生物学实验是生物学教学中非常重要的教学内容、教学方法和教学形式。他能帮助学生检验和巩固生物学知识,是训练生物学基本技能的重要手段和培养生物学能力的有效途径,特别是他还能激发学生学习生物学的兴趣,提高学生学习生物学的积极性。实验教学的主要目标是培养学生的应用能力和创新能力,“应用”是指能够灵活地应用所学的专业基础理论知识,能够熟练地应用各种系统操作工具和方法;“创新”包含三个方面的含义:一是知识内容的创新,二是动手能力的创新,三是方法手段的创新。实验教学相对于理论教学具有直观性、实践性、综合性、设计性与创新性的特点,通过实践环节可以巩固学生的理论知识,在加强对学生的素质教育与培养创新能力方面有着重要的、不可替代的作用[1]。
基础实验:主要指训练学生实验基本技能, 巩固基本理论知识的实验;验证性实验:是验证书本理论知识,及前人实验结论的实验,这种实验多为观察实验,有利于培养学生的观察能力,锻炼科学的思维方法,强化实验技能。
综合性实验:是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。开设综合性实验的目的是对学生的实验技能进行综合训练,培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理以及查阅资料的能力。综合性实验的综合特征应体现在以下几个方面:实验内容的复合性、实验方法的多元性和 实验手段的多样性。
设计性实验:是指给定实验目的要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。开设设计性实验有利于激发学生学习的主动性和创新意识,培养学生独立思考、提高了学生独立操作能力,综合运用知识和文献、提出问题和解决复杂问题的能力。培养了学生科学的思维方法、团队合作精神、创新能力及实事求是的科学态度及严肃认真的工作作风。
综合性、设计性实验在本科教学工作水平评估中作为一个主要观测点,旨在要求高校重视实验环节以及综合性、设计性实验的建设。综合性、设计性实验有利于提高学生综合应用知识和分析问题、解决问题的能力,它与基础实验、验证实验相比有它的特点,对提高学生动手能力以及培养学生创新精神和创新能力至关重要。
根据学生掌握的理论知识和实践能力,合理安排它们开出的顺序及开出的比例。一般来说,基础实验开出在前,占总学时的20%,然后是验证性实验占30%, 其后是综合性实验占30%,最后是设计性实验占20%。
实验教学的管理主要包括:实验室准备工作、综合性,设计性实验开设覆盖率、学生预习,实验方案的制定和实验的准备、实验指导、实验报告、网络平台等[2]。
1综合性、设计性实验开设的目的与要求
综合性、设计性实验要求学生具备构建实验框架的思路和检索中英文文献的方法、较丰富的理论知识和实验技能、较强的探究未知实验的方法与结果的能力、求实的精神和严谨的学风,因此开设综合性、设计性实验,有利于激发学生的学习热情、培养学生的发散思维能力、提高学生探索新事物的兴趣、使学生在综合运用知识的过程中,发现问题、分析问题,进而解决问题,从而达到自我获取新知识的目的。其次,由于在实验中给学生留有足够的空间,他们更能发现问题,能促使教师努力钻研相关业务知识,促进教学质量的提高。再次,实验在仪器设备上要求更高,且需要多个实验室之间进行联合,因此该类实验的开设有利于高校加强教学投入,实现实验室的真正开放。所以,当前在高等学校中开设综合性、设计性实验是实现素质教育的良好途径,是深化实验教学改革,提高实验教学质量,转变实验教学模式,适应人才培养需要的重要举措。
2开展综合性、设计性实验的意义
由于综合性、设计性实验没有指定的实验指导书,开设时间长,内容比较丰富,涉及药品、仪器较多,具有探索性,需要学生自己查阅文献资料,锻炼学生的实验动手能力,其次,实验题目一般比较新颖而且与科研、生产相关,这样学生感觉到自己所学是有价值意义的,题目具有一定的难度,能够激发学生的挑战性,增加学生的成就感,从而提高学生学习实验课的兴趣和主动性,而且有些实验也不可能一次就做成功,这样有利于锻炼学生发现问题、思考问题和独立解决问题的能力,激发学生探究实验现象的兴趣,通过设计实验方案,可以培养学生的创新意识和创新能力。为了使综合性、设计性实验顺利进行,我们应该为学生提供完备的实验室条件及环境,并定期开放实验室,安排值班老师,使学生有充足的时间进入实验室,既然保障了实验的成功开设,也推动了学生科学研究与教学研究的发展,提高了实验室的利用率。实验过程中可以按照科研的步骤要求学生,实验报告要求学生以科研论文的形式和格式提交,这样有利于提高学生的科研写作能力,提高学生的口头表达能力、开拓视野、培养学生的实事求是精神[3]。
3综合性和设计性实验的认定经过申报、评审、试行和验收四个阶段[4]。
3.1申报
由课程建设小组负责按课程以每个综合性、设计性实验项目为单元申报,填写综合性、设计性实验申报表。在申报理由中应说明开设的目的、意义、任务、实验条件、对学生的能力要求以及拟采取的实验方案等内容,并提供实验教学大纲和详细的实验方案,以便评审。
3.2评审
评审采取两级评审的方式,第一级为教研室评审,第二级为专业建设小组评审。评审主要依据综合性和设计性实验的选题原则、课程教学大纲、课程教学所应实现的实践能力培养目标以及实验教学大纲等,对课程建设组提交的综合性、设计性实验项目申报材料进行全面的审查。
3.3试行
经过论证后的综合性、设计性实验项目,实验室先组织教师进行项目的试做,然后组织学生进行试做,考察实验项目的可操作性和难度,从而为实验项目的正式运行奠定基础。
3.4检查验收
综合性、设计性实验项目完成后,由项目负责人提出验收申请,由系专业建设小组进行验收,合格者认定为综合性、设计性实验,并正式向学生开出。申请验收时,应提供以下资料:综合性、设计性实验教学大纲,综合性、设计性实验指导书,设计的综合性、设计性项目,实验报告书格式、内容、要求及考核方式,综合性、设计性实验的学生实验报告等反映实验实际效果的实物和资料(包括模型、装置、照片、图片、程序等,实验实施的范围、效果说明、学生反馈意见等有关资料)。
4综合性、设计性实验的评价指标体系
4.1评价的原则
围绕实验教学培养目标和质量标准,对实验教学评价及其原则进行探索。有文章根据综合性、设计性实验教学特点,提出如下三项评价原则:1有效性和具体性原则;2科学性和灵活性原则;3导向性和个性化原则。
4.2 评价的内容
综合性、设计性实验教学质量评价内容应包括实验教学的组织与管理、实验室条件、实验教学过程及实验效果四个方面。
4.3实验教学质量评价存在的问题
由于综合性、设计性实验教学过程的复杂性,实验教学质量评价主要存在如下问题:1实验场所及经费不足;2综合性设计性实验内容和方法需要优化;3实验教学人员需要加强培训;4学生重视程度不够等[5]。
5我校实验设置存在的一些问题
5.1改善实验环境,加大硬件投入
我校有着悠久的建校历史,有着几代教育工作者辛勤努力积累起来的财富。为学校的发展奠定了良好基础,但是,不少实验室由于历史比较久远,学校多年来资金紧张,投人较少,设备陈旧,实验台(套)数严重不足,与当前社会生产实践不相符,导致实验内容也远远落后于科技发展的速度,实验教学用房面积狭小,无法提供安全舒适的实验环境,这些都距离教学水平评估指标相差甚远,更不能适应现代教学发展的需要。学校将进一步加大实验室建设的资金投入,新建实验楼也已投入使用,努力从设备条件、实验教学环境、实验用房面积等方面达到实验教学要求。
5.2建立健全实验室规章制度,实现规范化管理
实验室建设涵盖了硬件建设和软件建设两个方面。软件建设更能反映实验室的教学管理水平。升本以来,我校实验室相继制定了实验室工作管理办法,实验教学管理办法,教学仪器设备管理办法,大型贵重精密仪器管理办法,进口免税教学仪器设备管理办法,仪器设备报废及回收管理办法,教学仪器设备、器材损坏赔偿处理办法,教学用实验材料、低值品、易耗品管理办法,危险化学品管理办法,实验室安全及环保管理办法,综合性设计性实验理办法,实验室开放管理办法,学生实验守则,实验室档案管理与基本信息收集制度,实验室人员岗位职责等文件,在新形势下还应参照国家教育部省教委和其他高校实验室的先进管理模式和管理制度,根据我校特点建立一套完整的、富有操作性的管理制度,规范实验室管理,形成具有自己独特风格管理体制和运行机制。
5.3实验课程设计存在的问题
我校根据严格的审批制度在原有课程体系内设置了综合性、设计性实验项目,但通过检查,发现有些单门课程内设置的综合性、设计性实验只是原来验证性实验的简单拼盘,存在运用知识单一、难以设计、缺少深度、相关课程中存在知识点雷同、所占教学时间长、重复、无法排课表、实验资源无法得到充分利用等不足,因此应将综合性、设计性实验作为一门独立的课程进行开设。这样可以避免单一课程内设置的众多缺点,提高学生多学科运用知识的能力,同时又有利于教学管理部门和教师统一安排课程与实验室,提高实验室的利用率,并在一定层次上提高实验教学水平[6]。
综合性、设计性实验的开设使高等学校的实验教学舍弃了平推式的教学模式,在教学方式与手段上注重个性化和创新性,强化能力培养,提高综合素质, 满足了新时期教学改革和建设创新型国家对人才的需要,同时也给高等学校的本科教学水平评估增添了新的亮点。但是我们也应该清楚地看到,综合性、设计性实验课程是新生事物,还需进一步探索[7]。
总之,开展教学评估是深化实验教学改革、提高实验教学质量、强化教学水平和培养高素质创新人才的有效手段与方法[8]。我们将以此作为实验教学改革、管理创新及可持续发展的新起点,进一步深化实验教学改革;更新教学理念与目的;优化实验教学内容;探索新的实验教学模式,创建新的实验方法;加强实验室建设与管理;加大实验教学投入;拓宽、提高实验教学档次;努力培养学生综合能力、实验技能、创新欲望与科学思维方法,在实验教学的实践中进行改革与创新,在改革与创新中走可持续发展的道路,努力开创实验教学新局面。
参考文献
[1] 曲金泽.综合性、设计性实验教学的实践[J],实验室研究与探索,2005,24:68-69,81。
[2]肖 蓉,易自力,欧阳中万,等. 农科类高校综合性、设计性实验项目建设管理的研究[J],中国现代教育装备,2008,68(5):20-22。
[3]张小林,周美华.李茂康.综合性、设计性实验教学改革探索与实践[J],实验技术与管理,2007,24(7):94-96。
[4]周鲜成. 规范综合性、设计性实验教学的探索与研究[J],实验技术与管理,2007,24(7):103-105。
[5]赵则海,战春梅.高校理工科综合性设计性实验教学质量评价的思考[J],牡丹江师范学院学报(自然科学版),2008,62(1):67-68。
[6]聂志刚.刘正东.实验教学中的综合性设计性实验[J],实验技术与管理,2008,25(3):140-141。
[7]梁喜龙,方淑梅,左豫虎,等. 关于高等学校综合性、设计性实验教学的思考[J],高等理科教育,2007,75(5):125-127。
[8]王海涛,金龙如,武永华,相桂权,杨志杰. 依托科研基地的鸟类生态学野外实习基地建设实践[J],高校生物学教学研究(电子版), 2018 ,8(5):9-12.
作者介绍:原宝东(1981-),山东日照人,男,博士,副教授,研究方向:动物生态学,