彈性實驗教學模式的構建與實踐

邵繼海+林毅青+尚翠+陳安偉+彭亮+羅斯

摘要：提高大學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力，培養學生創新意識和科學素養是當今大學生實驗課程教學的主要目的。傳統實驗教學模式雖然能提高學生的動手能力和實驗操作技能，但是卻忽視了學生的主觀能動性，扼殺了學生的創新意識。針對這些問題，我們在多年實踐教學改革的基礎上提出了彈性實驗教學模式。該實驗教學模式將實驗教學內容和學生的學習興趣有機結合起來，充分調動了學生的主觀能動性，引導學生圍繞著實驗教學目標自主完成實驗題目的凝練、實驗方案的撰寫及獨立完成探索性實驗，從而達到提高學生的創新意識和綜合素質。

關鍵詞：彈性實驗；實驗教學；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）20-0151-02

大學生實驗課程教學的目的是提高學生的動手能力、分析問題和解決問題能力，培養學生創新意識和科學素養[1，2]。但長期以來，各高校對于大學生的實驗課程的教學模式仍停留在“教師講解與示范、學生模仿”的階段，這種教學模式雖然也能提高學生的動手能力和實驗操作技能，但忽視了學生的主觀能動性，扼殺了學生的創新意識[3]。另外，這種傳統的實驗課程教學模式也造成了學生對于探討科學問題興趣的流失，使得實驗課程教學淪為簡單模仿實驗步驟和機械式操作的尷尬境地。如何轉變教育觀念，改革培養模式和改善教學方法已是當務之急[4]。有研究表明，通過改變以任課教師為主體的傳統授課方式，鼓勵學生自主學習、合作學習、探究學習，能有效培養學生獨立自主的創新思維和分析問題、解決問題的能力[5，6]。我們的實踐教學改革結果表明，選擇彈性教學模式，將實驗教學內容和學生的學習興趣有機結合起來，引導學生積極的選擇實驗、設計實驗、探索操作實驗，能較好的提高學生的學習興趣和主觀能動性，提高學生分析問題和解決問題的能力及創新意識。

一、彈性實驗教學模式定義

所謂“彈性”，是指在實驗課程教學過程中，學生根據實驗目的和實驗教學大綱的基本要求并結合自己的興趣提出實驗題目，指導教師根據教學大綱的知識點和實際情況對學生提出的實驗題目進行把關，學生再根據試驗題目主動查閱相關資料，設計實驗內容，撰寫預習實驗報告，并開展探索性實驗。在彈性實驗教學模式下，學生對自己的實驗內容有很大的主動權。指導教師對學生的實驗題目、實驗內容進行系統把關。教師與學生相互配合，反饋式的互動。彈性實驗教學不僅能充分調動學生的學習興趣和主觀能動性，還能實現“一對一”式的教學和因材施教，有效提高學生的創新能力和綜合素質。

二、彈性實驗教學模式下實驗內容的設置

彈性實驗課程體系在實驗內容設置上與傳統實驗教學有較大的差別。傳統實驗教學內容設置均為教師指定，且實驗內容非常具體，操作性和驗證性的實驗偏多，不同的實驗內容之間缺乏聯系和連續性。彈性實驗內容設置從調動學生的學習興趣和學習主動性入手，將傳統實驗由操作性和驗證性實驗向設計性、綜合性、創新性實驗轉變。在具體實驗內容的設置上，教師以實驗教學大綱中的教學目標與任務為指南，以實驗教學的基本知識點為導入點，引導學生圍繞著實驗教學目標和基本知識點并結合自己的學習興趣，自主確定實驗題目和內容。在此過程中，由于學生受到專業知識面、科學素養、實驗探索經驗等因素的限制，提出的實驗題目和內容往往出現興趣占主導地位，實驗教學目標和基本知識點被忽略的現象，因此在學生確定實驗題目和實驗內容的過程中，實驗指導教師的引導作用非常重要。實驗指導教師需要引導學生從教學基本知識點出發去思考問題。此外，實驗指導教師還需對學生確定實驗題目和內容進行嚴格把關，通過多輪互動式修正，確定每組學生的實驗題目和內容。

三、彈性實驗教學模式的授課方式

彈性實驗教學模式的授課方式以提高學生分析問題和解決問題的能力及培養學生的自主創新能力和科學素養為主要目的。區別于傳統“灌輸式”實驗課程教學模式，彈性體系在授課方式上注重學生的主觀能動性及教師的引導作用。在教學環節上分為提出問題、解析問題和解決問題三個階段。在提出問題階段，實驗指導教師先告訴學生本單元的實驗教學目標、任務及涉及的基本知識點，引導學生圍繞實驗教學目標主動思考問題，并在此基礎上提出科學問題，即確定實驗題目。在解析問題階段，實驗指導教師需要引導學生明確實驗內容，鼓勵學生主動查閱相關資料，確定解決問題的實驗方法，并撰寫和提交預習實驗報告。教師收到預習實驗報告后，從實驗方案的可行性及實驗方法的正確性等角度進行把關和修正，并將修改意見反饋給學生，然后學生再根據教師意見進一步修改并重新提交給指導教師，直到實驗方案可行、實驗方法正確為止。解決問題階段即為學生進實驗室開展探索性實驗的過程。彈性實驗教學模式下授課方式要求學生進入實驗室后，先按自己預習實驗報告所列的實驗材料到指導教師處領取實驗所需的實驗材料，然后指導教師著重講解本單元實驗涉及的基本知識點的實驗操作及注意事項，接著由學生獨立完成整個探索性實驗。

四、彈性實驗教學模式考核評價制度

科學的實驗考核評價制度不應只對實驗結果做出簡單評價，而是要涵蓋從實驗題目的凝練、實驗內容的提出、資料的查閱、預習實驗報告的撰寫、探索性實驗的開展及最終實驗報告質量整個過程。通過完整的考核制度來提高學生的學習積極性。

五、彈性實驗教學模式示例

以環境科學與工程專業的環境微生物學實驗為例，環境微生物學實驗一般設置為10—12個學時，根據實驗教學大綱，該實驗課的教學目標是使學生掌握顯微鏡的使用技術、微生物簡單染色及形態觀察、革蘭氏染色及結果判斷、培養基制備、高壓蒸汽滅菌、環境中微生物分離計數、微生物群體形態特征觀察。在實驗教學大綱的指導下，傳統環境微生物學實驗一般開設了三個實驗：（1）微生物染色及顯微鏡觀察；（2）培養基配置；（3）土壤微生物分離計數[7]。這三個實驗中有兩個是操作性實驗，一個是設計性實驗。各實驗內容單一、連貫性不強，也不具有科研探索性，無法調動學生的學習興趣，更談不上培養學生的創新能力[8]。在彈性實驗教學的指導下，可以緊扣實驗教學大綱，將實驗內容優化為一個設計性、綜合性、探索性、創新性的實驗：環境中功能微生物的分離計數及染色和顯微鏡觀察。然后再根據學生的學習興趣，將實驗題目具體化，如土壤中抗重金屬微生物分離計數及優勢菌染色和顯微鏡觀察、土壤中纖維素分解菌微生物分離計數及優勢菌染色和顯微鏡觀察、土壤中表面活性劑分解微生物分離計數及優勢菌染色和顯微鏡觀察等。這些創新性實驗不僅囊括了環境微生物實驗教學大綱的基本知識點，能很好的達到實驗教學目標，還結合了環境科學與工程專業的特點及學生的學習興趣，融入了探索研究的創新元素。

六、結語

彈性實驗教學模式是一種以學生為主體的實驗教學模式，這種實驗教學模式可以充分調動學生的學習興趣和學習主動性，通過引導學生自主查閱資料、撰寫實驗方案及獨立開展探索性實驗等環節，提高學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的創新意識和科學素養。在彈性實驗教學模式下，實驗指導教師的工作量比傳統實驗教學模式要大，這也要求教師為了培養高質量的人才要奉獻更多的時間和精力。

參考文獻：

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[7]邵繼海，魏祥東，周細紅，鐵柏清，李宗軍.“質量工程”背景下的環境工程微生物學實驗教學改革探索[J].生物學雜志，2010，27（3）：106-108.

[8]王國惠.環境工程微生物學實驗教學改革研究[J].微生物學通報，2005，32（2）：144-145.