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在现代社会中,学生仅仅有专业知识是远远不够的,还需要具备跨学科能力。另外,由哲学观点看,事物是普遍联系的。同样,生物学科与其他学科也存在着一定的关系,交叉渗透。在高中生物教学过程中,为了让学生运用多种角度、多种方法探索研究科学知识,整体理解生物知识,全方位思考问题,关注知识联系,了解知识系统,学会综合分析与解决问题,并打破学科封闭教学,教师需要注意各学科之间的内在联系,巧妙展开综合渗透教学,在生物教学中灵活穿插其他学科知识,从而拓宽学生思路,提高学生知识迁移能力,构建知识横向联系,形成综合学习意识。同时,在综合渗透教学中,教学氛围更为开放,更能吸引学生,强化师生互动。其次,穿插的知识一般是学生在其他学科中所学的,这就增强了知识的亲切感,让学生活用所学知识,进行正向迁移,有效分析与解决问题。如学习“光合作用”这一知识点时,与物理知识有一定的联系。比如温室栽培蔬菜时,顶棚通常运用哪种色彩的玻璃才可使蔬菜产量得以增加;叶绿体色素吸收光谱等,在教学过程中,生物教师可启发同学们回顾物理所学的物体的颜色、光的色散等知识,引导学生分析探究,让学生加深理解。
再如生态系统中的能量流动,则可运用物理学科中的热力学定律加以说明。又如分析耕松土的意义时,教师既要让学生明白通气促进根的呼吸作用,也需要让学生注意保水作用。其中,保水原理与物理知识中的毛细现象有着紧密的关系,教师可指导同学们分析研究:土壤板结则产生了不少毛细管,而地下水则沿毛细管逐步上升至地面,于是会大量散失,而通过中耕,主要是破坏土壤中的毛细管,以使地下水得以保存下来。另外,生物与化学知识有着紧密关系。比如碳是生物体最基本的构成元素,在生物体知识教学过程中,教师带领同学们结合化学学科中的碳元素化学性质及其化合物加以研究。这样,通过适当延伸拓展,有助于学生结合其他学科知识更深刻地理解生物知识,学会联系学习,提高知识迁移能力、跨学科能力。
二、灵活运用多媒体技术,强化生物课堂教学
在现代教育中,信息技术得到了广泛运用,对课堂教学有着十分重要的辅助作用。因为多媒体信息技术图文并茂,音视融合,给学生营造出一种真实自然的学习氛围,让学生可以更直观、更生动地感知抽象知识,更深刻地理解复杂知识,更积极而主动地融入课堂教学活动。所以,在高中生物教学中,对于一些理论性较强的知识,教师需要整合视频、动画、图片等多媒体手段,以吸引学生课堂注意力,让学生更乐于接受生物知识,对生物学习充满热情。
关键词:基础生物化学实验;教学方法;改革措施;现状分析
基础生物化学实验是生物科学及相关专业必修的一门基础性实验课,随着现代生物化学实验技术的快速发展,生物化学已渗透到生命科学的各个领域,成为其他实验性学科和专业的基础和先导课程[1,2]。基础生物化学实验是师生共同探讨学习的一门实验学科,是扩张充实生物化学实验学者的知识面之一,能提高学生对生物化学的理解能力、对实验的动手操作、思维扩散以及观察讨论团结和实践总结领悟能力[3,4]。许多高校将基础生物化学实验作为单独的课程进行开设,然而在基础生物化学实验的教学过程中,笔者发现存在一些较为明显的问题,该文就长江师范学院生命科学与技术学院基础生物化学实验课程的现状进行了分析,并对主要问题提出相关建议和改革措施。
1地方高校基础生物化学实验的现状分析
1.1教学内容陈旧,综合性实验较少
基础生物化学实验要求学生掌握生物大分子物质的分离、纯化、定性和定量分析技术[3]。由于教学大纲陈旧,没有及时更新实验项目,教学内容主要以经典的、基础的生物化学实验为主,如:糖类的性质实验-糖类的还原作用、氨基酸的纸层析分离、蛋白质及氨基酸的呈色反应、蛋白质的沉淀反应及等电点的检测、蛋白质含量的测定-考马斯亮兰法、总氮量的测定-凯氏定氮法、氨基酸的分离鉴定-纸层析法、血清蛋白的醋酸纤维薄膜电泳、果胶的制备、维生素C的定量测定等,一些前沿的、当下常用的实验技术,如:酶联免疫法、Western印迹和高效液相色谱等,学生接触较少。由于综合性实验需要一定的经费和仪器、实验时间相对较长、需要实验老师更多投入,地方高校基础生物化学实验课程综合性实验开设的比例相对较少。
1.2经费投入有限,先进仪器设备缺乏
地方高校教学经费有限,对实验课的投入相对较少,使许多实验大打折扣,甚至无法开展。特别是一些仪器设备数量较少或缺乏,如:移液器、高速冷冻离心机、电泳仪、分光光度计、超低温保存冰箱、凝胶成像系统和高效液相色谱等。而上课的人数较多,多人共用一台仪器,或只有老师和部分同学能操作仪器,学生不得不在相应时间内几个人一组完成一组实验数据,而分小组进行实验的结果是,总有学生当观众,久而久之,部分同学就不愿意动手操作。
1.3“傻瓜式”实验,学生自主思考空间有局限
传统的基础生物化学实验教学方式是:课前教师准备好相关的实验药品、材料及仪器,上课时由教师讲解实验步骤,并由老师进行示范操作,在老师的指导下学生操作实验,实验结束后学生撰写实验报告。学生称之为“傻瓜式”实验,因为学生不用准备药品及材料,不用考虑实验的成功与失败,不用考虑为什么要这样做、有没有更好的方法,只需要按老师说的实验步骤进行就可以,学生自主思考的空间有局限。由于做实验的学生比较多,实验中老师和学生一对一进行讨论的机会较少,学生的疑问往往得不到解答,对于实验中有没有更好改进实验的办法,师生之间的交流更是少之又少。
1.4实验教学时间安排不合理
基础生物化学实验按实验项目进行,每个实验3~6个学时,学校按学时给老师算工作量,许多老师为了在规定学时上完实验课,一是尽量安排简单、容易操作的实验,减少综合性实验;二是对于实验时间较长或处理时间较长的实验,侧提前准备实验,学生只操作实验的部分内容,进而影响实验的效果。随着学生人数的增多和很多实验课程都单列成单独的课程,实验课的安排经常出现冲突,许多实验都安排在晚上和周末,导致很多同学和老师都有厌倦情绪,教学及学习的主动性较差。这样造成基础生物化学实验课程安排了较多实验,但综合性的、真正由学生完成的实验却寥寥无几。
1.5考核方式僵化,不能调动老师及学生的积极性
对学生成绩评定主要考核内容包括实验态度、实验报告和期末考试3个部分,其中实验态度占实验总成绩的20%,实验报告占40%,期末考试占40%。实验态度,主要考察完成实验预习报告情况,以及实验课学生迟到、早退及旷课情况。实验报告成绩根据实验报告的规范性,实验结果和实验现象的正确性,以及对存在问题的分析处理办法等进行综合评定。期末考试主要考察学生理论知识及对仪器操作规范性。考核的主要依据主要是以文字形式表现出来的东西,导致实验课平时多数学生抄袭预习报告和实验报告,考试背背理论和仪器操作步骤就可以过关,这样不认真进行实验操作也能得高分,忽略了对实验操作过程的考核,不能真正调动学生的学习兴趣。对教师的考核主要是完成教学时数、上交相关教学材料,对教学效果的好坏没有考核和评价。教师认真负责与否、教学效果好与坏,最后算的工作量都是一样,严重影响教师工作的积极性,也不利于教师进行教学改革与创新,因为只要有改革,必然要求付出更多。上交的教学材料也较多,如:上一门实验课要上交教学进度计划、实验试做记录、学生预习报告、学生实验报告、实验室运行记录、实验运行记录、考核方案、试卷审核表、空白试卷、学生考试试卷、成绩册、成绩登记表和试卷分析表等,如此多的材料让老师自顾不暇,哪还有心思搞改革、创新。
2基础生物化学实验教学改革建议及措施
2.1结合教师科研,加大综合性实验的比例
教师是学生的引路人和榜样,学生科研素质和创新能力的培养是以教师的科研水平和能力为前提的,一个不具有较高科研水平和创新能力的老师是不可能带领他的学生走上科研和创新之路的[4]。因此,生物化学教师,只有努力进行科学研究和探索,不断更新自身知识结构,提高自己的科研水平,并将科研内容引入基础生物化学实验,及时更新实验内容,在实验内容选取时,应多选用实用性强、综合性强的实验,才有可能开阔学生的知识视野、激活学生的思维。甚至学校可以规定基础生物化学实验课综合性实验的比例不低于多少,对于综合性实验可以加大工作量的折算系数。以综合性实验增加实验的探究性,调动学生的兴趣。
2.2增加实验经费的投入
实验室是进行教学、科学研究和技术开发的重要基地。实验是课堂教学的延伸,是理论联系实际的重要手段,是学校教学和科研工作的重要组成部分。实验室是培养学生的素质和能力的主要实践基地,实验室的建设是专业课程建设中的重要组成部分[4]。所以,学校应逐步完善实验室的建设、仪器设备和用具的配置,保证实验教学经费的投入。这样不仅有利于基础生化实验课程的建设,也可为学生提供充分的操作空间。
2.3改变教学方式,引导学生主动思考
教师在生物化学实验教学过程中要勇于创新,不断创新教学内容,不断把自己的、他人的、世界的最新科研成果融进普通生物化学实验课中,改变过去那种“照葫芦划瓢”的实验教学模式,注重培养学生主动获取知识、独立思考和解决问题的能力,形成以培养学生做学问做研究为主的新模式,这样才能在潜移默化言传身教中培育出学生科研创新的素质[5,6]。如:部分实验项目可以安排学生自己查阅资料、设计实验方案、准备药品及材料,并独立完成实验,引导学生主动参与实验。
2.4合理安排实验教学时间,多种渠道激发学生学习兴趣
合理安排实验时间,应保证实验室和教师的数量,尽量减少实验组学生的人数,保证每一个学生都能够有机会操作实验,增加学生的动手能力和独自思考的能力。打破传统的每一个实验在固定时间集中进行的设置,让实验老师合理安排时间,让学生尽量参与实验全部过程。让学生积极参与到实验中来,由被动变为主动。鼓励学生多参与实验课相关活动,如:参与实验相关的讲座、参与教师相关科研项目、大学生“挑战杯”、创新创业项目和学生科研项目等。在教师的指导下,学生独立完成生物化学相关的实验,最后完成科研任务,体会实验带给学生的苦与乐,帮助学生真正理解科学的含义,让学生从心底里改变对实验的态度,激发学生对实验浓厚的兴趣,从而由衷地热爱实验[7,8]。
2.5合理考核,调动师生的积极性
应注重实验过程的考核和综合性实验能力的考核。为了使考核更加科学合理,激发学生的积极作用,将考核方式改为综合考查学生实验能力。实验总成绩中,实验考勤占10%、预习提问占10%、实验操作占30%、实验报告占20%、期末开发性综合实验占30%。其中实验操作成绩在每次实验完成之后马上给予评定,实验报告着重考查学生的结果分析与讨论、心得体会,检查学生能否根据学过的理论知识和操作技能,对实验结果、实验方法和技术等提出自己独特的见解。开发性综合实验为选一些具有一定综合性、应用性和可操作性的题目,学生自选题目,学生自己查阅资料、设计实验方案、准备药品及材料,并独立完成实验及结果分析,根据对实验的完成情况进行成绩评定。这种方法使得学生在平时实验课上严格要求自己,重视实验操作和动手能力的提高。建立一套公正、合理、科学的实验教学评估体系,包括实验人员管理与考核体系、教师实验教学质量评价体系和学生实验教学质量评价体系。课程上采取评比竞争,让教师感到有一定的压力,从而提高教师的责任心和进取心。
3结语
生物化学是一门基础性的、快速发展的学科。新理论、新技术每时都在不断涌现,要建立能适应时展的生物化学实验教学模式,就必须对现有的教学模式不断进行改革和创新,这是一项长期而艰巨的任务,需要生物、化学教师不断探索,在实践中不断提炼出新的教学理念,并能够积极与大众分享,以提高高校大学生的能力素质,为国家培养出具有独立分析问题和解决问题能力的创新型人才。
作者:陈发波 单位:长江师范学院生命科学与技术学院
参考文献:
[1]李欣,赵玉红,周浩,等.基础生物化学实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索,2016,35(3):161-165.
[2]李宁,陈明红.生物化学实验教学改革的实践与体会[J].科技创新导报,2015(5):227-228.
[3]王进波,齐莉莉.基于应用型创新人才培养的生物化学实验教学模式探索[J].生命的化学,2016,36(3):413-416.
[4]倪志华,周艳芬,张瑞英,等.基于提高学生综合能力的生物化学实验考评体系建设[J].教育教学论坛,2016(1):230-231.
[5]吴功庆,易运红.生物化学实验教学改革与创新思维能力的培养[J].广州化工,2015,43(4):231-232.
[6]刘慧慧,迟长凤,吕振明.开放式生物化学实验教学改革探索[J].安徽农业科学,2015,43(7):379-380.
生物信息学是在生命科学、计算机科学和数学的基础上逐步发展而形成的一门新兴交叉学科,其实质就是利用信息科学与技术对生物数据进行获取、处理、存储、、分析和解释,进而揭示纷繁复杂的数据中所蕴含的生物学本质[1]。作为21世纪生命科学领域发展最为迅速的学科之一,生物信息学已经成为生命科学研究领域的重要学科[2]。实验室的每一项技术,从简单的基因克隆、基因数据分析到生物大分子进化研究都需要应用到生物信息学,因此,对于生物类专业的学生而言,掌握生物信息学的相关知识尤为重要。我国各大专院校都在不断努力创新和改进现有生物信息学课程的教学方法与方式。因此,作者结合近五年来开设生物信息学课程的教学实践,分析了目前生物信息学课程教学中存在的主要问题,提出几点建议,希望能够有助于推动生物类专业生物信息学课程教学质量的提高。
一、生物类专业生物信息学课程教学中的问题
1.生物信息学教材的选择。生物信息学的发展速度快、内容广泛,目前很多国内高校使用的教材多为国外教材的影印版或者中文翻译版本,国内引进的生物信息学相关的英文原版教材中有些属于科普性质,内容过于简单,而有些偏重介绍生物信息学的计算方法或模型的建立,过于复杂[3]。而国内相关教材更新较慢,课堂内容涵盖的知识面和知识点相对减缩,而且一些前沿的数据和先进软件没有讲授,这些对学生的发展和生物信息知识的合理运用极为不利[4],因此,目前导致很多高校教师无法选择适用于生物类专业的生物信息学教材。
2.教学大纲安排不合理。生物信息学是一门集分子生物学、计算机科学和数学等多个学科的交叉学科,它囊括了基因数据获取、基因预测、序列比对、序列拼接、分子进化、蛋白质序列分析、蛋白质结构预测、分子建模、药物设计以及基因芯片蛋白芯片等内容模块,同时各领域内容还涉及到具体的计算方法、概率统计、机器语言等知识模块。由于课时设置有限,如果教师在课堂教学对各领域内容面面俱到,会造成大部分内容都只是蜻蜓点水,学生学完以后虽然接触了很多东西,但在生物研究中遇到实际问题还是束手无策。
3.教学内容滞后。生物信息学是一个快速发展的学科,随着生物学科自身的发展和研究的深入,新的数据库和信息资源不断涌现,各种数据库和软件的更新换代非常频繁,如果教师所讲授的在线服务器、分析软件、讲解实例都不是当前最普遍的,学生学完后打开最新的在线服务器或是相关分析软件依然不会操作。
4.教学方法和教学手段存在不足。生物信息学教学普遍采用普通教室多媒体讲授,而生物信息学课程是一个实践操作课,学生经常要动手操作,普通多媒体教学与实践操作教学相脱节。传统的讲授很难与实践教学效果相比,很多学生虽完成了生物信息学课程学习,也接受了很多生物信息学的理论知识,但在进入大四阶段做课题研究完成毕业论文时,遇到需要在数据库查询序列、用软件分析序列或蛋白性质、结构特点等问题时依然束手无策。
二、生物类专业生物信息学课程教学建议
1.调整教学大纲。对于生物类专业的学生来说,生物信息学是生物研究中的辅助工具,不需要掌握生物信息学算法或软件编程细节,而是培养学生运用生物信息学的方法来解决生物研究中遇到的问题,比如能够应用检索工具查找序列等相关的数据信息、利用比对软件或是BLAST在线服务器对感兴趣的序列进行比对分析、选择适当的建树方法对DNA或蛋白序列进行系统发育树的构建、可分析蛋白序列信息并预测其三维结构以及引物设计等。因此对于生物类专业学生的教学,应重点培养学生的实践能力,尤其是关于数据库的使用和分析软件的操作,使他们以后在生物相关领域的工作中能学以致用,所以对于当前生物类专业的培养目标应以应用为核心安排教学大纲。据此,确定了以下的教学内容:教学内容共54学时,分为理论基础和上机实践两部分。理论教学内容共36学时包括:生物信息学绪论、生物信息数据库的查询与搜索、基因和蛋白质序列比对、序列拼接、生物进化与分子系统发育分析、基因预测与引物设计、蛋白质结构及其预测、计算机辅助药物设计;上机实践共18学时包括:常用生物数据库的查询与搜索、核酸序列检索与分析、多重序列比对和系统发育树的构建、PCR引物设计及评价、蛋白质序列分析及结构预测。
2.教学内容主次分明。由于生物信息学技术及分析手段更新迅速,教学内容会显得越来越臃肿,作者建议对于生物类专业的学生可以以生物信息学方法的掌握和生物信息学工具的应用来设计教学内容,关于生物信息学本身涉及到的一些数学模型和编程算法,可简略讲授,教学过程中尽量把有限的教学学时用到以生物信息学为工具解决生物学研究问题的教学中去,避免“面面俱到”的灌输式教育。例如,对于讲授序列比对这一章的知识,关于序列比对所使用的方法PAM和BLOSUN矩阵,对于如何采用数学方法构建这些计分矩阵过程可略过,只需简要介绍PAM和BLOSUN矩阵的概念意义以及用途,重点放在如何使用生物信息学软件进行序列比对,并理解各参数设置的意义。另外,在生物信息学各教学内容模块中涉及到的相关数据库及软件种类繁多,其数量在不断增加,版本也在不断更新。例如在讲授生物信息数据库的查询与搜索这一章节时,涉及到的数据库有核酸序列数据库、蛋白质序列数据库、蛋白质结构数据库、基因组数据库、蛋白组数据库、代谢组数据库等,而每个种类又含多个不同的数据库,比如核酸序列数据库有GenBank、EMBL和DDBJ等,蛋白质序列数据库有swiss-prot、TrEMBL、NCBI和UniProt等。因此,我们重点介绍了3大门户网站NCBI、EBI和SIB,其中我们着重介绍了NCBI的用于提取序列信息的工具――Entrez系统,Entrez将科学文献、DNA和蛋白质序列数据库、蛋白质三维结构数据、种群研究数据以及全基因组组装数据整合成一个高度集成的系统。因此我们给学生演示并要求学生掌握如何采用Entrez查询DNA和蛋白质序列等。另外在讲授分子进化与系统发育分析这一章节时,要进行序列比对及系统发育树的构建,可以使用ClustalW、BioEdit、DNAstar、phylip、MEGA、PAUP等本地软件,也可以使用The PhylOgenetic Web Repeater(POWER)和Evolutionary Trace Server等网络在线服务器分析。考虑到软件的通用型、易用性及本专业学生的英语水平、计算机操作水平,我们选择ClustalW进行多序列比对,然后采用phylip软件包构建系统发育树,并要求学生掌握如何使用这两个软件构建系统发育树。MEGA及其他在线服务器只简单介绍具体操作方法作为辅助资料供学生自学。
学校教育的目的不是培养复现型人才,而是创造性、综合性人才。因此,在中学生物学教育中,教师除了进行知识教育外,还要特别注意过程教育和学法教育,逐步培养和考查学生,使学生学会学习、学会思考,从而提高文化科学素质。改变教学观念,运用教学规律,切实发挥学生学习的主体作用。
(一)尊重赏识学生。
教师应尊重学生,相信学生的能力,对学生抱有良好的期望,会让学生出现满足和自信。教学上应多激励,少指责,更不能贬低学生的学习能力,学生回答问题时,不管正确与否,教师都应认真听取,如果学生回答不了,要听他说说什么地方不懂,并耐心引导学生思考;如果学生回答有误,也应留有余地做出评价。对于学习困难的学生,他们的自尊心往往被自卑感所掩盖,感到低人一等,所以我们教师决不能鄙视他们,而是更要亲近他们,尊重他们的人格。既要看到他们的不足,又要看到他们身上不甘落后、要求上进的“闪光点”,及时肯定和表扬,会让学生感到自己能被承认,精神上得到满足,心情愉快,学习自然感兴趣,学习的自觉性、刻苦程度也会得以提高。
(二)鼓励激发学生。
心理学研究表明,中学生的学习动力和兴趣仍然不够稳定和持久,时而信心百倍,时而垂头丧气。在初中生物学的学习中,学生对丰富多彩的生物世界充满热情,他们的学习兴趣往往是浓厚的,但到了生物学概念、术语以及抽象的生理现象,学生的学习兴趣极易消失,甚至厌恶。教师要根据学生思想变化的具体情况,选择最恰当的时机,结合具体的学习内容激励学生,使他们自觉自愿努力学好生物学。
(三)注重课堂教学。
教学的主阵地是课堂,如何提高课堂效率是每个教师都要认真思考的问题。生物学科要充分利用好课堂的45分钟,发挥教师的主导作用和学生的主体作用,提高教学质量。
二、重视基础知识,加强教学规范性
(一)学法指导。
在教学中教师不仅要注重教法得当,更要注重对学生学法的研究。教与学是教学过程中矛盾的两个方面,二者不可偏废。教师为主导应重在“导”上下功夫,学生为主体应在“学”上。一个好的教师应该教给学生“怎样学”的方法,学生学习效率的高低在很大程度上取决于学生的学习方法是否正确、科学。教师若忽视对学生学法的指导,不仅教学效果不佳,而且也影响学生独立获取知识的能力、分析问题、解决问题的能力。怎样帮助学生尽快地掌握有效的学习方法,教师的指导是很重要的。如指导学生制订学习计划;指导学生预习教材;教会学生列举内容提要;启发学生的思维,利用教材中设置的讨论指导学生读书思考;做习题时指导学生审题,挖掘题目中隐藏的信息等都是培养学生学习方法的有效途径。学生就会获得真正意义的学习主动权,自觉地而不是盲目地去学习。
(二)规范训练。
在今后的教学中,必须加强规范化训练,注意多给学生留有消化的余地,做到稳扎稳打,狠抓知识和能力双落实;注重强化训练,不仅仅是在学生答题出现错误时,纠正过来就完事,更重要的是找出错误的原因,必要时再有针对性地进行类似的训练;加强语言表达能力的训练;创设情境,让学生有机会充分暴露错误和薄弱环节,对症下药,使学生在知错、纠错过程中达到规范训练的目的。
三、加强实验教学,注重实验探究性
生物学是一门以实验为基础的自然科学,如何进行实验教学,提高实验教学的效果,是我们全体生物学教师需要深入研究的问题之一。然而,由于多数学校实验条件不足,很多课本规定的学生实验都没做,有的甚至连演示实验都没做全,学生的实验能力普遍较差,这种状况越来越不适应课程改革的要求。掌握实验原理、设计实验方案、熟悉实验步骤、辨析实验现象、表述实验结论是我们在今后实验教学中要引起重视的几个方面。我们要克服注重实验讲解,忽视实际操作;注重实验验证,忽视实验探索;注重实验结果,忽视实验描述等教学现象。
(一)注重演示实验的示范作用。
充分发挥演示实验的作用,向演示实验要质量,是生物学教师应该掌握的一门教学艺术。做演示实验时,教师应从生命现象、原理、生理变化等方面引导学生观察、分析,从而理解掌握生命运动的规律。在实验过程中要指导学生观察实验现象的方法,并会描述实验现象,分清现象与结论的不同,注意引导学生观察每一个细微的实验现象,会提出问题、作出假设、制订实验计划、进行科学探究,得出结论。利用实验帮助学生建立和巩固生物学概念,探究生物学原理。
(二)提高分组实验的实际效果。
分组实验是对学生动手操作能力、思维能力、观察能力和创造性能力培养的有效措施和途径。在实验教学中,不仅要让学生学会实验的具体做法和实验技能,更要引导他们学会探究问题的实验方法,鼓励学生动手做实验,在实验过程中,教师给予适当的提示和启发,让学生在分析问题、解决问题的过程中思维能力得到培养和提高。生物学实验方案的设计贯穿于生物学科学发展的全过程,对教材中所出现的实验习题,要引导学生阅读教材,遵照生物学实验方案设计的基本要求,让学生独立进行操作。实验完成后,要严格训练和指导学生写实验报告的方法,提高学生的实验综合能力。这样,不仅可以有效地培养和锻炼学生的实验能力,而且可以使学生的创造性思维在实验过程中得以发展和提高。
(三)培养学生的实验探究能力。
学科课程中,实验内容占有一定的比例,在实验条件许可的前提下,教师应有选择性地将部分验证性实验设计成探索性实验,按课题解决方案信息交换处理结果论证问题解决的程序进行研究。针对某一个问题的实验教学,先提出研究课题,交给学生思考,让学生提出研究方案,针对各种不同的实验方案,教师不要评价其正误和优劣,而要鼓励学生根据自己的研究方案,设计具体的实验步骤,选择实验材料和仪器,进行实际操作,让学生自己通过实验过程的繁简、实验结果的正误来评价研究方案的合理性,并在实践中修正,在实践中提高,在实践中完善。
四、重视认知迁移,提高思维灵活性
中学各学科虽然是分立的,但是各学科之间又是有联系的,是互相依存又互相制约的关系。作为一个生物学教师,当然要注重本学科的教学,但也要注意其他相关学科的知识在本学科内的应用,尤其是语文、物理、化学、地理等知识在生物学学科中应用非常广,这些学科中的知识或多或少地体现在生物学的教学过程中。如生命现象、运动规律的表述需要简洁而又有逻辑性的书面语言、文字的正确运用,生物体结构、仿生学与物理知识相关联,生物的生理变化与化学知识密切相关,生物的生态环境内容又与地理知识相联系。
五、关注社会热点,突出知识应用性
关键词 高等师范院校 生物科学 教学素质
中图分类号:G652文献标识码:A
高师院校是培养中学教师的基地,高师学生的教师素养直接影响着中学教育的质量。新的课程改革不仅对教师培养提出了新的要求,也为教师的专业成长提供了发展空间。纵观新课程方案背景下的基础教育,我们认为,高等师范教育已经不能很好的适应基础教育改革的需要。这就要求高师院校在课程设置、教学方法、技能训练等方面有针对性做出改革以适应当前基础教育改革的需要。新中学生物课程标准在教学理念、课程内容和学习方法①等方面与传统的教学大纲相比均作了很大程度的改革。目前大部分高师院校生物专业课程教学与基础教育的需要往往脱节, 不能适应新的教育教学形势的需要。所以,高师生物科学专业的人才培养,也需要根据中学生物学教育的要求做出相应的改革,在新课程背景下提高高师生物科学专业学生的教学素质。
1 改革专业课程教学,提高专业教学素养
(1)高师生物专业课程的内容上进行改革。课程设置应体现拓宽基础、突出重点的原则。本着宽口径、厚基础、精专业、多出路人才培养培养模式进行课程设置②。随着基础教育的深入,中学生物课程的内容和结构发生了很大的变化,除了课程内容涵盖量大之外,不仅涉及原来已有的各门基础课程,其突出的特点是增加了新的前沿性学科,如:细胞和体液免疫、细胞工程、基因工程等许多反映世纪生命科学进展的新内容。据我们对12所院校高师生物科学专业课程设置情况的调查显示:专业课程在总课程方案中占40%~49%,在专业课程中基础课程(如动物学、植物学等)占有大部分的比例,例如,植物学开设课时大部分学校在120-160之间,而分子生物学仅仅开设34~51课时。显然这种课程设置与中学生物课程要求不相吻合。因此,生物专业课程在保持传统内容的基础上,须加入学科发展前沿知识及现代生物学的相关应用知识。这就需要根据生物学科特点拓宽知识结构、精化基础课程、扩充现代生物学课程内容,特别是在选修课程模块中增加生物学前沿内容。如分子生物学进展、基因工程进展等,同时要注重开设生物技术应用方面的课程。总之,要以生物新课程需要为导向,以提高教育质量为目标,优化课程结构,培养学生的综合素质。
(2)课程教学方法上进行改革,可以说高师院校的课程教学方法远远滞后于基础教育的教学改革。这一点是高师院校生物科学专业学生毕业后不能适应中学生物学教学的主要问题。例如:新课程的基本理念之一是“倡导探究性学习”,这就要求教师能积极地运用探究式、问题式等教学方法。可是,在高校中所采用的教学方法依然是灌输式教学,一言堂教学,学生对什么是探究了解甚少,根本谈不上用探究的方式进行教学了。众所周知,在高师院校教师课堂教学中,教师的教学方法、语言技巧、教育教学思想、教学风格等都有不同程度的师范作用。这就要求高师生物教师在教学中有意识的运用新课程的教育教学思想组织教学,潜移默化地影响学生,高师生物科学专业教师要在教学中深入理解生物新课程标准中新的教育理念,积极改革教学方法。改革传统的以教师为中心为以学生为中心,让学生积极主动地参与教学全过程,改传统的灌输式教学为启发式教学,改学生单一学习方式为合作学习方式,改接受式学习为探究式学习。开设探究性课程,培养学生的学生思维能力,培养学生搜集和处理信息的能力,培养学生分析和解决问题的能力以及交流、合作、探究能力等。运用探究式、发现式、研究式教学等教学方法进行教学尝试。只有这样才能够使得高师生物科学专业毕业生走向工作岗位后很快适应中学生物学教学。
(3)进一步改革实验教学,《普通高中生物课程标准》 指出:“生物实验是进行科学探究的主要方式,它的功能是其他教学手段无法替代的。”生物新课程改革重视在实验中培养学生的创新意识和探究能力③。尽管各个高等师范院校在实验教学中都进行了不少的改革,特别是我国高等院校教学合格评估以后,实验教学改革更是不断深入。但就目前而言,高师院校生物实验教学仍然存在着问题:一是形式单一,主要以验证性试验为主,很少有探究性实验;二是内容陈旧,大多是过去传统的,经典的实验内容,很少有现代的,反应科学进展的实验内容;三是实验开出率不够,不能满足中学生物学教学的需要。由此,我们认为这样不利于培养师范生的创新、实践能力。因此,高师院校生物科学专业要适应新课程,就要相应的改革实验教学。在生物实验教学内容上,减少验证型实验,增加探究型实验的比例;减少传统经典实验比例,增加现代生物学实验比例;建立基础实验、综合训练和设计实验相互协调、相互照应的实验体系。激发学生的创新思维,培养学生综合能力。根据中学生物课程理念和STS教育的要求,高师生物科学专业在实验课程设计时还需要在原来学术性较强的基础上增加一些和生活联系比较紧密的实验内容。在实验室管理上,我们认为,作为一名合格的中学生物教师,要掌握实验教学能力,不只是会做实验,还要准备实验。所以,要让学生参与教师的实验准备活动,让学生熟悉实验的全过程。要让学生了解每个实验的原理、仪器和药品的作用和使用方法。建立开放管理的实验室,引导学生利用课余时间走进实验室,自行设计实验一些与生活实际相关联的实验以及与中学生物学相关联的实验。
2 改革教育课程教学内容,提高教学理论素养
在高师院校教师教育课程占总课时的10%~15%。大多数学校开设教育学、心理学、生物教学法三门课程。这种课程设置存在的问题是:涉及面宽而内容广泛,理论基础薄弱,脱离教育实际,内容陈旧,针对性不强,缺乏时代感;三门课程之间内容重复量大,导致课时浪费,教学资源的浪费。我们认为在教育课程的设置上要注重课时比例和教学内容的协调,注重强调学科性与师范性的统一,注重教育学、心理学与教学论的衔接性和三门课程的独立性,减少课程之间的内容的重复,增加新的教育信息。注重教育理论的新发展,不断渗透新课程方案先进的教育理念。增加反映现代先进教育理念,体现新课程改革的新信息、新经验、新技能的内容,为他们将来成为研究型、创新型生物教师打下理论基础。结合中学生物教学实际,增加中学生物学教学设计课程,使学生理解课程标准,分析教材,把握教学内容的本领。开设教育教学研究课程,使学生掌握教育教学研究的基础理论和方法,在教育实践的基础上初步具有教育教学研究的能力。为以后的教育实践中进行教育研究打下良好的基础。
3 改革实践教学培养模式,提高教学技能素养
高师院校学生的专业知识要内化为从事教育教学能力,必须通过教学实践来实现。所以,高师课程方案中均把教学技能课堂训练和教育实习作为学生必须完成的任务来要求。新课程背景下对教师的教学技能要求更高,所以高师院校也必须在学生技能培养上作出相应的改革。我们认为,要想适应中学生物学新课程的要求,就必须首先要到教育实习基地进行调研,了解新课程改革对生物教师的新要求。目前,在学生教学技能培养方面存在的主要问题:一是形式化,强调了过程而没注重质量;二是形式单一,仅仅按照教学大纲的时间安排指定学生到某一个学校渡过某一段时间而已;三是时间分配少。我们认为学生的教学技能的提高应该注重以下改革。教学技能的培养要课堂教学与说课训练两手抓。课堂教学技能要渗透在教学理论课程中,在进行某一教学理论的教学要让学生通过教学实践加以训练,这样才能真正提高学生的教学技能。“说课训练”是对课堂教学的设计。 意义在于要说明怎么样教好这节课。通过说课训练,可以帮助学生对新课程背景下对大纲的把握、对教材的理解,对学情的分析,对教法的构想。使学生更深刻地领悟到新课程的理念和教学方法。在教育实习方面主要是改革教育实习方式 强化教育实习效果的改革。目前,大部分师范院校教育实习时间均安排在8周左右,实习时间安排在三年级下期。我们建议:一是增加实习的时间,可以由现在的8周延长至半年,给学生提供更多的锻炼机会;二是适当增加教育实习与见习的比重,尽可能多的为学生提供登台表演的机会;三是改变教育实践方式,加强和教育实习基地的合作,尽早让学生接触基础教育实际和参与教学实践,采用顶岗支教既能帮助解决中学师资不足的问题,又切实的锻炼了学生。采用集中实习分散式教育实习相结合,课程安排实习与顶岗式教育实习相结合;个别指导实习与全程跟进式教育实习相结合。在这种实习模式中,让学生在具体、真实的教育情境中自觉转变从学生到教师的角色,能够运用所学知识、技能解决教学中实际问题,从而逐步养成良好的教师职业意识、职业情感。
基金资助:安徽省高等教育研究重点项目,编号:皖高教20100680
注释
① 刘恩山.普通高中生物课程标准(实验)解读[M].南京:江苏教育出版社,2004:263-265.