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物理师范生都会进行教学,和学生接触多,交流多,是学生学习的榜样,是学生发展自己的标杆。因此,教师的思想品德必须高尚。教师承担着创传授知识和学习方式的重任,对学生的学习和发展有着重要的指导作用,教师的思维方式和对世界的看法会在不同程度上影响学生。总的说来,教师职业对思想品德的要求远远高于其他职业。对教师的思想品德提出了明确的要求,比如:乐于指教、为人师表、无私奉献、追求真理等。物理师范生还需要有过硬的心理素质,健康的心理素质对于教师本人来讲可以使其获得更多的成功,取得物理实验成果。教师具备健康的心理素质可以更好的完成教学任务,在教学过程中取得更加良好的效果。物理师范生需要做到在任何意外发生的时候,都可以控制个人情绪,有一个良好的心理状态,积极客观的生活。物理师范生还要不断的进行自我反思,懂得如何在短时间内纠正自己的错误,提供自己的教学能力。
(二)现代教育理念和先进科学知识
现代的教育方式已经转变为主动、自由、平等的教学方式,学生是学习的中心。学生在学习过程中按照个人的需求和追求进行学习。但是,这种自由离不开教师的指导和辅助。教师应从“知识”、“方法”、“思想”三个方面开展教学。教师有责任和义务为学生进行知识层面的讲解,通过利用现代的新技术,对知识本质进行详细叙述;进行教学的过程中,需要采用多种方法,这些方法可以是小组讨论,也可以是合作研究也可以是个人创新等等,在这个阶段中,教师和学生平等,教师要对学生的疑惑进行解答;教师还应培养学生的个人思维力,在学习过程中,给学生留足时间进行思考,对问题的探索可以出现错误,可以存在差异,只有这样才可以激发出学生的创造能力;每个学生的思维和能力是不同的,学生个人可以根据自身的特点和兴趣进行个性化发展,教师需要配合学生的特色,努力扩大外延,丰富课堂的教学内容。物理实验的具体研究过程中是复杂的,学生需要将实验和生活实际联系到一起,从试验中找到乐趣,建立起自己学习模式,形成个人学习方法,将整个物理教学联系在一起,完成物理教学任务。
(三)教育能力和教学科研能力
物理师范生是知识的传播者,因此,物理师范生必须具备一定的传授知识的能力和良好的知识基础。教学不单单是进行知识的传授,在教学过程中,语言表达的方式、教材使用方式以及教学组织能力和实验操作能力都会影响到最终的教学效果。教师应该结合学生的特点,从自身优势出发,将教学过程变得丰富有趣。教师作为一个长者还需要不断进行学习,知识是无穷尽的,尤其是在现代社会中。教师需要不断的提高自身知识储备,追求更高的教学境界,从教学的各个方面进行总结反思,发现其中的教学规律,破解其中的困难,减少学生学习过程中的阻力。
二、物理实验的改革对物理师范生的作用
物理实验改革使得物理实验不再死板枯燥,不必遵循一板一眼的实验步骤,学生可以按照多种简易方式进行操作。这样的改变使得学生更加喜欢物理实验教学,从物理实验中可以收获更多的知识和操作技能。
(一)提高物理师范生心理素质
物理师范生在过去科学家的研究基础上进行试验的创新和改造对其自身素质有着重要的作用。首先,物理实验进行改革需要改变实验过程中使用的工具、器材甚至是进行试验的方案。这些改动都可以促使学生进行积极地思考。修改完成后,学生可以在修改后的装置中得到正确的结论,就会获得成功的喜悦,体会到自身的重要性,对学习和教育事业产生兴趣,对事业的发展充满信心。物理实验的改进是一个枯燥并且难以成功的过程,每一个实验都是经过多少科学家实验过的,进行二次突破肯定难度重重,这就需要设计小组进行共同创作,不断修改设计方案,从多次失败中寻找突破口,冷静的思考,努力进取,形成健康的学习心态,积极面对挫折,热爱生活。
(二)增加物理师范生的教育科学知识
物理实验是以物理科学知识为基础的。进行物理实验的改革需要对物理实验的原理和结构以及实验器材进行改动,这些改动离不开物理科学原理,离不开前人的经验积累,为了更好的完成这些工作,必须进行物理知识的学习。因此,物理师范生应在进行物理实验改进的时候,进行物理知识的再次深造,以便形成良好的知识系统。
(三)提高物理师范生的科研素质
物理实验的改进和设计是对个人思维力和创新力的考验,对学生的动手动脑有着比较高的要求。物理师范生需要提高自身的科研素质,提高动手能力。物理师范生需要亲自进行试验现象的观察、试验改进方案的设计以及试验效果的比对,对这个创新过程有一个深入的了解。物理研究过程辛苦,工作量大、需要收集材料比较多,需要物理师范生可以耐心研究,将实际和理论进行对接,从中找到规律,发现科学奥秘。
1.生物化学实验教学投入不够:
湖南理工学院生物工程专业为2005年新设专业,一切从零开始,实验设备不够,无法满足现代生物化学实验教学要求。实验设备台套数不够,限制了学生单独操作实验设备的可能,例如层析系统、常压色谱仪和高效液相色谱仪各一台,很难让每位学生单独操作。
2.生物化学实验教学内容陈旧:
由于生物化学实验教学经费投入有限,生物化学实验设备单一,导致生物化学实验内容设置只能以验证性实验为主。比如运用分光光度计测定物质的含量,设置的内容太多,几乎一半实验均需要使用分光光度计。这样的实验内容设置,根本无法满足学生对生物化学基本理论、基本概念的理解,更谈不上能力的培养。
3.教学过程中学生参与性不强:
实验前预备室教师做好一切准备工作。课堂上实验教师先召集学生讲解操作步骤等等。然后学生按照实验教师的讲解一步一步完成实验内容。实验完成后,教师指导学生处理实验结果,分析实验问题。一切均由实验指导教师包办。学生不用思考,只需要机械地完成一切,久而久之,学生不再思考,更谈不上在实验过程中发现问题和解决问题。如此教学方式,必将影响学生对实验课的兴趣,不利于学生能力的培养。
二、生物化学实验教学改革内容。
针对上述问题,湖南理工学院在多方面采取对策,对生物化学实验教学进行了改革,具体改革内容如下:
1.加大生物化学实验教学投入。
加强实验室基本建设,首先从实验场地建设入手,学校加大实验场地建设,为生物工程专业建设了大量实验室,保证了实验教学场地,目前建立了包括生物化学实验分室在内的大量实验分室。在进行场地建设的同时,连续多年对生物化学实验教学仪器进行投入,购置了包括5台液相色谱仪在内的大量实验教学仪器,使生物化学实验教学内容改革成为可能。近几年来,湖南理工学院不仅在实验室硬件建设方面增加了财力投入,同时在实验室人员配置上也投入人力,把教学能力强的教师配置到实验教学上,把实验教学放在一个前所没有的高度进行建设。
2.改革生物化学实验教学内容。
生物工程专业在改革前生物化学实验40学时,实验内容主要以验证性实验为主。通过改革,把生物化学实验从40学时调整为96学时,把实验教学内容将生物化学实验调整为以验证性实验为基础,以综合性实验和设计性实验为主要教学内容,重点突出综合性实验和设计性实验的实验教学内容设置,以此为基础进行生物化学实验教学。结合教师专业方向特点,我们在生物化学综合性和设计性实验设置上主要以生物大分子的分离提纯与活性测定为主。事实证明,综合性和设计性实验的开设,激发了学生的学习与研究热情,越来越多的学生主动申请进入教师课题组从事科学研究工作。考虑到学生的学习热情,我们在改革生物化学实验教学内容的同时,结合学院每位教师的科研工作,开设了生物化学创新性实验,以期学生获得进一步提高。比如2011级生物工程专业生物活性镇痛肽的合成与活性研究课题小组,在该文作者的指导下,通过Fmoc固相多肽合成、高效液相色谱纯化、复性体系二硫键形成等方式合成生物活性多肽,将活性多肽在动物模型上进行镇痛活性研究,发现合成的镇痛多肽在动物模型中具有良好的镇痛活性,该实验结果通过该文作者整理,发表在SCI杂志“Protein&PeptideLetter”杂志上。通过创新性实验开设,学生解决问题的能力越来越强。为本科生将来进入实验室从事研究工作实现无缝对接打下了坚实基础。
3.改革生物化学实验教学方式。
传统生物化学实验教学由教师主导,学生被动接受,学生缺乏主观能动性,缺乏参与性。目前我们通过改革,将教师从主导地位改为从属地位,而学生则从从属地位变为主导地位,教师只安排实验项目,也就是出题。学生则从实验设计、实验准备、实验过程到实验结果分析全部自己解决,并且每次实验完成后学生均应该能够提出问题,教师则和学生探讨实验问题,学生的实验操作技能和实验成功率得到了极大提高。同时也使学生了解了一个实验的全部内容,为学生研究性学习,为学生将来进入社会参与工作或者将来从事研究工作打下坚实基础。
4.改革生物化学实验考核方式。
针对传统生物化学实验只注重实验理论考试和期末实验考试的做法,湖南理工学院采用全程考核的方式对生物化学实验进行全程考核,也就是实验的全过程都是考核过程。对每位学生生物化学实验成绩的评定,采用平时实验成绩、实验报告和实验考试成绩相结合的办法。平时实验成绩占比50%,平时实验成绩根据每位学生每次实验的准备情况,实验过程中各种仪器设备操作规范性,实验结果的准确性,甚至包括实验过程中试剂称量、溶液配制等实验习惯性动作进行综合评定,每次实验完成现场给出平时成绩;实验报告占比20%,实验报告的撰写是学生对自己实验过程以及实验结果的重要总结,体现学生分析归纳总结能力,同时也是对学生将来从事研究工作,撰写研究论文和研究报告的重要训练,故有必要将实验报告的撰写考核单独列出,予以评分,使学生重视实验报告的撰写;实验考试成绩占比30%,实验考试成绩和传统实验考核一致,但比重显著下降,实验笔试成绩占实验考试成绩的20%;实验操作考试占实验考试成绩的80%。通过实验考核方式的改变,督促学生在生物化学实验过程中全身心投入,认真对待每一次生物化学实验,认真对待每一个实验的全部细节,认真做好每一个生物化学实验。由于考核方式的改变,只有那些从头至尾认真对待生物化学实验的学生才有可能获得高分,大大调动了学生对生物化学实验的积极性和主动性。
经济的迅猛发展带动科技的日新月异,网络技术与通信技术发展迅速,微信、微博等交流媒介成为大众知识共享的传播平台,而微课作为教学中的创新也备受关注,作为对传统教学模式的颠覆,其更注重教学效率的提升与教学质量的理想化。伴随移动学习时代的到来,微课使得当前学校教育及社会教育都发生了显著的变化。但是我们应该看到,时代催生的网络视频也带有某种弊端性,难以真实有效地满足各个层面的学习需求[1]。焦建利教授提出:传统的课堂实录视频资源已经难以实现互联网时代人们注意力模式的匹配,因此传统的教学方式也很难满足师生教与学的需求。
加上网速及宽带的硬性限制,教学资源周转率低,优秀教育教学资源被无形浪费。基于这样的背景,微课诞生,吸取了传统教学视频的弊端教训,更注重主题的突出明确,更具有针对性与服务性,在内容设置上也趋于短小精悍,实现了自由补充与延伸[2]。对于生物细胞学科教学来说,实验是教学的关键,在教学中发挥着重要的作用。不可否认的是生物学作为生命科学的前沿学科之一,无论是实验技术方法还是理论知识阐述都实现了深度的提升与广度的延伸,逐渐实现与遗传学、分子生物学及发育生物学的学科融合,逐渐在生命科学研究领域占据主导[3]。因此,实现微课与细胞生物学实验教学的结合,对学生创新能力与独立思考能力的培养逐渐成为生物实验教学关注的焦点,成为细胞生物学实验教学改革的要务。
一、微课简述
1.微课的起源。微课最早由美国爱荷华大学LeRoy A. McGrew教授提出,初衷是针对化学课程总结的60秒概述,设置了三大主体部分,分别为总体介绍、解释说明及举例分析。后来英国学者T.P.Kee在此基础上提出了一分钟演讲,所谓的一分钟演讲就是突出演讲的精练传神,要求具有缜密的逻辑结构及真实生动的案例阐述。在经过上述两个阶段的发展后,微课由美国新墨西哥州圣湖安学院大卫.m.彭罗斯提出并创建实施。其包括15到30秒的介绍及结论,服务与上文的关键概念导引。然后录制上述内容并限制时间为3分钟内,在微课程指引下提出书面作业要求,学会借助课外阅读或者实践活动完成关键知识的学习。目前最具代表性的当属Educause的微课理念,不是指微观学习中的微内容,而是以建构主义学习理论为支撑的在线教学或格式化教学中的教学实际。
2.我国微课发展现状。我国微课依然是新兴事物,起步晚,发展相对缓慢,目前涉及领域也有部分处于空白。基于微课的发展现状,当前学术界也未就微课理念达成共识。学者焦建利[4]认为,微课是对某一知识点的集中阐释,主要特点就是短小精悍,在线教学视频是其主要表现形式。学者祝智庭[5]则认为微课应该就某个教学主题展开延伸,组织精细化的课堂教学设计,时间限度最好控制在10分钟以内。而学者胡铁生[6]则认为微课程注重的是视频的微小,因此在针对单一学科或者单一知识点组织教学时应注重教学情景的融入,突出在线学习与自由学习。这一概念也逐渐被大众所认可。资源建设方面,我国微课也尚未成型,目前的应用研究还相对零散,评价模式也有待完善。实现微课程的规范化发展还有很长的路要走。
二、细胞生物学实验教学存在的问题
1.内容更新缓慢,亟待加强。我国的细胞生物学实验教学一直处于教学滞后阶段,仅仅作为理论教学的补充或者教学附属而开设,缺乏关注上必然影响教学的创新与跟进,加上该实验教学项目单一化趋势严重,时代气息不足,技术手段及知识的综合运用十分缺乏,内容更新十分滞后。
2.教学方式单一化,学生自主性不足。细胞生物学实验的基本流程就是提前由教师准备好实验材料、实验仪器及实验试剂,学生在教师的示范引导下按部就班地进行实验操作,整个操作过程趋于程式化、简单化。学生不仅无法在实验准备阶段有所参与,更挫伤了学生创新与研究的积极性。
3.教学方法贫乏,缺乏对学生创新能力培养的关注。传统的细胞生物学实验教学受有限的教学时间的限制,因此实验内容与要求也大多提前限定,教师单纯地演示讲解,学生被动地参与学习,双方互动交流不足,教师也无法引导学生进行实验的创新。
4.教学技术陈旧,现代教育技术参与较少。细胞生物学作为生物教学的前沿学科,理应注重教学的创新,特别是积极加入现代教育技术的创新元素,以信息技术为核心推动实验教学。但是我国细胞生物学的教学现状却是现代教育技术十分欠缺,传统实验教学维度单一化趋势严重。
三、微课在细胞生物学实验中如何应用
1.微课的特性和优势,传统多媒体教学的弊端:伴随多媒体技术的迅猛发展及教学融入,部分教师开始尝试运用多媒体辅助教学,但是当代大学生自由散漫的个性也成为多媒体辅助教学实施的制约因素,学生难以集中精力听取教师讲课,精品的视频资源难以得到高效率的运用。应用于课后学习的视频资料也难以受到学生的关注与重视,多数处于闲置。微课则突破了视频教学的局限,具有普通视频教学资源不具备的教学优势。首先,其教学内容浓缩,教学时间较短,借助移动端操作更为便捷,学生学习积极性显著提升。其次,其教学主题十分明确,学生能够迅速找到自己感兴趣的点,从而获得启发教育或者延伸学习。最后,微课视频的教学容量相对较小,符合学生的接受能力,学生更积极主动地参与到微课学习中去。
2.细胞生物学微课设计,把握10分钟原则:注意力10分钟。10分钟内有明确的教学目标,内容短小,集中说明一个问题的小课程。微课设计ADDIE模型:A,分析;D,设计;D制作;I应用;E,评价。通常来说,微课设计要想保证自身的完整性必须具备6个基本环节,分别为教学主题的明确、前段分析、微课基础知识点的切割与划分、微课资源要素的重点设计、微课视频录制及后期加工处理、微课的最终终端输出与展现。6个环节紧紧相扣,推动微课的高效开展。
四、微课引入实验教学的意义与应用前景
微课具有广阔的教育应用前景。2011年,手机将取代个人电脑成为个人信息中心。学生自带设备BYOD,包括个人电脑、手机、上网本、平板等越来越普遍化。这为微课的实施提供了必备的硬件前提。调查中发现,84.44%的被调查者认可微视频在微课教学中的核心地位与作用,并且70%以上的人认为配套的教学设计与课件也是不可忽视的部分。纵观当前的教育改革,多数一线教师已经充分认识到微课教学的魅力与优势,开始在课堂教学中尝试微课教学。其中范福兰等人在基于交互式微视频教学资源教学应用效果的调查显示,70.5%的学生认为交互式微视频资源能够激发他们对课程学习的兴趣,单一的图文及音视频资源则受关注度一般,这也从侧面说明随着流媒体技术的发展成熟,微视频的教学前景将是广阔而光明的。
五、一些值得思考的问题
1.有关微课适用性,微课程在全国范围内展开,带来教学思想、教学模式的重大转变,各个领域、各种培训、不同学科对于微课程应用的尝试存在“泛用”、“滥用”现象。微课程适用于哪些领域、哪些课程、哪些内容以及荧光怎样设计、怎样制作、怎样使用才是最科学合理的成为今后科学研究的新课题。
2.细胞生物学实验微课应用存在问题,我国针对该专业的微课理论研究及实践演练依然不足,多数高校在微课开展实施的过程中存在建多用少的资源浪费现象。因此必须将微课作为校本研修资源,对其加强引导宣传,让教师认可微视频教学的优势并拓展专业发展的新途径。此外微课程应奠定创新型教学模式的资源基础,以期为学生提供更实用的教学资源,做好教学辅助。当然微课作为新兴教学理念,应该在移动学习与泛在学习的基础上实现教学需求与教学实践的同步发展,最大限度提升微课程的开展利用率。
六、总结
医学院校中很多教师对生物化学实验课的重视程度不够,学校在生物化学实验教学中的投入甚微,主要表现在建设资金少、实验室空间不够、仪器设备不足以支配学生使用,仪器设备更新缓慢以及设备管理不规范。近年来很多院校都在扩招学生,实验人数过多、仪器设备不足的矛盾日益突出。在有限的资源条件下无法保证高质量的实验教学,难以很好地实现教学目标。在生物化学实验教学过程中,在学校有限的资源条件下传统的教学模式改革举步维艰,现在很多高等医学院校仍以传统的灌输式授课为主,引导探究和启发式教学甚少。这种传统的实验教学模式严重影响学生的学习兴趣,主要表现在课堂气氛不活跃,教师讲学生听,师生之间缺少交流互动,使得学生无法带着实验中的疑问和兴趣去完成实验,进而削弱了学生发现问题和解决问题的能力。此外,由于教学内容量大,各院校从事生物化学教学的教师很少有时间进行教学经验交流,也就无法借鉴各院校之间先进的教学方法,不能引进先进的教学模式,好的方法也难以推广。
1.2现有的课时量不足以支撑实验教学内容的顺利完成
当今,对于部分高等医学院校开设的生物化学教学大纲而言,实验教学内容多而不精,探索性和综合性实验为辅,验证性实验为主的实验教学内容是生物化学实验教学大纲的主流方式。这种实验教学内容的选择和编排不利于学生对理论知识和实践技能的把握,也不利于培养学生的创造力和充分调动学生的积极性。教师在课时量不变的情况下,教学内容的增多使得教师对生物化学理论知识和实验课之间很难制订完善的教学计划,既要让学生掌握理论知识,又要求学生完成课时规定的实验教学内容。面对这种情况,为了完成教学内容,教师经常删除那些比较耗时但又能培养学生创新能力和创新思维的探索性和综合性实验,在一些验证性实验的操作中,教师也会要求学生免去一些不必要的操作环节。或增加理论知识学习的课时量而削减实验教学的课时量和内容。这样一来,不但没有培养学生动手操作能力,反而使学生丧失对生化理论知识的学习兴趣和信心,最终不利于实验教学质量的提高和达到真正的教学目的。
1.3医学生不重视仪器或设备的规范化操作
对于学生来说,一味追求结果的准确性而不重视实验过程中的操作方法和步骤的规范化属于普遍现象。教师缺乏针对性的指导,导致学生操作方法和仪器使用不规范、药品或试剂称量不准确等。例如,有的学生在吸取30μL的液体时选择量程100μL移液器而不选择量程为50μL移液器,结果会造成实验误差,这种情况下教师不加以指导和纠正,久而久之便成为不良习惯。其他一些精密仪器如PCR仪、精密天平、气相色谱仪等的操作方法不规范,不仅降低了实验数据的可靠性,而且还大大缩短了仪器的使用寿命。
1.4探索性和综合性实验较少
生物化学综合性实验主要以生物大分子的分离提纯与测定为主,涉及各种实验技术的综合。重点突出学生对基本实验技能的培养,熟悉掌握生物化学实验中常见仪器的使用方法是验证性实验的教学目标。而探索性实验和综合性实验的教学目标重点突出对学生的创新能力、分析问题、解决问题等综合研究素质的培养。如今很多高等医学院校对生物化学实验课程的经费投入不够,学校对生物化学教学实验课的支持力度有限,教师对实验内容的革新较慢,导致现有的生物化学实验课程大部分仍然以简单的验证性实验为主,例如蛋白质的双缩脲反应实验、考马斯亮蓝法测定蛋白含量、DNA的提取等,探索性和综合性实验偏少。这样既不利于学生对理论知识系统及全面的掌握,也不能充分调动学生的积极性和创造性。因此,从某种程度上说,开设验证性实验为探索性实验和综合性实验的顺利开展奠定了实验基础,但在培养学生的创新能力和创新思维的教学目标上却很难实现。
1.5成绩考核不合理
让学生掌握与实验有关的理论知识、实验技能,以及将理论与实践相结合,从而促进学生重视实验,认真操作和规范实验,提高学生的综合素质是考核实验成绩的最终目的。生物化学实验课成绩的考核要比其他科目纯粹的理论课程考核更为细化和复杂,在传统的实验课考核模式中分2部分来考核,实验成绩占30%,理论成绩占70%,这种不合理的考核方式导致的结果是学生不重视实验课,而把大部分精力和时间都用在课堂上学习理论知识,实验课只要出勤率好,按时完成实验报告,做实验对学生来说只是走走过程。而且医学生认为,其课程有临床试验这一环节,根本没有必要浪费大量的时间在生物化学实验上,生物化学实验可以通过临床试验得以补充。可医学生忘了临床试验和生化实验室是完全不同的2个概念,从最小生物化学实验都做不好,怎么能去胜任更复杂更具有挑战性的临床实验。总之,这种考核方式曲解了生物化学实验教学的目的和意义,无法从根本上培养学生们的动手能力和创新意识。
2生物化学实验教学中推行的改革措施
2.1加大生物化学实验教学力度的支持,改革教学模式
如今各高校对学生的扩招是不争的事实,教学设施和仪器等硬件条件的更新远远跟不上人数扩招的速度。因此加大对生物化学实验教学力度的支持,完善教学设备显得尤为重要,学校应在实验室建设中提高实验设备的购置力度,加大资金投入,购买先进的实验设备,普及层析技术、PCR技术、核酸和蛋白电泳技术、蛋白质的分离与纯化技术、气相和液相色谱技术等实验工作。保证实验教学内容的先进性和创新性,及时反映生命科学领域先进的实验技术和最新科技成果,培养学生的主观能动性是生物化学实验教学内容改革的最终目标。为了实现这一目标,学校在加大实验教学力度的支持下引进具有高素质的专业型人才。在实验教学过程中改变传统的讲授式教学模式,真正落实开展病例式、讨论式和启发式等先进教学模式。任课教师充分利用网络资源,及时跟踪生命科学领域的最新研究动态,学习和了解最新的科学技术,将其引入到日常实验教学中来传授给学生从而丰富教学内容。此外,与同类院校广大师生就生物化学实验教学改革经验进行交流,学习彼此间先进的教学理念,引进或推广先进的实验教学模式,可以有效提高整个教学的综合实力。
2.2精选实验内容,合理安排课时量
俗话说“兵不在多而在于精”,在生物化学实验教学内容中,以探索性和综合性实验为主,验证性实验为辅的原则对其内容进行精心挑选,编写具有专业特色的实验教材,改变教师讲学生听的传统教学模式。精简实验内容,秉承求精不求多的教学原则,保证在有限的课时之内,在保证教学质量和教学效率的前提下完成实验教学内容,培养学生的创新能力和创新思维,让学生能够在实践中巩固理论知识是生物化学实验教学内容改革的首要任务。例如在实验教学中删除一些验证性实验,开设一些具有探索性和综合性的实验如《大豆中A基因的提取,鉴定与生物学功能分析》,培养学生的创新能力和动手能力。此外,合理安排实验教学课时量是教师顺利实现教学目标的前提,合理的课时量应包括学生在进入实验室之前的准备工作(如预习实验内容,了解实验目的、原理、方法以及基本操作流程),让学生再动手之前做到心中有数,以及实验报告的撰写、问题讨论等时间。因此,精选实验内容,合理安排课时量,以学生为主体,教师作为引导者和参与者,让学生参与到实验操作过程中的每一个环节,提高学生的动手能力的同时提高教学质量和教学效率。
2.3生物化学实验与临床相结合,培养学生职业和社会责任感
医生的选拔主要来自于全国各医学院校,而培养优秀、职业和社会责任感强的医生是医学教育的主要目标。通过生物化学理论知识的学习和实践教学的训练培养实践操作技能,医学生面对各种化验结果能做出合理的解释,找到有效的治疗方法是一名医生必备的基本素质。生物化学实验中涉及很多临床现象,医学生根据检验结果将其与生化理论知识联系起来,将理论真正用到实践中来,真正做到学以致用。如“糖尿病患者血糖含量测定”,首先从采血到后续的后续化验结果分析,提出治疗方法等。这是一个综合性较强的病例分析,需要医学生有很好的实验技能,可是在实验课上作者发现很多同学连基本的采血操作都不规范,不能正确使用采血工具,对出现的问题找不到有效的解决办法等。这种现象反映了医学生平时的基本实验操作技能不过关,没有认识到实验结果对临床疾病诊断会造成什么影响,职业感不强。因此,开展探索性实验,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,同时教师针对性地指导、规范实验操作,培养学生职业和社会责任感。
2.4通过增加探索性实验培养学生创新思维
设计性实验是在一些特定的要求和条件下自行设计实验,灵活运用知识和技能进行的创新性思维和实践活动。为了培养高素质专业型人才,以设计性和综合性实验为载体选择性地为医学生提供实验平台,丰富的实验教学资源以保证其能顺利完成实验内容。在医学生的生物化学专业基础课学习中,以培养学生创造性思维为出发点从教育理念和教学方法等方面培养医学生职业精神和提高医学生的综合素质。学生以小组为单位,通过资料收集,寻找感兴趣的与医学相关的项目为实验立题,指导教师通过对实验方案设计、技术离线、实验项目可行性分析进行讨论,给出建议并修改后确立实施方案。学生在实验项目结束后会写1份感想,并对这个项目提出一些后续的研究设想。这种以医学生为主体的自我训练模式能充分调动学生的主动性和积极性。探索性和综合性实验对学生来说既是挑战又是尝试,给学生充分发挥主观能动性的空间,在训练过程中培养学生创造力和发散性思维。
2.5优化实验教学考核机制,提高实验教学质量
为了提高教学效率和质量,系统评价学生的实践动手能力,建立一套成熟、公平、公正合理的实验教学考核机制是高等院校首要解决的问题。将课程总成绩与实验课挂钩(实验前的预习情况、试剂准备、课堂表现等),可以改变学生重理论轻实验的学习态度。作为教师,除了在课堂上传授给学生书本上的知识外,自身学习能力的提高和综合素质的提高显得尤为重要,教师针对学生提出的问题和课堂上出现的问题,必须通过全面的查阅相关资料给学生一个明确、合理的答案。这样一来可以加强师生互动,积极调动授课方式,建立合理的考核机制,提高教学质量指日可待。
2模拟案例教学思路,提高学生对检验结果的综合判断能力
随着检验医学的发展,生化检验人员不仅要能提供及时、准确、可靠的检验报告,而且要提供其检查范围内的咨询服务,包括对结果的解释和对临床疾病诊断提出新的检测项目和优化组合检测项目,并能从实验室角度参与临床病例讨论和提供临床咨询[5]。因此,这要求学生进入临床实践前对所测定的结果有较强的综合判断能力,特别是各实验项目之间的相互联系。为此,我们把这门课程通过归类整理后分成五大块:物质代谢检测(血脂代谢、糖代谢、钠、钾、氯和酸碱平衡、微量元素);器官生理、病理检测(肝胆生化、肾脏生化、心脏标志物);疾病代谢检测(内分泌功能、肿瘤标志物);特殊生化检测(妊娠、新生儿生化);创新设计综合实验检测(糖尿病人样本生化综合、急诊病人不同生化检测筛选设计),通过整合后,一次实验给学生一个综合病例,让学生和自己掌握的理论知识相结合分组进行讨论。学生通过讨论,初步判断患者可能的患病类型,从而选择检测项目并进行准备和操作,最后根据实验结果进行分析、讨论。通过多次的案例分析综合实验,充分突出了学生的主体作用,调动了学生的实验积极性,使学生循序渐进、系统地掌握理论知识,并能综合应用理论知识对检验结果进行综合判断。
1.课外实验有利于培养学生的独立工作能力
由于课外实验是在课堂之外进行的,所以实验方案设计、实验器材使用、实验对象管理、实验现象观察和实验结果分析、整理等环节均由学生独立完成,实验过程中遇到的各种问题也需要学生独立解决,所以与课堂实验相比,课外实验更能发挥学生在学习活动中的主观能动性,更有利于培养学生的独立工作能力。
2.课外实验有利于培养学生的实验能力
课堂实验由于受时间、空间、人数、器材等的限制,学生的观察、分析和动手操作机会大为减少,而课外实验大多分散在野外或学生家庭中进行,或者天地较为广阔,或者参与实验人数较少,再加上实验延续时间较长,所用器材一般简便易得或者容易自制,这就大大增加了学生的观察、分析及动手操作的机会,有利于培养学生的实验能力。
3.课外实验有利于培养学生的创造能力
许多课外实验均为探索性实验,如初中生物第一册(上)中的“看看种子怎样萌发和长成幼苗”“看看根尖的哪一部分在伸长”“观察叶色与光照有没有关系”“看看水分沿着茎的什么部分上升”等。这些实验需时较长,无法在课堂实验中完成,所以安排为课外实验。学生在这样的实验中通过动手操作、管理,亲自观察、记录,并且动脑筋去比较、分析和思考,不仅获取了新的知识,而且学会了探求新知识的方法。久而久之,学生便逐步养成了进行科学研究的初步能力和创造能力。
4.课外实验有利于培养学生联系实际的能力
生物学知识和人的生产、生活实践有非常密切的关系,因此许多课外实验的进行不仅有利于学生掌握生物学知识,而且有利于学生将所学知识变成自己的本领,掌握一定的技术及实际工作能力。如通过开展“向日葵人工辅助授粉”“植物营养繁殖的操作”等课外实验,学生不仅印证和掌握了有关知识,而且还学会了人工授粉、扦插、压条和嫁接等实用技术,培养了学生理论联系实际的能力。
5.课外实验有利于巩固和深化课内知识
实验设计要遵循实验的原则。首先,实验的设计要具有科学性,科学性原则要求教师在进行试验教学的时候,要明确实验的目的性,在选择实验材料的时候,一定要选择具有科学性的材料、运用科学性的实验方法、使用合理恰当的实验原理。除此之外还要满足高中生物学实验的基本原则和原理。其次,实验设计要严谨,在生物实验进行时要保证实验设计的方案没有漏洞。最后,实验设计要简易,在进行实验的时候,要保证实验所需的材料能够容易获得,实验的操作步骤简单易懂,避免实验所需时间过长。除以上几点原则之外,还要遵循可行性原则、随机性原则、可重复性原则以及实验条件一致性原则等。
2.高中生物实验设计的方法
高中生物实验设计属于探索性的教学活动,任何的探索都是从问题开始出发的,因此,教师在进行实验教学的时候一定要重视引导学生去发现问题。在实验开始之前,教师首先要确定就是要通过实验来提出问题的假设,用实验来解决问题,用实验来得到正确的结论。由此可见,高中生物实验的设计是高中生物学科的难点。教师在设计实验的时候一定要引导学生去发现问题,让学生对实验感兴趣,并且不断的提出问题,在引导的过程中,激发学生的探索精神和学习兴趣,集中学生的注意力,激发学生的求职欲望,以及鼓励学生自我提问、学生与学生之间相互提问、学生与老师相互提问。除此之外,教师在实验设计的时候,还要不断地优化创新生物实验的设计,在设计的时候教师一定要利用控制单一变量的原则来不断地调整实验的进行,这样才能有效地培养学生的辩证思维和创新思维。只有做到了以上几点,才能有效地保证高中生物实验设计的科学性和有效性。
二、高中生物实验的分析
高中生物实验中,实验结果的分析占有很重要的位置。教师在进行实验分析之前,一定要给学生充分的思考时间,让学生进行讨论交流,使学生尝试着去分析实验的结果。将学生以小组为单位进行讨论,让学生自己去探索实验的原理、步骤以及对实验结果的分析。如此一来,不仅能够提高学生的学习兴趣,还能够使得一些有困惑的学生能够得到其他同学的解答后恍然大悟。对于学生一些较好的想法和提议,教师要给予及时的鼓励和支持。实验结果一般都可以观察和测量的实验现象,在生物实验中出现的真实状况,是获取实验结论的重要依据。假如教师所做的生物实验属于验证性实验,那么结果是唯一的,同样结论也是唯一的。假如教师所做的生物实验属于探究性实验,那么结果就不再唯一,且每一个结果都将得到一个结论。一般高中生物实验结果的分析,问题出现最多的实验就属探索性实验,通常表现的情况有以下几种:首先,实验的结果与实验的结论不一致;其次,教师在进行实验分析的时候不全名,没有正确且准切的分析实验结果出现的各种可能性;最后,教师在实验分析时语言表达不准确,甚至出现结果与结论颠倒的现象。通常生物实验结果分析使用的语句都是“如果……那么说明……”首先阐述实验的结果,然后再阐述得出的结论。
三、结束语
过去人们生活的重点也许是柴米油盐酱醋茶,而现在人们则更加关注购房买车、化妆美容、电脑网络、旅游健康等高质量的生活,这一切都需要学习,而生活服务类节目提供的信息,是直接作用于受众个体的,所以它的针对性很强,易于被接受,因此,服务类节目已成为人们获取信息的一种渠道,成为人们日常生活中的参谋和向导。
由于服务类节目密切关注现代生活脉搏,掌握生活的的新动态和新特征,针对目前生活中需要解决的问题,提出意见和办法,同时又是直接服务于广大普通家庭和个人的。所以,服务类节目在选题方面可以说是包罗万象,但一定要注意题材的适用范围和实用性,在“服务”二字上下功夫,做文章,这样才能满足受众需求,提高节目质量和收视率。比如:在《经济大观》栏目播出的“花多少钱能买起房子”、“如何正确选择使用家用电脑”、“吃早餐的学问”、“何时能圆汽车梦”、“走进老年公寓”、“为学前儿童选玩具”等一些百姓比较关心的热点、难点话题,特别是在98年播出的“花多少钱能买得起房子”,就是针对住房改革中房价过高,房地产市场供大于求,而百姓又不知如何是好的现象,进行详细的调查分析,告诉观众目前市场上有多少商品房待售,其价格如何,花多少钱能买起多大的、在什么地方的房子,如果没有足额现款,又如何贷款买房以及怎样办理个人贷款买房手续等等非常详细、实用的信息。再比如“如何正确选择和使用家用电脑”等商品消费方面的内容。从商品怎样选购,如何正确使用,到使用中出现问题找谁解决,以及这类商品在哪家商场能买到,哪家商场最便宜,将来还有哪些发展趋势等多层次、多角度的服务。在当今这个“时间就是金钱”的社会里人们没有更多的时间去货比三家,百姓需求的是最实惠、更周到的服务。
除了适用性和实用性外,服务类节目在选题方面还应注意针对年公寓”,就是针对老年人为什么要去住公寓(特别是有的老年人)?是否符合中国传统的伦理道德?住公寓需要花多少钱以及有哪些好处与不足等进行调查分析,为百姓解疑释惑。再比如“个人形象设计”、“学具玩具化”等内容的选择,也是为了满足不同人的需要,达到引导消费,服务百姓的目的。实践证明,节目的服务意识增强了,与百姓的关系密切了,节目自然就有了生机和活力。
当然,在节目内容选择方面并不是要一味的迎合观众,而是通过节目的导向和服务作用,来丰富人们的生活底蕴,提高人们的生活质量。
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二、电视生活服务类节目的表现形式。
一部好的作品是内容和形式的完美统一,在电视节目制作中,编导的审美价值和自身情感往往是通过节目的形式表现出来的,而这种形式又会直接影响受众的收视情绪和效果。因此,恰当的节目形式可以缩短受众和编导之间的距离。
2优化生物化学实验教学内容的策略
2.1定性与定量实验相结合
作为一门实验性学科,生物化学应该包含定性与定量实验才是完整的研究方法。定性分析就是运用物理、化学的手段,对生物活性分子进行“质”的分析,再通过归纳和演绎、抽象与概括、分析与综合等方法,对获得的各种信息进行思维加工,由表及里、去伪存真,以了解生物大分子的存在形式。定量实验是以定性实验为基础的研究活动,研究生物大分子的性质、组成和影响因素之间的数量关系,收集精确的数据,然后进行统计分析。定性和定量结合研究有助于学生对生物大分子赋予意义的基础上产生正确的认知和准确的定位,认识生物分子运行、变化的本质规律,揭示其结构与功能的内在联系。生物化学实验内容包括对糖、脂质、氨基酸、蛋白质、酶、维生素、核酸、激素等生命分子的研究,还包括物质代谢与生物氧化实验,实验方法涵盖滴定、蒸馏、离心、分光光度比色、各种层析技术(薄层、凝胶、离子交换、亲和层析)、色谱技术(气相、高效液相色谱)、电泳、荧光、旋光法等。显然,相比于大学一年级开设的无机及分析化学实验已稍显复杂,是一门从基础实验过渡到专业实验的专业基础课。凭借这门课程学生初次认识到上述生物分子,依据循序渐进的原则,在有限的课时内选择有代表性的实验内容。例如我们在实际教学中,关乎生物分子的提取、分离、纯化、鉴定等内容选作定性实验,这些多为经典实验,一般占25%;而定量测定多为综合性实验,内容涉及基本知识在解决实际问题中的应用,一般占65%;另有10%的实验为定性与定量相结合的实验,内容多为探究性实验。学生通过实验,从特定的性质洞察这些物质的存在,从精确的数据了解它们在生物体内相互制约、相互转化的过程,根据质和量的统一促进学生对生物分子的全面认识,培养学生严谨的科学态度。
2.2验证性与探究性实验相结合
人们曾一度广泛提倡要摒弃验证性实验,认为只有大量开设综合性和创新性的探究实验才能培养出社会需要的人才。这种做法是违背教学规律的。探究性生物化学实验是探索生物大分子的未知性质,了解它们的组成、生物转化和变化特征,以及在机体内与其他分子的联系等的一种实验,受学生已知知识和技能的限制。验证性生物化学实验是指为了验证生物分子已被广泛认识的性质、概念、理论,通过演示再现其事实,强调其科学性。验证性实验可以把学生从懵懂状态引入生化知识的殿堂,有利于在较短的时间内获得更多的知识,继承研究方法,规范化、程序化的训练学生的实验技能,起到承上启下的作用。一些经典的验证性实验甚至可以激发学生的学习兴趣,有的验证性实验还可以发挥潜在的作用,例如利用前人的研究成果应用到一个确定的问题上比探究如何获得新成果要重要得多。所以在大力提倡探究性实验教学的同时不可随意摒弃验证性实验。我们需要做的是正确处理好继承和发扬的关系,把内容单一、彼此孤立的实验有机的结合起来,设立系列实验,实施层次化教学。例如,利用“3,5-二硝基水杨酸定糖法”测定马铃薯中还原糖含量是一个经典的验证性实验,如果利用该法测定马铃薯中总糖含量就在原来基础上增加了一个非还原糖的水解过程,再依据其还原性测定总糖,这就成为一个综合性实验;如果利用该法比较几个同学的唾液淀粉酶活力,这就需要定义一个“酶活力单位”,掌握底物与酶专一性、温度和pH对酶活性影响等知识的基础上,将糖和酶的作用加以拓展。显然,这个验证性实验很自然地过度到了探究性实验,提高了学生的学习兴趣。探究性实验就像这样通过具体实验来回答一个感兴趣的问题,激发学生的好奇心,培养科学探究能力。再如根据三聚氰胺事件、艾滋病、地沟油等时事关注热点,探讨相关的研究工作、提出解决方案、设计创新实验,引导学生跳出课本的局限,拓展学生的思维和知识面,并利用所学知识解决实际问题。如果说验证性实验是传授知识和方法,那么创新性探究实验是传播一种科研思想,甚至是一种科研精神和社会责任。
2.3“静态”和“动态”实验相结合
《生物化学》教科书由“静态”和“动态”两部分知识构成,所谓“动态”就是新陈代谢,简称代谢,是生物体表现其生命活动的重要特征。作为实践环节的生物化学实验,往往偏重于静态部分内容,即对生物大分子的定性定量研究方面的训练比较重视,而忽视了代谢调控部分的研究。这也许是因为实验课时不好掌握,实验所需的环境条件不易控制造成的。然而,从知识完整性来考虑,这是片面的,因为生物大分子在生命体内都不是孤立存在的,彼此之间有着错综复杂的关系,它们也不是静止不变的,不停地发生着化学变化,不断得到自我更新。所以,在生物化学实验内容中应该包含一定比例的“动态”实验,通过实验使学生明白生物大分子是生命的物质基础,其特殊运动体现着生命现象,生命是生物大分子的存在形式,而且代谢使生物大分子以一定的有序性处于稳定的状态中,一旦代谢紊乱,稳定的生物分子体系就要向无序发展,机体就会病变。按照物质转化的方向,“动态”知识应该掌握两对重要的概念,即物质的分解和合成代谢过程,能量的释放和供给过程。鉴于此,生物化学实验要有的放矢涉及这方面的内容,以引导学生学会综合思考问题。例如,以“肌糖原的酵解作用”实验为代表了解在缺氧条件下经过一系列的酶促反应,最后转变成乳酸,并供给组织能量;利用琼脂糖凝胶电泳分离检测乳酸脱氢酶同功酶,可以作为某些代谢紊乱或炎症疾病诊断的依据之一。
2.4实验的“正结果”与“负结果”
传统的教学模式总是希望学生得到正确的实验结果,于是,实验前总是给学生设计好各种操作流程,学生完全“照单抓药”,无需多加思索就能够获得预计的结果,毫无悬念,以至于学生提不起精神做实验,也无以挖掘学生的创新潜质。为了改变这种状况,我们在实际教学过程中通过创设问题情境,甚至适当设置“陷阱”,使学生明确探究发现的主题,然后设计实验实施方案,在实验过程中通过自己的思考和实践解决疑难问题,以提高学习兴趣,促进知识的融会贯通。例如在“2,6-二氯酚靛酚法测定维生素C含量”实验中,故意选择紫葡萄、沙棘、西红柿等作为实验材料,在它们的提取液中含有色素类物质,给滴定终点的观察造成困难,这就要求学生自己去寻找方法解决问题。有的同学选用陶土或活性炭脱色,有的同学选择脂溶性溶剂(加1mL氯仿)萃取色素,这就很好地排除了对水相滴定终点的干扰。为了解决由于白陶土或活性炭吸附,或者氯仿萃取对维生素C造成的误差,同学们进一步测定已知标准维生素C样品的回收率来校正未知样品的结果。一个普通的验证性实验通过更换实验材料调动起学生探究的积极性,使得一个“负结果”的实验方法得以延伸和完善。此外,在实验操作步骤中有意设置漏洞,留下一块空白,在学生现有知识的基础上给予一定的提示,同学们为了规避潜在的风险,自觉地认真预习实验项目,甚至查阅文献资料,这种效果远胜于硬性强调预习的重要性。例如在“血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳”实验中,血清是一个混合的蛋白质样品,其中各种蛋白质的等电点大多在pH4.0~7.3之间,在pH8.6的缓冲液中均带负电荷,在电场中都向正极移动。因此,点样端应该置于电泳槽的负极端。在以往的教学中反复强调这一点,总有学生放反薄膜。现在我们只把原理讲清楚,不强调具体怎么操作,那些放反薄膜的同学势必得不到实验结果,这种失败他将会牢牢记住,再给一次重做的机会,获得成功之后的喜悦不言而喻。实践表明,得到一个“负结果”所起的作用远大于顺利地得到“正结果”,至少学生可以在失败中引起警觉和反思,进而主动探求解决方案。
2.改善实验教学条件,增加实验教学学时
为了保证实验教学改革的顺利进行,提高实验教学改革的成效,需要进一步加强实验室建设。首先要建立开放实验室,将分子实验室、细胞生物学实验室和遗传学实验室整合为现代生物学实验室。从而优化了实验室的资源共享;其次增加教学实验经费,改善教学条件。
3.优化实验内容,构建实验教学新体系
3.1科学设置实验内容。在细胞生物学实验课程的教学过程中,教师需要调整课程内容。调整的原则:一合并技术单一、重复性的实验。如观察细胞形态结构、线粒体和液泡系的超活染色与观察、人类X染色体的观察等实验,可将这些单项实验组合为系统综合性实验。3.2建立“三性”实验教学模式。传统的细胞生物学实验教学内容多为验证性试验,为进一步深化实验教学改革,增强学生综合分析能力,数据处理及查阅资料能力和实践能力,所以制定了以验证性、综合性、设计性为中心实验的“三性”教学内容。验证性实验是通过验证某些已有结论使学生掌握某些探索自然事物的方法;综合性实验是运用本课程或与本课程相关的多种课程知识,对学生实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。
4.结语
为使细胞生物学实验教学质量上一个新台阶,拥有符合实际的教学模式,以适应新形势下实验教学水平的发展,所以进行细胞实验教学的改革是迫在眉睫的任务。通过优化实验内容,改革教学方法和教学手段,借助辅助教学手段等,让细胞实验课摆脱传统模式,最大限度地增强师范类学生的自主性与参与性,以利于培养具有一定创新潜能和动手能力的综合应用型人才。
作者:马勇 陈秀莉 图雅 单位:包头师范学院生物科学与技术学院
参考文献: