時間:2022-08-30 20:58:39
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇生物實驗教學,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
生物實驗教學是幫助學生實現由感性認識到理性認識,由具體思維到抽象思維的一個重要環節。所以,在推動學生積極主動探索生物世界的奧秘方面,生物實驗教學有著其他教學手段所不具備的特有功能。實驗還能培養學生理論聯系實際的學風和實事求是、嚴肅認真的科學態度,因此在生物教學中占有非常重要的地位。有的學校常規實驗課開展得較多,但是對新課標要求的實驗性質發生了轉變,新課程理念要求我們進行的是探究實驗課,許多教師卻以驗證性的實驗來完成,學生被動地完成整個實驗,使學生主動探究,發現和創新能力的培養受到限制。
一、阻礙實驗教學開展的原因
1.教育經費的不足制約著實驗課的開展。實驗儀器的配備、實驗儀器損耗的填補、動態的配備實驗儀器,無不與教育經費的不足相矛盾,制約了實驗課的正常開設。 另外,相對理、化實驗而言,許多生物學實驗要求及時購買新鮮的活體材料才能保證實驗得順利進行,這也使某些實驗教師產生了畏難的想法。甚至有些教師有圖方便的心理,把很多探究實驗改成了課內的書面實驗設計。
2.受考查方式的影響。多年來,我國教育傳統上對實驗的動手操作考核基本沒有進行過,而現在實行的高二年實驗考查中,也往往是走走形式過過場而已,并沒有真正達到考查的目的,導致了目前只“講實驗”而“不做實驗”的現象。特別是為了高考,教師更看重考分而忽視了學生的未來發展,便形成了目前實驗課的傳授方式教師把實驗講熟講透,讓學生通過記憶和練習來鞏固實驗的材料、實驗過程、實驗現象和實驗結果。這在一定程度上導致了實驗課難以開展。
3. 師生在思想上認識不到位,教學創造性不高。新課程改革特別強調教師專業發展,高素質教師隊伍是課改成功的保證。因此,教師要不斷加強學習,更新教育理念,探索教學模式,更要清楚認識到,我們培養的學生不只是會考試的學生,更要有創新思維,實事求是的科學態度,是為我國未來培養創新型人才。
4.教材實驗本身的性質,決定了某些實驗在中學難以開展。人教版的生物必修的三冊教材共有二十多個實驗,但一般的學校只開設7-8個實驗。主要原因有以下幾種:有些實驗的藥品較難買到,如低溫誘導植物染色體數目的變化等;有些實驗是由于實驗條件限制而無法進行;有些實驗是由于實驗時間較長,或野外活動實施困難,如調查常見的人類遺傳病,探究生長素類似物促進扦插條生根的最適濃度等。
在新課程背景下要更好地開展生物學實驗教學,應做到。
二、在新課程背景下開展生物實驗教學的方法
1.加大實驗投資力度。實驗教學自然離不開實驗所用的儀器,并且實驗儀器的現代化水平是反映實驗室技術的基礎要素。近年來,學校為適應社會發展、滿足市場需求,真正將復合型人才培養目標落實到位,必然要加大對教學儀器設備的投資力度。一方面應爭取教育主管部門和學校領導的重視、理解和支持,投入一定的經費購買必要的設備、儀器、藥品等。另一方面,廣大生物教師也應克服困難,充分發揮自己的聰明才智和現有設備的作用,盡量能基本完成新課程所要求的實驗內容。
2.加強實驗教學的課堂指導和管理。在一些生物實驗課教學中,我們雖然看到了學生熱鬧參與實驗的過程,但是,可能只是表面現象;我們雖然看到了教師在課堂上順利完成了實驗教學任務,但是通過實驗培養學生的各種能力可能并沒有真正落到實處。多數初中生把觀察簡單地理解為“看”,對看到的現象缺乏分析和思考,實驗完畢后往往答不上產生現象的原因和實驗的結論。因此,要加強學生的實驗指導和管理工作,讓學生掌握科學的觀察及實驗方法,認真分析實驗現象和實驗結果,并教育學生對實驗有實事求是的科學態度。
3.要重視實驗教學。新課程標準提倡“自主、合作、探究”的學習方式在生物實驗教學中更應該體現出來。因此,教師在教學中把驗證性實驗改為探究性實驗,改課內實驗為課外實驗,改演示實驗為分組實驗,盡可能多地創造學生實驗的機會,激發學生學習生物學的興趣,培養他們實事求是的科學態,提高他們的創造精神和實踐能力。
4.課前充分準備和精心設計實驗教學程序。教師應該在每學期之初,認真鉆研教材,科學制定切實可行的生物實驗教學計劃,避免平時生物實驗教學的隨意性。在每次實驗教學前,教師要按照教材中的實驗要求,課前認真做幾遍,確保自己實驗操作的規范和熟練。實驗教學和一般的授課有不同的要求,而生物教材又往往受到地方性和季節性的限制,有些生理性實驗還需要較長的時間才能看到結果,因此課前的準備工作就顯得尤為重要。
5.對實驗失敗的原因進行分析。生物學是一門實驗性很強的學科,在實驗過程中會有多種因素影響、干擾實驗結果,致使實驗失敗。此時,實驗分析就顯得很重要,即可找出并排除影響因素,又可以總結出經驗教訓,甚至可能還有意外的收獲、新的發現。這就要求教師要培養學生有分析問題的習慣及思維方法,分享體驗其分析總結得出結論的快樂。
關鍵詞:生物 實驗教學 興趣
目前,我校初中使用的是江蘇教育出版社出版的生物教科書。這套教科書大膽地刪掉了一些過難的內容,在基礎知識的深度和厚度上做了適當的注重。但即便如此,生物課作為基礎教育的重要課程之一,內容來自生活,是一門理論性與系統性相結合的課程,學生也是初次接觸這類知識,人體生理衛生的內容、自然界中形形的生物特點等等,對學生而言充滿了神秘的未知,還是有一定的學習難度的。仔細研究教材的要求,可以清楚地發現,教材要求對文章中的重點和難點,要通過實驗等方式加以突出。那么我們該如何做好生物實驗教學,激發學生的學習興趣,使其更容易學好生物呢?下面,就從筆者所上過的生物課中的幾個實例片段來談談筆者關于生物實驗教學的想法。
一、課堂上利用實驗進行導入
俗話說:“良好的開端是成功的一半。”以實驗進行課堂引入,實際上,是把教師對抽象的現象和理論知識的引入內容變成能讓學生看得見、摸得著的東西,不需要太多的言語,讓學生自己去觀察,激發學生的興趣,激起學生的求知欲,有利于培養學生自主發現、自我探索的精神。例如,在講植物的光合作用這部分知識的前一天,筆者和學生剪取了兩份帶有幾片葉子的天竺葵枝條,準備了兩個玻璃杯,分別裝了清水和氫氧化鈉溶液,把枝條分別放在兩個玻璃杯里,用一個大的玻璃罩把天竺葵密封起來,放在黑屋子里。上課前,筆者帶來了這兩枝天竺葵,通過肉眼學生沒有發現什么不同。筆者分別從兩枝天竺葵上分別摘下一片葉子,加熱……滴上碘液,其中一片葉子變成了深藍色,而另一片葉子沒有變色。這是什么原因呢?同學們紛紛討論起來并試圖揭開其中的奧秘。等學生們的興趣都被激發出來以后,筆者通過這個實驗的演示,導入了光合作用的知識講授,學生們的學習熱情空前的高漲。
在學生掌握了植物光合作用的原理之后,筆者讓學生自己動手操作。學生把金魚藻放進裝有清水的燒杯里,放在教室的窗臺上,讓強烈的日光照射。這個實驗簡單易操作,筆者在學生完成以后,又接著示范了光合作用產生氧氣的實驗,當帶火星的衛生香燃燒起來時,學生的求知欲被充分地激發起來了。
在此基礎上,筆者再來講解光合作用的概念。有了前面的實驗做鋪墊,學生產生了興趣,有了繼續學習下去的欲望,這么枯燥無味的概念學起來就感覺輕松多了,也更容易理解和識記光合作用的反應物和產物是什么。
二、對生物課堂實驗的補充
蘇教版初中生物教科書上提到了生物實驗的重要工具――顯微鏡。這對有的學生來說可能并不陌生,因為他們在小學的自然課上都已經學過了,有的也進行過操作練習。但我校的學生大多是農村的,在一些條件較好的地區可能顯微鏡的知識有所涉及,而有些地區教學時教師可能只是讓學生看了看圖片。這就造成了大部分學生不知道如何正確使用顯微鏡,但與此同時他們又對顯微鏡非常好奇,迫切想要了解顯微鏡的知識并希望能進行一些操作去感受一下他們平時所看不到的世界。
如果這里只是一帶而過,勢必會打擊學生的積極性,對后面的學習產生消極的影響。所以,筆者在這里做了如下安排。首先,利用一節課的時間講解了中學常用的普通光學顯微鏡各個部件的名稱、功能和位置,以及演示了其操作方法,并強調了操作時的注意事項。然后,又用一節課的時間,讓學生分組(2人一組)到實驗室進行實際操作,可以直接看買來的玻片標本,也可以是看報紙上的字等等。同學們興致高昂,甚至于還有學生想拔下頭上的頭發放到顯微鏡下去看一看。雖然在這里可能是浪費了一些課時,但筆者覺得學生的學習積極性的提高對他們今后的學習應該是大有裨益的。
三、因地制宜選擇實驗材料,克服實驗室器材不全的困境
有的時候,我們會發現,教學過程中想要的實驗材料和儀器實驗室里常常沒有,這個時候我們不妨在自己的身邊,在日常生活中去尋找有沒有可以替代的物品,或者思考一下這個實驗有沒有可能改進的地方。如:沒有觀察昆蟲專用的瓶子,我們可以利用喝完水的礦泉水瓶子來自制觀察瓶;如果市場上買不到無酶的洗衣粉,我們可以用加了酶的洗衣粉加熱之后再使用,等等。
四、在活動課中合理安排實驗
我們每周只有兩節生物課,課時比較緊張。如果每個實驗都做,勢必會完不成教學任務。但如果省去不做,課堂上只單純講授,又會變得很單調枯燥,打擊學生的積極性。為了解決這一矛盾,筆者利用課余時間開設了生物實驗的活動課,將一部分實驗挪到了活動課上來進行,將生物里面的一些不錯的觀察實驗和探究實驗帶到了活動課中來進行。一方面,豐富了學生生物學習的內容;另一方面,活動課有更充分的時間來進行實驗和觀察,在活動課上進行的實驗,再反饋到平時的課堂教學當中去,常常會取得意想不到的效果。
生物學是一門實驗性極強的自然科學,學習生物學不僅要學習生物學知識,還要學習科學探究的方法,培養科學探究的能力。實驗教學是搞好生物學課堂教學的關鍵,也是實現生物學教學創新的重要途徑。隨著新課程改革的不斷深入,創新生物實驗課堂教學對提高生物學科的教學質量能起到很大的促進作用。
在培養學生探究能力的同時,注重培養實驗能力,而創造性的思維是在觀察的基礎上進行的,只有觀察與思維相互滲透,才能促進學生的想象力,有利于創造性思維的形成,因此科學的實驗教學應該首先抓觀察能力的培養,學生觀察能力的培養不是自發形成的,是靠教師的誘導啟迪。在實驗中觀察能力的提高,有賴于正確的觀察程序和方法,精確系統的觀察是一切科學實驗、科學新發現的基礎。教會學生用正確的方法進行觀察,對培養學生在實驗中的觀察力是很必要的。首先:教師要指導學生全面進行觀察,抓住事物的各個方面及其發展變化的全過程,這樣才能達到認識事物的目的,例如觀察根毛和根尖的結構,先用肉眼觀察認識根的形態,掌握直根系、須根系、主根和側根的形態特征,進而用放大鏡顯微鏡觀察根毛的位置,根尖的結構,認識和掌握根冠、生長點、伸長區即根毛區的結構特點。局部觀察即細微觀察,要求學生在觀察過程中抓住事物最本質的屬性,捕捉它們之間的細微差異,從而發現事物各個側面的特點,例如,在組織學生觀察花的形態和解剖花的實驗中,首先要觀察水稻花和桃花的形態,我們向學生提出問題:為什么桃花盛開的時候見到蜜蜂及其他昆蟲前來傳粉?為什么水稻花盛開的時候卻很少見到蜜蜂及其他昆蟲前來傳粉?卻從而使學生認識和掌握風媒花與蟲媒花的形態特征上的區別。緊接著老師指導學生進行兩種花的解剖,仔細觀察桃花子房基部的突起結構,桃花的蜜腺,弄清花蜜產生的原因,而觀察水稻花結構卻沒有這種蜜腺結構,使學生弄清風媒花與蟲媒花的結構差異,通過解剖觀察使學生認識了兩種不同類型的花的本質屬性方面的區別。其次是對比觀察,運用縱橫比較進行觀察同中求異或異中求同。對比觀察使學生從平常的現象中發現不平常的東西。從相似的事物中找出差異以及從差異中找出共同點或因果關系。例如:在觀察單子葉植物與雙子葉植物的形態結構時,首先向學生強調兩種植物的顯著區別,一是葉脈結構、平行脈與網脈;二是莖的結構:有無形成層;三是種子胚的結構:一片子葉與兩片子葉。另一方面單子葉與雙子葉植物在葉序上講也有許多相似之處這是因為它們都屬于綠色植物,葉序相似之處是因為光合作用的緣故。最后,在實驗中為了保證觀察結果的可靠性,觀察的次數要多,否則就難以區分偶然發生和一貫現象。
由于生物的課堂實驗的觀察受時間、空間、人數與器材的限制,觀察清楚有關生物的形態結構就觀察的質量往往不盡人意,因此在備課的過程中重視教材的同時應發揮音像教材的所特有的作用。首先要通讀有關音像教材,充分了解音像教材的內容特點及使用方法、片長、編著的意圖。據實驗的需求和目的,正確選擇與教學內容密切相關的錄像片和電影片,精心設計增強教學效果。例如,在講解生物的結構時為了讓學生了解這些結構的名稱、組成和結構的作用,如根、莖、葉、花的結構,最好選用投影片或幻燈片,整個結構清晰的展現在大屏幕上,使整個教學內容變抽象為直觀,變靜態為動態。若是表現植物體內水分的運輸,有機物輸送以及動物體的血液循環等,還可以用組合投影片。在表現生物體形態、動態過程或者很難觀察的瞬間即逝的過程,最好選擇錄像片,使音像教材發揮最佳作用。根據教材的需要,剪輯有關的教學錄像片填補音像教材的空白。這類錄像片由于是根據教學內容剪輯而適時地顯現在學生面前,因而既能起到直觀形象的教學效果,又不打亂教材的知識體系,更符合教學效果,特別是電教媒體、實物、掛圖、標本等常規媒體的結合使用,彌補了實驗中的不足,優化教學過程,提高了教學質量。
生物學的知識和人的生產生活實踐有非常密切的關系,實踐能力是實現探究的橋梁。因此許多的課外實驗也不容忽視,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的知識變成自己的本領,掌握了一定的勞動技能和生活實踐能力。例如課本中涉及到的人工輔助授粉、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,而且許多課外實驗具有一定的探索性。例如生物課本中種子的萌發、根尖的那一部分在伸長、觀察葉色與光照有無關系等,這些實驗需要的時間較長,無法在課堂中完成,學生在課外完成實驗,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,不僅獲得了新知,而且獲得了探索新知的方法,久而久之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,也能夠發揮學生在學習活動中的主觀能動性,更有利于培養學生獨立工作能力。因此生物的教學與實驗密不可分,是中學生物課堂教學的一種補充和延伸,應當加以重視。
一切創造都源于實踐,學生是課堂的主人,是探究活動的主體,因此在教學中培其起觀察能力,動手能力以及同各種器官去感知實驗現象的發生,發展變化的過程,而且更為重要的是學生自己設計實驗方案的過程,就是他們想的過程,也是多種思維綜合的過程,具有讓學生從頭到尾經歷實驗的全過程,他們的創造性潛能得到開發,創造精神才會得到培養。因此在今后的教學中要提高探究性實驗教學的有效性。這就要求教師把握好實驗的內容,按探究實驗教學中分層次梯度設計實驗,同時加強教師的主導性,由于班容量偏大,多數活動只能分組進行,這就在探究性實驗中的合作的學習方式,而做好生物實驗對學生來說更需要一種群體的合作精神。由于他們在閱歷、視野及方法的種種不足,在資料、信息、想象等方面更需要相互補充,相互學習,取長補短,實現資源共享,才能體驗到成功的喜悅。合作是做好生物實驗的最佳方式,也是在生物實驗教學中的一個重要應用,是搞好生物學課堂教學的關鍵,是實現生物學教學創新的重要途徑。在平時的教學中我們要改變觀念,制定務實的教學策略,提高實驗教學的有效性,推進實驗教學的穩步發展。
關鍵詞:生物學實驗;中學;教學觀念
1、初中生物實驗教學的基本情況
雖然國家教育部為初中教學上安排了生物及其實驗教學,但其至今卻收效甚微,究其原因主要表現在以下幾個方面:
1.1觀念陳舊,缺乏對生物實驗教學功能的認識。
由于傳統影視教育的影響,雖然新的生增加了大量的實驗內容但是由于教師的為應試而教,學生的為應試而學,從而導致在生物實驗教學過程中學生和教師由于沒有對其功能的識,實驗教學也只是為了應付教學安排和考卷上的分數。實驗課堂上,教師為了保護教學器材,很少讓學生親自動手去做,而是通過自己的演示和講解來讓學生統一的接受一個實驗現象,并要求學生記住實驗結果。因而學生的動手能力得不到提高。并且由于實驗教師過分強調實驗設備的珍貴,很多學生在心里上就不敢做實驗。這種觀念上的錯誤,使實驗教學的目的扭曲,學生也獲取不到真正的知識。
1.2只求實驗結果,忽視實驗過程。
傳統的教學中,由于大多是驗證性的實驗,因此,學生在做實驗時,只要能得到與實驗相同的結果就可以,不管用什么方法,實驗指導教師也只檢查實驗結果是否與教材中所給實驗結果相同,而完全忽視實驗的過程。這樣的實驗教學方法,使學生們得到的都是一個唯一固定的答案,缺少了在實驗探究過程中的思考和發現,培養不了學生對實驗的興趣,從而學生對科學的概念和任何培養科學能力的概念沒有深刻的理解。
1.3實驗教學評價手段單一,教師缺乏監管。
在現在的生物實驗教學中,往往是待客教師和實驗室老師一起對學生進行實驗教學,只要對學生進行了實驗教學,其教學評估就可以很順利的過,因此實驗老師往往是通過走形式的式,并且由于考試不會做實驗,而是考實驗的結論,學生只要記住就可以了。這種單一的教學評論方式,是教師對試樣缺乏重視,學生的生物學知識和實驗動手能力得不到提高。
2、初中生物實驗教學所要解決的問題
2.1激發學生的興趣。
初中生物的教材中含有豐富的理論知識,這些知識具有一定的抽象性和邏輯性,學生接受起來有一定的困難。一旦他們覺得學習起來難度高,學習成績提不上來的時候,就很容易失去對生物課的興趣。而生物實驗恰好能彌補這方面的不足,通過實際操作,學生更容易理解生物知識,而且學生自己動手能夠激發他們的認識興趣,而認識興趣恰好是學習動機中最現實、最活躍的成分。教師一定要利用生物實驗課堂充分發揮學生的主觀能動性,調動其積極性,讓學生不再像以前那樣被動地接受學習,而是主動學習,從內心對學習感到一種渴望,把學習當成一種樂趣。在生物實驗過程中收獲知識,提高動手操作能力。
因此,教師要引導學生去進行實驗,讓學生通過做實驗,深入理解學習內容。
2.2培養學生的動手能力
初中生物的學習過程,其實質就是一個探索實踐的過程,也就是“從生動的直觀到抽象的思維,再從抽象的思維到實踐”這一人類認識的一般步驟。通過初中生物教學,達到讓學生積極動手實踐的目的,最終理解生物學科的本質,做到學以致用,實驗教學恰好滿足這一要求,這種教學方式強調學生在學習和實踐的過程中鍛練意志、培養動手能力和自學能力。因此,教師應該幫助學生形成生物學概念,通過實驗來獲得生物理論,并證實生物知識,再將生物知識運用到實際生活中去。
3、改善初中生物教學的建議
3.1增加探究實驗,增添實驗的趣味性
針對現階段探究實驗少而驗證試驗多的情況,我們應該調整實驗教學的安排,盡量將驗證性和演示性實驗改為探究性實驗,在實驗教學安排中,盡可能多地安排探究性實驗,讓學生在不知道實驗結果的情況下,經過教師的指導,自己進行探索和研究。必要時,教師可以給予一定的幫助,但是不要直接幫助學生做實驗,而是提供給學生一些可用的線索,引導學生進行實驗。興趣是最好的老師,是學生學習的根本動力。要想發揮生物實驗的巨大效果,還必須讓所有學生參與到生物實驗的全過程。有趣味性的生物實驗能調動學生的積極性,激發學生的求知欲望,讓學生充滿熱情地參與到生物實驗中來。如果教師多做一些有趣味性的實驗,就能更好地激發學生的熱情,培養學生做實驗的興趣。
3.2加強教師培訓,提高教師素質
加強教師培訓,這是普及生物實驗教學的基本方法,也是普及生物實驗教學繼續深入開展的根本保證。培訓的方式多種多樣,可派教師脫產學習,可利用假期全員培訓,可請專家講學,有針對性地進行指導,還可組織外出參觀學習,以達到改變教師教學觀念和認識,提高生物教師實驗教學理論水平和實驗實際操作能力。
3.3改革現行的中考制度
建議教育行政主管部門在中考的理科綜合中增設生物學科的考試,以引起學校、教師、學生、家長及社會對生物學科的重視。實現由應試教育向素質教育的全面轉變。在考試評價中,通過各種方式加強對于學生的實驗操作技能及探究能力的考查。
只有改革現行的考試制度,才能使“普及中學生物實驗教學”不是停留在形式上,而是扎扎實實地深入持久的開展下去。
參考文獻:
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關鍵詞:水生生物學;實驗教學;教學方法
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1002-2589(2013)20-0290-02
水生生物學是研究水中生活的各種生物生命活動規律和控制利用的一門科學,內容包括水生生物的形態、分類、生態和生理四大部分[1]。水生生物學實踐性很強,因此各高校均開設有水生生物學實驗課,要求學生能夠觀察、解剖、辨別和測定水生生物的形態特征和鑒別分類地位[2]。不同高校、不同專業因培養目標和教學重點以及所處區域的差異,對實驗的設計也有所不同,不少水生生物學的教學工作者都對水生生物學實踐教學進行了探討,如西南大學的李代金[3]、天津農學院的張樹林[4]、上海海洋大學的季高華[5]、長江大學的柴毅[6]等。
筆者長期從事水產養殖學專業水生生物學理論課程和實踐課程的教學,在教學中不斷地思考,參考其他院校水生生物學的實踐教學安排和方法,同時結合本校的基本情況,對西昌學院水生生物學實驗教學進行了剖析和探討。
一、合理安排水生生物學實驗教學內容
自西昌學院實行學分制以來,各專業課程學時大幅度削減,目前水生生物學理論課時32學時,實驗課18學時,學時數相對較少,低于浙江海洋學院(總學時64學時,實驗20學時)[7]和天津農學院(實驗36學時,教學實習0.5周)[4]等院校。根據西昌學院水產專業對的專業特點和今后在生產中的需要,安排了6次實驗,分別為浮游植物和浮游動物的形態結構觀察和種類鑒別、浮游植物和浮游動物的采樣與定量分析、底棲動物和水生高等植物的形態結構觀察與種類識別。6次實驗中有4次為基礎性實驗,有2次為綜合性實驗。因為學時的限制,未開設設計型實驗。
為了彌補實驗學時的不足,我們增加了實驗室的開放時間,鼓勵學生多利用課余時間,參加教師科研,申報學生科研項目,在教學生產實習中開展水生生物學的實驗或實習。
二、編寫與實驗教學體系配套的實驗指導和其他參考資料
長期以來我們一直使用大連水產學院趙文等編寫的《水生生物學(水產餌料生物學)實驗》作為實驗教材。該教材內容全面,但涉及較多海水生物,而我們地處內陸,且實驗學時較少,因此我們另外根據實驗內容的安排重新編寫了實驗指導,新的實驗指導針對性更強。
水生生物的形態結構觀察和種類識別是水生生物學實驗的基礎內容,書上文字說明比較抽象,圖片均是黑白色,學生在觀察實物時往往代入感不強,這給實驗教學帶來了一定的困難。為克服這個困難,我們收集了大量水生生物彩色圖片,從中選擇了200多幅,匯編成了《常見水生生物彩色圖譜》,作為學生的實驗教學輔助資料。書中涵蓋了常見的浮游植物、浮游動物、軟體動物、甲殼動物、水生昆蟲、水生高等植物。同時我們還在實驗室的電腦中存入大量水生生物尤其是浮游生物的彩色圖片,這些圖片來自于我們歷年水生生物學實驗教學,具有很強的代表性,能幫助同學順利開展實驗。
三、完善實驗設備,增強教學互動性
水生生物學實驗尤其是浮游形態結構觀察和計數離不開顯微鏡。以前我們使用的是普通的光學顯微鏡,同學們獨立操作,老師只能一個一個地指導,這大大影響了教學效果。顯微數碼互動系統作為綜合性信息技術融進高等教育的課堂,為教育現代化提供了全方位的技術支持,使實驗教學方式產生了深刻的變革。西昌學院在2005年引進了顯微互動系統,每個學生的顯微鏡都配備了攝像頭,通過數據線傳送到教師的控制電腦。教師通過電腦可看到每位同學顯微鏡下的標本,可將其放大到投影屏上供全班同學觀看。同學遇到問題可呼叫教師,教師可通不同模式單獨對該同學進行指導或對全班同學進行講解。教師還可通過電腦對學生顯微鏡下的標本進行拍照或錄像以進行記錄。數碼顯微互動系統極大地方便了教師教學,促進了師生間的指導和交流,增強了學生對實驗課的興趣,提高了實驗教學的效果。
此外學院實驗室還配置了多臺倒置顯微鏡和體視顯微鏡。倒置顯微鏡十分利于觀察活體浮游生物;體視鏡則十分利于觀察小型水生生物整體結構,尤其是表面結構。
四、改革實驗教學方法
絕大多數學生對上實驗課的認識就是老師把什么都準備好,他們只需要到實驗室按著實驗指導上的操作步驟做就行了,學生對整個實驗過程完全不清楚,稀里糊涂做完實驗,實驗結束后收獲甚微。要想在實踐教學中獲得好的教學效果,需要的是師生雙方的共同參與,尤其是要增強學生的學習興趣,讓他們積極參與到教學中,充分發揮他們作為教學主體的主觀能動性,讓學生從教學的被動接受者轉變成了教學的主動參與者。
為了提高實踐教學效果,我們逐漸改革了實踐教學方法。現在我們要求學生全過程地參與實驗準備、樣品采集和實驗操作。如在浮游植物和浮游動物的形態結構觀察和分類這一實驗中,學生分組采集不同水體樣品,對樣品進行處理,再帶回實驗室進行觀察,而且我們還要求學生在采集樣品時記錄采樣水體的水深、主養品種、水色、透明度、水溫等基本情況。通過這種方式,學生在一次實驗中能夠觀察到多個不同水體的浮游生物組成,對不同水體浮游生物組成的差異及原因進行分析,認識局部地區水體浮游生物的分布與組成情況,同時學生還掌握了水樣的采集與處理。
在實踐教學中我們還充分利用本地的水生生物資源,將一些實踐教學由課堂實驗改為野外實習。如西昌市邛海濕地公園有水生維管束植物三十余種,在進行水生維管束植物的形態觀察和分類實驗時,我們將學生帶到濕地公園進行實習。在實習中,學生對不同生態類群的水生維管束植物的生活環境、營養器官和生殖器官對不同生活方式的適應性變化有了更直觀的認識和理解。學生們對這種形式的實踐教學大為歡迎,認為這種形式的教學氣氛活躍,更能掌握相關的知識,要求多采用這種形式的教學。
學生的反映給了我們啟示,我們打算在今后的教學中更多采用這種教學方法。如以往我們在介紹不同類型水華的特點時就只通過一些彩色圖片展示,學生普遍難以理解,今后我們準備這部分內容的教學中帶學生到野外,現場觀察不同類型水華在水色、透明度變化、水華狀態等方面的差異,并進行測量。如在觀察由鞭毛藻類形成的云彩狀水華時,我們向學生指出水體有顏色深淺的差別,然后現場測定透明度,學生就會發現同一水體不同區域透明度不同,相差可達數厘米。
通過對實踐教學的改革,使學生得到全面的鍛煉和提高,同時也激發了學生對水生生物學學習的積極性,提高了動手能力,有效地提高了教學質量。
五、加強實驗考核
考核是對教學效果進行評估,是保證教學質量,不斷改革教學內容與方法的重要手段,也是對學生學習效果,知識掌握程度,能力和素質提高程度評估的重要教學環節。傳統的考核依據主要是實驗報告,實驗報告主要是繪制水生生物形態結構圖。這種考核下存在較大不足,如學生抄襲書上圖譜,相互抄襲等,不能真正反映學生的實踐操作技能和真實水平。因此,我們對實驗考核方法做出了調整,根據實驗課的特點、內容、方法和規律進行了以下幾方面的考核。
實驗態度:包括上課是否遲到、缺席,是否積極參與實驗的準備。
實驗操作:是否正確使用各種儀器設備,實驗課上是否認真觀察,分組實驗中的合作精神等。
實驗報告:是否完整、正確,有無知識性錯誤,有無抄襲現象等。
在今后如人員充足的情況下還可考慮進行實驗課程的期末考核。
六、實驗教學中存在的不足
近幾年來在水生生物學教學改革中我們取得了較大的進步,極大地調動了學生學習水生生物學的積極性和主動性,學生的動手能力和實驗操作技能也得到了提高,但我們也還存在著一些的不足。
很多高校都建立了水生生物標本庫[3、5],西昌學院建立了魚類標本庫,還有少量的甲殼動物,其他水生生物在西昌學院還是一個空缺。我們在實驗中主要是采集水中活體標本來觀察,這存在較大的局限性,如我們處于內陸,學生不能觀察到海水或咸水品種;其次是水生生物季節性強,我們多在春季開設實驗,因此所采樣品中水生生物品種組成相對較單一。我們一方面可以從相關院校或企業采購水生生物標本,一方面可以廣泛地采集標本,讓學生自己動手制作標本以充實實驗材料;還可建立虛擬標本庫,通過廣泛收集圖片和在實驗中不斷拍攝新的圖片,來充實水生生物圖片庫,建立資源共享網站。
西昌學院數碼顯微互動系統已經使用近八年的時間,有些高倍鏡頭模糊不清,影響了實驗效果,攝像頭像素偏低,分辨率不夠高。希望在今后能更換模糊的鏡頭,更新軟件,更換高像素攝像頭,以滿足水生生物學實驗教學的要求。
在今后的教學中我們還要進一步加強對實驗教學方法和手段的研究,完善實驗儀器設備;多向其他高校學習,進一步改革教學方法和的完善考核體系;指導學生更多地參與科研或申報學生科研項目,更好地培養學生的綜合能力。
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關鍵詞:水處理生物學;實驗教學;給排水
水處理生物學作為化工專業的主干課程之一,其顯著的學科特點是實驗性強、應用性強,為了提高課堂理論的授課效果,保證學生的學習效果,培養學生的基本實驗技能,應該不斷在教學實踐中完善教學策略。但是長久以來,傳統的實驗教學做得十分不到位,在教育中長久處于從屬地位,教學內容過于簡單,不利于學生學習效果的提高,為今后的職業規劃、化工設計及水處理工程打下堅實的基礎。
一、水處理生物學實驗教學存在的問題
在水處理生物學的實驗教學過程中,實驗教學一直處于從屬地位,實驗內容與教材不匹配,專業性不強,這是水處理生物學實驗教學中存在的重要問題。首先,由于實驗內容過于簡單,與教材不相匹配,達不到理論教學要求,學生無法直接體會到微生物在水處理中的重要作用。其次,在實驗教學中,實驗課時安排不足或不合理,使得實驗教學的效果難以得到保證。最后,由于在課堂教學中,老師“滿堂灌”,學生被動接受,簡單模仿,學生獨立思考的能力得不到提高,長期處于被動學習狀態。[1]由于實驗條件的限制和考核評價體系的缺失,學生的實驗積極性不能調動起來。
二、水處理生物學實驗教學策略分析
1.優化實驗教學內容
水處理生物學的實驗課程的開設,其主要目的就是為了培養學生的操作技能,學會實驗鑒定方法,深化對理論知識的理解,從而能夠做到學以致用。為此,為了提高實驗教學的教學質量,必須對實驗教學內容進行優化,增加綜合性實驗、研究性實驗和開放性實驗。所謂的綜合性實驗是以基礎性實驗為前提和基礎的,將學生感興趣的課題作為綜合實驗內容,并結合相關的理論知識,促進學生對知識的掌握。在實驗設計中,老師作為指導者,引導學生對實驗方案進行優化,調動學生的積極性,培養學生的創造性思維。為了對實驗教學內容做進一步優化,研究性實驗也是必不可少的。在實驗中,將教學與科研緊密結合在一起,通過查閱文獻、獨立思考等,培養學生的分析能力,挖掘學生的科研潛力。另外,為了優化實驗教學內容,開放性實驗教學也是不可或缺的。開放性實驗的開展有利于促進學生綜合素質的提高,從而培養出全方面的創新型人才。[2]
2.改進實驗教學方法
為了增加實驗教學的趣味性,改善傳統教學方法的不足,應該充分利用多媒體技術來改進實驗教學方法,使得實驗教學的趣味性、形象性和直觀性不斷得到提升。通過多媒體教學,教師的講授內容大大減少,大量的信息可以通過多媒體技術形象、直觀地展現在同學面前,在一定程度上,使得學時不足的問題得到緩解。另外,積極開發實驗教學軟件,并將實驗步驟和操作規范利用動畫、圖片、視頻等形式展現出來,從而提高水處理微生物學的實驗教學質量。在教學軟件的開發中,將新的實驗成果加入其中,有利于拓展學生的視野,提高教學質量。
3.建立實驗課程考核評價體系
現階段,實驗課程的評價考核體系十分不完善,對于學生的知識掌握程度也沒有很好的衡量標準。為此,建立實驗課程考核評價體系,作為提高實驗教學的一種手段,能夠實現對學生實驗技能的考核,也是檢驗教師教學成果的重要手段。建立合理的實驗課程評價考核體系,應該包括平時成績、口試成績以及綜合能力考核三部分。重點放在對平時成績的考核上,應該占總成績的一半,具體考察學生的實驗規范、實驗態度、實驗報告、實驗水平等具體項目。通過考核評價體系,能夠具體地了解到每一個學生對于知識和實驗技能的掌握程度,能夠對學生分析和解決問題的能力有一個全面地了解。借助評價考核體系這一有效的手段,學生的學習熱情也能夠被激發出來。[3]
三、結語
水處理生物學實驗教學質量的提高,有利于調動學生的學習積極性,培養學生的動手操作能力和創新能力。為此,在日常的教學中,應該不斷完善實驗教學的策略,不斷為實現我國化工行業發展方式的轉型培養自主性、創新性的合格人才,促進我國社會的發展。
參考文獻:
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[關鍵詞]虛擬現實技術;分子;生物學;實驗教學
虛擬現實技術的產生為生活帶來了無數便捷,在虛擬現實技術中是以人為主體,人類從中獲得從未有過的體驗。該研究所說的虛擬的分子生物學實驗是通過計算機軟件開發以及網絡的技術相結合形成的系統軟件。它應用了Flash編寫課件,匯集了圖片、視頻、音頻、動畫,創造了一個虛擬中的實驗室。通過操作計算機就能夠進行生物實驗。具有多重特點。虛擬現實技術這種新型的仿真技術與分子生物學的教學實驗相互結合,完善了老師教授實驗教學模式,彌補了生物教學實驗中產生的不足之處,把虛擬現實技術的特點發揮出最好的效果。為學生教學提供了更多的途徑。目前,虛擬現實技術已應用在分子生物實驗教學之中,提高了學生的學習興趣,增強了學生獨立思考的能力以及創造力,取得了不錯的成果。針對這一技術,該研究作出了深刻具體的分析,現報道如下。
1虛擬現實技術
1.1虛擬現實技術的含義
所謂虛擬現實技術,是指人類利用計算機根據真實的環境設計并構造的模擬世界的一項技術。它是一種多種信息組合交集成為三維立體視圖以及有真實能動性的仿真系統。它幾乎和真實世界一模一樣,人們仿佛置身其中。虛擬現實技術(VR)[1]是開啟這一類技術大門的鑰匙,是仿真技術的指路標,是多種多媒體技術以及網絡技術的組合。虛擬現實技術走在多種網絡技術的最前端,是值得更多的網絡人深入研究的課題。虛擬現實技術包含有:模擬環境、行為能力、感覺、感應設備。所謂模擬環境,它是電腦設計出來的具有3D真實效果的場景。行為能力是說場景中的人物有自己的行為能力,和現實中的人物是一樣的,身體的各部位都可以活動,電腦進行操控他們的行為能力。當電腦發出某個指令時,他們會根據指令做出相應的反應,我們就可以看到他們的動作。感覺,眾所周知,是場景中的人物擁有五官的感受,比如,嗅覺、味覺、聽覺等等。感應設備是指使三維立體視圖交匯在一起的設備。
1.2虛擬現實技術的特點
作為新發展起來的仿真技術,虛擬現實技術有很多特點,如下所示。①與現實交集。虛擬現實技術可以說是一個仿真世界,它擁有著真實世界所擁有的一些事物,包括人類在內。仿真世界里的人物和我們一樣有著感官以及能動性,唯一不同的是,它們需要我們用計算機來操作它們的行為[2]。②很安全。安全是說可以利用虛擬現實技術進行場景模擬演練,比如,演練各種火災場景、各種地震場景等等。這樣有助于在現實生活中遇到這些情況時能夠冷靜處理,及時躲避,能夠自救以及救助別人,確保我們人類的人身安全。③感覺置身其中。當我們操作電腦時,就會覺得仿真世界里面的人物就是自己,仿佛置身其中,體驗不同的世界。仿真世界的真實程度會讓你覺得和現實沒有任何區別。④擁有感知能力。虛擬現實技術其中包含有感覺,這是說里面人物的感覺,他們有聽覺,味覺,嗅覺,以及它們還有運動能力。⑤有針對的處理問題。在虛擬演練中,我們可以根據自身的弱點進行有針對性的練習,比如,當自己無法處理火災事故時,我們可以利用虛擬現實技術進行演練,提高自己的應對能力。
2分子生物學
2.1分子生物學概念
分子生物學是指以分子為單位來探究生命活動規律的一門科學。分子生物學主要是研究蛋白質、蛋白質-核酸這一類分子的構造以及合成[3]。探究其生命活動主要包括了人類的癌癥的病變,植物的光合作用生命活動中神經的原理等等。分子生物學是需要通過不斷試驗,不斷用實踐證明理論的學科。它也是一門開放性學科,要求學生通過動手設計實驗、進行實驗、分析探究實驗,最后得出結論。所以又說分子生物學的實踐性很強。
2.2研究分子生物學的意義
所有生命現象的活動都是有規律的。就像生物都是由蛋白質還有核酸組成的。分子生物學的研究為人類帶來了了解生命活動規律的機會,人們可以進一步改變生物構造作進一步的研究,為人類造福。
2.3相關應用
①克隆技術。分子生物學作為一門新興邊緣的學科,它的研究成果能夠為人類造福。雖然目前我們仍處在克隆技術的最初級階段,隨著科學家不斷探究以及實驗,未來定會看到克隆技術所帶給我們的福音。②DNA鑒定。隨著分子生物技術的不斷深入探索,科學家對基因的研究也有了很大的成果。DNA鑒定也為偵破案件提供了重要的證據。同時親子鑒定也可以通過DNA檢測獲得幫助。③轉基因。轉基因(GMF)[4]是通過轉換物種之間的基因而得到的另一個物種。轉基因食品擁有了其它食品所沒有的能力,例如,轉基因食品防蟲蛀,延長了保質期,而且是大批量生產,使生產成本減到最低,轉基因食品不分季節,可以隨時供應,滿足人類的需要。但由于轉基因食品的好壞尚不明確,還有待進一步研究實驗。
3虛擬現實技術在實驗教學中的特點
虛擬實驗是虛擬現實技術與生物教學實驗相結合的產物,是利用操作計算機讓學生體驗模擬的生物實驗,實質上他就是計算機利用Flash技術開發的軟件系統,為學生提供環境、設備,就像在真實的實驗室一樣。正是如此,虛擬實驗有著真實實驗室不可比擬的特點:①共同的系統。眾所周知,計算機系統中的資源都是可以通過網絡共享的。也就是說,人人都可以看到、用到。而虛擬實驗證正是有這一特點,它可以通過計算機目錄檢索,學生所需要的相關數據、文件、電子圖書,甚至是以前操作的實驗都能找到。學生通過共享資源,節省了時間,提高了學習效率。②交流信息。資源可以在計算機上共享,同樣的,在虛擬的實驗環境中,學生可以盡情的交流,交換意見。③學生自由操作。虛擬實驗是由計算機操作完成,學生通過操作計算機完成實驗成果。所以學生擁有操作的權利,可以對虛擬儀器的使用進行操作。還可以隨時上傳相關數據,保存數據等等。④軟件升級。隨著社會發展迅速,信息步伐加快。虛擬實驗也需要更新換代,軟件需要升級。各種環境都需要被改變。我們也要跟上時代的腳步,隨時準備虛擬實驗進行擴充。⑤設備先進。虛擬現實技術是新興的一種技術,所以在設備上都是采用最先進的。當然,虛擬實驗的儀器也是最好的。
4虛擬現實技術在分子生物學實驗教學中存在的問題
經過多次總結,虛擬現實技術在分子生物學實驗教學中有以下幾個問題。
4.1兩者發展不健全
在分子生物學的實驗教學中,分子生物學實驗教學內容一直都很盲目注重實驗的結果,對于實驗的設計方面設想的偏少。教學中更注重實驗,而忽略了學生的綜合能力的培養。學生沒有設計過程,就不會了解整個實驗的設計思路,及時得到了實驗結論,也只是匆匆記住結果而已。老師的這種教學模式,嚴重阻礙了學生的能力發展。學生并沒有從教學中學到任何技能。學生應該全面掌握實驗教學過程,從設計實驗、進行實驗、分析探究實驗,最后得出結論。這樣才能與現代信息技術進行銜接。而虛擬現實技術也是目前新興的仿真技術,還需要不斷的完善。對于生物實驗教學這一模塊沒有進行標準化,使用起來會很困難。在使用計算機操作虛擬現實技術上,老師和學生應提高使用計算機的能力。
4.2虛擬現實技術在分子生物學實驗教學軟件設計和上機操作問題
在設計軟件時,設計者要和相關實驗人員進行溝通,使設計出來的軟件能夠方便使用。讓老師能夠教會學生應用軟件,同時能夠讓學生操作實驗并得出相應的實驗結論。老師與學生共同學習,不僅有生物實驗,還有計算機軟件操作的問題。
4.3現實與虛擬的空間問題
使用了虛擬現實技術,學生就進入到了另一個世界,在其中體驗生物實驗教學。兩者的感受是截然不同的,學生不能沉浸在虛擬的世界中而忘記了教學的重點[5]。
5虛擬現實技術在分子生物學實驗教學中應用的對策
5.1加強對計算機軟件的學習
首先,學生要進行計算機培訓,以保證學生都能夠達到操作計算機的能力。其次,統一由軟件人員進行虛擬現實技術開發的生物實驗的軟件的培訓課程。教會學生操作軟件,并能靈活掌握。以便學生能順利操作實驗,并得出正確結論。
5.2完善分子生物教學實驗的教學
進行生物實驗教學是學生教育中必行之路,而且教學目標中明確提出要求學生自主完成實驗的設計與操作。有助于培養學生的綜合能力,提高學生的專業知識水平。
5.3加強兩者合作交流
軟件設計者與生物實驗人員要多溝通,使兩者的結合得到更好地發展。同時也促進虛擬現實技術的應用在教育中有更好的發展前景。
5.4課前對學生進行教學指導
要讓學生充分了解軟件操作的目的是為了更好地、更加逼真地進行實驗操作,分清現實與虛擬。學生在軟件操作中學習知識,理解知識,充分了解實驗的設計過程與操作過程及最后得出的結論。提高了分子生物學實驗教學質量。
6結語
虛擬現實技術作為一種新興的仿真技術,它為人類的生活帶來了便捷,解決了人類對危險環境的及時應對問題。虛擬現實技術已經深入教學作為一種模式值得被重視。它解決了學校教育中教學過程的不完善,硬件設施的缺乏,教學環境等問題。從更開闊的視野以及多重的角度參透教育的特點,并對其開展一系列問題的分析研究。學生可以在過程當中進行深入探索和自主學習,為學生學習知識增加了樂趣,提高了學習的積極性。同時對計算機的操作,也提高了學生的綜合能力,獨立思考能力以及主觀能動性。使學生更加積極向上,提高教學的質量和效果。不過,虛擬現實技術的發展尚處于起步階段,還存在很多問題沒有得到解決,還需要進一步研究[6]。
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關鍵詞: 生物;實驗教學;資源;優化
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2012)05-0239-02
0引言
青島農業大學生物實驗教學示范中心承擔著全校生物類基礎課和專業基礎課程,還承擔著生物技術和生物科學兩個專業的專業課程。每年為生物學、作物學、植物保護學、園藝學、水產學、工學、化學、動物學等8個一級學科的23個本科專業開設34門課程,每年計劃教學實驗人時數30萬以上,同時還對學生和教師預約開放,開放人時數達20萬左右。所開設的課程是其以后專業學習的基石,因此增加教學投入,改善教學條件提高教學效果對我校的人才培養起著極其重要作用。
從2009年開始,我校實行大類招生,培養方案有了較大的改變,基礎課程進行了調整,如按舊的培養方案,動醫、動科等專業不開設《植物學》這門課程,大類招生后生物類學生均開設此門課程,2009年開設班級達50個,比2008年多出20個班級;農學、植科等專業按舊的培養方案不開設《動物學》課程,大類招生后生物類學生同樣均開此門課程,2009年開設班級達34個,比2008年多出19個班級。人時數的顯著增加,使原有的儀器設備數量已無法滿足新的需要;同時按照新的專業培養方案的要求,將有5%-10%的實驗項目被更新,特別是創新型實驗項目,更需要相應的儀器設備與之配套。而我校財力有限,能夠爭取的建設項目也不多,因此如何充分利用現有資源,挖掘其最大潛力,進行優化組合,發揮其最大效能研究具有極其其重要現實意義。
1實驗教學管理體系的優化
實驗室管理是綜合性很強的工作,完善實驗室各項規章制度,推行實驗室管理工作的標準化、規范化、科學化[1]。
生物實驗教學示范中心原只要中心主任1名、實驗室管理人員15名進行全面管理。優化后設置主任1名,副主任1名,實驗室負責人6名,均為具有高級職稱或碩士研究生以上學歷。實驗管理隊伍仍然是16名,但分工明確、責任到人。管理體系的優化,加強了對實驗室的日常管理,有效的加大了生物中心的管理力度,實驗教學資源的使用和管理更加高效而有序,五年來未發生一起實驗教學責任事故、保障了中心實驗教學任務的圓滿完成。
為了提高整體管理人員的業務素質,我們嚴控用人關,要求碩士研究生以上學歷,同時鼓勵在職讀研。經過五年的建設,研究生以上學歷人員所占比例由原來的50%提高到81%。中心還不定期邀請有關儀器廠家及商來中心講學,介紹儀器設備的使用、維護和保養知識,不斷提高實驗管理人員技術水平。
同時為了穩定實驗技術人員隊伍,出臺了一系列政策,如實驗技術人員勞動津貼比相應職稱其它崗位的高10%等。實驗技術人員的工作熱情得到了提高,近三年來,實驗技術人員隊伍穩定,未有要求調離實驗技術工作崗位的。中心制定了各項規章制度,定期對實驗室管理人員的工作量、工作業績和教學服務水平進行考評。考評結果與津貼效益掛鉤,更激發了職工的工作熱情。
2按功能整合實驗室,優化了儀器配置
大學教學資源的整合是指大學將其有限的人力、物力、財力等資源進行調整協調優化和重組。既采取一系列的方法和手段,對各種教學資源進行開發,對現有資源進行配置和重組,以提高資源的利用效率[2]。
中心原有的實驗室設置是按學科進行,儀器設備分散,重復購置嚴重,使有限的教學資金難于滿足教學的需要,效益較低。
我們打破原有的設置,逐步按功能組建實驗室。目前建立了8個顯微鏡室,其中1個是數字網絡互動顯微鏡室。2個電泳室、2個分光光度計室、2個基因工程室、1個無菌操作室、1個植物標本室、1個組織培養室、1個細胞培養室等。
隨著實驗室的功能化,實驗設備也進行了調整。如把生物中心的各類分光光度計調轉到分光光度計室;把各類電泳槽和電泳儀調轉到電泳室等,同時對現有資源,中心進行宏觀掌控,必要時進行統一安排。如顯微鏡室,不僅要完成植物學的實驗教學任務,同時還要完成動物學、細胞生物學、植物生理學等課程的實驗教學任務。原中心所有實驗室承擔的實驗教學任務都需要冷凍離心機,如果按實驗室配置,需要16臺方能保障正常的實驗教學,而本中心只有6臺冷凍離心機用于本科實驗教學。為了完成實驗教學任務,開學初,中心統一安排實驗項目順序和設備,基本滿足了教學要求,提高了儀器的使用率,保障了實驗課的順利開出。
實驗室與設備資源的優化,改變了教學資源浪費的情況,充分利用了現有的儀器設備,提高了利用率,最大程度發揮設備設施的資源潛力,以最小的投入換取了最大化的效益。
3優化實驗教學體系,提高實驗教學質量
為了加強實驗教學,按照能力培養的要求,把部分實驗教學內容從理論課中分離出來,獨立安排實驗教學新課程,建立了獨立完整的實驗課教學體系,如微生物學實驗、遺傳學實驗、植物生理學實驗等。
對實驗內容進行系統優化組合,推陳出新,保證每年都有新的項目。調整了課程設置,改進了實驗指導方式,積極利用現代教育手段進行指導,培養學生的動手能力和創新精神,促進實驗教學質量的不斷提高。
大類招生以后,植物學、動物學實驗人數增加,兩門課程均為基礎課,實驗人數多,都需要用到顯微鏡,為了保障實驗教學的順利進行,我們協調有關單位,對動物學的實驗課程進行了調整,由第2學期開課,調整為第1學期開課,避開植物學開課時間,既提高了實驗室、設備的利用率,又保障了實驗教學任務的完成。
在實驗課程建設上,通過疏理、合并、更新實驗項目,實現兩個貫通:即縱向把基礎課、專業基礎課、專業課的實驗內容上下貫通;橫向上將相近門類課程的實驗內容左右貫通。鼓勵實驗指導教師開發新的綜合性、設計性實驗,如《細胞學實驗》在資源優化前,只開設簡單的制片實驗,資源優化后,設備共享,新開設2個綜合性實驗項目。
探索多種形式的實驗考核方式,考核學生基本操作技能、實驗原理的掌握和實驗現象、結果的分析。使學生真正體驗到實驗教學與理論教學一樣重要。培養學生的科學實驗觀念,讓學生掌握相應的實驗技術和技能。
4資源共享、實驗室開放
實驗室是培養創新人才的場所,除了提供良好的實驗條件外, 還必須具有獨立運作、用于開放的實驗教學工作機制和時間[3],學校制定了實驗室開放和大型儀器共享使用辦法,為實驗室的開放運行提供了制度保障。同時也為實驗室管理者制定了相關的激勵政策,如規定每一位畢業實習的學生,在實驗室完成論文,其導師需拿出0.5個工作量分配給實驗室管理者。這一規定不但是保障了實驗室管理者的利益,也明示實驗室管理者,實驗室是開放管理,實驗室在完成實驗教學計劃任務的同時,有義務為教師、學生開放。更激發了青年教師科研的熱情,使其有科研的場所,有儀器可用,為以后的申報項目,打下良好了的基礎。
學生創新項目的設立和導師制實施后,大二學生即可進入實驗室,通過與導師協商,自主選題,這樣不但能讓畢業論文有課題支撐,而且為做好畢業論文提供了更充足的時間。各類研究室、研究所、重點實驗室對大四學生全面開放,他們在工作和讀研前就可以提前受到良好、系統的科研訓練,為今后的科研和工作點定了堅實的理論和實踐基礎。
中心每年接受近200余名學生的本科畢業實習和若干名創新立項的學生;接受400余名學生,完成課程論文。另有120余名研究生的部分工作也在教學實驗室進行。
總之,實驗教學資源的各個組成部分,對中心的發展及學生素質的提高有著重要意義。生物資源的優化更好的服務于中心的實驗教學,使管理與教學水平都有了較大的提高。但同時也存在著一些問題,如實驗室管理更加困難,實驗室和儀器的安全存在一定的隱患、各功能實驗室的計劃實驗任務尚不均衡等等,還需要學校有關政策的配套和支持及在實踐中進一步的研究與完善。
參考文獻:
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引言
環境工程微生物學作為一門邊緣學科,它要求學生要將理論與工程實踐緊密結合,是一門實踐性很強的課程。掌握必要的環境工程微生物學實驗技能對于理解和認識環境工程微生物學有關理論,從事環境工程相關研究工作具有重要意義。現代大學教育的目標是培養學時創新意識和能力,將以知識為核心的觀念轉變為以創新為核心,從強調傳授知識到知識與能力并重,培養應用型人才。因此,大量的課程實驗成為鞏固和加深學生對基本知識和基本技能掌握與理解的必然要求。然而,傳統環境工程微生物實驗課中,各部分實驗項目相對獨立,連貫性不強,且內容重復較多,學生在有限的課堂教學中難以系統地把握微生物學實驗操作,不利于實現對培養學生的環境工程微生物操作技能和綜合素養。面對近年來各種實驗課堂教學學時都存在壓縮趨勢,如何在實驗教學過程中綜合設計、合理調整、突出重點顯得非常關鍵。因此,我們可以根據實際需求和條件,適當調整實驗內容,將原有各相對獨立的實驗項目按照器皿包扎、配制、消毒,菌株劃線分純、計數、轉種、保存,革蘭氏染色、菌落觀察及菌體特征顯微觀察等系統串聯在一起,形成一個綜合性實驗。通過該綜合實驗短期而系統的鍛煉,讓學生掌握4種以上實驗項目的實驗技能。
這不僅優化實驗教學內容,能夠讓學生在有限實驗教學學時內掌握幾種關鍵的微生物學基礎操作技術,而且使他們對環境工程領域所涉及的微生物學研究途徑有一個完整認識。結合自身特色,設計綜合性實驗。如自建的污水處理廠,環境工程專業實驗室位于污水廠辦公樓內,極大程度上方便了相關實驗課的開展。結合此特點,我們提出了“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”的綜合性實驗。
一、綜合實驗教學方案設計
污水生物處理主要是指利用微生物的新陳代謝作用,分解轉化污水中的污染物,達到凈化水質的目的。生物處理是目前污水處理最有效、最經濟的方法之一。污水處理過程中微生物種類繁多,采用傳統技術方法和鏡檢來分純、計數、觀察其中的優勢菌株,對比其與進水和出水中主要菌株的差異,有助于了解污水生物處理過程中微生物的生長情況,鞏固基本操作技術。長期對不同階段、環境下污水處理中優勢菌株觀察,可以有助于正確判斷污水處理運行情況。綜合性實驗“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”是在綜合實驗準備環節、細菌計數、劃線分純、形態觀察等操作的基礎之上,完成對污水中微生物的劃線分純培養、斜面接種、菌落計數(平板涂布法、傾倒法及顯微鏡直接計數法相比較)、菌落觀察、菌體觀察(革蘭氏染色及鏡檢)等系列分析工作。通過對污水分離菌的菌落和菌體形態觀察,初步判定大致所分主要菌株類型。結合本組的實驗結果,了解所選污水處理的不同階段微生物生長情況。在學習對污水處理過程中微生物生長情況簡單分析的方法的同時,強化了學生的微生物基礎操作能力。
二、實驗教學內容實施
讓學生掌握微生物基礎操作,并嘗試判斷污水處理的前、中、后不同階段細菌生長情況。實驗前,先統一以PPT形式講授整個實驗流程及各部分須注意事項,然后開始分組實驗。
(1)實驗準備環節:配制固體基礎培養基和0.85%生理鹽水,并分裝固體培養基———6支試管(每支5mL)做斜面,剩余裝入錐形瓶中;另外,制作試管、錐形瓶的棉塞,并對試管、錐形瓶、培養皿、移液管進行包扎;然后對以上所有實驗用品進行高壓滅菌。取出后放入無菌操作臺中,并用紫外滅菌。用無菌錐形瓶分別取進水、處理中、出水水樣,備用。
(2)細菌計數:計數之前首先對所取水樣進行梯度稀釋,然后按照平板涂布法、傾倒法及用血球計數板直接計數法分別進行計數,盡量讓學生了解并掌握三種計數方法的特點與差異,以便今后根據實際情況選擇合適計數方法。
(3)劃線分純:取原水樣進行平板劃線,根據微生物菌落特征分別選取分散開的不同菌落進行再次劃線后繼續培養,直到獲得多個不同菌株。此部分工作由于每次劃線培養都需要1天時間,因此若要多次劃線分純,則需學生在課后繼續“自助”進行該實驗,直到獲得純菌株為止。最后,在已準備好的固體斜面上接種所得已分純菌株,培養24小時后取出,4℃下保存。
(4)形態觀察:取出前一天培養的平板,對細菌的菌落形態和菌體形態分別進行觀察。其中菌落形態是觀察培養皿內不同菌落形態,初步分析自己分離微生物的種類,并和其他同學的實驗結果進行對比,大致判斷污水處理不同階段微生物的差異。菌體形態則是分別挑取具有不同特征的菌落,按照已掌握革蘭氏染色方法進行染色,鏡檢觀察。實驗過程中,學會具體操作技能是根本,而對實驗結果的分析判定同樣重要。因此要求學生做詳細記錄,以便根據所屬小組的實驗結果分析所取水樣中細菌情況。可根據各個實驗部分設計不同圖表方便學生記錄,如表1就是用于實驗污水中細菌計數結果記錄用表。要求學生根據實驗結果,分析所屬小組分離出了那些常見菌,以及結合自己實驗,判斷污水處理過程中有沒有哪些菌在不同階段都存在?如果存在,有哪些?
三、“指導+自助”實驗教學模式探討
采用“指導+自助”實驗教學模式,實現課上指導、課下自助。指導老師在課堂上有重點地講授實驗操作技能,學生除課堂學習外,根據自己喜好,或重復練習課堂所學實驗操作,或自己設計實驗進行分析,也可以參與教師的科研項目進行更深入的鍛煉與提高。這種方式不僅是對環境工程微生物課堂實驗教學學時有限的彌補,更是對實驗教學學時、內容的拓展與延伸,能夠充分提高本科實驗室教學資源的利用效率,發揮本科實驗室教學資源的功能,讓學生可以充分利用課余時間熟練實驗操作,鞏固所學實驗知識,增強自主創新技能。在學生自助實驗學習過程中,實驗室指導老師也可以根據學生個人情況適當安排和指導。可以根據已學“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”實驗進行延展分析,如設計活性污泥法處理污水過程中的“革蘭氏陽性與陰性細菌比例情況分析”、“污水處理中最常見菌體的確定與分純”、“接觸池投加藥物量與殺菌效果的關系”等實驗,促進學生培養自己的創新性思維。#p#分頁標題#e#
四、實施效果總結
(一)集中講授效果
實驗課在理論課結束后集中兩天授課,改變了實驗教學依附于理論教學的從屬地位,既保證了與理論課的銜接,使實驗在理論的指引下按其本身的規律和系統進行,又能系統、合理安排實驗教學內容,使實驗內容連續、有序進行。不僅使學生操作起來認真,更重要的是結合實際、系統講授使得環境工程微生物學實驗課程更有意義。盡管課時有限,但六年來的實驗教學探討發現,95%的學生在實驗學習過程中有良好表現,并對這種集中式綜合設計實驗表示非常滿意。
(二)學生評價結果
通過對“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”實驗課的學習和課后自己的鞏固練習,系統掌握了從實驗基本的包扎、消毒等準備工作到細菌分純、計數,再到菌落、菌體觀察等。此外,由于本實驗內容是基于污水處理過程中的細菌分析,學校有國內首座高校自建污水處理廠,實驗取樣方便,實驗結果對于我們更清楚認識污水處理過程有積極作用。
1實驗是倡導科學精神及情感態度、價值觀的有效手段。
1.1.實驗有利于培養學生的合作精神。無論是實驗設計,實驗操作,實驗的完善、結論的得出、結論的呈現形式等,都需要大家集思廣益,團結協作,要求每位同學積極發揮自己的作用,從而培養學生的信息交流能力和集體協作精神。
1.2.實驗有利于培養學生嚴謹求實的科學態度和堅持不懈的探索精神。在實驗中,學生不按照規范的操作流程操作,不細致觀察實驗過程和現象,不具有迎難而上的挑戰精神;或者歪曲實驗現象,不尊重實驗結果,輕率得出實驗結論等,實驗都很難獲得成功。所以需要學生有嚴謹求實的科學態度、堅持不懈的探索精神,實驗才能真正發揮提高科學素養的作用。
1.3.實驗有利于培養學生敬畏自然、尊重生命的人文精神,學會與自然和諧相處,保護生態,建立正確的生命價值觀。
2實驗能促進對科學技術與社會的關系的理解。實驗能讓學生更加全面深刻地理解科學技術的價值,理解科學技術發展對社會的多方面影響,更辯證的看待科學、技術和社會之間的關系。理解生物科學技術和發展經濟,生物科學技術和環境保護,生物科學技術和改善生活水平,生物科學技術的應用與倫理道德、法律規范等的關系。總之,生物實驗教學是激發學生的學習興趣、培養創新能力、鼓勵科學探究精神的最佳平臺,是培養學生科學方法論、發展學生創新思維、提高學生科學素養的有效途徑。
二、實驗教學中培養學生生物科學素養的途徑
2.1轉變實驗教學觀念,培養學生掌握科學的研究方法當知識是靠自己的思維得來時才是自己的知識。因此,生物教學應該是生物活動的教學而不應是生物活動結果的教學,重要的不是結論而是認知過程。 以實驗為基礎是生物教學最基本的特征之一。從實驗現象到某一生物概念、規律的形成需要一個過程,在這個過程中,教師不僅要重視教給學生如何通過實驗現象或結果的分析形成概念或規律,而且還要教給學生如何進一步深入理解概念或規律形成的思路和方法。傳統的實驗教學目的是“重結論”,而不是將實驗作為“再發現”的過程,視為知識的形成過程。因此,應轉變觀念,建立以實驗教學為基礎的生物教學觀,充分挖掘生物實驗的教學潛能,為實施素質教育創造條件,營造一個良好的生物實驗教學環境。
2.2對實驗進行拓展和延伸,培養學生的創新能力生物實驗在培養學生的科學態度、訓練學生的科學方法,特別是完善學生的創造思維方面,具有獨到的功能。但是在其教學方法的選擇上,還存在著一些不盡如人意的地方,阻礙著生物實驗在“完善學生創造思維素質”方面重要功能的發揮。因此,探索中學生物實驗的教學方法與完善學生創造思維素質之間的相互關系,是一個重要的研究內容。其中延伸和拓展生物實驗是一種重要的嘗試。通過這樣的活動,學生思維的廣度和深度得到了拓展,探究事物的意識得到增強,創新意識和創新能力得到了提高,同時學習積極性進一步高漲。
2.3加強實驗設計,追求實驗過程探究性皮亞杰曾說過“:復制的真理只能算半個真理。”其活動建構論則指出,活動是連接主、客體的橋梁,是認知發展最直接的源泉。學生自主求知才能最大限度地發揮其自身能力,發現自己的學習優勢。
目前,中學生實驗主要有驗證性實驗和應用性實驗。實驗課題、實驗方案及研究步驟都由教師安排決定,有時甚至連實驗結果也由教師事先告知,學生只是機械地操作,無從感受獲取知識和應用知識的快樂。因此,學科教學應加強探索性實驗的比例,使學生在自主探究的實踐活動中逐步掌握“發現問題———建立模型———形成假設———設計實驗———歸納結論”的科學探索方法。而進行實驗設計和實踐,是科學探究的關鍵。近年來的高考中都增加了實驗設計能力的考核。教師在教學中應指導學生了解進行實驗設計的一些基本原則,如對照性原則、單因子變量原則、平行重復原則等。教材上往往針對實驗假設進行了實驗設計,教師可以充分利用這些實驗材料,幫助學生掌握科學實驗設計的基本方法和基本原則。在此基礎上,鼓勵學生對教材的實驗方案進行改進或重新設計,并且付諸實施。科學探究的過程往往也就是不斷完善實驗設計和不斷克服困難的過程。通過這一能力的培養,使學生改變“形高實低”的學習狀態,成為學習的主人。在實驗過程中,免不了會遇到一些問題和困難,關鍵是要幫助學生克服畏難情緒。
關鍵詞:生物統計學;實驗教學;改革探索;實踐
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2013)15-148-02
生物統計學是數理統計原理和方法在生物學中的應用,不僅在生命科學領域、而且也在其他學科領域中得到廣泛應用,是一門工具學科[1]。生物統計學的理論性和實踐性均較強,涉及的基本原理、公式和概念較多,需有一定的數學基礎和邏輯推理能力才能學好,相對于其他專業課程,師生普遍反映難教、難學、難記[2]。《生物統計學》不容易理解和掌握,導致學生缺乏學習興趣和動力,考試前通過死記硬背接受理論知識,形成短暫記憶,隨著時間的延長,所學內容逐漸忘記。這門課程講授完之后,學生不會靈活運用其中的方法,也不會設計一個簡單的試驗,更不會將生物統計學的基本理論、技術和常用統計方法應用到本科畢業論文設計中,導致理論教學與實踐應用脫節,顯然未達到教學目的。以往《生物統計學》教學以單純理論教學為主,不設或很少開設實驗課。因此,筆者結合《生物統計學》的基本原理,利用計算機和統計軟件,開設了《生物統計學》實驗課,并嘗試對該課程的實驗教學方法進行改革探索。
實踐教學環節非常有利于提高大學生的培養質量,而《生物統計學》課程教學的實踐環節亟待加強。在《生物統計學》實驗教學過程中,我們利用計算機輔助實驗教學,開設以下實驗課:(1)《生物統計學》某章節理論知識講授完之后,利用計算機和相關統計軟件,開設相應的實驗課。在實驗課上,教師通過統計軟件演示例題的計算和分析過程,并講授統計軟件的使用方法,學生根據所學理論知識,結合實例在計算機上借助統計軟件進行操作,這樣使學生獲得知識更加直接與快速。(2)學生參與試驗設計和科學試驗。學生要在生產實踐或實驗室中設計試驗,親自參與試驗數據的采集,并對試驗數據進行統計和分析,這樣有利于加深學生對所學內容的理解。《生物統計學》教學開設了如下實驗:
1 利用Excel繪制常用統計圖
Excel繪制圖形功能強大,各種版本的Excel軟件均提供了14種標準圖表類型,每種圖表類型中又含有2~7種子圖表類型;還有20種自定義圖表類型可以套用。講授完試驗資料的搜集和整理后,開設利用Excel繪制常用統計圖的實驗課。學生在實驗課上利用Excel繪圖時,可以對圖表區、繪圖區、數據系列、坐標軸、圖例、圖表標題的格式,例如文字的顏色、字體、大小,背景圖案、顏色等進行修改和調整,使修飾后的圖形更加美觀好看,爽心悅目。當圖和數據放在一張工作表上、學生改變繪制圖形的數據時,其圖形將發生相應變化;將鼠標放在圖中某數據點上,在鼠標下方將彈出一個文本框給出數據點的具體數值;用鼠標單擊繪圖區中的“數據系列”標志,其圖所屬數據單元格將被彩色框線圍住,便于用戶查看圖形的數據引用位置。在“數據系列”點擊右鍵可以向散點圖、線圖、條形圖等添加趨勢線,并可給出趨勢線的方程與決定系數。
2 利用Excel進行數據描述統計分析
講授完試驗資料特征數的計算后,開設利用Excel進行數據描述統計分析的實驗課。首先選用與生活聯系緊密的數據資料,讓學生利用Excel計算這些數據的平均數、中位數和眾數,測定和分析這些數據的集中趨勢,然后利用Excel測定樣本標準差、總體標準差和四分位數,讓學生分析這些數據的離散趨勢。另外,讓學生利用Excel分析總體次數的分布形態,計算總體平均值的置信區間,有助于識別總體的數量特征。總體的分布形態可以從兩個角度考慮,一是分布的對稱程度,另一個是分布的高低。前者的測定參數稱為偏度或偏斜度,后者的測定參數稱為峰度。
3 利用Excel進行統計假設檢驗
講授完統計推斷之后,利用Excel進行統計假設檢驗的實驗課。統計假設檢驗是根據隨機樣本中的數據信息來判斷其與總體分布是否具有指定的特征[1]。我們選擇實際案例,讓學生提出假設,利用Excel中適當的統計方法計算檢驗的統計量及其分布,確定顯著性水平和決策規則,最后推斷是否接受假設,得出科學合理的結論,這個過程就稱為假設檢驗或統計假設檢驗。統計假設檢驗的方法多樣,通過比較就會發現它們的基本方法和步驟大同小異,例如t檢驗、u 檢驗、x2檢驗等,可以詳細講述其中1~3種假設檢驗方法,其它假設檢驗方法可以采用啟迪和推導方式讓學生利用統計軟件自行輕松地學習和操作。
4 利用Excel和SAS軟件進行方差分析
講授完方差分析之后,開設利用Excel和SAS軟件進行方差分析的實驗課。利用Excel只能進行單因素或雙因素(包括可重復雙因素和無重復雙因素)方差分析,而涉及雙因素隨機區組試驗、三因素試驗和裂區試驗等試驗數據的方差分析,即讓學生利用SAS軟件進行多重方差分析。另外,Excel中的單因素或雙因素方差分析只能給出方差分析表,不能進行平均數的多重比較,也無法用不同字母標記法表示差異顯著性的結果,這些也都需要利用SAS軟件。
5 利用多種統計軟件進行回歸分析
由一個或一組非隨機變量來估計或預測某一個隨機變量的觀測值時,所建立的數學模型及所進行的統計分析,稱為回歸分析[1]。按變量個數的多少,回歸分析有一元回歸分析與多元回歸分析之分,多元回歸分析的原理與一元回歸分析的原理基本相似。按變量之間的關系,回歸分析可以分為線性回歸分析和非線性回歸分析。利用統計軟件進行回歸分析時,首先讓學生如何確定因變量與自變量之間的回歸模型;如何根據樣本觀測數據,估計并檢驗回歸模型及未知參數;在眾多的自變量中,讓學生判斷哪些變量對因變量的影響是顯著的,哪些變量的影響是不顯著的。在方差分析實驗課上,先讓學生利用Excel進行簡單的線性回歸分析,然后利用SPSS軟件進行相關與回歸分析,最后利用SAS軟件進行多元線性回歸分析和逐步回歸分析,使學生了解不同統計軟件的特點、功能和作用。
6 利用基本原理設計試驗
試驗的精確度高低取決于試驗設計的各個方面,只有通過有效地控制試驗誤差才能提高試驗精確度。因此,教師有必要正確引導大學生在試驗過程中要做到操作仔細,這樣有利于提高學生的科研素質。在試驗工作中,從試驗資料中發現潛在的規律性是極其重要的,這需要科學合理地運用統計學的基本原理和方法。講授完試驗設計之后,要求學生根據試驗設計的基本原理,在生產實踐或實驗室內提出試驗設計的基本思路,制定試驗方案。然后,學生分組討論試驗設計的可行性,并進行糾正和修改。在試驗前期,學生應進行試驗前期準備工作。在試驗過程中,學生要考慮試驗條件的差異對試驗數據的影響,可根據試驗設計的原理和技巧分析試驗出現的問題,使學生獲得的理論知識與實際聯系起來,從而加深對理論知識的理解。試驗結束后,獲得大量的試驗數據,需要選擇正確的統計方法分析試驗資料,得出科學合理的結論,以達到研究目的。最后,教師根據學生設計的試驗思路、方案、步驟及作出的試驗報告給予評價。通過開設試驗設計實踐課,可以使學生明確試驗的目的、試驗設計方法、試驗因素及水平等內容,有利于提高學生設計試驗方案的能力。
實踐證明,開設《生物統計學》實驗教學后,學生能夠在計算機上借助相關統計軟件親自統計試驗數據,利用所學的統計學方法分析和檢驗試驗結果,最后得出可靠的結論。最后畢業時,學生能根據試驗設計的基本原理,可獨立完成畢業論文試驗設計,實施設計的試驗方案,獲得試驗數據資料。由于試驗數據統計分析耗時,而且繁瑣,因而過去畢業生害怕對試驗數據進行統計分析。自從我們結合《生物統計學》的基本原理,利用計算機和計軟件開設了該課程的實驗教學后,學生輕松地掌握了該課程的基本原理和統計分析方法,統計和分析數據的速度、精確度均大幅度提高。現在部分學生還能幫助教師進行科研課題的數據處理和分析,畢業論文水平也大大提高。
《生物統計學》教學實驗課的開設,使學生從被動學習轉變為積極主動地學習,培養了學生進行科學試驗設計的能力,初步掌握開展科學試驗設計的方法;培養學生掌握正確收集、整理試驗資料的方法,能利用生物統計方法對試驗資料進行正確的統計分析;培養學生掌握常見統計軟件的使用方法和統計方法。《生物統計學》實驗課深受學生的歡迎,這也是對該課程實驗教學的嘗試和改革探索的肯定。在該課程實驗教學過程中,筆者深刻體會到要提高《生物統計學》課程的實驗教學效果和質量,教師需要投入時間與精力,鉆研實驗教學內容,提高教學水平,轉變實驗教學理念,不斷探索和優化多元化的實驗教學方法。
參考文獻
[1]李春喜,邵云,姜麗娜.生物統計學[M].4版.北京:科學出版社,2008:1-3.
1.1自編適用本學院實驗講義
隨著生物化學學科的快速發展,其相應實驗內容需及時得到更新,從而使生化學科的創新性得到體現。結合不同生化實驗教材,以及本教研室多年的實驗教學經驗,自編生化實驗講義,該講義涉及的內容非常貼近本學院設備及學生的實際情況。自編的講義不同于以往的教材,該教材涉及每個實驗具體用的每種儀器的簡易操作步驟,方便學生課前的預習該實驗儀器的操作,以利于上課做實驗過程的流暢性,讓學生更加深刻地掌握該儀器的使用;同時在實驗內容上降低驗證性實驗的比例,提高綜合性和設計性等應用性實驗的比例,充分調動學生學習的積極性、主動性。
1.2多媒體技術在生化實驗課程中的應用
受到實驗條件限制,一些無法開展的實驗項目或者無法單人單組讓學生進行的實驗操作,可通過多媒體仿真教學等方法來解決,通過增加文字、圖片、聲音等多媒體技術,讓學生對該實驗有親身體驗的感覺,將某些難理解的實驗項目制作成簡單易懂或有趣的課件和視頻,使學生對這些內容易于理解有困難的學生;同時,學生可以充分利用課余時間學習復雜實驗中的知識點,以提高其對復雜實驗的興趣和關注。
2調整實驗教學內容
實驗教學內容是影響實驗教學效果的主要因素之一,是教學改革的重點和難點[2]。以往生化實驗內容主要是偏重驗證性,其占所有實驗項目的比例高達70%~80%,綜合性實驗僅占生化實驗項目的20%~30%,設計性實驗在其中的比例幾乎為0。這種嚴重比例失調的實驗教學內容,必然影響教師的教學效果和學生的學習效果。本教研室通過調整生化實驗中驗證性、綜合性和設計性實驗間的比例,調整后的驗證性實驗所占的比例為30%,綜合性實驗所占的比例為50%~60%,設計性實驗所占的比例為10%~20%,同時實驗的安排順序是先驗證性實驗,然后進行綜合性實驗,最后安排設計性實驗。這種安排是根據實際情況來確定的,不同的實驗類型對學生每個階段的要求并不一樣,這是由易到難進行實驗內容的安排。因為驗證性實驗之間是孤立的,缺乏相互的聯系,實驗的整個過程不需要動腦,依葫蘆畫瓢,不利于學生動手能力的培養;綜合設計性實驗是針對學生實驗技能及方法而開展的一種復合性實驗[3],綜合性實驗涉及一些比較新穎且常用的技術,且每個實驗之間都不是孤立的,而是一環扣一環,每步操作都要謹慎,否則影響最終的結果。例如,活性干酵母蔗糖酶的分離純化的綜合設計性大實驗,它由5個綜合設計性的小實驗來完成:(1)活性干酵母蔗糖酶的提取;(2)離子交換柱層析分離純化蔗糖酶;(3)考馬斯亮藍法測定蛋白質濃度;(4)酵母蔗糖酶活力的測定;(5)SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳。設計性實驗的要求更高,其區別于驗證性和綜合性實驗的地方在于它并沒有現成的實驗指導等過程,查閱文獻、選題、實驗材料的選擇、實驗方案等的確定均由學生自行完成,教師唯一做的是對學生實驗方案進行論證。經過這種不同類型實驗前后安排順序及比例的調整,幾年的教學實踐反復證明了這種調整是可行的,不僅能提高學生上實驗課的積極性,而且能有效地提高其分析實際問題、解決問題的能力。
3完善生化實驗的教學方式
傳統的實驗教學方式中,教師講,學生無條件接受,實驗教師把實驗前一切的準備工作都準備就緒(包括試劑的配制,儀器的調試),結果學生只是機械地按照老師的要求進行實驗操作[4]。而實驗教學其實是一個面對面地近距離的教學過程,師生互動的教學方式無疑是一種非常有效的教學方法,在這種方法中教師和學生均是教學的主體,能很好地把講授和實踐結合起來,提高學生在實驗過程中的各種能力。本學科的教師每次預實驗讓不同的學生參與進來感受體驗老師實驗課前的準備工作,讓不同的學生學習對該實驗藥品的量的計算和配制以及儀器的調試,而不單單是上課時的如何操作該實驗的步驟,這樣為學生在大四時做本科畢業論文以及學生創新論文配制藥品奠定了良好的基礎。每堂實驗課快結束時,都讓一小部分的學生對該實驗的整體過程進行一次小結,針對同學們小結的內容,對不足的地方加以改進,提高教學效率。部分簡單易操作易理解的實驗,讓感興趣的同學們上臺講解實驗的整個過程,講得不足的地方,老師再補充,雖然剛開始效果不是很好,但是隨著實驗的開展過程中,學生會花更多的時間去預習查閱相關資料,不單單是書本上的預習,還會通過互聯網找相關的視頻來了解該實驗的過程。同時所有的實驗的操作講授過程都有視頻,并在課后發給學生進行必要的復習。在下一次上實驗課前10min會提問學生,提問學生對上次實驗進行簡單的總結回顧,同時對報告中出現的問題以及實驗課操作的過程同學們常見的錯誤進行歸納總結。通過這樣完整化的實驗教學方式,同學們對實驗課的認真度和積極性得到了很大的提高。
4優化生化實驗考核方式
歷來,實驗考核是檢驗實驗教學效果的一種手段,它在某種程度上可作為評價教學效果好壞的依據[5]。一直以來,人們把實驗教學看作是理論教學的輔助課程,在教學大綱中所占的學分非常少,傳統的考核方式是以學生的實驗報告來衡量,這樣避免不了一些學生對生化實驗課的態度馬馬虎虎,不按時上課,懶散,實驗操作不準確,忽視實驗技能操作的訓練,只覺得寫好實驗報告,就能得到高分,出現了“高分低能”的現象。為了公平客觀評價學生的實驗課效果,應制定合理的實驗考核標準,改變以往只用實驗報告來定最終實驗成績的落后考核,增加考勤成績、預習報告成績、實驗操作成績及期中期末成績。實驗報告成績體現了學生通過實驗課對該實驗原理、操作步驟進行歸納總結,并能對實驗數據和現象運用學過的知識進行系統的分析和評價;考勤成績能夠反映學生是否重視實驗課;預習報告成績主要是檢驗學生課前對本實驗的預習效果,主要是通過課堂提問和檢查預習報告來定成績;實驗操作成績則反映了學生實際操作能力的高低[6];期中期末成績主要是為了考核同學們的上課情況,進行了半期考和期末考,考試的內容分理論30分,操作70分。同時,通過專業主任和學科老師的溝通,提高了教學大綱中生物化學實驗的學分,對學生的實驗操作技能和考核也提出了更高的要求。通過考核方式的改革,這幾年下來,改革效果受到了大家的一致好評,不僅能讓學生在一段時間內像理論課程一樣積極溫習實驗的內容,同時通過操作考試,使學生更深一步掌握了操作過程。
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