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关键词 兽医微生物学;形成性评估;发展;应用
中图分类号 G424.7 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)10-0286-02
教学评价作为衡量教学过程、结果优劣的重要环节,其科学性、客观性及全面性尤为关键。随着教育事业中科技水平的不断提升,多媒体网络教学应运而生,并取得了一定成果。近年来,研究性教学、翻转课堂等教学模式的运用,使传统的课堂教学更加生动、灵活[1-2]。兽医微生物学是本科动物医学核心专业基础课,该课程内容多、信息量大,基础记忆性知识点众多。因此,如何更好地调动学生的学习主动性与积极性,设计并建立全面、客观、科学、准确的教学评估体系具有深远意义。
1 现有教学评估方式
根据教学评估的功能、作用以及时间维度,可以将其分为终结性评估和形成性评估[3]。
1.1 终结性评估
终结性评估的表现形式通常包括期末课程考试和水平考试,并在教学结束阶段进行。终结性评估形式较为单一,其优点在于实行方便,且将考试成绩作为评价、鉴定的关键标准,在一定程度上能够对学生课程知识掌握情况进行有效评估。然而,其不足之处在于未将学习过程纳入评价体系,将考试成绩作为最终的唯一评价标准,过于强化了分数对教学评估的作用。此外,期末考试的方式在一定程度上打消了学期过程中学生学习的主动性,不能激发学生的主动性、创造性,不利于学生的全面成长。
1.2 形成性评估
形成性评估是根据教学目标,将多种评估形式与手段结合起来对过程性与发展性进行评估的过程。其特点在于能够对整个教学过程进行跟踪评价,评估体系更加丰富、健全、科学、合理。形成性评估手段丰富,包括学生自评、互评、教师对学生评价以及教务部门对学生评价等多种形式。
1.3 形成性评估与终结性评估的区别
1.3.1 评估时间。形成性评估通常贯穿于整个教学过程;终结性评估则集中于学期期末、教学结束或者阶段性教学结束时。
1.3.2 评估目的。形成性评估的目的侧重于探索教学过程存在的不足,了解教学对学生成长的帮助与促进作用,检验学生的能力与教学目标之间的差距;终结性评估则侧重于对教学目标的检验判断,评价学生的学习效果。
1.3.3 评估者。在形成性评估过程中,评估者范围较为广泛,且角色存在交叉,主要包括学生、教师、家长、教学管理部门等;终结性评估参与者相对单一,通常是指教师以及教学管理部门。
1.3.4 评估工具。形成性评估工具较为丰富,包括问卷、访谈、日记、自我测评以及资料分析等;而终结性评估工具主要指考试或者测验。
1.3.5 评估的影响。形成性评估的影响通常具有积极性,是对教学问题的诊断、对学生学习积极性的激发;而终结性评估有时会存在负面影响,缺乏全面性。
2 形成性评估的发展
由于终结性评估自身存在一定局限性与弊端,忽视了教学过程的重要评估价值,且在终结性评估中学生处于被动接受地位,其思维的创造性受到一定程度的约束。为此,形成性评估方法被提出并逐步受到重视。1967年美国的G.F.Scriven在其《评价方法论》中首次提出形成性评估的理念,并由美国教育家B.S.Bloom首次运用到教学实践当中,此后形成性评估理论不断推广至全球[4]。
形成性评估的核心理念在于激发学生主动构建的意识,让学生主动探索知识,而非被动地接受知识教育;教材应当是学生主动构建对象,而非单纯知识传授的载体;教师不能仅仅是知识的灌输者,应当是学生构建知识的帮助者。学习者在学习过程中的状态将影响知识的构建效果,只有在能够做到自我监控、测试与反思的前提下,才能够获取更好的构建效果,通过不断审视的过程实现学习者设定的学习目标。知识获取的过程是构建主义教学的重点,也是其核心价值的体现,知识获取的过程通常比只注重结果的终结评估更有意义。此外,形成性评估将“以人为本、以构建主义为本”作为根基,强调学习过程对于学生知识能力提升的重要性, “立足过程,促进发展”是这种评估思想的集中体现[5]。
形成性评估体系源于西方国家,国外相关领域的研究与应用也较早,形成性评估在我国的研究与推广起步相对较晚,2000年之前国内一直以终结性评估为教学中的主要评价方式,国内形成性评估概念首次在《英语教学大纲》提及;此外,在计算机网络、航海、国际商务等领域中,形成性评估的研究与应用也比较少见[5-7]。
3 形成性评估的实施
3.1 采用科学的评估方法
形成性评估体系轻测量、重描述。完成评估不仅仅是各种考核数字的累加,更多的是对评估指标的不断理解、描述与完善。科学合理的评价体系应当适用于绝大多数学生的教学评价,其核查评估指标具备全面性、合理性、科学性以及准确性。评估中要重视综合能力的发展,运用更具个性发展的前瞻性评估策略,进行科学全面的动态评估[8]。
课程体系的制定和完善本校生物专业本科“分子生物学”的教学体系自2005年以来进行了三次调整,第一次是从2005年起,采用了双语教学的模式,主要原因是当年本校面临本科教学评估,双语教学已经列为本科教学质量评估的观测指标之一,为使生物技术专业的课程的双语教学授课率达到15%,综合各方面因素,“分子生物学”双语教学成为一个试点。为开展人才培养模式的改革创新,“分子生物学”课程尝试采用双语授课形式,旨在提高大学生专业英语水平和直接使用英语从事科研的能力。但是当时适合高等师范院校本科生使用的原版分子生物学教材很少,几经筛选,本校最终将《InstantNotesinMolecularBiology》作为学生的教材。该书以24个专题的形式讲述细胞与大分子,蛋白质和核酸的特点,染色体结构,DNA的复制、损伤修复和重组,基因表达调控,分子生物学常规技术,每个专题相对独立,简洁易懂,但是系统性和深度尚有欠缺,难以适应学生考研的需求,所以在教学中,教师需要补充大量内容,因此无论教还是学,这本教材在使用中的缺陷都比较明显。鉴于此,自2009年起,本院选择了《现代分子生物学》作为教材,首先考虑该书由著名学者朱玉贤等编写,是“十一五”国家级规划教材,其次该书也是多所学校分子生物学考研复习的推荐参考书。该书在编排上分11章,从染色体与DNA,生物信息的传递,分子生物学方法,基因表达调控,疾病与人类健康,基因与发育,基因组与比较基因组学等方面介绍分子生物学基础理论和技术,在教学中,结合学生的实际情况,笔者并未完全按照该书的内容讲授,有些与生物化学、细胞生物学重叠的内容采用略讲方式,而有些内容则在教学中进行了补充或删减,例如:本教材中DNA修复和转座部分的内容薄弱,脉络不清晰,笔者主要依据《基因的分子生物学》进行了补充,而该书中一些与分子生物学主线关联不紧密的部分,则进行了删减,2012年,本校在多年教学经验积累的基础上,结合本科生的特点,出版了《普通分子生物学》一书,以易教易学作为编书的出发点,参考了多部目前国内外主流的分子生物学教材,构建了一个重在基础、兼顾前沿、简洁明了的体系,全书分6章,介绍了DNA的结构和复制,RNA的结构和转录,蛋白质的生物合成,基因表达的调控,分子生物学研究方法。该书在结构上分为三个模块,即基因组的维持、基因组的表达和调控、分子生物学技术,方便学生对学科体系的整体认识。
课程内容的优化分子生物学是从生物化学分化延伸出来的一门独立的学科,一些内容和生物化学有较多的联系或重叠。但是分子生物学有自身的学科特点,突出对生命现象分子本质的解析。由于本校生物专业的“分子生物学”课程是在“生物化学”之后开设的,在课程教学中,任课教师通过讨论,对教学内容进行了分析,确定了两门课的侧重内容,在注意系统性的前提下,着重讲解教材的重点与难点,例如:在“生物化学”中已经有较大的篇幅讲述生物大分子的结构,在“分子生物学”课程中将略讲,教师在讲解复制、转录和翻译等过程分子机制时,以温故知新的方式,将基础知识和基本概念进行要点概括,借此为下一步的教学做铺垫,并检测学生的背景知识掌握情况,这种教学方法不仅得到了学生的广泛好评,而且使学科特点在教学中更加突出,专业课教学学时分配更加合理,起到了引导学生关注专业基础知识关联性的作用。
课程设置的调整鉴于本校生物专业学生普遍有考研的需求,学生对“分子生物学”的教学要求高,希望能更贴近考研的要求,所以在2010年的培养方案中,分子生物学采取了分级、分段开设的方法,在大三面向所有专业开设的“分子生物学”,教学重点放在系统性和基础性上;在大四以选修课的形式开设的“高级分子生物学”,旨在通过教学促进学生提高专业基础理论的综合能力,在学科的深度和广度上做进一步的扩展,不仅补充了最新的国内外分子生物学前沿和热点内容,而且选择一些重点科研院所的考研真题进行剖析,引导学生完成拓展和提高。调查显示,学生普遍赞同这一课程改革方式。
课程实践环节与理论环节的有效衔接
实践教学是“分子生物学”课程的重要部分,但是由于条件所限,目前本校生物专业的“分子生物学”课程仅开设了理论课,实验课尚未开设。为解决这一问题,在理论教学中通过对教学内容的分析,尽最大可能的将基础理论的讲授和分子生物学基础实验相结合,坚持既要使教学沿着课程的主线进行,又要努力使实验技术的介绍与理论课教学合理的衔接的原则,一定程度上弥补了实验教学的不足,旨在通过课堂教学,使理论和实验教学融为一个有机的整体,一些代表性的分子生物学技术的原理和方法按照表1所示的安排在基础理论部分的讲解中进行了介绍。作为任课教师,要使课堂教学精彩,还应深入科研第一线,这样才能利用科研和生产实践中的例子丰富课堂教学内容。[1]尤其是分子生物学这样更新快的学科,教师必须了解和准确把握学科发展方向和前沿热点,将自身科研实践中的经验、体会和感悟传递给学生,激发学生的对科学研究的热情,调动学生学习积极性。值得注意的是,专业课教学要充分发挥学生在学习过程中的主体作用,努力提高他们的分析能力、综合能力和创新能力,引导学生将理论知识和实验技术内容有效的融合,在教学中采用了一些方法来激发学生的学习兴趣和主动性,例如:每节课之后有要点回顾和知识链接提示,留给学生较为宽松的时间进行复习和延伸学习;设置一些与本节课内容有关的基础题、提高题、实验分析题,安排学生课下自行选择完成,以便学生检测学习掌握的情况,及时将知识梳理归纳,增加了学习过程的开放性和自主性。
教学模式的探索和实践
双语教学作为一种的新的教学模式,顺应了国家培养复合型人才的要求,也是考评学校教学质量和水平的一个重要指标。[2]2005年本校生物专业的“分子生物学”课程作为第一批教学模式改革的课程,率先采用了双语教学形式授课,一方面是出于本科教学评估的要求,另一方面也是专业课教学模式的一种尝试和探索。从2005至2008年的实践和学生反馈意见上看,双语教学作为教学改革的一种探索是值得肯定的,调查显示,92%的学生认同和赞成双语教学,认为通过使用原版英文教材和全英文课件,感觉学习“分子生物学”并没有开课前想象中的那么困难,通过学习,理解和掌握了学科知识体系,专业英文的阅读能力得到较大的提高,对专业词汇有一定的积累,很有成就感,对这门课更有兴趣了。从任课教师的反馈意见上看,由于难以找到合适的教材,所以在备课上需要下更大的力气,充实教学内容,不少教师在教学中信心不足,担心由于缺乏专业英文口语训练,造成专业术语的发音错误等问题。所以实际上,本校生物专业分子生物学开设的动因主要来自学校本科教学评估的要求。
关键词:高校;大型仪器设备;人才培养
作者简介:闫浩(1983-),男,山西晋城人,安徽师范大学生命科学学院,助理实验师;李全发(1980-),男,安徽长丰人,安徽师范大学生命科学学院,实验师。(安徽芜湖241000)
中图分类号:G482 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)14-0111-02
随着我国经济的发展及对高校教学科研的投入逐年增加,高校拥有的大型精密仪器设备也逐年增加,但是目前普遍存在的问题是仪器效益低,大型仪器专业操作人才缺乏。[1]同时,大型仪器在教学中发挥的作用比较小。鉴于此,本文对利用学院大型仪器设备对本科学生进行仪器操作的人才培养进行探讨。
一、大型仪器设备在本科人才培养中的意义
高校大型仪器设备应该为人才培养服务。[2]2003年起,教育部对全国的普通高校进行了本科教学评估,其中一项就是单位学生拥有的仪器价值,所以学校购置了许多大型精密仪器设备,可以说许多普通高校的大型仪器设备本是为本科教学评估而购买的,其目的也应该是为本科教学服务。本校的大型精密仪器设备管理制度也规定:大型仪器的使用应以本科教学优先。
高校大型仪器设备用于本科教学也是提高仪器使用效益的手段之一。目前高校大型仪器设备普遍存在的问题是仪器设备的使用效益低,而且主要是用于科研,用于本科教学则比较少。这主要是因为这些设备价格昂贵,数量少,学生只能走马观花地参观或简单使用,而且用于教学不像用于科研能马上出成果。用于本科教学不仅能提高仪器使用率,提高其价值,而且也符合仪器购买的初衷。
仪器设备是开展实验教学的关键支撑条件,大型精密仪器设备更是本科实验教学中开发学生的创新意识、培养学生的创新能力、提高学生的综合素质的基础条件之一。[3]围绕大型仪器设备的功能开发与应用,调整验证性实验为主的实验教学体系,增加综合性、设计性和创新性实验项目,把学生作为实验教学的主体,强调学生的积极参与,利于形成师生互动的实验教学氛围,培养学生的创新能力。[4]
大型仪器设备是培养学生科研能力的重要基础。培养未来的科技工作者是高校的重要任务,所以在本科生中开设介绍大型精密仪器设备的课程,尽早让学生了解生命科学研究中常用的大型精密分析仪器设备,为将来用于科学研究做好基础,有着重要的意义。[5]精密仪器的购置首先应是为了培养人才。科学技术的飞速发展要求尽快地将先进的技术手段传授给学生。
在本科时期开设大型仪器的课程对培养大型仪器专业人才大有裨益。高校大型仪器效益低的一个重要原因是专业人才的缺乏,所以在本科生中开设大型仪器的课程,并采用分层次培养,也是培养大型仪器专业人才的很好途径。大型仪器专业人才培养难度大,主要是因为生物仪器分析技术汲取并融合了当代化学、物理学、数学、光学、电子学、计算机科学及信息技术等多学科的新成果与新技术,需要较宽的知识面,尽早开设此课对培养大型仪器的专业人才大有裨益。
二、“生命科学仪器分析”的课程设计
本院拥有显微镜,流式细胞仪,液相、气相色谱仪,荧光分光光度计,原子吸收分光光度计,实时荧光定量PCR等。尤其是显微镜,包括荧光显微镜、倒置显微镜、相差显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜,几乎包括所有常用生物显微镜。以此为基础,针对本院本科学生开设了“生命科学仪器分析”课程。
1.“生命科学仪器分析”课程的特点
生物仪器分析技术主要讲授生命科学领域常用大型仪器设备的运行原理、基本结构及其用途。[6]本门课程是各种理论和实践的充分结合,能够服务于生产和研究等实用性很强的工作之中。对它的学习过程将是一个知识综合运用能力和分析解决问题能力的提高过程。本课程采用分阶段培养人才。前期课堂教学以激发学生兴趣为主,介绍各仪器的基本原理和结构及其运用,后期采用更加灵活多样的方式培养实践操作技能和高级技巧。
2.课程内容建设
“生命科学仪器分析”课程内容建设紧密结合科研和实际生活,以安徽师范大学生命科学学院综合实验中心大型仪器开放式科研教学平台为依托,选取在生产和科研中具有广泛用途的生物分析仪器作为该课程的主要内容,以影视剧情节和诺贝尔奖及实际生活中活生生的例子为引子,介绍生命科学仪器在生命科学研究和实际生活中的功用,以仪器的原理结构和基本操作为核心。
3.实验教材建设
高校介绍生物领域大型仪器的教材多为分析化学方向的指导教材,专门用于生命科学领域的生物仪器分析实验教材很少,且因仪器设备的种类和型号不同,导致生物仪器分析教材实用性受到限制。基于这种现状和本院生物分析仪器的配备情况编写了适合本校本科生使用的《生物科学仪器分析》。该教材涵盖了大型光学显微镜、激光共聚焦显微镜、电子显微镜、高效液相色谱、气相色谱及气质联用仪、流式细胞仪、荧光定量PCR仪、荧光分光光度计、原子吸收分光光度计等。
4.课程培养方式
“生物科学仪器分析”课程采用两个阶段培养:仪器基本知识、实践技能的基本培养和高级技能的培养。
(1)基础技能培养。初级阶段的培养主要采用采用理论课程讲授和现场参观以及仪器的简单操作,主要目的一方面是培养学生的兴趣,另一方面进行仪器概论讲解,讲述仪器之间的共同点,以达到融会贯通的效果。
由于课程讲授的仪器种类较多,每种仪器的结构和原理又不相同,而且往往会涉及到物理、化学、计算机软件和自动化等知识,靠课堂的时间难以讲授清楚,而且由于缺乏感性认识和相应的知识结构,学生也往往无法深刻理解,容易产生厌烦情绪,如果学生不愿意听,再有用的课程也没有意义。所以结合实践尤其重要,除了现场的讲解和功能演示外,课堂讲授尤其结合科研和生活实践,以影视剧情节和诺贝尔奖及实际生活中活生生的例子为引子。比如现在深受大学生喜爱的一部电视剧《法证先锋》,经常会检验一些成分、指标等,都会用到一些分析仪器。近来食品安全比较热门,三聚氰胺、瘦肉精事件、重金属超标、农残检验都要用到一些分析仪器。历年生物医学诺贝尔奖更是离不开这些分析检测仪器。
为使学生能够达到融会贯通的目的,该课程还重点阐述清仪器的原理和不同仪器结构的相通之处。大书法家王曦之苦练书法,始终不能悟出真谛,后来练剑,却悟出书法的真谛。讲解一些仪器不仅有利于学生更好的理解,还可能促进仪器的创新和仪器功能的开发。比如基本许多的自动化仪器,信号采集通常都采用光电倍增管来记录信号;质谱仪、电镜等都需要真空泵来制造真空环境;激光共聚焦和流式细胞仪都采用激光光源;显微镜、分光光度计类仪器都需要一些滤光片或光栅等。
仪器技术是一门实践性很强的技术,理论知识必不可少,实践运用更是最终目的,理论结合实践是必不可少的,实验科学更是如此,但由于本科教学人数较多,每种仪器又仅有一台,学生只能简单了解和进行一些最基本的操作。所以,从学习此课程的学生中挑选一部分兴趣浓厚、知识结构基础比较好且责任心强、细致认真的学生进一步培养,意在培养能够独立操作大型仪器的人才。因为大型仪器价格昂贵,所以学生不仅要有知识结构,细心和责任心尤为重要,才能尽可能避免仪器的损坏。
(2)高级技能培养的程序和方式。
人员的选定:理论课程结束后,对希望进一步深入学习的人进行专门考核选拨,包括原理、结构和维护保养的相关知识等。因进阶培养更重要的是自学能力,故采用没有标准答案的开放题目,测试学生的自学和检索文献、解决问题的能力。
现场详细降解:此阶段由于人数较少,学生的目的明确,而且已了解仪器的基本情况,可以在仪器现场进行较详细的培训,包括仪器的基本结构、功能、基本操作、基本维护,使得学生能够进行基本的操作。
进一步补充相关知识。进行理论知识的系统深入培训,针对不同种类的仪器,为学生补充相关的背景知识。比如显微镜,是生命科学中使用很广泛的仪器设备,现在的大型显微镜功能强大,要用好维护好需要了解许多知识,包括显微镜的基本知识和概念、应用光学的一些知识、显微摄影的知识、光与色的知识、显微图像处理知识。色谱类仪器需要最基本的色谱理论、无机化学和有机物化学的基本知识、常用检测器技术、样品前处理技术、方法开发技术、色谱柱技术等,每一项都有很大的学问,需要学生能够较深入地了解这些,对深入开发仪器功能和遇到问题如何解决有非常重要的作用。
培养模式:专业培养采用类似于研究生的培养模式。
1)每年都选一批人,这样就可以上一届带下一届,这样不仅能减轻老师的负担,还能增加学习的效果,学生在课下还可以交流,类似研究生的培养。
2)课题培养。学校和学院开设开放课题、创新课题、大型仪器使用专项基金等。[7]利用课题来使用仪器,增加实战经验,更深入了解仪器的使用,同时可以完成本科毕业论文。
3)大型仪器平台是共享的,平时就会对校内和校外共享使用,这也是学生锻炼的好机会。
4)仪器公司的技术支持人员大部分具有硕士或博士学位,既了解生物学问题又精通仪器原理和应用范围,在主观上十分愿意参与高校的教学活动,是一支重要的不可忽视的教师资源。[8]
5)善用仪器公司的技术服务热线。目前大型精密仪器90%以上都是国外的大型跨国公司的产品,其售后服务,尤其是技术服务都很好。
三、促进教学效果需要的配套措施
兴趣是最重要的老师,但有时学生难免有惰性,对于选进来进一步学习的学生也需要有一定的奖惩措施来促进学习。
1.加分政策
进阶学习的学生如果学习效果经考核合格,能够独立操作一台大型仪器,可以加学分。
2.技术认证
经过2~3年理论和实践的培训,经考核达到一定水平,学院和学校可以颁发校级技术认证的证书,对学生的能力进行认证,增强学生就业的竞争力。
3.物质奖励
如果仪器共享效益较好,学生在帮老师完成测试任务、锻炼自己能力的同时,还可以获得经济上的奖励。
四、结束语
采用分阶段培养,在本科生中开设“生命科学仪器分析”课程不仅能够让大部分学生尽早了解大型仪器在科研和生活中的用途,增加知识面,促进就业,而且能培养一批专业的大型仪器操作人才。
参考文献:
[1]龚婕,吕卫兵.提高高校大型仪器设备使用率的探索与创新[J].实验室研究与探索,2011,30(8):393-395.
[2]李素琴,张有生.高校大型仪器应为培养人才服务[J].煤炭高等教育,
1993,(3):83-84.
[3]樊广华,霍学慧,郭风法,等.大型仪器在本科实验教学中的应用与管理探讨[J].中国现代教育装备,2010,(9):18-20.
[4]周云,阴金香,张四纯,等.大型仪器设备在大学创新型人才培养中的应用[J].实验室研究与探索,2011,30(11):274-277.
[5]王葆华,杨启军,欧阳菲,等.高校大型仪器设备的开发与应用[J].实验室科学,2010,13(1):159-161.
[6]林叶,李庆章,高学军.生物仪器分析技术实验教学实践与探索[J].牡丹江师范学院学报(自然科学版),2010,(4):79-80.
论文关键词:高校;大型仪器设备;人才培养
随着我国经济的发展及对高校教学科研的投入逐年增加,高校拥有的大型精密仪器设备也逐年增加,但是目前普遍存在的问题是仪器效益低,大型仪器专业操作人才缺乏。同时,大型仪器在教学中发挥的作用比较小。鉴于此,本文对利用学院大型仪器设备对本科学生进行仪器操作的人才培养进行探讨。
一、大型仪器设备在本科人才培养中的意义
高校大型仪器设备应该为人才培养服务。2003年起,教育部对全国的普通高校进行了本科教学评估,其中一项就是单位学生拥有的仪器价值,所以学校购置了许多大型精密仪器设备,可以说许多普通高校的大型仪器设备本是为本科教学评估而购买的,其目的也应该是为本科教学服务。本校的大型精密仪器设备管理制度也规定:大型仪器的使用应以本科教学优先。
高校大型仪器设备用于本科教学也是提高仪器使用效益的手段之一。目前高校大型仪器设备普遍存在的问题是仪器设备的使用效益低,而且主要是用于科研,用于本科教学则比较少。这主要是因为这些设备价格昂贵,数量少,学生只能走马观花地参观或简单使用,而且用于教学不像用于科研能马上出成果。用于本科教学不仅能提高仪器使用率,提高其价值,而且也符合仪器购买的初衷。
仪器设备是开展实验教学的关键支撑条件,大型精密仪器设备更是本科实验教学中开发学生的创新意识、培养学生的创新能力、提高学生的综合素质的基础条件之一。围绕大型仪器设备的功能开发与应用,调整验证性实验为主的实验教学体系,增加综合性、设计性和创新性实验项目,把学生作为实验教学的主体,强调学生的积极参与,利于形成师生互动的实验教学氛围,培养学生的创新能力。
大型仪器设备是培养学生科研能力的重要基础。培养未来的科技工作者是高校的重要任务,所以在本科生中开设介绍大型精密仪器设备的课程,尽早让学生了解生命科学研究中常用的大型精密分析仪器设备,为将来用于科学研究做好基础,有着重要的意义。精密仪器的购置首先应是为了培养人才。科学技术的飞速发展要求尽快地将先进的技术手段传授给学生。
在本科时期开设大型仪器的课程对培养大型仪器专业人才大有裨益。高校大型仪器效益低的一个重要原因是专业人才的缺乏,所以在本科生中开设大型仪器的课程,并采用分层次培养,也是培养大型仪器专业人才的很好途径。大型仪器专业人才培养难度大,主要是因为生物仪器分析技术汲取并融合了当代化学、物理学、数学、光学、电子学、计算机科学及信息技术等多学科的新成果与新技术,需要较宽的知识面,尽早开设此课对培养大型仪器的专业人才大有裨益。
二、“生命科学仪器分析”的课程设计
本院拥有显微镜,流式细胞仪,液相、气相色谱仪,荧光分光光度计,原子吸收分光光度计,实时荧光定量PCR等。尤其是显微镜,包括荧光显微镜、倒置显微镜、相差显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜,几乎包括所有常用生物显微镜。以此为基础,针对本院本科学生开设了“生命科学仪器分析”课程。
1.“生命科学仪器分析”课程的特点
生物仪器分析技术主要讲授生命科学领域常用大型仪器设备的运行原理、基本结构及其用途。本门课程是各种理论和实践的充分结合,能够服务于生产和研究等实用性很强的工作之中。对它的学习过程将是一个知识综合运用能力和分析解决问题能力的提高过程。本课程采用分阶段培养人才。前期课堂教学以激发学生兴趣为主,介绍各仪器的基本原理和结构及其运用,后期采用更加灵活多样的方式培养实践操作技能和高级技巧。
2.课程内容建设
“生命科学仪器分析”课程内容建设紧密结合科研和实际生活,以安徽师范大学生命科学学院综合实验中心大型仪器开放式科研教学平台为依托,选取在生产和科研中具有广泛用途的生物分析仪器作为该课程的主要内容,以影视剧情节和诺贝尔奖及实际生活中活生生的例子为引子,介绍生命科学仪器在生命科学研究和实际生活中的功用,以仪器的原理结构和基本操作为核心。
3.实验教材建设
高校介绍生物领域大型仪器的教材多为分析化学方向的指导教材,专门用于生命科学领域的生物仪器分析实验教材很少,且因仪器设备的种类和型号不同,导致生物仪器分析教材实用性受到限制。基于这种现状和本院生物分析仪器的配备情况编写了适合本校本科生使用的《生物科学仪器分析》。该教材涵盖了大型光学显微镜、激光共聚焦显微镜、电子显微镜、高效液相色谱、气相色谱及气质联用仪、流式细胞仪、荧光定量PCR仪、荧光分光光度计、原子吸收分光光度计等。
4.课程培养方式
“生物科学仪器分析”课程采用两个阶段培养:仪器基本知识、实践技能的基本培养和高级技能的培养。
(1)基础技能培养。初级阶段的培养主要采用采用理论课程讲授和现场参观以及仪器的简单操作,主要目的一方面是培养学生的兴趣,另一方面进行仪器概论讲解,讲述仪器之间的共同点,以达到融会贯通的效果。
由于课程讲授的仪器种类较多,每种仪器的结构和原理又不相同,而且往往会涉及到物理、化学、计算机软件和自动化等知识,靠课堂的时间难以讲授清楚,而且由于缺乏感性认识和相应的知识结构,学生也往往无法深刻理解,容易产生厌烦情绪,如果学生不愿意听,再有用的课程也没有意义。所以结合实践尤其重要,除了现场的讲解和功能演示外,课堂讲授尤其结合科研和生活实践,以影视剧情节和诺贝尔奖及实际生活中活生生的例子为引子。比如现在深受大学生喜爱的一部电视剧《法证先锋》,经常会检验一些成分、指标等,都会用到一些分析仪器。近来食品安全比较热门,三聚氰胺、瘦肉精事件、重金属超标、农残检验都要用到一些分析仪器。历年生物医学诺贝尔奖更是离不开这些分析检测仪器。
为使学生能够达到融会贯通的目的,该课程还重点阐述清仪器的原理和不同仪器结构的相通之处。大书法家王曦之苦练书法,始终不能悟出真谛,后来练剑,却悟出书法的真谛。讲解一些仪器不仅有利于学生更好的理解,还可能促进仪器的创新和仪器功能的开发。比如基本许多的自动化仪器,信号采集通常都采用光电倍增管来记录信号;质谱仪、电镜等都需要真空泵来制造真空环境;激光共聚焦和流式细胞仪都采用激光光源;显微镜、分光光度计类仪器都需要一些滤光片或光栅等。 转贴于
仪器技术是一门实践性很强的技术,理论知识必不可少,实践运用更是最终目的,理论结合实践是必不可少的,实验科学更是如此,但由于本科教学人数较多,每种仪器又仅有一台,学生只能简单了解和进行一些最基本的操作。所以,从学习此课程的学生中挑选一部分兴趣浓厚、知识结构基础比较好且责任心强、细致认真的学生进一步培养,意在培养能够独立操作大型仪器的人才。因为大型仪器价格昂贵,所以学生不仅要有知识结构,细心和责任心尤为重要,才能尽可能避免仪器的损坏。
(2)高级技能培养的程序和方式。
人员的选定:理论课程结束后,对希望进一步深入学习的人进行专门考核选拨,包括原理、结构和维护保养的相关知识等。因进阶培养更重要的是自学能力,故采用没有标准答案的开放题目,测试学生的自学和检索文献、解决问题的能力。
现场详细降解:此阶段由于人数较少,学生的目的明确,而且已了解仪器的基本情况,可以在仪器现场进行较详细的培训,包括仪器的基本结构、功能、基本操作、基本维护,使得学生能够进行基本的操作。
进一步补充相关知识。进行理论知识的系统深入培训,针对不同种类的仪器,为学生补充相关的背景知识。比如显微镜,是生命科学中使用很广泛的仪器设备,现在的大型显微镜功能强大,要用好维护好需要了解许多知识,包括显微镜的基本知识和概念、应用光学的一些知识、显微摄影的知识、光与色的知识、显微图像处理知识。色谱类仪器需要最基本的色谱理论、无机化学和有机物化学的基本知识、常用检测器技术、样品前处理技术、方法开发技术、色谱柱技术等,每一项都有很大的学问,需要学生能够较深入地了解这些,对深入开发仪器功能和遇到问题如何解决有非常重要的作用。
培养模式:专业培养采用类似于研究生的培养模式。
1)每年都选一批人,这样就可以上一届带下一届,这样不仅能减轻老师的负担,还能增加学习的效果,学生在课下还可以交流,类似研究生的培养。
2)课题培养。学校和学院开设开放课题、创新课题、大型仪器使用专项基金等。利用课题来使用仪器,增加实战经验,更深入了解仪器的使用,同时可以完成本科毕业论文。
3)大型仪器平台是共享的,平时就会对校内和校外共享使用,这也是学生锻炼的好机会。
4)仪器公司的技术支持人员大部分具有硕士或博士学位,既了解生物学问题又精通仪器原理和应用范围,在主观上十分愿意参与高校的教学活动,是一支重要的不可忽视的教师资源。
5)善用仪器公司的技术服务热线。目前大型精密仪器90%以上都是国外的大型跨国公司的产品,其售后服务,尤其是技术服务都很好。
三、促进教学效果需要的配套措施
兴趣是最重要的老师,但有时学生难免有惰性,对于选进来进一步学习的学生也需要有一定的奖惩措施来促进学习。
1.加分政策
进阶学习的学生如果学习效果经考核合格,能够独立操作一台大型仪器,可以加学分。
2.技术认证
经过2~3年理论和实践的培训,经考核达到一定水平,学院和学校可以颁发校级技术认证的证书,对学生的能力进行认证,增强学生就业的竞争力。
3.物质奖励
如果仪器共享效益较好,学生在帮老师完成测试任务、锻炼自己能力的同时,还可以获得经济上的奖励。
[关键词]遗传学;自主出题;双语教学;教学改革
[基金项目]2018年度福建农林大学本科教育教学改革项目“‘遗传学’双语课程评价方式改革”(111418083)
[作者简介]郑燕(1981—),女,福建莆田人,博士,福建农林大学生命科学学院生物技术系副教授,主要从事遗传学和分子生物学研究。
[中图分类号]G642.41[文献标识码]A[文章编号]1674-9324(2021)08-0161-04[收稿日期]2020-09-12
遗传学是生物类、农学类和医学类专业学生的重要专业基础课之一。随着科学技术的不断发展,关于生命遗传的谜团不断被揭开,新的遗传学理论、研究方法和成果不断呈现,学科内容不断更新。双语教学可以使学生在教学中能更好地接触到新的科学理论和观点,及时了解本领域新的研究方向、技术和前沿动态,对提高学生的國际化水平、科研素养和科研能力等均具有重要意义。然而,遗传学是整个生命科学中较难的课程之一,单纯讲授中文对学生来讲已有一定的难度,进行双语教学无疑会增加遗传学的学习难度。此外,遗传学仅依靠描述与记忆无法完全掌握,大部分内容重在理解,因此在学习过程中需要通过典型的习题练习才能真正地理解和掌握所学知识。
如何在双语教学中基于学生的英语水平和课程教学内容,提高学生对遗传学双语学习的兴趣、积极性和主动性,建立双语学习信心,增加师生的互动和交流,成为遗传学双语教学中急需考虑的问题。针对教学中遇到的问题,本文以学生为主体,建立多元化的遗传学双语课程评价方式,引入学生自主出题模式,以期改善遗传学双语课程教学效果,提升学生的学习兴趣和动力,促进学生主动而深入地学习遗传学知识。
一、自主出题模式的意义
目前人们对生物遗传规律的认识已经发展到分子水平。在知识爆炸的时代,遗传学知识更新快速,学生学习节奏非常快,容易导致对遗传学经典理论的学习不够深入,基础不够扎实,学习新知识时一知半解,从而影响知识的应用与创新。遗传学知识的理论性和应用性都很强,在教学中若仅讲基础理论,不仅教师难教,而且学生也难懂,若适时地插入各种例题进行解析,可极大提高学生的理解能力[1]。所以,做习题是学生学习过程中必不可少的环节,也是遗传学知识具体化、教师把握学情的主要方式[2]。
布卢姆于1956年提出教学目标分类理论[3],后又有学者于2001年对布卢姆教育目标进行修订[4],将认知过程维度分成六个层次(图1):记忆、理解、应用、分析、评价和创造,它是由浅入深的认知层次递进过程。前三个层次为初级认知,后三个层次是高级认知。学生通过课堂学习、提问、习题训练、课后作业等方式,了解相关知识,做到贯通融合,这是输入与被动吸收知识,可以实现记忆、理解和应用的教学目标,属于初级认知阶段;当学生能够在对知识的理解基础上加入自己有创新的见解,运用于自主出题中,真正地再梳理和再创造知识时,便进入了更高层次的认知。之后,学生要对知识进行吸收、运用,经过再加工、再创造,将所学知识变成有效的知识。此时,学生自主出题便是一个有效的途径[5]。
二、自主出题模式的实施过程
如图2所示,在绪论课上,即向学生说明本学期要采取自主命题考试的方式,同时说明命题的实施方法和具体要求,让学生有心理准备。命题共有四种类型,即选择题、填空题、判断题及案例分析题,要求全英文出题,并标有中文解释,以防英文表达不正确造成题目歧义,便于学生后续修改。章节授课过程中,要设置一些习题在课堂上练习,让学生了解出题的方式;授课完成后,要复习本章的重难点知识,列出考试大纲,自主出题一两次,对于知识点比较多或难的章节,如孟德尔遗传定律、连锁遗传、数量遗传等,可安排自主出题两次。
根据题目类型,将全班分成4个小组(每个小组成员数可不限,也适用于大班教学)。每个小组的学生出一种题型,如对于选择、判断和填空题,每人5题;对于案例分析题,每人2题。限定时间内完成题目后要做好汇总并发给学习委员,公布在学习群中,再通过组别轮转的方式优化学生给出的题目,找出错误的地方并进行完善。如出选择题的学生优化判断题,出判断题的学生优化填空题,以此类推。组内学生要有分工,一部分学生负责优化找碴,一部分学生负责归类,一部分学生负责汇总。全部完成后,各组学生将完成的题目发给教师,教师要核查学生的出题情况,在课堂上将一些出彩或较难的题目进行解析和点评。这些题目将形成题库,在后续的测验和期末考试中将抽取部分作为考题。
学生自主出题时可能存在抄袭现象。比如,有学生可能直接抄袭网上试题完成任务,没有认真思考和主动创新;也可能因对知识点的把握不够透彻,出题水平偏低,覆盖不到重点。针对以上问题,教师在授课时要做好备课工作,提炼课程内容,及时分析学生的出题情况,并对学生如何出好题进行引导,传授一些出题的技巧,鼓励学生创新。
三、自主出题模式的效果
学生自主出题,让学生从被动学习转变为主动思考。在自主出题过程中,不同水平和层次的学生会提出不同的问题,学生有很大的自由度,通过出题的反向思维,能够找到适合自己的复习方法和总结方法,激发学习兴趣。同时,学生在出题过程中会对相关知识反复斟酌与思考,极大地锻炼了自身的逆向思维、解决和分析问题的能力。
根据学生的出题内容,教师可以分析学生的学习态度和学习效果,有针对性地教学。比如,有些学生出题时,特别是选择题和填空题时,会简单地将课本上的一句话直接作为题目,说明该学生在学习中一直采用应付态度,对知识点的理解也不够透彻。相反,有些学生出题时会认真思考,巧妙设计,如针对孟德尔疾病章节,设计了一个较为复杂、人数众多的家族病例系谱图(图3),题目紧扣本节重难点知识,说明该学生已经充分掌握了相关知识。
此外,学生出题时要搜索大量的资料,不仅要学会模仿现有资料中的题目,还要学会改造和创新。同时,应用中英文进行双语出题,附带答案解析,也会加强学生对专业术语和英语的应用,对学生的双语学习起到事半功倍的效果。对于学生所出的题目,教师可以作为分析学生学习态度和知识掌握程度的第一手资料,判断学生的思维路径和英语表述是否有误,从而获得有效的信息反馈。
四、课程评价方式
为克服传统期末一考定最终成绩存在的种种弊端,本课程采取多元化的考核方式。传统的课程成绩评定方式多是期末考占60%~80%,平时分占20%~40%。改革课程评价方式之后,期末总评成绩组成呈现多元化:第一、第二、第三阶段的考试成绩各占20%,自主出題成绩占20%,平时成绩占10%,考勤占5%,问卷调查成绩占5%(图4)。全部的教学内容分三阶段考核。平时成绩和考勤成绩主要根据智慧教学平台“雨课堂”中反映出的学生学习情况来评定。该方法注重学生学习的过程性评价,有效地督促学生重视平时的学习,减轻学生的期末复习压力。同时,学生自主出题中的部分题目会作为测验考题,这不仅增强了学生自主出题的积极性,也使学生能够全面复习所学知识。
五、课程改革效果
2019年自主出题模式在两个班级中(2018级生物信息学专业28人、2018级生物科学基地班40人)进行试验教学。为评估该教学改革效果,期末时对68位学生进行问卷调查。问卷调查包括11道选择题和3道主观题,调查成绩占总评分数的5%。选择题和主观题没有标准答案,不会根据学生的选项打分,打分依据是学生对主观题的回答态度。有些学生没有回答主观题,分数只能得3分,所以问卷调查的分数在3~5分。
经统计,70.1%的学生能以认真的态度出题,17.9%的学生应付完成,7.4%的学生迫于压力才完成出题任务。52.5%的学生的题目是自己思考后设计出来的;47.5%的学生出题时会从参考书或网络上搜索的资料对旧题进行改造、创新;93.2%的学生认为该模式对双语学习起到促进作用;94.2%的学生认为该模式能激发其学习兴趣,提高主动性;98.5%的学生认为自主出题模式可以提高自身的分析能力和自主学习能力。同时,学生还对教师的教学方式和教学内容进行评价,提出了很好的建议,加强了师生间的有效沟通和交流,有利于后期教学的改进。