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生物實(shí)驗探究性教學(xué)探討論文
生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的自然科學(xué)，實(shí)驗本身就是生物學(xué)中不可或缺的組成部分。之所以在高校生物教學(xué)中進(jìn)行實(shí)驗的運用，一方面是實(shí)驗能夠將一些抽象的概念和內容用最直接的形式表現出來(lái)，這會(huì )加深學(xué)生對內容的理解。另一方面是利用實(shí)驗可以獲得新奇的東西，這些東西有助于學(xué)生對生物學(xué)的興趣增加，同時(shí)激發(fā)起探究的欲望，從這個(gè)角度來(lái)看，生物實(shí)驗對于提升學(xué)科興趣幫助巨大[1]。從實(shí)驗的實(shí)際操作來(lái)看，實(shí)驗器材是必不可少的因素，其對于實(shí)驗的結果有著(zhù)重要的影響，所以在整合和優(yōu)化實(shí)驗器材的過(guò)程中，實(shí)驗的結果會(huì )發(fā)生進(jìn)一步的改變，因此，實(shí)驗器材的整合對于生物探究性學(xué)習的推動(dòng)效果影響較大。
1生物實(shí)驗器材概述
近年來(lái)，隨著(zhù)我國高等教育投入的總量持續增加，各高校教學(xué)及科研實(shí)驗儀器設備資源的數量規模在不斷壯大，為高校師生從事實(shí)驗教學(xué)及科學(xué)研究提供了重要的支撐條件，確保了生物實(shí)驗教學(xué)的有效進(jìn)行，促進(jìn)了生物學(xué)前沿技術(shù)實(shí)驗的順利開(kāi)展。在現行的人才培養模式下，可將生物學(xué)實(shí)驗室分為兩類(lèi)，一類(lèi)是基礎型實(shí)驗室，主要為教學(xué)服務(wù)；另一類(lèi)是科研型實(shí)驗室，主要為科研服務(wù)。兩類(lèi)實(shí)驗室所涉及的實(shí)驗器材種類(lèi)及數量較多，價(jià)值從幾百元到幾百萬(wàn)元不等[2]。而在實(shí)際使用中，部分學(xué)生或研究人員因未能較好地掌握專(zhuān)業(yè)技能，缺乏愛(ài)護儀器設備的意識，導致儀器損耗較大。另外，實(shí)驗室的一些舊設備，即使還可以工作，也會(huì )被退休或報廢，造成教學(xué)設備的嚴重浪費。生物實(shí)驗是高校教學(xué)的重要手段，是學(xué)生獲取生物學(xué)知識的重要途徑，同時(shí)也是科學(xué)研究當中不可缺少的一環(huán)，但是從實(shí)驗器材的具體配備來(lái)看，各個(gè)高校存在著(zhù)明顯的差異。一般而言，高校的器材配置會(huì )滿(mǎn)足教學(xué)的基本要求，但是在具體的數量規模以及器材質(zhì)量規格方面，高校間的差異還是比較明顯的。有的高校實(shí)驗室較多，配置的儀器種類(lèi)較全，數量也比較可觀(guān)，而有些高校不僅實(shí)驗室少，儀器配置也少[3]。出現這樣的差異，主要還是高校在經(jīng)濟上存在著(zhù)差異。一些生物學(xué)科相對較為突出的高校，在國家科研項目當中的作用較大，所以項目經(jīng)費充足，器材配置也較為優(yōu)越，而一般性高校的生物學(xué)科，因經(jīng)費欠缺，設備器材相對就會(huì )落后，數量相對也少。
2發(fā)揚傳統實(shí)驗器材的優(yōu)勢
從目前的生物實(shí)驗具體教學(xué)來(lái)看，因為學(xué)校本身存在著(zhù)差異性，所以對實(shí)驗提供的器材也存在著(zhù)較大的差異，但是一般的學(xué)校，其提供的實(shí)驗器材都能夠滿(mǎn)足正常的生物教學(xué)需要。在我國素質(zhì)教育不斷推進(jìn)的大環(huán)境中，教學(xué)改革的深度持續的增加，教學(xué)內容也發(fā)生了明顯的變化，所以對于實(shí)驗器材的需求也出現了改變。就目前的調查來(lái)看，在研究型為主的生物教學(xué)中對于實(shí)驗設計的要求有所提高，因此相應的實(shí)驗器材配置也要提升，所以傳統的器材利用便會(huì )受到影響而出現利用率下降的情況[4]。從具體實(shí)驗分析來(lái)看，雖然傳統器材的利用率有了下降，但是其作用依然顯著(zhù)，是因為傳統器材具有顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)，而且對其進(jìn)行利用可以對生物實(shí)驗室器材的用途進(jìn)行拓寬。在傳統的生物實(shí)驗教學(xué)中，教師往往是采用“注入”式教學(xué)方法，老師教什么，學(xué)生就做什么，像“機器人”一樣完成實(shí)驗操作。由于擔心儀器的損壞，部分老師在課前做了精心的準備，把所有儀器都調到最佳狀態(tài)，實(shí)驗完成之后，學(xué)生雖然可以理解實(shí)驗原理、實(shí)驗操作，但對實(shí)驗中所用到的儀器并未掌握其用法，換一種條件后就不懂怎么做了。另外，高校用于采購新的教學(xué)器材經(jīng)費有限，導致器材數量也十分有限，而一些使用頻率比較高的器材又很容易發(fā)生損壞，所以在具體教學(xué)開(kāi)展的過(guò)程中，一旦實(shí)驗儀器破損，教學(xué)進(jìn)度會(huì )受到明顯的影響。而傳統的實(shí)驗器材因為數量巨大，所以可以及時(shí)有效的對這一問(wèn)題進(jìn)行解決。此外，因為傳統器材數量較多，所以利用傳統器材可以實(shí)現生物實(shí)驗的分組進(jìn)行。因此，積極的使用傳統的實(shí)驗器材進(jìn)行學(xué)生的操作訓練尤為重要，簡(jiǎn)言之，傳統實(shí)驗器材雖然在生物教學(xué)中被慢慢遺棄，但是在具體的實(shí)驗開(kāi)展中，其依然具有特別明顯的優(yōu)勢。
3解決措施及方案
3.1建設陳舊實(shí)驗儀器輔助實(shí)驗室。建設陳舊實(shí)驗儀器輔助實(shí)驗室，是指把各個(gè)實(shí)驗室中部分由于更新?lián)Q代而退下來(lái)的儀器，按照類(lèi)別統一集中在實(shí)驗室。一方面作為學(xué)生對實(shí)驗儀器的了解，對原理可以進(jìn)一步加深認識，有利于學(xué)生的知識功能化。另一方面，可以加強學(xué)生對儀器內部結構的了解，允許學(xué)生在老師的指導下，自己拆卸和組裝陳舊儀器，滿(mǎn)足學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的探索欲，使學(xué)生更好地掌握操作要領(lǐng)。對于一些要求更高的學(xué)生，老師可以指導他們進(jìn)一步研究、設計，對淘汰的儀器進(jìn)行維修和改進(jìn)，既節約了大量的人力和物力，也為學(xué)生創(chuàng )新能力的培養提供了平臺。因此，建設陳舊實(shí)驗儀器輔助實(shí)驗室，可以促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習能力的發(fā)展。此外，陳舊儀器設備可以彌補實(shí)驗室建設經(jīng)費的短缺，有效緩解一些院校在儀器采購方面資金的不足，并且能夠促進(jìn)各單位對陳舊儀器進(jìn)行篩選，合理利用教學(xué)資源，養成良好的節約習慣。另外，在生物實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中除了讓學(xué)生掌握實(shí)驗所用儀器外，向學(xué)生展示儀器發(fā)展過(guò)程中的代表性種類(lèi)，對啟發(fā)學(xué)生、加深對儀器設備的認識有積極的作用。3.2建設開(kāi)放共享實(shí)驗室。3.2.1建設基礎型開(kāi)放實(shí)驗室。從目前的分析來(lái)看，傳統的以驗證性實(shí)驗為主的生物實(shí)驗課，學(xué)生在課堂上的被動(dòng)性比較強，所以其缺乏主動(dòng)的思考。從具體的實(shí)驗分析來(lái)看，學(xué)生和實(shí)驗儀器的配置不均衡，所以在缺少儀器的情況下，很多學(xué)生處于圍觀(guān)的狀態(tài)。除此以外，從時(shí)間分析來(lái)看，在教學(xué)的3～16周是實(shí)驗課程的集中期，無(wú)論是實(shí)驗場(chǎng)地還是儀器，其使用頻率都比較高，從具體統計來(lái)看，使用時(shí)間一般為140天。按照這個(gè)時(shí)間比例來(lái)看，每年學(xué)生的儀器使用率達不到40%，即使是將晚上和周末的時(shí)間都算在內，仍然有大量的儀器處于閑置的狀態(tài)�；谶@種現狀，高校在傳統實(shí)驗課堂開(kāi)設的同時(shí)還需要建立基礎開(kāi)放實(shí)驗室，這樣可以激發(fā)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng )造性，學(xué)生可以最大限度的進(jìn)行實(shí)驗儀器的使用，實(shí)驗室和實(shí)驗儀器的使用率會(huì )獲得明顯的提高。實(shí)驗室可采取全天候開(kāi)放的模式，充分保證學(xué)生的主體性。學(xué)生在進(jìn)駐開(kāi)放實(shí)驗室之前，由實(shí)驗室管理老師對其進(jìn)行技術(shù)培訓，保證學(xué)生能正確規范的使用儀器設備。通過(guò)實(shí)驗室使用預約登記方式，學(xué)生就可以全天候進(jìn)入實(shí)驗室學(xué)習和實(shí)踐，在開(kāi)展創(chuàng )新性實(shí)驗項目時(shí)不再受時(shí)間、場(chǎng)地和設備等的限制[5]。3.2.2建設大型儀器共享平臺。從目前的具體分析來(lái)看，大型的儀器設備不僅是科研工作的重要工具，更是教學(xué)的重要工具。從目前的大型儀器設備利用現狀來(lái)看，因為受到管理機制和傳統習慣的影響，高校實(shí)驗室的全封閉管理比較顯著(zhù)，這種情況導致了設備的重復購買(mǎi)。比如激光共聚焦顯微鏡、熒光定量PCR儀、高速冷凍離心機、紫外分光光度計、冷凍切片機、熒光顯微鏡等貴重儀器。為了提升大型的儀器利用效率，高校實(shí)驗室可以采取集中管理，建立大型儀器設備開(kāi)放共享平臺，在大型儀器購置、使用和管理工作中，遵循“統一規劃、分塊建設、集中管理、共同使用”的原則[6]。做到大型儀器的共享，設備重復購買(mǎi)的亂象可以得到控制。建設大型儀器開(kāi)放共享實(shí)驗室，打破了學(xué)科之間、實(shí)驗室之間、科研與教學(xué)之間的界限，還可以在財力、物力、人力方面充分共享。這不僅為我院千余名本科生和研究生從事“開(kāi)放式、研究性、創(chuàng )新型”前沿技術(shù)實(shí)驗教學(xué)提供了強有力的保障，還為本科生每年幾十個(gè)院、校及國家級大學(xué)生開(kāi)放創(chuàng )新實(shí)驗項目的開(kāi)展提供更大的支撐。3.3建設教學(xué)研究型生物學(xué)實(shí)驗平臺。生物教學(xué)之所以要強調實(shí)驗教學(xué)，目的是既要訓練學(xué)生的基本操作技能，同時(shí)對學(xué)生的創(chuàng )新思維和科學(xué)研究的能力進(jìn)行培養[7]。從近年來(lái)的高校實(shí)驗室發(fā)展來(lái)看，基礎實(shí)驗室的儀器配置相對較足，但是大型的設備數量較少。而科研型實(shí)驗室配置了許多中高檔大型儀器設備，用于開(kāi)展前沿生命科學(xué)研究。高年級本科生的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程多在科研實(shí)驗室完成；低年級本科生通過(guò)選擇科研導師進(jìn)入科研型實(shí)驗室，在導師的指導下進(jìn)行創(chuàng )新型、研究型實(shí)驗，還可以完成畢業(yè)論文[8]�，F階段的大學(xué)本科教育采取了全新的本科生導師制，這種制度通過(guò)從事前沿科學(xué)研究的導師帶動(dòng)，對優(yōu)秀的本科生進(jìn)行了選拔，讓學(xué)生直接參與到一些研究項目當中。通過(guò)科研實(shí)踐，學(xué)生的科學(xué)研究興趣得到加強，綜合實(shí)力有所提升。此外，采用多層次的本科生和研究生開(kāi)放實(shí)驗教學(xué)新模式，學(xué)生利用大型的設備儀器進(jìn)行研究，創(chuàng )新的能力會(huì )不斷的加強，這對于學(xué)生的開(kāi)拓能力培養來(lái)講效果顯著(zhù)。
4結束語(yǔ)
生物實(shí)驗在生物教學(xué)的過(guò)程中不可或缺，而器材的使用對于實(shí)驗的效果又有著(zhù)顯著(zhù)的影響，所以在分析實(shí)驗結果的時(shí)候，對器材的差異進(jìn)行討論，這是實(shí)驗探究的一項重要內容。在現代化的生物實(shí)驗當中，積極的進(jìn)行實(shí)驗器材的整合和優(yōu)化，從而使各類(lèi)器材的應用價(jià)值得到充分的提升，這是生物實(shí)驗的探索性發(fā)展。
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