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由此反映出,隨著草業科學專業教師學歷和職稱的提高,教師申報獲批或參與的科研項目在不斷增加,這就需要大量的學生參與到科研活動中,并且為學生參與到科研中提供了可能,這樣,就使得草業科學專業學生參與到教師科研項目中的人數和比例逐年增加。同時,草業科學專業本科學生積極申報國家或青海大學的大學生科技創新項目,截止2012年,獲批的國家或青海大學大學生科技創新項目8項,共計20余人參與,其中有兩項在第11屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽中獲三等獎,表明草業科學專業本科學生參與、甚至主持的科研項目面積不斷在增大。另外,近三年草業科學專業本科畢業論文中,86%的畢業論文選題來自教師在研的科研項目或學生自己獲批的大學生科技創新項目,表明學生的畢業論文是在參與科研項目的基礎上完成的,從今后的發展趨勢看,這一比例還將增大。綜上所述,作為支撐科學研究中試驗方案設計、試驗內容實施、試驗結果整理統計與分析的《生物統計》課程在學生培養中的作用重大。因此,為了適應草業科學專業本科教學的這一新形勢和新需要,提出了《生物統計》課程的教學需配合學生科研素質的提升這一問題。
2《生物統計》課程教學與學習中存在的突出問題
從《生物統計》課程的內容看,涉及較多的數學公式和抽象的統計概念,要求學生具備較為扎實的數學基礎和較強的邏輯思維能力。因此,《生物統計》課程一直以來就是草業科學專業課程中較難授課和較難學習掌握的課程之一。對草業科學專業大多數本科學生而言,該課程晦澀難懂,似乎與專業課程學習和參與科研沒有直接的聯系,更突出的問題是,即便學生能夠認識到該課程在今后專業學習和參與科研中的重要作用,但是很難將課程的學習和將其科學地應用在科研活動中有機結合起來,導致對該課程的學習僅僅就是學習一門課程而已,當面對如何設計科學研究試驗方案,如何布置試驗、實施試驗,如何獲取客觀的試驗數據,如何通過科學的統計分析方法揭示自然規律時束手無策,缺乏將《生物統計》課程內容與實際應用緊密結合起來的能力,這樣,一方面導致課程學習結束后不能繼續發揮課程的作用,一方面導致學生在參與科研中因統計學方面知識的欠缺而成為短板。也就是說,目前《生物統計》課程的教學沒有達到學以致用的教學目的。
3《生物統計》課程在提升學生科研素質中的作用
草業科學專業本科學生科研素質的培養主要體現在研究課題的設計與實施兩個方面。其中研究課題的設計與實施能力的培養是主要目標。《生物統計》課程的主要內容是運用概率論與數理統計的基本理論,合理地安排科學試驗,以獲得盡可能多的、能反映事物本質的信息,并通過正確合理的統計分析,揭示事物內在的客觀規律及相互作用。因此,通過課程中試驗設計的教學是可以提高學生設計研究課題試驗方案能力的。眾所周知,在科學研究中,試驗結果會受到系統誤差和隨機誤差的影響,使得試驗處理的真實效應受到許多非處理因素的干擾和影響,從而影響到科學試驗的精確度和準確度,甚至無法揭示真實的自然規律。這就要求科學研究人員不但要清晰地了解這一現狀,更重要的是必須通過科學合理的試驗設計和安排來減少或是避免這種不利影響,這樣,才能在有限的科研時限內獲得科研成果。因此,需要培養參與科研的學生的這種科學、嚴謹、一絲不茍的精神和切實可行的科研方法,而這種科研方法的培養是可以通過《生物統計》課程實現的。在科研中,獲得了大量科研數據后,面臨的一個重要問題就是如何通過試驗數據揭示自然規律。由于本科學生參與科研工作的沉淀相對不足,當面對大量的科研數據時,更是無從著手,不能通過科學合理的統計分析方法揭示規律,而通過《生物統計》課程是可以提高學生分析數據,揭示規律的能力的。
4提升學生科研素質,改革《生物統計》課程教學
4.1轉變《生物統計》課程的定位
在以往的草業科學專業本科教學中,《生物統計》課程的性質是專業基礎課,教學中側重于理論教學,在一定程度上忽視了課程的實踐性應用。因此,要使《生物統計》課程在提升學生科研素質中發揮作用,首先要轉變課程的定位,即將《生物統計》課程定位在培養學生具體應用能力,提高學生動手能力,提升學生發現問題解決問題能力上。簡單說,就是將《生物統計》課程定位于學生學習后能切實使用這一教學目標上。
4.2對課程理論內容的講解要有針對性,部分內容適當弱化
《生物統計》是一門既有理論又有實踐的課程。基于上述對課程定位的轉變,在學時有限的教學中,教師應當根據各章教學內容及教學要求的不同,采取不同的教學方式,對部分理論內容適當弱化。如統計學基礎知識部分,著重講清基本概念和基本理論即可,力求深入淺出。對于統計學基本原理,要緊密結合草業科學專業特點,著重講清發現問題、解決問題的基本思路來啟發學生的邏輯思維能力即可。對于課程中大量的數理統計學公式,應淡化演繹、推理過程,而將數學公式的統計學含義、在實踐中的應用條件和范圍、如何運用講解清晰。
4.3緊密結合科研實踐,增加實例教學
在課堂教學中,將基本的科研方法,如怎樣進行科研選題、如何收集資料、如何制定試驗方案和實施試驗、如何對試驗結果進行統計分析等穿插在授課內容中進行講授。同時,在減少教材中部分練習題的前提下,布置具有實際意義的綜合性練習,加強學生進行科研活動的基本訓練,使學生初步掌握科研活動的方法和途徑,為下一步參與到教師科研項目中打基礎。其次,在課程授課中,增加實例教學內容。例如,在講授隨機區組設計方法時,可以列舉本專業科研中牧草飼料作物栽培領域涉及的實例,如肥料、水分兩因素對燕麥產量的影響;在講授卡平方測驗時,可以列舉牧草飼料作物育種領域里的實例,如通過卡平方測驗中的適合性測驗來驗證披堿草某一性狀的遺傳規律等。通過實例教學,使得該課程不再枯燥難懂,而且將學生引導到實際問題中去,通過分析與互相討論,調動學生學習興趣,提高學生解決實際問題的能力。在實例教學中,所舉例子既要符合教學內容,又要有現實意義,緊密結合科研與生產中的實際問題,這對學生才有吸引力。不僅加深學生對授課內容的理解和記憶,而且對提高學生綜合分析和解決實際問題的能力大有幫助,能增強學生在以后的科研工作中的實際應用能力。
4.4增加統計軟件的學習
目前,隨著計算機技術在各領域的廣泛使用,科學研究中數據的處理及統計分析基本依靠相應的軟件來完成,常用的有SAS、SPSS、DPS等。雖然統計分析軟件功能強大,幾乎無所不能,但是前提是使用者要深入理解科研數據統計分析的應用范圍、適用方法以及對軟件分析結果的解讀,否則,要么面對數據和軟件不知如何下手,要么套用錯誤的分析模塊得不出正確的結論,要么面對軟件給出的豐富結果不知對自己真正有用的結論是什么。基于此,將計算機統計分析軟件的應用融入到教學過程中。例如,在講授試驗資料的整理、假設檢驗、方差分析、回歸分析等內容時,在講清思路和分析步驟的基礎上,直接利用ExcelSPSS、DPS等統計分析軟件演示例題的分析過程與結果,并安排適當的時間讓學生動手練習。這種教學方式的改革,能夠發揮學生的主動性與積極性,增加學生動手機會,在完成課程內容學習的同時就基本掌握了相應軟件應用能力,在后期學生參與科研項目時,遇見統計分析軟件不再陌生,甚至能靈活運用。
4.5教學文件公開,實行開放式教學
目前,草業科學專業《生物統計》課程總學時有限,在不增加學時而又增加了統計軟件等學習內容的背景下,課堂學習時間就捉襟見肘了。解決這一問題而進行的教學改革就是實行開放式教學,將課程教學文件通過各種網絡平臺呈現給學生,如可以共享在學生建立的QQ群中,或上傳到教師的個人空間中,搭起一個容易被學生接受的教師與學生間的互動平臺。這樣,就避免了教師下課后學生見不到老師無法繼續向老師學習,教師課后要給學生輔導又需要另找時間和教室而帶來的諸多不便,可以有更充裕的時間和更靈活的方式在師生間交流和互動。
4.6改革考核方式,提升學生綜合運用知識的能力
《生物統計》課程實踐性較強的性質決定了應把考核學生應用知識的能力和綜合分析問題的能力作為考核重點。考核方式可以從以往的閉卷理論考試改革為考核實踐技能的開卷考試。開卷考試的命題可采取教師事先編制好若干套綜合應用題,由考生抽簽選作,學生可以查閱有關參考資料,但要求考生在規定時間內獨立完成。如果條件具備,甚至可以采用計算機機考與筆試相結合,主觀性題以計算機考試為主,客觀性題則以筆試為主。這種考核改革,可以使學生從死記硬背概念和公式中解脫出來,以考查學生解決實際問題能力為重點,從而督促學生以掌握實際應用為學習目標。
高考命題有廣義和狹義之分,廣義的高考命題包括考試內容規范表和試題規劃表的制定,試題的編寫及全卷試題修訂和組配;1]狹義的指試題的編寫,包括材料的選擇、問題的設計與命題的表達三個環節。本文討論狹義上的命題。試題規劃表是命題專家根據考試內容規范表的需要事先制定的命題規范文件,命題教師應根據試題規范表開展具體的試題編制工作,期間應經過材料選擇、問題設計、命題表達等階段。其中,材料選取既是命題的起點,也是命題的關鍵,將直接影響和決定后續工作的開展;問題設計是命題的核心,科學思維是生物學問題設計的主線;命題表達是命題技術的體現和命題質量的深化。三者關系相輔相成、缺一不可,均已成為當前編制高考試題的挑戰和亟須規范的問題。
問題一:材料選取的挑戰。隨著高考命題權的下放,高考生物學科命題工作的科學化和規范化受到極大的重視,尤其是試題本身的科學性被認為是評判合格試題的重要指標之一。科學性為生物學科命題素材的選取提出了嚴格的要求,即題干背景的來源和表達必須是真實、可靠、無歧義的。此外,高考生物學科命題應突出能力立意,公平性、科學性成為材料選取的難題。
問題二:問題設計的挑戰。問題設計的出發點旨在考查考生已有的知識和能力,新課程高考更注重能力立意。生物學科能力是學生參與生物學科活動(知識學習、實驗操作、生活實踐等)過程中逐步形成和發展起來的比較穩固卻不容易或不能被直接觀測的一種心理特質。高考要考查和測量此類“隱蔽”目標,必須設置一定的情境刺激考生產生認知,通過考生的外顯行為判斷其思維或能力水平。問題設計還包括難度設計、區分度設計、參考答案設計等。顯然,問題的設計是否恰當,能否起到刺激考生應試思維等問題,都是對命題者的極大考驗。
問題三:命題表達的挑戰。審視近幾年全國高考生物試題,命題人員的試題編制技術日趨成熟,但也伴隨著諸多問題,或題干信息冗余,或表述含糊不清,或表達存在歧義。諸如此類欠規范的命題表達方式嚴重影響了命題的質量。同時,后現代主義推崇者對高考命題工作提出自由化、個性化及人文關懷等要求,對命題表達環節也是一大挑戰。
二、科技論文作為高考生物學科命題素材的理性思考
(-)科技論文的發展評述與內涵釋析
科技論文起源于17世紀60年代的歐洲,其標志是英國皇家學會創辦的世界第一本學術期刊《哲學匯刊》。該刊集合了牛頓、伽利略等科學家的前沿性成果。18世紀至19世紀,隨著多種自然科學類期刊的迅速增長,科技論文的內容幾近覆蓋科學的所有領域。20世紀90年代,互聯網的興起使科技期刊的網絡化檢索變得十分強大,我國也形成了以中國期刊網、萬方期刊網等為代表的期刊集群。2003年教育部成立的“中國科技論文在線”,為推動科技交流、科技應用與科技再創造提供了更加便捷的交流平臺。
概念上,“科技”即科學技術,主要指自然科學方面的技術,“論文”即論證性的文章,是描述科研成果的書面文件。科技論文屬于學術論文,因此具有學術論文的基本特性。中國國家標準GB7713—87明確指出:“學術論文是某一學術課題在實驗性、理論性或觀測性上具有新的科學研究成果或創新見解和知識的科學記錄;或是某種已知原理應用于實際中取得新進展的科學總結,用以提供學術會議上宣讀、交流或討論;或在學術刊物上發表;或做其他用途的書面文件。美國生物學編輯協會認為,科技論文必須“易于人們的感官接受、本質上持久、不加限制地為科學界所使用,并能為一種或多種公認的二級情報源所選用”。
由此可見,本質上,科技論文以學術理論為依據,以新思想或新進展為核心,以實驗數據為例證,以書面語言為載體。在內容上必須具有科學性、創新性、權威性,在表述上必須具有準確性、嚴肅性和邏輯性。作為報道、交流、存儲科研成果的重要載體,科技論文是科技發展的總結,社會發展的各行各業都在應用科技論文所表達的科技成果。
(二)選用科技論文的必要性和可行性分析
長期以來,高考命題或選擇中學教材、中學教輔、大學教材及課外資料(報紙、參考書等)作為命題背景材料,或選擇已有題目進行改編,也有少部分試題是命題專家根據已有知識和經驗直接設計。這類傳統選材方式在命題實踐中存在許多紕漏,易在科學性、公平性、時效性,甚至安全保密性方面產生問題。以科技論文為試題背景的命題方式與傳統選材有本質區別,不僅能提高試題各項屬性水平,還能提高命題質量和命題效率。現將傳統選材與科技論文選材方式進行比較(表1)。
從表1可以看出,科技論文選材具有許多優勢,選用科技論文進行高考生物學科命題具有現實的必要性和可行性。
1.必要性分析
其一,保證了試題的科學性、權威性和時效性。科學性是評價高考試題的一項重要指標,其重要性不言而喻,這是中學教輔、課外資料、舊題改編等方式無法比擬的。試題中引用的任何數據乃至成題后的文字表述,取自具有國家法定權威或專業權威的公開出版物[6],命題者往往心里很“坦然”。在此基礎上,命題專家憑借自身專業技術對論文作出準確的評價,可以在很大程度上有效避免高考試題公布后可能產生的各類負面影響。生物科技高速發展,試題應當在一定程度上體現現代生物科技的發展。應用生物學科技論文命制高考試題從根本上保證了試題內容的時效性,體現科學實踐與教育教學的統一。
其二,體現了高考的公平性。若選材來自中學教材、中學教輔或是舊題改編,做過類似題目的考生自然受益,一方面產生不公平,另一方面進一步激發考生和教師的“題海戰術”意識,不利于素質教育的發展。高校教材原本是_個良好的命題素材來源,只是由于經過多年的命題實踐應用,特別是自分省自主命題以來,每年都要有十幾套高考卷結果出現命題者辛辛苦苦命制出來的考題,一經檢索才發現,早就有相似的考題了。而科技論文選材卻可以有效避免此類情況發生,生命科學每年發表的科技論文數量巨大,海量的選材要能“撞上”是很困難的。這樣不僅體現了選材公平,也能有效避免“撞題”。另外,高考命題前的資料準備是高考涉密內容,往往慎之又慎,若能將“海量”的科技論文替代有限的材料,豈不解決了安全保密問題?實踐證明,這—做法在某些通過臨時抽調命題專家入圍命題組的省份,是有效的,也是必要的安全措施。
其三,體現能力立意。高考試題強調能力考查。能力是人順利地完成某種活動所必須具備的那些心理特征,只有在解決實際問題中才能考查其能力水平。[7]應用科技論文作為背景材料更易實現考核目標能力化,因為,大量生物學科技論文的特質就是解決實際生產生活中的實際問題,特別是帶有生物實驗論證類的論文,不僅具有科學的、最新的實驗技術和方法,還有翔實的實驗數據。而以中學教材等作為背景材料只會偏重考查知識目標,不利于能力立意。
其四,提高命題效率和命題質量。論文通常是以過程性方式呈現生物學實驗研究成果,具有問題的提出、實驗方法的設計、實驗數據及實驗結果的討論等,這與新課程強調的探究性學習是—致的。以科技論文作為命題起點,命題者具有呈現試題的科學思路和方法,同時免去一些對科學性疑問的論證,提高了命題效率。試題以圖表、文字、數據等多樣化的形式呈現,不僅體現了試題所蘊含的科學素養,也使卷面更加活潑、美觀,提高試題的命題質量。
2.可行性分析
首先,持續、大量更新的生物科技論文和各種引文數據庫為科技論文的選擇提供了有力的保障。高中生物學考查內容涉及生物學_級學科下的12個二級學科,同時可擴展到農、林、牧、醫、漁等各個生命科學領域。編制如此廣泛的生命科學高考試題,僅取自傳統素材顯得遠遠不夠。豐富的論文來源和便捷的檢索系統可以徹底改變命題者“江郎才盡”的窘境。
其次,《普通高等學校招生全國統一考試大綱(理科課程標準實驗版)》(簡稱“考試大綱”明確指出,“要重視理論聯系實際,關注科學技術、社會經濟和生態環境的協調發展”。?這為“選用科技論文作為試題素材”這項新舉措提供了改革的科學依據。基于新課程高考改革的大背景,選用科技論文不僅體現了生物科學素養,也體現了科學、技術、社會的統一。
再次,大規模教育考試理論決定了將科技論文改編為局考試題是可行的。局考試題的本質是根據選拔人才的目的,按照一定的要求,通過考生解答問題或解決實際問題的過程和結果,推測考生具備某一心理特征(知識、能力)的程度。基于科學性的保證,對科技論文素材進行基于考試測量要求的適當改編是可行的,也是必要的,豐富、靈活的命題技巧和命題手段是其重要的保證。
三、基于科技論文背景的高考生物命題實踐
基于以上討論,高考生物命題亟待構建一套基于科技論文背景的命題模式。2009年以來,本課題組開展了相關研究,并進行了四次高考命題實踐,初步總結了一套基于科技論文背景的高考生物科命題解決方案。下面分別從三個維度討論以科技論文為命題起點的嘗試。
(一)材料選取的維度
1.背景材料的選擇
理論分析:選擇科技論文作為試題背景,在—定程度上保證了試題背景材料的科學性、權威性。考慮到科技論文在試題命制中的特殊用途,選擇的科技論文應進行如下三個方面的有效性判定:(1)選擇近期發表的較高水平的科技論文,以保證材料的科學性和時效性;(2)所選論文應涉及社會、生產、生活的研究,以考查考生運用生物學知識解決實際問題的能力;(3)所選論文主題詞應與考試大綱“生物知識內容表”中的“II”?要求一致,以突出考查考生對生物學核心知識體系的掌握,體現生物科學素養。
操作方法一:選擇近期發表的較高水平的科技論文。一般來說,應檢索來自中國科學引文數據庫(ChineseScienceCitationDatabase,簡稱CSCD)的論文。CSCD內容豐富、結構科學、數據準確。收錄有生物學、農林科學、醫藥衛生、環境科學等領域出版的上百種中英文科技核心期刊和優秀期刊。以2010年全國高考福建生物卷第26題第I小題(簡稱“2010福建高考26—I題”)為例,試題背景選自“幾種環境因子對高生物量赤潮甲藻——東海原甲藻光合作用的影響”(《海洋科學》2009年第12期)一文,是關于我國東海海洋污染中赤潮發生機理的研究,該題以“東海原甲藻引發我國東海赤潮”為情境,考查被試在真實背景中的知識遷移能力,涉及社會領域和學術領域的熱點話題,所選背景材料角度新穎。
操作方法二:選擇與生物學相關的社會、生產、生活領域的熱點話題。例如,2011年全國高考福建生物卷第26題第I小題(簡稱“2011福建高考26—I題”)選自兩篇文章:《rhIL-18對核輻射誘導小鼠脾細胞凋亡的抑制機制研究》(《沈陽部隊醫藥》2009年第1期);《rhIL-18對核輻射誘導小鼠脾細胞凋亡的抑制作用》(《解剖科學進展》2008年第2期)。眾所周知,2011年3月,日本大地震引發了核輻射危機,一時之間,核輻射在世人面前引起極大恐慌,科學地認識核輻射具有重要的社會意義。該題避開人類災難的宣揚,著眼于科學分析和科學利用核輻射,將核輻射與高中生物學涉及的免疫、細胞凋亡、誘變育種以及實驗探究設計有機地結合在一起,讓人們明白核輻射雖然可怕,但可以防治,也可以應用于農業生產,這樣的考題具有測量選拔功能和社會功能的統一。
操作方法三:結合考試大綱(考試說明)“生物知識內容表”中的II層次要求。考試大綱對考查內容界定了層次要求。實際操作中應以II層次要求為關鍵詞進行文獻檢索。一般來說,不用I層次關鍵詞,但不代表I層次內容不作考查,而是在II層次主干知識和能力考查中常常可以衍生出對I層次的考查,體現試題對生物學核心知識的考查。如細胞代謝中“影響光合作用速率的環境因素”關鍵詞為“光合作用速率”和“環境”,由此檢索到《幾種環境因子對高生物量赤潮甲藻——東海原甲藻光合作用的影響》一文,編制試題時,可以衍生考查I層次的考點:赤潮的根本原因 海水富營養化。
2.試題情境的設置
理論分析:生物科技論文的撰寫框架包括實驗材料和方法、數據處理、結果分析、討論和總結等。由于科學研究是一項原理復雜、步驟繁瑣、技術含量高的工作,論文表述的實驗原理和步驟等可能涉及許多生物學科的專業性或前沿性內容,如信號通路、重組人白細胞介素、基因敲除等;呈現的數據大多經過SAS、SPSS等統計軟件處理,如呈現的圖表常常涉及^(顯著性差異)、置信區間、姑(極顯著)等統計學詞匯或符號。我們將這些或是超綱或是不必在考查中出現的內容稱為冗余信息,冗余信息會干擾考生正常答題思維,影響試題的信度和效度,甚至造成嚴重的系統測量誤差。
操作方法一:簡化復雜實驗條件、方法的表述,以通俗易懂的文字高度概括復雜的實驗原理
和步驟,體現實驗條件的簡約性。[9]例如,2011福建高考26—I題以“選取若干實驗小鼠,隨機分成4組”替代原文中“實驗動物C57純系雄性小鼠,18?20g,購自中國醫科大學動物室’’、“動物模型及分組,按體重隨機分為4組,每組8只”等復雜的實驗步驟,使考生對試題情境不感到陌生,能致力于核心問題的解答,從而保證試題的公平性和可讀性,提高試題的效度。
操作方法二:剔除冗余信息,簡化圖表數據。生物學經常涉及實驗圖表數據,簡化圖表數據或對圖表進行特殊處理變得非常必要。例如,2011福建高考26—I題,試題省略置信區間,以實驗的樣本平均值又代替總體平均值將實驗檢測處理方法省略,直接以“細胞凋亡相對值”替代;剔除差異顯著性分析,默認實驗數據均有差異顯著性。以上處理,都是為了幫助考生快速從題干中獲取與測量目標相關的信息,實現試題考查的目的。再如,2010福建高考26—I題,論文用散點圖和回歸線描述東海原甲藻光合作用隨溫度變化,由于高中沒有對散點圖作考試要求,試題剔除散點圖這一冗余信息,直接以回歸線呈現。當然,剔除和簡化的操作應以科學性為前提,操作的手法往往就是用大概念籠統地描述小概念。例如,以“染色體變異”替代“染色體橋、微核、染色體斷片”等超綱詞語。
操作方法三:可對試題必須呈現的超綱內容做信息補充。例如,2009年全國高考山東生物卷第2題的題干是“細胞分化是奢侈基因選擇表達的結果。下列屬于奢侈基因的是()”。“奢侈基因”是考生未曾接觸過的新名詞,此處極易干擾、迷惑考生的思維,增加考生在高考考場上的心理壓力,造成考生答題思維上的“眩暈”。若能在題干中提供“奢侈基因”的名詞解釋,將轉化阻礙考生答題的瓶頸,避免超綱嫌疑,利于考生答題。
(二)問題設計的維度
1.認知水平和能力布局
理論分析:通常一道實驗探究題可以設計3?5個小問題,考查考生對多個生物學事實的認知水平和多種生物學能力。考慮到學生的認知發展是由抽象到具體、由淺入深、由低級到高級的循序漸進的過程,問題設計的認知水平應由易到難、步步深入,考查能力測量目標的層次也應逐步提高,從而將相對獨立的小題通過一個完整的問題鏈串聯起來,形成一道有序的完整題目。1D]
操作方法一:將低層次的認知水平前置,高層次的認知水平后置,逐步形成認知的梯度布局。布盧姆(BiS.Bloom,1956)等將學生在學習中的行為表現分為知識、領會、運用、分析、綜合和評價六大類。[11]問題設計時應考慮學生的認知承受度,操作上可按照識記、理解、運用三個層次編排不同認知水平的問題。
操作方法二:將低端能力前置、高端能力后置,逐步形成能力梯度布局。可按照考試大綱對生物學科能力要求的編排順序,首先考查理解能力,其次考查實驗與探究能力或獲取信息能力,最后考查綜合運用能力。如2011福建高考26—I題由四道獨立的問題組成,四個小問題依次考查考生理解能力、獲取信息的能力、實驗探究能力和綜合運用能力,形成能力的梯度布局。
2.基于能力立意的問題設計
理論分析:新課程高考倡導以能力立意為主導,強調知識、能力和素質一體化的命題思想。能力體現在解決實際問題中表現出來的心理品質,能力的核心是思維。因此,高考試題的問題設計應強調在新情境中考查考生科學思維的品質,多考查考生在新情境中對知識的理解、分析、應用等遷移能力,少考查考生對知識的單純記憶。設計的問題要結合題干背景材料,牽涉的知識應用要寬廣,解題思路要來源于教材,又高于教材。
操作方法一:運用新情境,產生新問題。取材于科技論文的題干資料是考生尚未接觸過的材料,可賦予這些材料新意以引申出新問題。例如,2011福建高考26—I題呈現的實驗數據只有三組,將原論文的第四組數據隱藏,并設計成問題:“設置第四組實驗的目的是(),要求考生通過對比分析第三組實驗數據,分析設計第四組實驗的意圖。一方面考查考生實驗與探究的能力,另一方面也考查考生獲取信息的能力。
操作方法二:圍繞問題核心,盡可能延伸拓展多個知識點。2011福建局考26—I題是一道典型的實驗探究題,以核輻射誘導細胞凋亡為切入點,融合考查免疫器官、免疫活性物質、細胞凋亡、誘變育種等多個跨模塊、綜合性知識。顯然,試題不是單純考查被試的記憶情況,也考查被試在復雜背景下的知識遷移能力和解決實際問題的能力。
(三)命題表達的維度
1.信息呈現的控制
理論分析:信息量過多過少都可能增加考生閱讀負擔,使部分考生思維無法產生趨同反應,影響試題的難度、信度和效度,特別是對答題毫無幫助的冗余信息更是如此。
操作方法一:從字數上控制試題信息量。試題信息包含題干信息和答案信息,設置與答案信息相當的題干信息量,有助于提高考生答題效率,同時提高試題與測量目標的相關程度。一般來說,可以依據該題所占分值來確定題干的字數以及答題的字數。統計近些年各地高考卷相似題型的字數,并將其作為信息量控制的參考是常常采用的有效辦法。
操作方法二:采用文字和圖表相結合的方式呈現信息。生物科學往往以生物繪圖或圖表方式呈現科學研究方法或成果。試題應盡可能采用圖表與文字相結合的方式,一方面倡導理科科學思維和習慣,另一方面有效縮減閱讀量,使考生讀題更加準確,試題的直觀性和美觀性都得到較大的改善。例如,2011福建高考26—II題采用表格的方式呈現高中生物學實驗常用的染色方法,其字數要比純文字表達少得多,且更直觀、準確。
2. 語言表達的限定
理論分析:措辭模糊在一定程度上可能造成考生思維瓶頸,影響考生正常思維,不利于考生真實能力的體現。那些以增加試題難度為目的,采用增加閱讀量或刁鉆古怪、模棱兩可的表述方式并不可取。此外,具有歧義的表述難以使考生達到趨同思維,可能導致考生答題不全面、不準確,且使答案多樣化,加大閱卷難度。
操作方法一:修改模棱兩可的表述方式,使試題清晰、明確。例如,2009年福建高考生物卷第27題第4小題:“以有氰、高莖與無氰、矮莖兩個能穩定遺傳的牧草為親本,通過雜交育種,可能無法獲得既無氰也無產氰糖苷的高莖牧草。請以遺傳圖解簡要說明”,其中的“可能無法獲得既無氰也無產氰糖苷的”,表述過于晦澀、模棱兩可。一般來說,遺傳育種常常是為了獲得生產上需要的品種,但這里設問卻是“可能無法獲得”,導致許多考生無法理解題意,只好將各種情況的雜交組合都寫出來。該小題抽樣實測難度為0.16,與預測值相距甚遠。
操作方法二:對于有歧義的表述應加入限定詞。應用科技論文為背景命題,在題干表述上常常會出現與中學生物教學不一致的提法,可能來自較新的生物學研究方法,也可能來自生物學實踐與中學生物教學理論的脫節,這時就需要對有歧義的表述加入必要的限定詞。例如,2010福建高考26—I題增加了“凈光合速率=真正光合速率一呼吸速率”的表述,因為高中生物學教材(人教版)中未提及“凈光合速率”,從而避免產生歧義。
3.人文氣息的滲透
理論分析:后現代主義對高考命題工作提出了自由化、個性化、人文關懷等要求。命題者應加強對考生的考場人文關懷,力求試題的敘述和設問方式貼近考生的思維習慣,保證考生一直擁有輕松、激勵的應試心態。要努力避免刻意“挖陷阱”式的命題方式,有效保護考生正常的考場應試思維。
操作方法一:貼近考生思維,避免突兀設問。例如,仔細斟酌2011福建高考26—I題第
(1) 小題和(3)小題的表述,其中“已知IL一18是一種淋巴因子”與“與第③組相比”看似多余,實際是為了引導被試順利作答;審視第
1.生物化學實驗教學投入不夠:
湖南理工學院生物工程專業為2005年新設專業,一切從零開始,實驗設備不夠,無法滿足現代生物化學實驗教學要求。實驗設備臺套數不夠,限制了學生單獨操作實驗設備的可能,例如層析系統、常壓色譜儀和高效液相色譜儀各一臺,很難讓每位學生單獨操作。
2.生物化學實驗教學內容陳舊:
由于生物化學實驗教學經費投入有限,生物化學實驗設備單一,導致生物化學實驗內容設置只能以驗證性實驗為主。比如運用分光光度計測定物質的含量,設置的內容太多,幾乎一半實驗均需要使用分光光度計。這樣的實驗內容設置,根本無法滿足學生對生物化學基本理論、基本概念的理解,更談不上能力的培養。
3.教學過程中學生參與性不強:
實驗前預備室教師做好一切準備工作。課堂上實驗教師先召集學生講解操作步驟等等。然后學生按照實驗教師的講解一步一步完成實驗內容。實驗完成后,教師指導學生處理實驗結果,分析實驗問題。一切均由實驗指導教師包辦。學生不用思考,只需要機械地完成一切,久而久之,學生不再思考,更談不上在實驗過程中發現問題和解決問題。如此教學方式,必將影響學生對實驗課的興趣,不利于學生能力的培養。
二、生物化學實驗教學改革內容。
針對上述問題,湖南理工學院在多方面采取對策,對生物化學實驗教學進行了改革,具體改革內容如下:
1.加大生物化學實驗教學投入。
加強實驗室基本建設,首先從實驗場地建設入手,學校加大實驗場地建設,為生物工程專業建設了大量實驗室,保證了實驗教學場地,目前建立了包括生物化學實驗分室在內的大量實驗分室。在進行場地建設的同時,連續多年對生物化學實驗教學儀器進行投入,購置了包括5臺液相色譜儀在內的大量實驗教學儀器,使生物化學實驗教學內容改革成為可能。近幾年來,湖南理工學院不僅在實驗室硬件建設方面增加了財力投入,同時在實驗室人員配置上也投入人力,把教學能力強的教師配置到實驗教學上,把實驗教學放在一個前所沒有的高度進行建設。
2.改革生物化學實驗教學內容。
生物工程專業在改革前生物化學實驗40學時,實驗內容主要以驗證性實驗為主。通過改革,把生物化學實驗從40學時調整為96學時,把實驗教學內容將生物化學實驗調整為以驗證性實驗為基礎,以綜合性實驗和設計性實驗為主要教學內容,重點突出綜合性實驗和設計性實驗的實驗教學內容設置,以此為基礎進行生物化學實驗教學。結合教師專業方向特點,我們在生物化學綜合性和設計性實驗設置上主要以生物大分子的分離提純與活性測定為主。事實證明,綜合性和設計性實驗的開設,激發了學生的學習與研究熱情,越來越多的學生主動申請進入教師課題組從事科學研究工作。考慮到學生的學習熱情,我們在改革生物化學實驗教學內容的同時,結合學院每位教師的科研工作,開設了生物化學創新性實驗,以期學生獲得進一步提高。比如2011級生物工程專業生物活性鎮痛肽的合成與活性研究課題小組,在該文作者的指導下,通過Fmoc固相多肽合成、高效液相色譜純化、復性體系二硫鍵形成等方式合成生物活性多肽,將活性多肽在動物模型上進行鎮痛活性研究,發現合成的鎮痛多肽在動物模型中具有良好的鎮痛活性,該實驗結果通過該文作者整理,發表在SCI雜志“Protein&PeptideLetter”雜志上。通過創新性實驗開設,學生解決問題的能力越來越強。為本科生將來進入實驗室從事研究工作實現無縫對接打下了堅實基礎。
3.改革生物化學實驗教學方式。
傳統生物化學實驗教學由教師主導,學生被動接受,學生缺乏主觀能動性,缺乏參與性。目前我們通過改革,將教師從主導地位改為從屬地位,而學生則從從屬地位變為主導地位,教師只安排實驗項目,也就是出題。學生則從實驗設計、實驗準備、實驗過程到實驗結果分析全部自己解決,并且每次實驗完成后學生均應該能夠提出問題,教師則和學生探討實驗問題,學生的實驗操作技能和實驗成功率得到了極大提高。同時也使學生了解了一個實驗的全部內容,為學生研究性學習,為學生將來進入社會參與工作或者將來從事研究工作打下堅實基礎。
4.改革生物化學實驗考核方式。
針對傳統生物化學實驗只注重實驗理論考試和期末實驗考試的做法,湖南理工學院采用全程考核的方式對生物化學實驗進行全程考核,也就是實驗的全過程都是考核過程。對每位學生生物化學實驗成績的評定,采用平時實驗成績、實驗報告和實驗考試成績相結合的辦法。平時實驗成績占比50%,平時實驗成績根據每位學生每次實驗的準備情況,實驗過程中各種儀器設備操作規范性,實驗結果的準確性,甚至包括實驗過程中試劑稱量、溶液配制等實驗習慣性動作進行綜合評定,每次實驗完成現場給出平時成績;實驗報告占比20%,實驗報告的撰寫是學生對自己實驗過程以及實驗結果的重要總結,體現學生分析歸納總結能力,同時也是對學生將來從事研究工作,撰寫研究論文和研究報告的重要訓練,故有必要將實驗報告的撰寫考核單獨列出,予以評分,使學生重視實驗報告的撰寫;實驗考試成績占比30%,實驗考試成績和傳統實驗考核一致,但比重顯著下降,實驗筆試成績占實驗考試成績的20%;實驗操作考試占實驗考試成績的80%。通過實驗考核方式的改變,督促學生在生物化學實驗過程中全身心投入,認真對待每一次生物化學實驗,認真對待每一個實驗的全部細節,認真做好每一個生物化學實驗。由于考核方式的改變,只有那些從頭至尾認真對待生物化學實驗的學生才有可能獲得高分,大大調動了學生對生物化學實驗的積極性和主動性。
2有機化學實驗的教學實踐內容改革的舉措
鑒于以上存在的問題我主要從授課方式、教學內容和實驗報告的撰寫等方面對有機化學實驗進行研究。
2.1授課方式的探索首先,在上課程之前,批改學生的預習報告,知道學生預習實驗的認真程度,老師在講課的時候可以進行補充,如果是學生預習知道的東西可以簡略的帶過,對學生沒有預習到的知識進行補充,并提出在實驗的時候可能出現的問題抽學生回答;也可以讓學生和教師相互交換角色,讓這“教師”講解該實驗,最后教師再針對該學生的不足加以點評。在此過程中教師要鼓勵學生積極發言、各抒己見,對有創意的學生要給予熱情、肯定和贊揚。這樣既激發了學生的學習積極性和對實驗課程的熱情,使學生做到上實驗課之前積極配合教師完成安排的工作。在每次課的結尾時,向學生宣布下一次實驗。其次,在實驗準備的全過程中讓全班學生分組參與,在教師引導下,學生可按照實驗要求來對實驗儀器的選擇和所用試劑的配制等。同時,給一個題目,讓學生自己去查找資料,進行實驗的設計,自己根據所找資料寫出實驗方案,實驗藥品,并在老師的指導下對實驗方案可行性的判斷,得到老師的批準后,讓學生自行實驗準備,這樣有助于提升學生對實驗設計、實驗操作技能以及對整個實驗內容的整體把握都是非常有效的。但是這對生物科學專業化學基礎知識較差的學生來說難度較大,對化學基礎知識較好的學生對實驗的積極性和創新能力都將得到很大的提高。對于大一的學生來說,主要是對基礎實驗技能的操作實踐和設計實驗原理的初步理解,比如熟悉提純的原理及操作、簡單的制備等,從而對化學實驗有了基本的認識,并能夠掌握比較基本的化學實驗理論,對學習以后的課程打下基礎。
2.2優化實驗教學內容因傳統教學主要是基礎實驗和驗證性質實驗,本文主要將基礎有機實驗與有機設計實驗以及綜合實驗融合在一起,以增強學生的創新能力,提高學生的學習興趣,培養學生的創新意識。首先,讓學生擁有扎實的基礎知識,開設大量的基本實驗來規范學生的操作技能,減少驗證性實驗的個數來為后續的實驗做鋪墊,比如重結晶的操作實驗,可以讓學生做苯甲酸、乙酰苯胺以及萘等來鞏固此操作。其次,多開設與生物科學專業相關的綜合性實驗。因綜合性實驗難度比驗證性實驗要大,對學生來說具有挑戰性。比如從茶葉中提取咖啡因,可以有兩種方法,一種方法時間短,設備簡單,但是效果不好;另一種方法用索氏提取器做,所需時間久,裝置也比較麻煩,效果明顯。還有葡萄糖酸鈣制備、從槐花米中提取蘆丁等,這些實驗都與生物相關,能夠增強學生的興趣和提高學生的動手能力。
2.3實驗報告的撰寫實驗報告采用科技論文的格式,包括中英文摘要、引言、儀器與試劑、實驗方法、實驗結果與討論、結論、參考文獻等[4]。這樣寫的好處是有利于對學生以后的科研打下基礎,知道論文的寫法,也為寫畢業論文打下一定的基礎。
3實驗考核體系的完善
傳統的實驗考核體系是以實驗報告為主,不注重學生的具體操作過程,因為預習、操作、報告以及期末考查等貫穿實驗的整個過程。傳統的體系導致學生只注重實驗報告,不注重過程,而使很多基本的操作技能都出現錯誤。最終不能夠地對學生進行公平的評價、更不能夠激發學生的學習興趣,也不利于培養學生的創新意識及創新能力。實驗教學的特點是以學生為中心,使學生的主觀能動性得到充分地發揮,與此同時也要求教師一定要具備高度的責任意識,將不同教學項目的實驗設計其具有不同的功能,并實現各個教學環節上的松緊適度。此外,為提升實驗教學效果,教師應該在實驗課的不同環節,充分扮演自己的角色定位,在寬松、和諧的氛圍中有序、高效地進行實驗。通過對有機化學實驗的教學內容、教學方式和評價體系的進行改革,既調動了學生的學習積極性,增強了學生觀察、分析及解決問題的能力,又準確地考核了學生的綜合素質,收到了良好的教學效果。
1通過對PBL教法的探索研究和課堂教學實驗,初步構建出PBL教法的模式:情景誘導小組活動交流反饋評價提出新問題。以導學為方法,以問題為核心,在動物性食品衛生檢驗教學中使用PBL教學法,能夠實現教學活動由傳統教學的單一性、經驗傳承向個別性與自主性、思考、判斷與創新的轉變。使學生在課堂上通過自主學習并在教師的導學、導思、導發展的思路來完成引導與教學,從而提高學生的素質和學習能力。
2通過PBL教學法的實施,改變了教學方式,引導學生自主學習以往授課,基本上采取滿堂灌的教學方式,而現在我們對自己的教學方式進行了調整。
課前花大量時間精心設計教學活動,把學習內容與生產實際緊密結合。例如,我們在講授家畜宰后檢驗這部分內容時,先給學生提供動物解剖生理學和動物病理學中相關資料,上課時先放映家畜屠宰檢疫光碟,然后讓學生根據已有的相關知識,進行家畜體內主要淋巴結的剖檢,豬囊尾蚴的檢查,并把宰后檢驗的程序寫出來,大家進行討論和補充,同時對剖檢及檢查結果提出正確的處理措施。
最后教師進行總結,提出自己的處理意見供學生參考。有的同學發現自己的處理方法與教師的處理意見相差不多,特別有成就感,有的和教師相差比較多的,雖然心里不太高興,但通過教師的鼓勵,使他們心里倍感欣慰。PBL教學法應用到實驗教學中,可以使理論與實驗教學有機的結合。
問題導向教學法存在的問題
1課堂效率有待進一步提高第一,小組劃分討論的格局占用較多的時間;第二,討論開始階段學生不能快速地進入角色,切入正題;第三,部分學生學習態度不夠認真,時間抓得不緊;第四,在討論時會出現因意見分歧而過多的爭執。
2部分學生對活動仍有抵觸情緒,這部分學生主要表現為心理成熟度低、性格靦腆內向、防御性心理強,缺乏參加活動的主動性。
以往的生物化學實驗課程多采用單個小實驗(每次實驗只測定1個生化指標)的教學方式進行,學生多數按照實驗流程機械地操作,過多地依賴于教師的講授,實驗內容之間聯系較少,且多為驗證性實驗,學生在實驗過程中缺少主動性。這種傳統的實驗內容和實驗教學方式不利于學生綜合應用和創新能力的培養,因而不能適應21世紀人才培養的需要。與以往的單一實驗相比,改革后對實驗內容進行了整合,將多個小實驗整合為一個綜合性實驗(表1)。與傳統的驗證性實驗相比,整合性實驗是指在教學安排上綜合多項實驗內容或運用多種實驗方法的實驗,對學生進行基本操作的綜合訓練,使學生將所學知識和技能綜合應用,提高他們分析問題和解決問題的能力;要求學生查閱文獻資料,應用所學的理論和實驗技術擬定方案并完成,這種實驗有利于培養學生初步的科研能力和創新精神。綜合性實驗打破了傳統的實驗思路,突出了學生的主體地位,有助于培養學生的科研思維,提高學生的創新能力。
教學方式的改革
1傳統實驗教學方法存在的主要問題
1.實驗課程安排的盲目性開設綜合性和設計性實驗課程,需要先考慮如何安排專業實驗課程。生物科學專業的實驗課程主要由專業基礎課、專業方向課和專業選修課組成。專業基礎課包含生物化學、分子生物學、細胞生物學、微生物學、植物學、動物學、植物生理學、動物生理學等,所涉及的實驗知識和技能是整個生物科學專業培養課程的基礎和核心。專業方向課是在專業基礎課的基礎上進一步深入和擴展的針對性較強的專業課程,如基因工程、發酵工程、酶工程等。專業選修課是專業方向課的補充和擴展,如蛋白質組學、分子遺傳學、生物技術制藥等,學生可以根據自身的需要和接受程度自行選修相應的實驗技能,從而針對性的提高專業技能。基礎性、驗證性、設計性、綜合性等類型的實驗內容在開設的過程中需要考慮各專業課程的性質。不同的專業課程對實驗的要求存在一定差異。目前,絕大多數高校在開設綜合性、設計性實驗課程時很少去區分專業基礎課、專業方向課和專業選修課的課程性質,僅僅是為了滿足教育部的評估要求而盲目的增加綜合性、設計性實驗課程,這導致學生在上專業基礎課時無法適應綜合性、設計性實驗內容,而上專方向課和專業選修課時,又對綜合性、設計性實驗中涉及的基礎性實驗內容沒有完全掌握,從而產生專業實驗技能培訓的混亂現象。
2.實驗課時分配的不合理性綜合性、設計性實驗內容覆蓋廣,對實驗技術要求高,所以需要更多的教學時數支撐。如《分子生物學》實驗中僅PCR過程至少需1小時、《生物化學》的蛋白質分離純化實驗需3~4小時、《微生物學》的細菌培養需1~2天等,這在有限的學時下很難完成教學任務。通常實驗課程的課時分配需要結合總課時量的分配情況,再安排不同專業課程的理論和實驗課時比例。理論課時和實驗課時分配本身就存在矛盾,如果再增加對綜合性和設計性實驗分配比例的考慮,勢必會造成這種矛盾的加劇。部分高校能夠將一部分專業基礎課的實驗內容獨立出來,如生物化學實驗、分子生物學實驗、微生物學實驗等,保證該實驗課程擁有較多的課時。而大多數高校能獨立出來的實驗課程相對較少甚至為零,實驗內容只能附屬于理論課程之下,導致實驗課程教學時數較少,教學內容不完整,這是制約高校實驗課程改革的重要的問題之一。
3.實驗教學模式的保守性和封閉性受傳統教育思想的影響,我國高校生物科學專業的實驗教學基本上延續了以理論知識為主,實踐技能為輔的教學模。實驗課程教學模式更是偏重于基礎性、驗證性、演示性實驗。這些實驗內容簡單、固定,實驗內容之間很少有過渡和銜接,甚至部分課程之間的實驗內容存在大量的重復。綜合性、設計性實驗課程的開設要求實驗教學模式多樣化、開放化和靈活化。不同的實驗場地、實驗對象、實驗內容和實驗方法可能會在一個實驗項目中涉及,這不同于傳統、單一、封閉的實驗教學模式。無論從時間、空間,還是內容和方法上,對高校生物科學專業的專業建設和實驗教學模式都提出了新的挑戰。
4.實驗室管理模式的固定傳統實驗教學模式產生了傳統的實驗室管理制度,其要求實驗課程的開設應在規定的時間和地點完成教學任務,儀器設備和試劑的管理都是統一的,任課教師為了在不違反實驗室管理制度的前提下完成實驗教學任務,只能盡可能多的開設傳統的、簡單的實驗內容,這也是基礎性和驗證性實驗內容比例較高的原因之一。綜合性和設計性實驗需要開放的實驗室管理制度相配套,傳統的實驗室管理體制與之存在嚴重的矛盾,這是限制高校生物科學專業實驗課程教學改革的重要因素之一。
5.實驗資源的不合理分配和使用實驗設備及經費的分配是限制高校生物科學專業實驗課程改革和發展的瓶頸之一。生物科學專業對儀器設備、實二、綜合性、設計性實驗開設的限制因素《普通高等學校本科教學工作水平評估方案》中對開設綜合性、設計性實驗課程占總實驗課程的比列有一定要求:綜合性、設計性實驗課程開設達到80%以上為實驗教學效果好,達到50%~60%為效果較好。但是在實踐教學過程中,大材料和經費的依賴較高,尤其是分子生物學相關實驗涉及的儀器,動輒十幾萬到幾十萬元一臺,這對于部分新建本科院校來說是個門檻。也因此受到了限制,大多數高校在開設綜合性、設計性實驗課程的時候往往需要考慮已有的實驗儀器設備、配套設施等是否滿足課程需要,而不是去考慮如何合理的設置實驗內容,這違背了綜合性、設計性實驗開設的宗旨。
二、綜合性、設計性實驗開設及實施的建議
1.實驗課程的層次化和實驗內容的模塊化綜合性、設計性實驗課程的開設需要根據人才培養方案的目標和任務,制定專業基礎課、專業方向課和專業選修課的課程群,在實驗課程的安排上要嚴格區分不同性質的專業課程對不同類型實驗的需求,使實驗課程形成完整的技能鏈條,具有明顯的層次,即實驗內容由淺入深,實驗方法由少變多,實驗原理由簡入繁。實驗課程模塊化是解決實驗課程課時不足的有效途徑。根據人才培養方案中實驗課程涉及的實驗技能,精煉實驗內容,做到一個基礎性實驗包含一個實驗方法和原理,形成基礎實驗模塊,并使該實驗模塊能在今后的專業方向課和選修課中被涉及。這樣在專業方向課和選修課的實驗課程中將基礎實驗模塊進行組合,從而建立綜合性、設計性實驗課程內容,使專業基礎課、專業方向課和專業選修課的實驗課程形有機的整體。實驗課程層次化能夠明確不同課程的教學目標和任務,避免課程之間知識和技能的重復和斷裂,建立課程之間良好的過渡和銜接。實驗課程的模塊化能夠更好的細化知識和技能,避免專業課程之間實驗內容的無序和重復。
2.實驗課程課時的分配及設置根據專業課程的性質,將專業基礎課的實驗獨立出來,分配較多的課時,使專業基礎課能夠開設更多的基礎性和驗證性實驗。這些實驗通常能夠在1~2個課時完成,內容簡單,使學生能夠在較短的時間內掌握。每學期一門專業基礎課安排至少20課時的基礎性實驗,這能夠充分培養學生的基本實驗技能,為將來的綜合性、設計性實驗的學習打好堅實的基礎。專業方向課和專業選修課的實驗內容以綜合性、設計性實驗為主。綜合性和設計性實驗在課時安排上不局限理論與實驗課時的分配比例,實驗和理論課時可以靈活調度,將實驗內容作為理論內容的延續和補充,同時也能在實驗內容中進一步深入理論內容,實現“從做中學,邊學邊做”的教學效果。
3.開放式、信息化的實驗教學模式及管理方式開放的實驗教學模式是綜合性、設計性實驗開設的必要保障。在開放式實驗環境中,學生以分組的方式進行實驗,以自行安排實驗時間,從而避免實驗室學生人數過多,實驗資源緊張的情況,同時也能使教師最大限度的指導學生;學生可以選擇內容進行實驗,避免實驗資源的不合理分配,提高儀器的利用率;學生在一定范圍內自由選擇實驗方法及手段,避免實驗教學的單一性和局限性。開放式實驗教學模式不僅解決實驗教學課時緊張、實驗資源的不合理分配問題,還可以調動學生實驗操作的積極性,使學生在實驗中變被動為主動,提高學生的綜合素質。在開放式實驗環境中,實驗室應根據不同學科將實驗室進行分類,以實驗儀器設備的利用率及價值進行分區,不同分區有專人負責管理。開放式實驗室可建立信息化管理方式,統計實驗室及儀器的使用頻率,對頻率較高的實驗室采取開放式管理,對頻率較低的實驗區域進行統籌管理。此外,考慮到生物科學專業的一些儀器設備價格昂貴,可以專人專管,并使用網絡信息系統建立預約機制,采取計劃性、集中性安排儀器的使用時間,實行半開放策略。
一、傳統初中生物教學課堂中存在的問題
1.采取材料不適
很多初中教師在上到新的課程時,為了能夠更好的帶學生領入新知識點,都會尋找一些事情或人物去代入。例如在上到“眼與視覺”時,有個教師找了一個關于得了癌癥的青少年在去世后捐獻出自己眼角膜的視頻,可是整個視頻絕大多部分都在敘述這個少年和癌癥抗爭的過程,最后的捐獻眼角膜只占據了很少的一部分。雖然說這部片子很有教育意義,能夠教給學生很多東西,但是對我們生物課堂來說,利用這部片子進行課題的引入就有些牽強了,因為學生在看完整個視頻后也會對這位少年的感到感動同情等等,而并沒有對眼睛構造,功能有所了解。在這種情況下,教師還不如找一些直接描述眼睛的記錄片,直觀清晰的能讓學生看到眼睛的構造和功能。所以,有些時候教師選擇的材料也很重要,不應將其當成一節思想品德課,在深化主題的同時,更重要的是與學科之間密切的聯系,否則的話,整個教學內容都會顯得蒼白無力,教學效果自然也就不好。
2.學生的紀律問題
我們知道生物這門課,很多時候都需要讓學生分組合作完成一些東西。但是由于初中生處于一個對新鮮事物及其好奇的階段,所以,在上到一些關于新奇事物的時候,學生可能會把所有的注意力都放在這上面,而把上課的內容拋之腦后。比如說在講到“昆蟲”這一節內容時,教師將昆蟲和任務分別分發給個小組,但可能很多學生只顧著把玩昆蟲,而不重視教師布置的任務,這樣的教育方法也不能讓學生學到東西。所以教師要加強對學生的紀律管理,不準學生嬉戲玩鬧,甚至還可以引導幫助他們將活動順利完成,使得他們能夠更好的學好生物。3.教學方式豐富性不夠由于各種條件的限制,在我國的大多數的初中,生物的教學方式一般來說都是在課堂上教學這一種,無論上到什么內容,都是教師對著課本和學生說復述一遍,毫無營養,教學效率低下,學生也提不起對生物的學習興趣。生物是一門自然學科,讓學生親身感受自然,親自動手進行試驗探究活動是很重要的,教師有時候帶著學生走出教室,感受大自然,觀察大自然領略生物之美,反而能取得意想不到的教學效果。
二、初中生物課堂的一些建議
1.利用初中生好奇的心理
前面說到,初中生處于一個對任何新鮮事物都好奇的年齡段。我們也可以利用他們的這種好奇心理,來激發他們對生物的興趣。例如在上課前后上課后提出一個有趣的問題,給學生留下個懸念,不告訴他們答案,他們好奇只能通過認真閱讀課本或者聽教師講課才能回答他們內心中的疑問。教師也可以講解一些日常生活中隨處可見的生動有趣的生物學現象,學生對這些發生在自己周圍的事情特別有感觸,所以會不自然的被教師吸引,也有了對生物的學習興趣。
2.合作與交流
合作與交流不僅僅可以是學生和學生之間的,也可以是學生和老師之間的。對一些自主探究類的活動,教師可以將學生分成各個小組,讓他們互相合作完成,教師可以在一旁協作指導,完成之后要重視交流和總結,這樣每個學生才會都有進步。講臺不是教師一個人的舞臺,教學更不是教師一個人的事情,也是需要教師和學生合作完成的,如果全部都只靠老師一個人,那么是無論如何也無法將生物這門課教好的。教師要和學生交流,了解學生的學習情況,針對他們的難點采取一定的措施,學生也要主動詢問教師問題,上課時間有限,教師很難照顧到每一個學生。只要學生和教師合作好了,整個初中生物教學過程將是一個極其輕松并且愉快的過程。3.開展戶外活動生物這門學科比其他任何學科都更需要開展戶外活動。為了提高初中生物的教學效率,教師在上到一些特定的章節的時候,可以帶著學生走出教室去尋找生物,觀察生物。一些探究活動,更應該帶著學生去進行,讓學生感受到生物是一門實實在在的與我們息息相關的課程。例如,在上到“種子的萌發”這部分內容時,教師可以先讓學生在野外確定目標,在接下來的一個月內,讓他們周期性的對自己找到的目標進行觀察記錄,讓他們親身感受到種子的萌發過程,這對他們進行這一部分的學習具有重大的幫助。總之,想要將初中生物教學做好不是一朝一夕能夠完成的,不但需要教師和學生的共同努力,還需要對生物這門課程的深入了解。做好初中生物教學對學生個人,教師,學校乃至整個生物學科都具有重大意義。
作者:蔡記花 單位:新疆石河子市第三中學
參考文獻:
二、關于高中生物實驗課程的具體預設方案
(一)做好進行實驗課程教學活動的準備
教學準備活動關系著課堂教學有效性是否能夠充分發揮,因而在生物課程的實驗教學中,教師做好準備工作十分重要。教師首先需要考慮,實驗課程如何開展可以最大限度地激發學生的興趣和求知欲望,以確保實驗課程的有效開展;其次,對實驗教學中可能出現的狀況進行預設,進而設計解決的方案,以促進實驗課程教學的順利進行。例如,在“種群密度的調查”一課中,教師首先必須對教材和學情進行準確分析。這一課是在學習“穩態及其調節機制”知識內容的基礎上進行的,從個體水平看,生物能通過自身的調節作用維持穩態,完成生長、發育和繁殖等生命活動。而在自然界,任何生物都不是孤立存在的。種群作為遺傳和進化的基本單位,對種群密度的調查既是教學的重點,也是難點,因而必須采用正確的教學方法引入實驗教學,以培養學生的收集和處理信息能力。學生對“種群”“種群密度”這些抽象概念難免會覺得陌生,所以教師必須事先準確好實際例子幫助學生理解,進而深入分析。其次,教師要明確實驗課程的方法。在進行“種群密度調查”一課中,可以采用取樣方法、標志重捕法等方法進行。
(二)實施實驗課程教學的具體方法
1.將傳統演示法變為學生自己動手操作
目前,一些高中學校在生物教學活動中,可以引入實驗教學,但是實驗操作卻由教師進行,這就違背了實驗課程教學的本意。教師動手實驗,學生仍然處于聽課狀態下,只有讓學生自己動手進行實驗操作,才能使學生的課程認知程度加深。為此,在高中生物教學中,必須將傳統的教師演示法轉變為學生自己動手的方式。例如,進行“可溶性還原糖、脂肪、蛋白質的鑒定”一課時,教師將提前準備好的檢驗物質分別交給學生,且不告知學生其物質是什么,給學生留下足夠的思考空間,然后指導學生參照生物教材內容,對檢驗物質進行親自鑒定,以此培養學生的動手能力。在此實驗中,學生不僅更好地掌握了教材內容,明確了實驗的原理、具體現象等,而且給學生留下更深刻的印象。
2.將先講后演示的教學方式變為邊講邊操作
現階段,許多高中學校的生物實驗課程教學中,教師對教材內容進行先講解,然后實驗,進而致使理論知識和實驗操作有脫節現象,學生對講解內容會有明顯的遺忘,因而不能完全掌握教材內容。為此,教師在教學過程中,必須加強邊講邊演示的教學方式,在具體的實驗中,學生會明確實驗步驟所涉及到的具體的知識點,使學生不僅知其然,而且知其所以然。另外,師生共同在邊講邊演示的教學方式下,不會出現遺漏操作步驟的現象,且印象會更加深刻。例如,在高中生物“利用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質流動情況”一課中,實驗過程必須按照標準步驟進行觀察,倘若教師事先將步驟講解,而后操作,學生可能會出現步驟錯亂、遺漏等現象,對觀察實驗有著不利的影響。因此,教師一邊講解,一邊帶領學生進行實驗,按照“取葉—裝片—調試—觀察”的步驟進行,學生不僅不會弄錯實驗步驟,而且可以深刻領會到其步驟的具體操作方法。在此實驗過程中,倘若學生出現操作問題,教師和學生可以對操作進行糾正,更加扎實地掌握實驗步驟和深入理解細胞質的流動情況。
3.巧設探究性的實驗以培養學生自主學習能力
教師要想更好培養學生的自主學習能力,可以在教材內容要求的實驗課程基礎上,創設性地巧設探究性實驗,以發散學生的創造性思維,使學生對教材內容有深入的拓展認知。例如,在“可溶性還原糖、脂肪、蛋白質的鑒定”一課中,學生通過實驗對不同試劑、物質有了認知和鑒定。在此實驗的基礎上,教師可以將學生分成若干個小組,要求每個小組分別將“斐林試劑”“蘇丹三染液”“雙縮脲”在不同物質上實驗,探討出哪些物質有糖、或脂肪、或蛋白質。學生在教師的指導下,通過實驗操作可以在短時間內解答教師的問題。與此同時,學生對本節課的教學重點有了很好的掌握。探究性實驗是教材知識以外的實驗內容,但是學生可以在本節課實驗的基礎上進行拓展性實驗,了解到更多的知識內容,有效地培養了學生的自主學習能力,對學生發展發揮著積極的影響。
在初次接觸生物學時,學生接受知識的能力很差,往往學習的很認真但是學習成績上不去。通過實驗了解更多的生物知識,學生在自己動手實驗的過程中對生物充滿了興趣,擁有了學習生物的興趣,學生主動的參與到初中生物的學習中,主動思考在生物學習中遇到的問題。學生不在是被動的接受教師灌輸的知識,而是將學習作為一種樂趣,積極主動的探索學習中的難題。
2.培養學生的動手能力
初中生的學習基本上都是理解背誦為主,學生每天都是在教室中聽教師講解知識,很少有動手操作的機會,因此,初中生物的實驗教學是至關重要的,既可以緩解學生長時間學習的壓力,也可以體會動手操作的樂趣。教師在進行試驗教學時首先要鼓勵學生動手、動腦,敢于質疑,敢于改變。初中生物的知識都是來源于生活中,學生進行實驗時密切注意生活中的相似處,將自己學到的生物知識運用到日常生活中。
二、初中生物課實驗教學的改善
首先,初中生物課教師對于實驗要有正確的認識,只有教師正確對待實驗的重要性,才能夠為學生提供最好的實驗教學。教師對學生講解知識不只是為了在中考中有個好的表現,更多的是為了讓學生擁有更多的知識,在教學過程中,初中生物教師為學生提供更多實驗的機會,將更多的試驗時間交給學生,讓學生自己動手、自己探索、自己思考,這樣才能夠使學生擁有更好地動手能力。其次,初中生物教師在為學生設計實驗的同時,要提供更多探究性的實驗,在學生不知道實驗的結果會如何的情況下,讓學生自主實驗,使學生對實驗的過程更加有興趣。教師在實驗過程中只起到指導的作用,當學生對基礎知識有疑問,教師進行解惑,而不是幫助學生完成實驗。探究性的實驗使學生的求知欲更加強烈,在實驗過程中更加積極主動的動手操作和思考,讓學生掌握到更多的生物知識。最后,教師要鼓勵學生全部參與到實驗中,對于不敢動手的學生要及時的引導,不能夠在實驗過程中使學生失去信心,所有的學生的實驗基礎都是一樣的,讓學生在實驗中找回信心、找到興趣,對于初中生物的學習有重要的作用。學生對生物的興趣越高,在課堂學習中更能夠集中注意力聽講;學生在實驗的過程中學會主動的思考,在課堂學習中更能夠學會理解背誦生物知識,不再是死記硬背,有利于學生更好的掌握生物知識。