(jié)論，以論文質(zhì)量作為實驗成績評定體系的重要組成部分。這樣，某種程度上有利于轉(zhuǎn)變學生對待實驗課的態(tài)度，調(diào)動其學習積極性，真正達到人才培養(yǎng)的目的。

3 實驗教學改革成果與展望

在植物生理學實驗教學改革中，通過探索式教學的有效應用，實驗項目得到優(yōu)化，教學目標更加明確，既提高了教學效率，又能夠促使教師在教學過程中突出重點、解決難點，有的放矢地完成教學目標。同時，由于基礎項目的綜合性、設計性組合，促使學生在實驗過程中解決問題的目的性更加明確，其學習的主動性和積極性大大加強，學習效果良好。例如，實施課改四年以來，學生發(fā)表以植物生理學實驗為內(nèi)容的相關(guān)學術(shù)論文已近10篇，本專業(yè)本科生考研率為40%～60%之間，在同類院校中名列前茅。再者，成績評定的改革充分發(fā)揮了教師的主導作用，進一步促進了學生的自我完善，在提高學生實驗操作能力的同時，逐步實現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標。

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(本文文獻格式：徐 瀾， 王明華 .探索式教學在大學基礎實驗課改中的有效應用[J].山東化工，2017，46(12)：175-176.)

2017-04-19

徐 瀾(1975—)，山西偏關(guān)人，忻州師范學院生物系副教授，博士,主要從事植物生理學教學與研究。基金項目:山西省高等學校教學改革創(chuàng)新項目(項目編號J2016096);忻州師范學院博士科研啟動經(jīng)費(2016); 公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項經(jīng)費(201503124)資助。

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1008-021X(2017)12-0175-02