生物學(xué)教學(xué)中研究型教學(xué)方法研究

孫延飛

摘要：在我國(guó)的高校教育中，要求在完善學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)構(gòu)成的同時(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，這就要求對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法加以改進(jìn)與創(chuàng)新。而研究型教學(xué)正是一種新興的教學(xué)方法，符合高校生物教學(xué)的要求，能夠在很大程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生探索研究的積極性，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)造性思維。本文在對(duì)研究型教學(xué)加以概述的基礎(chǔ)上，分析了這一教學(xué)方法的意義，并提出了實(shí)施的具體措施。

關(guān)鍵詞：高校生物；研究型教學(xué)；教學(xué)方法；生物學(xué)；創(chuàng)新能力

相較于高中生物的基礎(chǔ)性來說，高校生物所涉及到的內(nèi)容更加深入、系統(tǒng)，是面向生物學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)，是以培養(yǎng)專門的生物學(xué)人才為教學(xué)目標(biāo)的，因此更加注重學(xué)生創(chuàng)新能力、邏輯思維能力等方面的培養(yǎng)。在傳統(tǒng)的高校生物教學(xué)中，教師始終主導(dǎo)著課堂，學(xué)生只能被動(dòng)接受知識(shí)，主動(dòng)性與創(chuàng)造性都受到了壓制，不利于專業(yè)生物研究人才的培養(yǎng)。在這種背景下，我國(guó)教育領(lǐng)域開始引進(jìn)西方研究型教學(xué)方法，并將之應(yīng)用到實(shí)踐中，進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)高校生物課程改革的進(jìn)程。

一、關(guān)于研究型教學(xué)的概述

研究型教學(xué)是一種以現(xiàn)代多媒體技術(shù)為教學(xué)工具、以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)造性思維為教學(xué)目標(biāo)的現(xiàn)代化教學(xué)方法，符合高校學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，與當(dāng)前高校專業(yè)教育相適應(yīng)。通過在教學(xué)過程中調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維、想象力以及操作能力，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。高校生物教學(xué)與初高中生物教學(xué)是存在著很大區(qū)別的，初高中生物主要是要讓學(xué)生明白生物學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)原理與基本的實(shí)驗(yàn)操作，而高校生物教學(xué)則是要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步讓學(xué)生體會(huì)生物研究的過程，并從中獲得一定的啟發(fā)。這就要求學(xué)生能在教學(xué)的過程中從科學(xué)的角度對(duì)生物研究的各個(gè)步驟有所了解與認(rèn)知，從而加深對(duì)生物學(xué)知識(shí)的體會(huì)，并進(jìn)一步促進(jìn)自身綜合素能力的提高。

二、研究型教學(xué)的優(yōu)勢(shì)分析

1.能夠讓學(xué)生更好地掌握專業(yè)生物知識(shí)

高校生物具有專業(yè)性，其中涉及到的知識(shí)都較為微觀，如果不借助一定的實(shí)驗(yàn)或者案例來作為教學(xué)輔助的話，學(xué)生很難對(duì)這些知識(shí)加以掌握。而在研究型教學(xué)中，需要從生物實(shí)驗(yàn)的各個(gè)步驟出發(fā)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了解或者親自操作，能夠讓學(xué)生對(duì)抽象的生物學(xué)知識(shí)有更加直觀的認(rèn)識(shí)，從而提升其教學(xué)體驗(yàn)，加深對(duì)知識(shí)的理解。

2.能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

在生物學(xué)發(fā)展的過程中，大部分的理論與知識(shí)都是通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)來加以證明的，例如孟德爾的遺傳定律、Sturtvent的染色體作圖等。這就要求研究者們具備一定的科學(xué)素養(yǎng)，并利用科學(xué)的思維方法來對(duì)生物學(xué)問題進(jìn)行分析探討，這樣才能更好地研究生物學(xué)現(xiàn)象。在研究型教學(xué)中，通過對(duì)大量實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析操作，能夠讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成科學(xué)的思維方法，并培養(yǎng)其不怕失敗、堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神。

3.能夠培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力

掌握知識(shí)的根本目的是為了實(shí)踐，通過對(duì)研究型教學(xué)中實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)論的分析，能夠在很大程度上激發(fā)學(xué)生探索的欲望與興趣，使其能夠自發(fā)地對(duì)感興趣的生物現(xiàn)象加以探索。并設(shè)計(jì)一系列的科學(xué)實(shí)驗(yàn)來證明，這樣就能夠提升學(xué)生實(shí)踐意識(shí)與實(shí)踐能力，為進(jìn)一步培養(yǎng)科研型人才奠定基礎(chǔ)。

4.能夠培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)

在提倡素質(zhì)教育的當(dāng)下，要求在教學(xué)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力以及合作能力。在研究型教學(xué)中，讓學(xué)生在了解相關(guān)生物實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果的同時(shí)，參與到實(shí)驗(yàn)操作中去，促進(jìn)自身思維能力與創(chuàng)新能力的發(fā)展，并通過小組合作的方式提高合作意識(shí)與合作能力，從而實(shí)現(xiàn)綜合素質(zhì)的提高，以達(dá)到素質(zhì)教育的要求。

三、舉例分析研究型教學(xué)在生物教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用

1.從科學(xué)的角度出發(fā)，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)

問題的提出是生物研究的第一步，只有邁出了這一步才能更好地對(duì)問題進(jìn)行探索與研究。而要對(duì)生物現(xiàn)象產(chǎn)生疑問，就需要對(duì)科研歷史與科研環(huán)境有一定的了解，并從古今中外的生物學(xué)家身上學(xué)到優(yōu)秀的品質(zhì)。因此在教學(xué)過程中，教師就應(yīng)當(dāng)課本知識(shí)教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)难由?，?duì)涉及到的科學(xué)家的生平故事進(jìn)行一定的講解。

例如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)正是在科學(xué)家好奇心驅(qū)使下才被發(fā)現(xiàn)的。Avery與Hershey等人，為了探究出生命的奧秘，開始好奇到底是什么物質(zhì)決定了生物的遺傳與性狀，從而設(shè)計(jì)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)來對(duì)擁有這一功能的物質(zhì)進(jìn)行了篩選與研究，最終確定了DNA屬于遺傳物質(zhì)。而后來的科學(xué)家例如Watson、Wilkins等為了進(jìn)一步探索出DNA分子的基本機(jī)構(gòu)，因此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了DNA是一種雙螺旋空間結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，成為了生物學(xué)生命科學(xué)領(lǐng)域最重大的發(fā)現(xiàn)之一。再如在對(duì)細(xì)菌雜交內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，可以介紹Lederberg和Tatum發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象的曲折實(shí)驗(yàn)經(jīng)過，讓學(xué)生在對(duì)生物知識(shí)加以掌握的基礎(chǔ)上，通過了解這些科學(xué)家的有趣故事來提升學(xué)習(xí)生物的興趣，并學(xué)習(xí)科學(xué)家身上的寶貴品質(zhì)，促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的提高。

2.從實(shí)驗(yàn)的過程出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)方法解決問題的能力

生物學(xué)具有多種分支，例如形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)、生命科學(xué)之類的分支學(xué)科。其中解剖學(xué)等只需要通過觀察或者看圖就能夠得出相應(yīng)的結(jié)論，而生命科學(xué)所涉及到的知識(shí)就必須要設(shè)計(jì)一系列的實(shí)驗(yàn)來加以證明，單單從結(jié)果上來看是很難對(duì)知識(shí)進(jìn)行全面了解的，因此實(shí)驗(yàn)過程是非常重要的。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)與多媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域的推廣，當(dāng)前許多實(shí)驗(yàn)可以直接以圖片、視頻、幻燈片等方式放映出來，從而讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟并得出相應(yīng)的結(jié)論。

例如，在對(duì)分微生物學(xué)課程的教學(xué)中，關(guān)于Meselson和Stahl的大腸桿菌DNA復(fù)制是一種半保留復(fù)制的結(jié)論，如果不對(duì)實(shí)驗(yàn)過程加以了解，是很難對(duì)這一較為抽象的結(jié)論有進(jìn)一步的認(rèn)知。因此在教學(xué)過程中就需要對(duì)相關(guān)的“密度梯度離心實(shí)驗(yàn)”加以了解，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)過程與操作流程的觀看，能夠讓學(xué)生對(duì)DNA條帶在離心試驗(yàn)中出現(xiàn)分層現(xiàn)象以及分層之后意義有更加深刻的認(rèn)識(shí)，并學(xué)會(huì)利用科學(xué)的思維方法來對(duì)生物現(xiàn)象加以剖析與探索。

3.從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力

科學(xué)推理能力，也相當(dāng)于學(xué)生的創(chuàng)新能力，即根據(jù)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中所分析出來的相關(guān)知識(shí)對(duì)未知的生物現(xiàn)象進(jìn)行推理與研究。在初高中生物教學(xué)中，由于學(xué)生生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)不夠牢固，因此在教學(xué)中一般是由教師直接告知結(jié)論，達(dá)到應(yīng)付考試的目的的就行。在這種機(jī)械的教學(xué)方法中，學(xué)生的思維能力與分析能力得不到提升。因此在高校教學(xué)中，鑒于學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本完善，就需要進(jìn)一步培養(yǎng)其創(chuàng)造型思維。教師要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生自行利用所學(xué)過的知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并得出新的理解，從而培養(yǎng)其推理能力與創(chuàng)新能力。

例如，在分子生物學(xué)中的大腸桿菌蛋白質(zhì)起始過程中核糖體大小亞基和三種翻譯起始因子的作用加以證明，由于現(xiàn)有科技水平的限制，很難直接利用相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)亞細(xì)胞與分子水平上生物大分子結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)進(jìn)行觀察。因此只能夠從現(xiàn)有的結(jié)果上來進(jìn)行推斷，以列表的方式判斷起始因子IF3能夠使mRBA與核糖體30S亞基相結(jié)合，起始因子IF2能夠使fMet-vRNAf與核糖體30S亞基相結(jié)合。

4.從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行科研的能力

實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘茄芯啃徒虒W(xué)的一個(gè)重要目的。對(duì)于高校生物專業(yè)的學(xué)生來說，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是其必須具備的能力，也是創(chuàng)新能力的體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求學(xué)生具備加成的基礎(chǔ)知識(shí)以及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能，這樣才能使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更為合理。因此在教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。

例如在基因工程課程的教學(xué)中，教師可以要求學(xué)生自行制定研究目標(biāo)與研究方案，來實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA的操作和蛋白的鑒定。在這一任務(wù)中，可以讓學(xué)生分組合作，通過同學(xué)之間的交流與合作獲得更多的新知識(shí)與新觀點(diǎn)，并促進(jìn)合作能力的提升。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中，學(xué)生需要結(jié)合所學(xué)知識(shí)來考慮該實(shí)驗(yàn)的合理性與可行性，這樣能夠加強(qiáng)對(duì)固有知識(shí)的理解與應(yīng)用，從而提升教學(xué)的效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與獨(dú)立進(jìn)行科研的能力。當(dāng)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)完成之后，再由教師進(jìn)行驗(yàn)收，指出方案中的不合理之處，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行修改。對(duì)于優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案，教師可以幫助學(xué)生申請(qǐng)相關(guān)的科研項(xiàng)目，讓學(xué)生的科研能力能夠得到進(jìn)一步的提升。

四、結(jié)語(yǔ)

在教育現(xiàn)代化的新形勢(shì)下，培養(yǎng)專業(yè)型的應(yīng)用人才已經(jīng)成為了各大高校的教學(xué)重點(diǎn)。對(duì)于生物這種具有專業(yè)性的自然科學(xué)，更應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生的科研能力與創(chuàng)新能力為教學(xué)目標(biāo)，而研究型教學(xué)正是符合了這一要求。通過研究型教學(xué)，讓學(xué)生在教學(xué)過程中學(xué)會(huì)從問題的提出、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面出發(fā)，培養(yǎng)其對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與操作能力，進(jìn)一步提升科學(xué)素養(yǎng)，為培養(yǎng)專業(yè)的生物研究人才奠定基礎(chǔ)。

（作者單位：阿壩師范學(xué)院）