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二、通過適時安排實驗設計,及時進行知識的回顧和綜合
食品生物化學實驗課通常安排在理論課教學之后,起到加深理論知識的理解和培養學生實驗技能的作用。因為受到課時數、儀器設備、師資力量等因素的限制,實驗課的內容是由幾個獨立的有代表性的實驗內容組成,而且各實驗內容之間缺乏內在的聯系。為了使所學的知識通過對比而得到理解加深,通過綜合運用而實現全面的掌握,并且也為了同時培養學生解決實際問題的實踐能力,我在淀粉的顯色和水解實驗、氨基酸紙上層析實驗和蛋白質的呈色反應實驗之后,及時地引入了實驗設計的課題。課題的目的是通過復習單糖、淀粉、氨基酸和蛋白質的性質,運用已經學習的生物化學反應原理和檢測方法,鑒別未知混合溶液的組成成分。課題的實驗對象是三種未知混合溶液。課題的實驗要求是:(1)首先,自己設計鑒定方法與操作步驟,并預測實驗結果。(2)實驗中,根據實驗設計選擇試劑,實施檢測方案,觀察實驗現象并記錄實驗結果。(3)實驗后,分析實驗結果,判斷溶液的組成成分,完成實驗報告。實驗設計課題布置后,學生們翻閱理論課教材和實驗指導,回顧已經學習的相關章節和已做過的實驗內容,積極地思考檢測方案,并且以小組為單位,各抒己見展開了熱烈的討論。從課堂檢查結果來看,大部分的實驗小組能夠制定出比較合理的實驗方案,雖然他們所用的時間長短不一。其他一小部分實驗小組的方案在經過教師的啟發和引導后,也趨于完善。在實驗方案的實施過程中,學生們抱著比通常的驗證性試驗更強的好奇心,仔細觀察每個實驗現象,驗證自己提出的預想和假設。從實驗結果來看,大部分的實驗小組能夠正確地推斷出三種未知溶液的組成成分。雖然正確的實驗結果能給予學生成就感和自豪感,這對于激發學生的求知欲和學習興趣至關重要。但是,從任課教師的角度來看,實驗設計課題的實施過程更為重要。與一般的應試復習截然不同的是在此過程中學生們對已經學習的書本知識進行了能動的復習,而且通過對比進行了進一步的鞏固和認識的加深。與此同時,在探究的過程中,學生的學習積極性和主觀能動性得到了充分的發揮。食品生物化學實驗設計課題的導入,在加深和鞏固理論知識的理解、鍛煉學生的實驗操作技能、培養學生發現問題和解決問題能力等諸方面,都起到了明顯的推動作用。
經濟的迅猛發展帶動科技的日新月異,網絡技術與通信技術發展迅速,微信、微博等交流媒介成為大眾知識共享的傳播平臺,而微課作為教學中的創新也備受關注,作為對傳統教學模式的顛覆,其更注重教學效率的提升與教學質量的理想化。伴隨移動學習時代的到來,微課使得當前學校教育及社會教育都發生了顯著的變化。但是我們應該看到,時代催生的網絡視頻也帶有某種弊端性,難以真實有效地滿足各個層面的學習需求[1]。焦建利教授提出:傳統的課堂實錄視頻資源已經難以實現互聯網時代人們注意力模式的匹配,因此傳統的教學方式也很難滿足師生教與學的需求。
加上網速及寬帶的硬性限制,教學資源周轉率低,優秀教育教學資源被無形浪費。基于這樣的背景,微課誕生,吸取了傳統教學視頻的弊端教訓,更注重主題的突出明確,更具有針對性與服務性,在內容設置上也趨于短小精悍,實現了自由補充與延伸[2]。對于生物細胞學科教學來說,實驗是教學的關鍵,在教學中發揮著重要的作用。不可否認的是生物學作為生命科學的前沿學科之一,無論是實驗技術方法還是理論知識闡述都實現了深度的提升與廣度的延伸,逐漸實現與遺傳學、分子生物學及發育生物學的學科融合,逐漸在生命科學研究領域占據主導[3]。因此,實現微課與細胞生物學實驗教學的結合,對學生創新能力與獨立思考能力的培養逐漸成為生物實驗教學關注的焦點,成為細胞生物學實驗教學改革的要務。
一、微課簡述
1.微課的起源。微課最早由美國愛荷華大學LeRoy A. McGrew教授提出,初衷是針對化學課程總結的60秒概述,設置了三大主體部分,分別為總體介紹、解釋說明及舉例分析。后來英國學者T.P.Kee在此基礎上提出了一分鐘演講,所謂的一分鐘演講就是突出演講的精練傳神,要求具有縝密的邏輯結構及真實生動的案例闡述。在經過上述兩個階段的發展后,微課由美國新墨西哥州圣湖安學院大衛.m.彭羅斯提出并創建實施。其包括15到30秒的介紹及結論,服務與上文的關鍵概念導引。然后錄制上述內容并限制時間為3分鐘內,在微課程指引下提出書面作業要求,學會借助課外閱讀或者實踐活動完成關鍵知識的學習。目前最具代表性的當屬Educause的微課理念,不是指微觀學習中的微內容,而是以建構主義學習理論為支撐的在線教學或格式化教學中的教學實際。
2.我國微課發展現狀。我國微課依然是新興事物,起步晚,發展相對緩慢,目前涉及領域也有部分處于空白。基于微課的發展現狀,當前學術界也未就微課理念達成共識。學者焦建利[4]認為,微課是對某一知識點的集中闡釋,主要特點就是短小精悍,在線教學視頻是其主要表現形式。學者祝智庭[5]則認為微課應該就某個教學主題展開延伸,組織精細化的課堂教學設計,時間限度最好控制在10分鐘以內。而學者胡鐵生[6]則認為微課程注重的是視頻的微小,因此在針對單一學科或者單一知識點組織教學時應注重教學情景的融入,突出在線學習與自由學習。這一概念也逐漸被大眾所認可。資源建設方面,我國微課也尚未成型,目前的應用研究還相對零散,評價模式也有待完善。實現微課程的規范化發展還有很長的路要走。
二、細胞生物學實驗教學存在的問題
1.內容更新緩慢,亟待加強。我國的細胞生物學實驗教學一直處于教學滯后階段,僅僅作為理論教學的補充或者教學附屬而開設,缺乏關注上必然影響教學的創新與跟進,加上該實驗教學項目單一化趨勢嚴重,時代氣息不足,技術手段及知識的綜合運用十分缺乏,內容更新十分滯后。
2.教學方式單一化,學生自主性不足。細胞生物學實驗的基本流程就是提前由教師準備好實驗材料、實驗儀器及實驗試劑,學生在教師的示范引導下按部就班地進行實驗操作,整個操作過程趨于程式化、簡單化。學生不僅無法在實驗準備階段有所參與,更挫傷了學生創新與研究的積極性。
3.教學方法貧乏,缺乏對學生創新能力培養的關注。傳統的細胞生物學實驗教學受有限的教學時間的限制,因此實驗內容與要求也大多提前限定,教師單純地演示講解,學生被動地參與學習,雙方互動交流不足,教師也無法引導學生進行實驗的創新。
4.教學技術陳舊,現代教育技術參與較少。細胞生物學作為生物教學的前沿學科,理應注重教學的創新,特別是積極加入現代教育技術的創新元素,以信息技術為核心推動實驗教學。但是我國細胞生物學的教學現狀卻是現代教育技術十分欠缺,傳統實驗教學維度單一化趨勢嚴重。
三、微課在細胞生物學實驗中如何應用
1.微課的特性和優勢,傳統多媒體教學的弊端:伴隨多媒體技術的迅猛發展及教學融入,部分教師開始嘗試運用多媒體輔助教學,但是當代大學生自由散漫的個性也成為多媒體輔助教學實施的制約因素,學生難以集中精力聽取教師講課,精品的視頻資源難以得到高效率的運用。應用于課后學習的視頻資料也難以受到學生的關注與重視,多數處于閑置。微課則突破了視頻教學的局限,具有普通視頻教學資源不具備的教學優勢。首先,其教學內容濃縮,教學時間較短,借助移動端操作更為便捷,學生學習積極性顯著提升。其次,其教學主題十分明確,學生能夠迅速找到自己感興趣的點,從而獲得啟發教育或者延伸學習。最后,微課視頻的教學容量相對較小,符合學生的接受能力,學生更積極主動地參與到微課學習中去。
2.細胞生物學微課設計,把握10分鐘原則:注意力10分鐘。10分鐘內有明確的教學目標,內容短小,集中說明一個問題的小課程。微課設計ADDIE模型:A,分析;D,設計;D制作;I應用;E,評價。通常來說,微課設計要想保證自身的完整性必須具備6個基本環節,分別為教學主題的明確、前段分析、微課基礎知識點的切割與劃分、微課資源要素的重點設計、微課視頻錄制及后期加工處理、微課的最終終端輸出與展現。6個環節緊緊相扣,推動微課的高效開展。
四、微課引入實驗教學的意義與應用前景
微課具有廣闊的教育應用前景。2011年,手機將取代個人電腦成為個人信息中心。學生自帶設備BYOD,包括個人電腦、手機、上網本、平板等越來越普遍化。這為微課的實施提供了必備的硬件前提。調查中發現,84.44%的被調查者認可微視頻在微課教學中的核心地位與作用,并且70%以上的人認為配套的教學設計與課件也是不可忽視的部分。縱觀當前的教育改革,多數一線教師已經充分認識到微課教學的魅力與優勢,開始在課堂教學中嘗試微課教學。其中范福蘭等人在基于交互式微視頻教學資源教學應用效果的調查顯示,70.5%的學生認為交互式微視頻資源能夠激發他們對課程學習的興趣,單一的圖文及音視頻資源則受關注度一般,這也從側面說明隨著流媒體技術的發展成熟,微視頻的教學前景將是廣闊而光明的。
五、一些值得思考的問題
1.有關微課適用性,微課程在全國范圍內展開,帶來教學思想、教學模式的重大轉變,各個領域、各種培訓、不同學科對于微課程應用的嘗試存在“泛用”、“濫用”現象。微課程適用于哪些領域、哪些課程、哪些內容以及熒光怎樣設計、怎樣制作、怎樣使用才是最科學合理的成為今后科學研究的新課題。
2.細胞生物學實驗微課應用存在問題,我國針對該專業的微課理論研究及實踐演練依然不足,多數高校在微課開展實施的過程中存在建多用少的資源浪費現象。因此必須將微課作為校本研修資源,對其加強引導宣傳,讓教師認可微視頻教學的優勢并拓展專業發展的新途徑。此外微課程應奠定創新型教學模式的資源基礎,以期為學生提供更實用的教學資源,做好教學輔助。當然微課作為新興教學理念,應該在移動學習與泛在學習的基礎上實現教學需求與教學實踐的同步發展,最大限度提升微課程的開展利用率。
六、總結
傳統的生物化學實驗教學主要使用分光光度計、水浴箱和玻璃儀器,與化學實驗教學相似。因而實驗室整合后儀器共享得到了充分實現。
(2)打破院系界限。
(3)實驗室空間位置得到充分利用。
整合后對課程作統籌規劃,因而減少了實驗室閑置,目前化學分析實驗室是滿負荷運轉。
(4)減少實驗室教學輔助人員配置。
(5)減少常用化學試劑的重復購置。
生物化學實驗一般為小量實驗,有時甚至是微量實驗,所用化學試劑相對較少。實驗室整合后可減少試劑浪費。
2整合的缺點
(1)實驗室無法滿足分子生物學實驗教學需要。
分子生物學實驗技術已經成為生命科學領域中的通用技術,是學生將來進行醫學科學研究的必備手段。而現行化學分析實驗室硬件水平無法滿足分子生物學實驗教學要求。
(2)實驗室與教研室的分離嚴重制約生物化學與分子生物學學科的建設和發展。
生物化學與分子生物學學科為海南省重點學科,又為我校碩士點建設支撐學科,我校從2014年開始承擔碩士研究生生物化學與分子生物學的理論教學和實驗教學工作。同時,由于目前我校缺少科研實驗室,教學實驗室同時也作為教師科研場所。教研室與實驗室的長期分離,極大地制約了教師的科研工作,不少教師的課題研究需要到校外實驗室進行,這與未來生物化學與分子生物學學科在學校中的教學角色不匹配。
(3)生物化學實驗教學改革難以開展。
目前生物化學實驗與其他3門實驗課程整合為一門化學分析實驗課程,課程負責人為化學分析實驗室負責人,課程規劃、實驗室規劃都由課程負責人負責實施。然而化學分析實驗課程中的生物化學實驗教學仍由生物化學與分子生物學教研室教師負責教學。每次課程大綱修訂、實驗教學項目更改都需要由課程負責人跨院系召開不同教研室教師會議,難以實現多部門協調。部分生物化學實驗內容嚴重落后,學生畢業后真正能用到的知識不多。而如果由授課教師進行教學改革設計、實驗項目更新,又很難得到實驗室的支持。例如近年來被認為在實驗教學中有效的綜合性實驗和設計性實驗,目前在生物化學實驗教學中尚未開展。
(4)實驗室規劃及設備更新受到嚴重影響。
由于實驗室規劃和設備更新都由課程負責人提出并執行,因而難免受到負責人本身專業背景的影響。近10年來,生物化學實驗教學所需儀器僅對分光光度計進行了更換,而分子生物學實驗教學所需設備沒有添置和更新。
(5)實驗室教學輔助人員的培養受到嚴重影響。
由于實驗室目前隸屬于藥學院,因而生物化學實驗員無法參加生物化學與分子生物學教研室的集體備課以及教學任務、科研課題的承擔,嚴重影響實驗員的職稱評定和專業能力提高。
(6)成為急診醫學等新辦專業評估的“硬傷”。
新辦專業首屆學生畢業前,教育廳組織相關專業人員進行評估。而近年來新辦專業評估時對醫學院校沒有獨立生物化學實驗室提出較多質疑,這會影響學生科研能力的培養。
(7)教學實驗室在課余向本科生開放受到影響。
盡管學校提倡開放實驗室,促進大學生創新實驗開展。但實驗室的開放需要實驗教學人員和工作人員配合,因而目前進行的大學生生物化學創新實驗并沒有在化學分析實驗室進行。
(8)教研室和實驗室工作協調困難。
由于教研室與實驗室隸屬不同部門,涉及的跨院(系)實驗室較多,而學校規定教職工獎金津貼由各院(系)獨立核算,這些都使得教研室和實驗室之間工作協調困難。
根據實驗的主要方法,可將高中生物必修部分的實驗劃分為7種類型:觀察類、檢測類、探究類、模擬類、調查類、設計類和搜集類[5].其中,觀察、檢測和模擬類實驗比較常見;設計類實驗是學生探索和發現真理的重要途徑;調查類實驗主要是針對已經存在的事實或現象,要求學生通過對客觀事實和現象之間的了解得出結論,培養學生收集和分析資料信息的能力;而搜集類實驗則要求學生根據問題擬出資料收集的具體方案,然后通過各種途徑收集相關資料,最后對搜集到的資料進行篩選歸類整理,并以各種形式(如黑板報、論文、報告及辯論賽等)展示.在選修模塊實驗中,選修1的實驗以實踐活動為主要學習方式,全部為實驗操作,不同實驗內容的教學目標各有側重,有的側重基本概念或原理,有的側重實際應用,還有的側重科學方法訓練和培養學生的科學態度.實驗類型大多數為引導式探究.在引導式探究活動中,學習資料中提出的實驗結構或程序,學生自己設計并進行實驗,通過參與探究過程有所體驗和發現,從而達到預期的實驗目標[6].根據選修2的實驗中的活動建議,主要是進行調查、討論和探究活動.教師引導學生開展這些活動,培養學生的參與意識,使得學生關注社會、關注生活、關注身邊的科學和技術,能幫助學生體會到生物科學與人類社會、與學生的日常生活密切相關.選修3的實驗中,除了技術要求較高的“DNA的粗提取和鑒定”外,其它實驗都不在實驗室進行,而多為口頭交流、辯論等活動,由于本模塊實驗所涉及的科學領域研究進展迅速,教師要積極引導和組織學生查閱有關資料,練習撰寫專題綜述報告并組織開展這些活動[7].
1.2高中生物實驗的特點
1.2.1實驗數量多,類型多樣化且綜合性強僅《高中生物課程標準(實驗)》列舉的實驗活動建議就有68條,當然這些實驗并不要求學生全部掌握,但大多數是最基礎的,學生掌握這些后,還要了解教材以外的實驗,如試卷和課外書上出現的,要對大綱要求的實驗有所擴展和延伸,才能夠學以致用.實驗數量多則相應地要求實驗課時也多,據統計,實驗課時甚至占到生物課總教學時間的40%[8].高中生物實驗類型多.各種類型實驗的方法不同,包括顯微鏡觀察、染色鑒定、模型制作、多媒體技術模擬、戶外調查及課外收集信息等;實驗形式也不同,包括教師演示、學生分組完成及獨立完成等.高中生物實驗綜合性強.往往一個生物實驗中融合了多種實驗類型特點.如“探究影響酶活性因素”的實驗過程不僅要讓學生經歷一個完整的科學探究過程,而且還要求培養學生的實驗設計能力,在實驗過程中要考慮單一變量并進行定量分析;又如“設計并制作生態瓶”的實驗不僅需要學生小組合作設計制作完成,而且也是一個模擬實驗,模擬的過程充滿探究的要素,此外,實驗還要求學生對自己制作的“生態小瓶”進行長時間的觀察,這無疑也培養了學生的觀察能力.1.2.2科學探究受到重視,實驗內容貼近生活且技術比較先進課程標準的4個基本理念之一是倡導探究性學習,在能力目標別提出了發展科學探究能力,并詳細列舉了11條與探究緊密相關的能力,這為開展探究性實驗教學提供了重要指導.強調和重視科學探究還具體表現在新課程實驗的結構和內容上,必修的3個模塊中,具有探究性的實驗幾乎占到全部實驗的三分之一,而選修部分的生物技術實踐模塊的13條活動建議中幾乎均包含探究性的內容,另外2個模塊的活動建議也多為可以進行資料收集探究的活動或調查[9]102.由此可見,課程標準把科學探究以不同層次和形式融合到實驗教學中.高中生物課程標準強調關注學生的生活經驗,注重與現實生活的聯系,在現實生活的背景中學習生物學,倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念,這樣可以激發學生的學習興趣,也可以讓學生學以致用.如調查類和搜集類的實驗都要求學生到現實生活中去調查和搜集信息,并對這些調查和搜集來的信息進行研究分析等.如選修1“生物技術與實踐”中有果酒、果醋及腐乳的制作等,選修2“生物科學與社會”中對設施農業的參觀和對綠色食品生產或消費情況的調查等,這些實驗活動貼近生活,實驗材料也來源于生活.實驗技術比較先進.特別是選修部分的實驗,大都與生命科學新技術、新應用緊密聯系.如基因工程、克隆技術及干細胞研究等.此外,還有多媒體技術的運用,如“利用計算機輔助教學軟件模擬人體某方面穩態的維持”等.
2生物科學(師范)專業實驗內容及存在的不足
2.1實驗內容
在高師生物科學(師范)專業課程體系中,生物類專業必修課比重大,幾乎每門專業課程均設置了相應的實驗課程,包括動物學、植物學、微生物學、遺傳學、生態學、生物化學、細胞生物學、分子生物學、植物生理學及人體生理解剖學等實驗,每門實驗課程的實驗數均在8~12個.
2.2存在的不足
2.2.1課程內容強調專業性,缺少與高中生物新課程的聯系受傳統高師生物課程觀的影響,實驗課內容傾向于強調系統性、整體性和全面性,突出學科專業性,而師范性不明顯,驗證性實驗占據主導,設計性和綜合性實驗欠缺,缺少與中學生物實驗教學有機聯系的問題尤其突出.生命科學的發展日新月異,高中生物新課程很注重知識的時代性和前沿性[10],但生物科學(師范)專業的實驗教學內容設置往往多年不變,不能反映生命科學學科發展的最新成果,與學生科學素質、實驗技能和創新能力培養的要求不符.2.2.2實驗教學內容缺乏與生產、生活和社會實踐的聯系高中生物課程標準提出注重與現實生活的聯系理念,就是要改變輕視學生生活的現狀,讓學生在真實的生活中學習和體驗知識.從課程標準建議了大量的調查類和搜集類的實驗可以看出,高中生物實驗更加強調與生活的聯系,倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的知識.但生物科學(師范)專業的實驗內容大多是對理論的驗證,更強調實驗的學術性,相對而言忽視了與學生生活以及現實自然、社會的聯系,不能激發學生學習的興趣,無法讓師范生深切地體會到專業知識的價值,可能會影響到以后工作的教學質量.2.2.3實驗教學缺乏體系建構生物科學作為一門獨立形態的自然科學,應有其自上而下、自下而上的實驗體系,但師范院校的實驗教學缺乏這種體系的建構[11]75.每一門課程僅從單一學科的知識系統性和完備性方面設計教學內容和技能訓練,各門課程自成體系,與本專業其它課程聯系不緊密,對課程內容整合較少,因而造成一些實驗內容重復,如微生物學中的“霉菌觀察”與植物學中的“菌類植物”實驗內容基本一致.2.2.4實驗教學模式化高師生物學實驗教材編制模式化,實驗設計程式化,即實驗目的基本原理實驗內容與材料等儀器與設備等操作步驟實驗結果實驗分析報告[11]76.實驗過程以教師講解、演示為主,學生履行三步曲,即按實驗指導的要求或教師總結的實驗步驟進行操作觀察實驗結果完成實驗報告[12].學生對實驗材料的采集培養、藥品配制等實驗的準備過程和實驗方法步驟的設計參與度低,對實驗方法步驟缺乏必要的思考理解和創新,師范生獨立實驗能力的培養受到限制.2.2.5研究性實驗內容缺乏目前,生物科學(師范)專業開設的專業課實驗內容大多為驗證性實驗,雖然可以加深學生對理論知識的理解和培養基本的實驗技能,但仍屬于間接獲取知識的渠道,對培養師范生的科學探究能力不利.
3有效銜接高中與大學的生物學實驗教學
3.1加強高中相關實驗內容的滲透,增加和生活聯系比較緊密的實驗內容
生物科學(師范)專業的教師要致力于高中生物學實驗教學的研究,了解其基本內容和方法手段.在保證實驗課內容達到本科水平的前提下,選擇與高中生物教學聯系密切并能充分發揮現有實驗條件的實驗內容,制定切實可行的實驗計劃,力爭使中學生物學實驗中的基礎部分、經典部分成為高師生物學實驗的研究主題之一,使得高師生物實驗內容與手段上形成和中學生物學實驗的包涵關系.
3.2改進生物科學(師范)專業的生物學實驗手段,使實驗內容跟上科學技術的發展
在實驗內容上,應該結合當前高中生物教學崗位的要求,組織各教研室有經驗的任課教師對實驗教學進行改革,剔除內容陳舊、技術落后的實驗,增加反映現代定量分析、探究性、設計性和綜合應用的新實驗技術內容,跟上生命科學技術的發展.此外,在實驗課程中,可以結合相關的研究課題和最新研究進展,在課堂講解或是實驗過程中穿插介紹,補充同一個實驗的不同技術與方法.有些新技術、新方法,即使因為條件所限不能親手做,但也應讓學生有所了解,如光合強度的測定既有傳統的改良半葉法、氧電極法及紅外線二氧化碳氣體分析儀法,也有較為先進的便攜式光合儀測定法.
3.3整合實驗內容
在制定生物科學(師范)專業的實驗教學計劃時,要統籌規劃、互通有無、科學整合以及合理安排實驗內容,避免學科間實驗的簡單重復,以增加實驗的多樣性和豐富度,提高實驗教學效率,讓學生在有限的實驗教學中,接觸和了解更多的實驗內容與方法,這也契合高中生物實驗內容和形式多樣化的特點.實際上,高中生物涉及的68個實驗,均可按照生物科學(師范)專業的專業課程進行分門別類,分別歸入或融入到具體的相關課程實驗中去,使學生在大學實驗教學過程中,基本能接觸到所有的中學生物實驗內容.
3.4改革實驗教學體系
將以驗證性為主的實驗教學體系改變為實驗內容要求由低到高的生物基礎實驗、綜合訓練實驗、研究設計實驗3個不同層次的新體系[9]101.生物基礎實驗主要完成中學生物學新課程標準及實驗大綱規定的基本內容,旨在培養學生的專業基本實驗技能和動手能力,掌握生物學基本研究方法;綜合訓練實驗則由學生實驗小組(6~8人)自己設計方案、準備藥品儀器及獨立撰寫實驗論文,完成大綱規定的提高性內容或感興趣的問題,旨在培養學生的綜合能力和創新能力;研究設計實驗為教師根據本地生物資源或結合本地生產實際而開設的科學研究性實驗項目,在教師的帶領下有針對性地開展科學研究實驗,旨在培養學生的參與意識、科研意識和自然科學研究工作所應具備的科學態度.
3.5鼓勵師范生積極參與實驗準備工作
準備實驗也是一名生物教師應有的專業素養之一.高師院校在生物實驗教學中,應該鼓勵師范生積極參與到實驗準備工作中,如動植物實驗材料的采集與培養、試劑的配制、儀器的調試、微生物菌種制作及消毒滅菌等,使學生系統地了解實驗從始至終的全過程,這將提高師范生準備和組織生物實驗的能力.
3.6培養學生口頭表達能力,鍛煉文字駕馭能力
教師應按照學生的認識規律,對實驗內容加以組織、潤色,并且用科學、準確、生動及富于啟發性的語言表達出來,以便學生理解和接受.在實驗教學中,教師要引導學生從實驗現象出發,能夠用生物專業語言表達、組織及研究實驗,還應認真對待學生的實驗報告,對表達不準確和書寫不規范等情況及時糾正.
1.課外實驗有利于培養學生的獨立工作能力
由于課外實驗是在課堂之外進行的,所以實驗方案設計、實驗器材使用、實驗對象管理、實驗現象觀察和實驗結果分析、整理等環節均由學生獨立完成,實驗過程中遇到的各種問題也需要學生獨立解決,所以與課堂實驗相比,課外實驗更能發揮學生在學習活動中的主觀能動性,更有利于培養學生的獨立工作能力。
2.課外實驗有利于培養學生的實驗能力
課堂實驗由于受時間、空間、人數、器材等的限制,學生的觀察、分析和動手操作機會大為減少,而課外實驗大多分散在野外或學生家庭中進行,或者天地較為廣闊,或者參與實驗人數較少,再加上實驗延續時間較長,所用器材一般簡便易得或者容易自制,這就大大增加了學生的觀察、分析及動手操作的機會,有利于培養學生的實驗能力。
3.課外實驗有利于培養學生的創造能力
許多課外實驗均為探索性實驗,如初中生物第一冊(上)中的“看看種子怎樣萌發和長成幼苗”“看看根尖的哪一部分在伸長”“觀察葉色與光照有沒有關系”“看看水分沿著莖的什么部分上升”等。這些實驗需時較長,無法在課堂實驗中完成,所以安排為課外實驗。學生在這樣的實驗中通過動手操作、管理,親自觀察、記錄,并且動腦筋去比較、分析和思考,不僅獲取了新的知識,而且學會了探求新知識的方法。久而久之,學生便逐步養成了進行科學研究的初步能力和創造能力。
4.課外實驗有利于培養學生聯系實際的能力
生物學知識和人的生產、生活實踐有非常密切的關系,因此許多課外實驗的進行不僅有利于學生掌握生物學知識,而且有利于學生將所學知識變成自己的本領,掌握一定的技術及實際工作能力。如通過開展“向日葵人工輔助授粉”“植物營養繁殖的操作”等課外實驗,學生不僅印證和掌握了有關知識,而且還學會了人工授粉、扦插、壓條和嫁接等實用技術,培養了學生理論聯系實際的能力。
5.課外實驗有利于鞏固和深化課內知識
二、研讀學生,發揮其主觀能動性
由于聽力障礙,聾生感知速度較慢,語言識記能力差,但他們的視覺優勢是非常明顯的,聾生可以不受噪音干擾,用眼睛感知事物,他們的觀察非常細致,思維形象性較正常學生強。例如,在學習“透鏡”這一節,實驗凸透鏡對光線有匯聚作用,凹透鏡對光線有發散作用。將凸透鏡和凹透鏡都正對著太陽,問學生在光屏上能觀察到什么,實驗簡單易操作,學生參與性很高,焦距測量的問題也迎刃而解,讓學生主動參與到實驗中來,激發了學生的學習興趣,學生的動手能力也得到了培養。又如,在講“密度”一節,準備一個杯子,放一個冰塊,然后倒滿水。提問學生當冰融化后,杯內的水會溢出來么。有一部分學生說水會溢出來,另一部分學生說不會溢出來。增加了趣味性,更是激發了學生的學習興趣,提高了教學效率。
三、改進實驗,培養聾生的發散思維
思維的發展水平直接影響學生的學習效果,尤其是聾生,思維更是關鍵。物理是一門邏輯思維強的學科,教學中,教師要巧設問題,引導學生深入、發散、靈活思考,提升教學效果。
1.引導學生對實驗現象和實驗結果進行猜想
郭沫若說“:教學的目的是培養學生自己學習,自己研究,用自己的頭腦來想,用自己的眼睛看,用自己的手來做這種精神。”例如,在研究金屬導體的電阻與哪些因素有關時,在實驗進行前,先要求學生對有可能發生的現象或者結果先進行猜想,之后再做實驗,啟發引導學生猜想導體的電阻可能與哪些因素有關,鼓勵學生進行大膽的猜想,然后再利用實驗對學生做出的各種預測進行檢驗。
2.改驗證性實驗為探索性實驗
驗證性實驗更能激發學生的興趣,但許多學生,尤其是聽力有障礙的學生,在學習過程中只是被動地接受,喪失了探索的樂趣。探索性實驗,讓學生充分地動腦、動手,發揮了學生的主體作用,從而有利于學生思維能力的提高。如,在教學“驗證機械能守恒定律”的實驗之前,可先不進行相關規律的教學,將實驗教學移到規律教學之前,改驗證性實驗為探索性實驗,過程如下:先準備相關實驗器材,讓學生按照要求讓重物做自由落體運動,利用打點計時器記錄重物的運動情況;然后,選定紙帶讓學生進行分析,分別計算紙帶上任意三點0、1、2所對應的動能、重力勢能,并算出三點的機械能,學生根據一系列數據分析討論就可以得出機械能守恒定律;最后,師生共同討論重物在下落過程中系統機械能守恒的原因:物體在運動過程中只有重力做功,動能和重力勢能相互轉化,系統機械能守恒。
3.引導學生設計實驗
定量生理學是生物醫學工程專業的核心專業課程。該課程以物理學原理和數學方法學為基礎,從工程技術討論人體的生理過程,學習并掌握生物膜與生物膜電位原理和方法,進一步學習并掌握基于電生理測量技術的原理以及相關技術,使學生建立起從基礎理論學習到實際生物醫學工程中有關生物電信號測量以及應用之間的橋梁;并且能夠運用物理學和數學的觀點和方法論進行多個層次和水平上探索生命現象及其規律性,培養學生對生理系統進行定量分析的基本方法,培養跨越生命科學、計算科學、數理科學等不同領域的“大科學”素質和意識,為今后選擇新興交叉學科領域進行深造和工作奠定基礎。因此,該課程的實驗教學任務不僅重要而且要求極高。
1.2實驗教學方式改革
長期以來,許多高等院校對實驗教學重視不夠,重理論輕實驗的傳統觀念依然存在。由于不重視實驗教學的重要性,資金投入相對不足,有些陳舊或損壞的儀器設備沒有及時更新,這無形中就影響了學生的實驗興趣;而且傳統的實驗教學過分強調教師的中心地位,學生的主動性、探索性受到一定限制。許多實驗項目與當今飛速發展的前沿科學新理論、新技術嚴重脫節,使得實驗教學存在很多問題。而且傳統實驗教學的最大弊病就是開設的實驗往往只是一個“裝配”實驗,培養的也只是一個裝配工,不能鍛煉和培養學生解決問題的能力,創新更無從談起。實際上實驗技術人員的工作是實驗教學順利完成的重要保障。實驗技術人員的日常工作繁雜、瑣事多、重復性強,每天除了要為即將進行的實驗教學完成大量的準備工作外,還要做好實驗所用儀器設備的維護保養、修理、保管等工作。這些工作看似簡單,但對實驗技術人員的要求也比較高,然而目前實驗技術人員在職稱評定、進修以及工作量待遇等方面明顯處于弱勢,不利于發揮實驗技術人員的主觀能動性。這兩方面因素嚴重影響了目前高等實驗教學的質量及效果,因此現有實驗教學急需改革。為了解決上述傳統實驗存在的兩個主要問題,我們提出將科研創新引入到實驗教學中,結合科研進展不斷更新完善實驗教學內容,使實驗教學與科研創新相結合,使其更具有前瞻性和可持續發展性。一方面,我校的科研創新生物醫學實驗室注重開放和創新實驗的建設,徹底改變“照方取藥”的被動實驗方式,采取“引、點、撥”的實驗教學方式,讓學生自己提出需要解決的問題、達到的目標,自己設計實驗方案,引導學生獨立思考、大膽動手,充分發揮學生的主動性和創造性,給學生充分施展個性的余地,從而達到彌補現有實驗教學的不足。另一方面,以教學科研型教師為實驗教學主要人員,構建教學科研互動基地,使其成為培養學生實踐能力、研究能力和創新能力的新型教學實驗平臺,讓學生在本科基礎學習階段能較早地開展帶有課題研究性質的實驗活動,更多地接觸科研實踐,提高工作能力和科學素養,培養學生的科研創新能力。
1.3將科研創新引入實驗教學
隨著知識經濟和技術經濟的飛速發展,創新已成為時展的要求和社會進步的動力,而科研創新是創新的一個極為重要的方面。高校尤其是大量地方本科院校作為高等教育的主陣地,在本科生教學中將科研創新引入實驗教學,有利于培養本科生的創新意識和科學精神;有利于培養本科生將理論與實踐相結合的意識和能力;有利于促進師生的共同發展;有利于促進地方本科院校加快學科和專業的建設;有利于為地方培養大量的創新型人才,因而具有重要的現實意義。借助于生物醫學高水平實驗室,我們通過開展綜合性實驗、科研訓練計劃、學科競賽、課外科技活動等方式,激發了學生學習知識的熱情,引導學生參與科研創新過程,為學生科研創新能力的培養提供了一個重要平臺。
1.4開放實驗教學
在增加理論課綜合性實驗的同時,由于課程實驗學時的限制,學生能夠親自動手的實驗遠遠不能滿足人才培養的要求,因此,我們開設了“開放性實驗”,這樣就起到了很好的補充作用。例如,“數字腦電圖儀的使用與EEG采集”“蛋白質-核酸復合物氫鍵與范德華力作用位點分析”“腦電信號的Hurst指數研究”等多項開放實驗。此外,我們一般從大二學生中選取有科研潛力的學生,開展“本科生科學研究訓練計劃”教學,如國家級“基于GIS的移動生理信號監測管理平臺的設計與實現”“基于JSD的注意力腦電研究”“基于超臨界新技術的石墨烯功能化及生物傳感器應用研究”。本科生在確定課題,進入實驗室后,將由指導教師對其直接負責。在指導教師指導下,會學習很多課堂上不教的東西,提高學生學習、科研的興趣、具備一定的科學思維和分析能力、激發對所學專業的興趣、堅定從事相關工作的信心和決心,一些本科生發表或錄用了第一作者或并列第一作者SCI/EI刊源雜志論文多篇。在此基礎上,鼓勵學生參加各種學科競賽、科技創新等活動。因為有了開放實驗及本科生科學研究訓練計劃教學的推動,我們學院的科研氛圍濃厚了許多。因此很多本科生有了要進實驗室的要求,這樣本科生的日常學習變得充實,許多學生一有時間就去實驗室看文獻做實驗,并在實驗中體會了科學研究的樂趣和魅力,培養學生動手、創新、協作能力,對學習能力的提高、團隊精神的培養、心理素質的鍛煉有著不可替代的作用。這些都說明依托科研創新生物醫學實驗室的開放實驗教學對學生創新能力有較大的貢獻,對新時期的大學生培養意義重大。
必須強調的是,這里所說的復習,并不是要花很多的時間和精力,常常是在學生實驗前作一些知識的提問和講解,要圍繞該實驗的相關知識內容進行復習,不能展開來、全面的復習,那樣的話,就會消耗很多時間。會耽誤學生順利完成實驗的。比如,在引導學生做植物莖的輸導功能實驗時,我們在實驗前和學生一起回憶一下莖結構的知識即可,沒必要復習更多的知識。在實驗過程中要調動學生參與實驗的積極性。在新課程的生物教學中,我們要發揚學生的主體作用。讓每一個學生,都能有效地參與到課堂上來。讓每個學生充分地動腦、動手地去操作實驗,是全面發展每個學生的教學要求,也是對學生進行素質教育的重要體現。比如。在引導學生做綠葉在陽光下制造淀粉的實驗中,在課堂上,我們可以按教材的安排,讓學生動手實驗,由此來鍛煉學生的操作技能。
課后我們可以對此實驗的一些現象提出一些問題。讓學生動腦思考,從而能鍛煉學生的思維能力。其實一節優質的實驗課堂需要我們學生準備的東西還有很多很多,這就需要我們教師耐心的指導學生,合理有序地開展實驗教學,方能真正的發揮實驗優勢,提高學生掌握生物知識的能力。
2明確自身責任
發揮指導職能一節優質的生物實驗課不僅僅需要學生們的充分準備,作為教師同樣義不容辭。新時期,教師要精心指導關鍵實驗環節。對于生物實驗中一些直接影響實驗效果的關鍵環節、教師要密切注意的環節以及技巧較強的操作,都需教師精心指導。同時反復指導生物實驗常用儀器的使用。例如,顯微鏡是生物實驗中使用最多的儀器之一,必須熟練掌握使用方法,只有掌握了使用方法,才會在使用顯微鏡時有充裕的時間觀察相應的標本,從而提高探究實驗效果。
同時讓學生學會觀察實驗。教師要注重指導學生學會并掌握正確、規范的觀察方法來觀察生物的形態結構,一般是先整體,后局部,先外部,后內部,這樣才能使學生得到較完整的認識。同時,教師還應指導學生根據不同的實驗目的、性質,遵循一定的規律進行觀察,例如,對家鴿的內部結構的觀察,主要是觀察家鴿的消化系統、呼吸系統和心臟的內部結構,在觀察心臟結構時,可以按由表及里順序,先觀外形,再剖開心臟看心臟的四個腔觀察氣囊。教師之于實驗教學的作用不容忽視,為了提高實驗教學效果,作為教師我們要不斷發揮自身優勢的同時,深刻的理解學生,從而真正的提高實驗教學效果,構建高效的生物實驗課堂。
3積極開展探究實驗
培養學生探索、創新的精神所謂探究性實驗就是指學生在不知曉實驗結果的前提下,通過自己實驗、探索、分析、研究,得出結論,從而形成科學概念的一種認識活動。由于這種實驗條條框框少。不限制學生思維。所以它不僅能激發學生對所學知識的濃厚興趣,還能培養學生觀察問題、分析問題、解決問題的能力。對于培養學生良好的科學素質及邏輯思維、創造思維能力大有好處。新的教材恰恰增加了探索性實驗,使筆者有機會進行教學實踐。筆者具體的做法是,在學習新知識前,先圍繞新知識提出一些問題,讓學生充分去討論,然后讓學生根據討論的結果,自己去設計實驗,驗證自己的看法。這樣一來,對于同一個問題,不同的學生就有不同的實驗方法。但是由于客觀條件的限制,絕大多數實驗只能按其中的一種方法來做。然后讓學生根據實驗結果,通過邏輯思維、分析、研究,最終真正找到知識之間的因果關系,自己得出正確的結論。探究創新精神的培養是當前教育的需要,作為教師的我們義不容辭,不段的提高自身水平,發揮自身優勢,合理的開展探究實驗,從而真正的培養學生們的探索創新精神。
二、評價方法
科學探究能力的主要能力結構是科學知識的掌握、科學方法的應用、表達和交流三個方面,科學探究每個維度都可以從這三個指標進行評價,從而形成科學探究能力的評價體系。1.科學知識的掌握評價標準分值5:能夠依據自己選擇的探究因素,選擇合適的實驗材料,設計出簡單、合理、易操作的實驗裝置,實驗過程符合科學邏輯。分值3:能夠依據自己選擇的探究因素,選擇合適的實驗材料,設計出合理可行的實驗裝置,實驗過程符合科學邏輯。分值1:實驗材料選擇不恰當,實驗裝置設計不合理,實驗過程缺乏基本科學邏輯。2.科學方法的應用評價標準分值5:選取恰當數量的大豆種子,實驗裝置應考慮適宜的萌發條件,科學合理設置對照實驗,考慮相同環境因素,保證某一外界因素這一單一變量,有明確可信的數據記錄。分值3:選取恰當數量的大豆種子,科學合理設置對照實驗,保證某一外界因素單一變量。分值1:未考慮實驗的變量控制,設計的實驗方案與檢驗假說沒有邏輯上的關系。3.表達與交流評價標準分值5:能夠簡明有條理地敘述探究方案,實驗裝置描述清晰易懂,易被他人重復。分值3:能詳細敘述出探究方案,基本能被他人理解和重復。分值1:探究方案的表述不完成,邏輯混亂,不可重復。
案例1:
(1)先在2個紙杯上分別標上“A”和“B”。
(2)分別在A杯和B杯內放入250g土。
(3)再在A杯和B杯內分別放入10粒大小相似并完整有生命力的大豆種子。
4)在A杯內每天澆水,B杯不澆水。
(5)仔細觀察一周并記錄種子萌況。評價:科學知識的掌握5分;科學方法的應用5分;表達與交流5分。
案例2:
(1)取兩個燒杯,都放入相等泥土。
(2)分別放入10粒種子,每天澆等量的水。
(3)一個放于溫暖陽光下,另一個同樣放于陽光下,但不讓它照到光。
(4)連續觀察一周,每天記錄萌發數量。待修改問題:
(1)燒杯未標記。
(2)表達可再詳細、具體些。評價:科學知識的掌握5分;科學方法的應用3分;表達與交流3分。
案例3:在土壤里均勻播種種子和水,在溫度37度時會不會發芽。多試幾次,每次不同濕度溫度。待修改問題:
(1)未用標記。
(2)沒有設置對照實驗,沒有控制實驗變量,變量不唯一。
(3)表達沒有條理不清楚,沒有可操作性。評價:科學知識的掌握1分;科學方法的應用1分;表達與交流1分。
三、結果與思考
通過對162份工作單的評價,發現七年級學生在設計探究方案中存在以下問題:
1.器材的選擇:學生在沒有選擇探究溫度因素的情況下選用冰箱放置實驗組。
2.大豆數量:三分之一的學生選擇每組5粒以下的大豆種子進行實驗。
3.實驗組和對照組的編號:只有少數同學給培養皿或燒杯貼標簽編號。
4.單一變量的控制:
(1)探究光:陽光下和陰暗處有溫差,出現光和溫度兩個變量。
(2)探究溫度:冰箱里無光,與室溫下做對照,出現溫度和光兩個變量。
初中階段,學生剛剛接觸生物課,出于好奇心,學生對生物學習有著很強烈的興趣,尤其是對生物實驗很感興趣。雖然學生對生物實驗比較感興趣,但是這也是出于好奇,對于沒有明顯變化的實驗則興趣不大,甚至不想動手操作。而且學生在實驗過程中看到的只是一些表面現象,忽視了實驗所包含的生物學基本原理,對實驗缺乏本質的認識,因此達不到提高學習效果的目的。
2.學生對抽象的生物概念缺乏興趣
生物是初中階段新增設的學科,剛開始學習時,學生有較大的興趣并樂意接受新知識。但由于學生在日常生活和學習中接觸的都是看得見、摸得著的實實在在的事物,因此隨著抽象生物概念(如染色體、DNA、克隆等)的出現,學生的學習熱情便逐漸降溫。學生不能真實地感受到上述物質的存在,對它們缺乏理性的認識,所以便降低了學習欲望,致使學習效率不高。
3.傳統的教學方式致使學生的學習主動性不高。雖然我國實施素質教育已有多年,但受現行教育體制的影響,初中生物教學仍然延續的是教師在課堂上講解知識,學生被動地聽講、記憶的模式。這樣被動的學習方式不利于調動學生學習的積極性,致使學習成果不佳。
4.師生間缺乏有效的交流與溝通
應試教育下的課堂教學往往墨守成規,課堂的大部分時間都被教師所控制,師生間缺乏有效的溝通和交流,即使有交流也僅限于短暫的上課時間,這樣不利于教師全面掌握學生的學習情況,也就無法針對學生的實際情況設計相應的教學方案。同時,學生即使有疑難問題,也沒有足夠的時間在課堂上請教教師,長期積累會導致學習效率下降。
二、改進初中生物教學的措施
1.加強對生物實驗的重視
使學生真正認識到實驗的本質。學生之所以對生物實驗課感興趣,是因為學生有好奇心理,出于好玩才熱衷于生物實驗課。在實踐中,學生關心的只是實驗中看到的實驗表象,卻不注重探究實驗中所包含的本質原理。因此作為生物教師,在實驗課上要引導學生對實驗過程進行仔細觀察,對實驗結果進行認真分析,讓學生更多地關注實驗過程中所產生的問題及實驗的本質,培養學生嚴謹的學習態度,而不僅僅只是看到實驗的表面現象。同時在實驗過程中,教師要結合教學實際創設問題,培養學生對生物知識的探索意識,引導學生主動思考,以便讓學生更好地理解和把握教學內容和教材知識。
2.激發學生的學習興趣
興趣是最好的教師,如果學生對生物課有濃厚的興趣,那么他就會主動地探求知識。相反,如果學生對生物課沒有足夠的興趣,就不會主動學習,甚至會對教師的講解產生抵觸情緒,那么學生就不會掌握更多的知識。在這種情況下,教師無論如何努力提高教學質量也無濟于事。因此,初中生物教師要積極培養學生的學習興趣。一是充分運用生物實驗激發學生的興趣。教師單純的理論講解會使學生感到生物枯燥乏味,甚至會產生厭學情緒,因此在進行理論講解的同時,可以適當地穿插一些學生感興趣的實驗,通過實驗來激發學生的學習興趣。二是增加師生的互動環節。傳統的教學中教師在課堂上講授知識、學生在下面被動地接受,不利于激發學生的學習興趣,不利于提高教學效果。而如果在教學過程中增加師生間的互動,如小組合作學習、探究式學習等,就可以營造輕松和諧的課堂氛圍,使學生積極地投入到課堂教學中,有效地調動起學生的學習熱情。三是適時地對學生進行評價和鼓勵。在教學過程中,當學生通過自己的努力取得了一些成績時,如正確回答了教師的提問、成功地操作了實驗或考試成績有所進步時,教師都要給學生以鼓勵和贊賞,使學生產生學習的自信心,從而激發他們學習生物的興趣。
3.讓學生走出課堂
通過親身實踐掌握理論知識。新課程標準要求,初中生物教學不僅要使學生掌握課本上的基本內容,還要使學生學會把學到的理論知識應用到實踐中,通過切身實踐更好地運用所學知識。因此,在保證課堂教學的前提下,要讓學生走出課堂、走向實踐,讓學生觀察和了解生物知識在實際生活中的應用,讓學生通過切身實踐來感受學習生物的樂趣。比如,在學習種子發芽的過程時,教師可以帶領學生進行課外實驗,每日觀察并記錄種子萌發過程中的不同狀態,等實驗結束后通過分析實驗數據得出結論,然后和課本上的內容做對比,從而掌握課本上的知識。通過實踐,不僅培養了學生的動手操作能力,而且使學生了解到了生物知識在實際中的應用,有利于學生更好地理解和把握生物知識。
2制作一套生動的媒體課件
媒體課件的使用是課程教學中必不可少的手段,特別是在實驗課程中,需要展示大量的實驗儀器、實驗操作過程等,媒體課件生動直觀的優勢就更加明顯[3]。我們根據實驗內容的安排和教學的需要,總結了生物技術藥物研發的10個實驗操作技術,并拍攝制作了實驗操作視頻,包括聚合酶鏈式反應、目的基因與載體的酶切和連接、陽性克隆的篩選、工程菌的培養和擴增、包涵體的預處理、蛋白的親和層析純化、聚丙烯酰胺凝膠電泳、蛋白印跡雜交、考馬斯亮藍染色、蛋白定量等。實驗操作視頻可以利用多角度、特寫放大等技術展現每一項實驗操作的關鍵點,讓學生準確看到操作的細節,解決了教師實地操作示范時無法保證每個學生都能有最佳觀察位置的空間不足。同時,有些實驗操作中需要等待數分鐘甚至數小時,在有限的實驗課時中無法展示全部的實驗過程,實驗操作視頻可以將漫長的等待時間剪輯去除,彌補了實驗操作長時間等待的時間不足。在視頻課件的制作過程中,我們首先根據內容安排撰寫了拍攝腳本,然后召集實踐經驗豐富、實驗操作嫻熟的老師進行了多次論證和修訂,確保了實驗內容的科學性、實驗操作的規范性、解說語言的簡潔性和視頻拍攝的技術性。每一項實驗技術視頻的拍攝之前,負責操作演示的老師都要經過至少2次的預實驗,確保視頻拍攝的順利進行。視頻拍攝時,我們根據拍攝腳本設計實驗場景、準備所需儀器設備,對于需要學生掌握的步驟和容易出現錯誤的步驟,從多個角度反復拍攝演示過程,確保后期剪輯制作時有足夠的素材。通過一系列精心的設計和實施,我們完成制作了實驗操作視頻媒體課件。在實驗教學的過程中,學生首先在教師的講解下觀看實驗操作視頻,再到實驗室觀看教師的操作示范,并自己動手操作。我們通過對比發現,與沒有使用實驗操作視頻媒體課件輔助教學相比,使用后,學生出現基本操作錯誤的概率大大降低、更容易得到預期的實驗結果,學生提出的問題更加側重對實驗過程和結果的深層次思考,而不是一些淺顯的實驗操作技術。實驗操作視頻媒體課件的應用提高了學生的學習興趣,增強了實驗課程的教學效果。
3培養一支專業的教學團隊
實踐課程與理論課程教學過程的一個顯著差別在于,理論課的授課通常是以老師個體為單位完成的,而實驗課的授課則需要多個老師的協作配合。我們根據以往實踐課程的經驗,以20名學生為1組,每組配備由3名老師組成的教學團隊,3名老師分別負責授課的準備和實施、實驗操作過程的管理和指導、儀器設備和試劑耗材的保障。通過這樣的設計和安排,所有老師既分工明確、各司其職,又相互協作、通力配合,保證了實驗課的課前準備、課中實施和課后收尾工作的順利進行。授課老師主要負責授課的準備和實施,是實驗課程的負責人。實驗課的講授不同于理論課的講授過程,因為實驗課更注重操作技術,所以授課老師在課前應該搜集大量的圖片、動畫、視頻等生動特色的教學資源,并根據課程標準的要求,設計教學過程、撰寫教案、制作課件,組織所有參與教學的老師進行集體預實驗,充分了解實驗的全部過程。在課中,講授實驗內容,與其他老師一起分工負責指導學生的實驗操作、解決學生的問題。指導老師主要負責實驗操作過程的管理和指導。實驗課的最大特點是在實驗操作過程中,學生要在實驗室中“活動”起來,因此必須通過預先的統籌安排維護實驗過程的秩序井然。例如,對于低溫離心機、細胞超生破碎儀、微孔板檢測儀等需要共用的儀器設備,可以通過調整不同學生實驗步驟的順序,達到錯峰使用的目的。這就需要指導老師在課前明確實驗操作過程中每一個步驟的時間節點、安排好其他老師的指導崗位,確保在課中每個操作步驟、每個共用儀器設備都有老師指導。保障老師主要負責儀器設備和試劑耗材的保障。實驗課進行的過程雖然只有幾個學時,但各種試劑的配制、耗材的準備、儀器設備的調試往往需要花費老師幾天的時間。保障老師根據教學過程的設計和實驗操作的需要,在課前制定詳細的實驗準備和保障手冊,包括使用哪些儀器設備、哪些可以共用、哪些預先放在學生的實驗臺面上、配制哪些試劑、配制量是多少、哪些需要分裝等問題,大到蛋白純化儀器,小到卷筒紙,每一個細枝末節都在手冊中詳細注明。根據此手冊進行準備和保障,既規范、高效,又不會遺漏。