生物實(shí)驗(yàn)探究性教學(xué)探討論文
生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)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(yàn)的運(yùn)用，一方面是實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⒁恍┏橄蟮母拍詈蛢?nèi)容用最直接的形式表現(xiàn)出來，這會(huì)加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解。另一方面是利用實(shí)驗(yàn)可以獲得新奇的東西，這些東西有助于學(xué)生對(duì)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)角度來看，生物實(shí)驗(yàn)對(duì)于提升學(xué)科興趣幫助巨大[1]。從實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作來看，實(shí)驗(yàn)器材是必不可少的因素，其對(duì)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有著重要的影響，所以在整合和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)器材的過程中，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的改變，因此，實(shí)驗(yàn)器材的整合對(duì)于生物探究性學(xué)習(xí)的推動(dòng)效果影響較大。
1生物實(shí)驗(yàn)器材概述
近年來，隨著我國高等教育投入的總量持續(xù)增加，各高校教學(xué)及科研實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備資源的數(shù)量規(guī)模在不斷壯大，為高校師生從事實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(yàn)的順利開展。在現(xiàn)行的人才培養(yǎng)模式下，可將生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室分為兩類，一類是基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)室，主要為教學(xué)服務(wù)；另一類是科研型實(shí)驗(yàn)室，主要為科研服務(wù)。兩類實(shí)驗(yàn)室所涉及的實(shí)驗(yàn)器材種類及數(shù)量較多，價(jià)值從幾百元到幾百萬元不等[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業(yè)技能，缺乏愛護(hù)儀器設(shè)備的意識(shí)，導(dǎo)致儀器損耗較大。另外，實(shí)驗(yàn)室的一些舊設(shè)備，即使還可以工作，也會(huì)被退休或報(bào)廢，造成教學(xué)設(shè)備的嚴(yán)重浪費(fèi)。生物實(shí)驗(yàn)是高校教學(xué)的重要手段，是學(xué)生獲取生物學(xué)知識(shí)的重要途徑，同時(shí)也是科學(xué)研究當(dāng)中不可缺少的一環(huán)，但是從實(shí)驗(yàn)器材的具體配備來看，各個(gè)高校存在著明顯的差異。一般而言，高校的器材配置會(huì)滿足教學(xué)的基本要求，但是在具體的數(shù)量規(guī)模以及器材質(zhì)量規(guī)格方面，高校間的差異還是比較明顯的。有的高校實(shí)驗(yàn)室較多，配置的儀器種類較全，數(shù)量也比較可觀，而有些高校不僅實(shí)驗(yàn)室少，儀器配置也少[3]。出現(xiàn)這樣的差異，主要還是高校在經(jīng)濟(jì)上存在著差異。一些生物學(xué)科相對(duì)較為突出的高校，在國家科研項(xiàng)目當(dāng)中的作用較大，所以項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)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(fèi)欠缺，設(shè)備器材相對(duì)就會(huì)落后，數(shù)量相對(duì)也少。
2發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材的優(yōu)勢(shì)
從目前的生物實(shí)驗(yàn)具體教學(xué)來看，因?yàn)閷W(xué)校本身存在著差異性，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)提供的器材也存在著較大的差異，但是一般的學(xué)校，其提供的實(shí)驗(yàn)器材都能夠滿足正常的生物教學(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(xù)的增加，教學(xué)內(nèi)容也發(fā)生了明顯的變化，所以對(duì)于實(shí)驗(yàn)器材的需求也出現(xiàn)了改變。就目前的調(diào)查來看，在研究型為主的生物教學(xué)中對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求有所提高，因此相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材配置也要提升，所以傳統(tǒng)的器材利用便會(huì)受到影響而出現(xiàn)利用率下降的情況[4]。從具體實(shí)驗(yàn)分析來看，雖然傳統(tǒng)器材的利用率有了下降，但是其作用依然顯著，是因?yàn)閭鹘y(tǒng)器材具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)其進(jìn)行利用可以對(duì)生物實(shí)驗(yàn)室器材的用途進(jìn)行拓寬。在傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)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(jī)器人”一樣完成實(shí)驗(yàn)操作。由于擔(dān)心儀器的損壞，部分老師在課前做了精心的準(zhǔn)備，把所有儀器都調(diào)到最佳狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)完成之后，學(xué)生雖然可以理解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作，但對(duì)實(shí)驗(yàn)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(fèi)有限，導(dǎo)致器材數(shù)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)開展的過程中，一旦實(shí)驗(yàn)儀器破損，教學(xué)進(jìn)度會(huì)受到明顯的影響。而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)器材因?yàn)閿?shù)量巨大，所以可以及時(shí)有效的對(duì)這一問題進(jìn)行解決。此外，因?yàn)閭鹘y(tǒng)器材數(shù)量較多，所以利用傳統(tǒng)器材可以實(shí)現(xiàn)生物實(shí)驗(yàn)的分組進(jìn)行。因此，積極的使用傳統(tǒng)的`實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行學(xué)生的操作訓(xùn)練尤為重要，簡言之，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)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(yàn)開展中，其依然具有特別明顯的優(yōu)勢(shì)。
3解決措施及方案
3.1建設(shè)陳舊實(shí)驗(yàn)儀器輔助實(shí)驗(yàn)室。建設(shè)陳舊實(shí)驗(yàn)儀器輔助實(shí)驗(yàn)室，是指把各個(gè)實(shí)驗(yàn)室中部分由于更新?lián)Q代而退下來的儀器，按照類別統(tǒng)一集中在實(shí)驗(yàn)室。一方面作為學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的了解，對(duì)原理可以進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，有利于學(xué)生的知識(shí)功能化。另一方面，可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解，允許學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，自己拆卸和組裝陳舊儀器，滿足學(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(duì)于一些要求更高的學(xué)生，老師可以指導(dǎo)他們進(jìn)一步研究、設(shè)計(jì)，對(duì)淘汰的儀器進(jìn)行維修和改進(jìn)，既節(jié)約了大量的人力和物力，也為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了平臺(tái)。因此，建設(shè)陳舊實(shí)驗(yàn)儀器輔助實(shí)驗(yàn)室，可以促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。此外，陳舊儀器設(shè)備可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)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(duì)陳舊儀器進(jìn)行篩選，合理利用教學(xué)資源，養(yǎng)成良好的節(jié)約習(xí)慣。另外，在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中除了讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)所用儀器外，向?qū)W生展示儀器發(fā)展過程中的代表性種類，對(duì)啟發(fā)學(xué)生、加深對(duì)儀器設(shè)備的認(rèn)識(shí)有積極的作用。3.2建設(shè)開放共享實(shí)驗(yàn)室。3.2.1建設(shè)基礎(chǔ)型開放實(shí)驗(yàn)室。從目前的分析來看，傳統(tǒng)的以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的生物實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生在課堂上的被動(dòng)性比較強(qiáng)，所以其缺乏主動(dòng)的思考。從具體的實(shí)驗(yàn)分析來看，學(xué)生和實(shí)驗(yàn)儀器的配置不均衡，所以在缺少儀器的情況下，很多學(xué)生處于圍觀的狀態(tài)。除此以外，從時(shí)間分析來看，在教學(xué)的3～16周是實(shí)驗(yàn)課程的集中期，無論是實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地還是儀器，其使用頻率都比較高，從具體統(tǒng)計(jì)來看，使用時(shí)間一般為140天。按照這個(gè)時(shí)間比例來看，每年學(xué)生的儀器使用率達(dá)不到40%，即使是將晚上和周末的時(shí)間都算在內(nèi)，仍然有大量的儀器處于閑置的狀態(tài)�；谶@種現(xiàn)狀，高校在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂開設(shè)的同時(shí)還需要建立基礎(chǔ)開放實(shí)驗(yàn)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(yàn)儀器的使用，實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)儀器的使用率會(huì)獲得明顯的提高。實(shí)驗(yàn)室可采取全天候開放的模式，充分保證學(xué)生的主體性。學(xué)生在進(jìn)駐開放實(shí)驗(yàn)室之前，由實(shí)驗(yàn)室管理老師對(duì)其進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，保證學(xué)生能正確規(guī)范的使用儀器設(shè)備。通過實(shí)驗(yàn)室使用預(yù)約登記方式，學(xué)生就可以全天候進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和實(shí)踐，在開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)不再受時(shí)間、場(chǎng)地和設(shè)備等的限制[5]。3.2.2建設(shè)大型儀器共享平臺(tái)。從目前的具體分析來看，大型的儀器設(shè)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(shè)備利用現(xiàn)狀來看，因?yàn)槭艿焦芾頇C(jī)制和傳統(tǒng)習(xí)慣的影響，高校實(shí)驗(yàn)室的全封閉管理比較顯著，這種情況導(dǎo)致了設(shè)備的重復(fù)購買。比如激光共聚焦顯微鏡、熒光定量PCR儀、高速冷凍離心機(jī)、紫外分光光度計(jì)、冷凍切片機(jī)、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(yàn)室可以采取集中管理，建立大型儀器設(shè)備開放共享平臺(tái)，在大型儀器購置、使用和管理工作中，遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、分塊建設(shè)、集中管理、共同使用”的原則[6]。做到大型儀器的共享，設(shè)備重復(fù)購買的亂象可以得到控制。建設(shè)大型儀器開放共享實(shí)驗(yàn)室，打破了學(xué)科之間、實(shí)驗(yàn)室之間、科研與教學(xué)之間的界限，還可以在財(cái)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“開放式、研究性、創(chuàng)新型”前沿技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了強(qiáng)有力的保障，還為本科生每年幾十個(gè)院、校及國家級(jí)大學(xué)生開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展提供更大的支撐。3.3建設(shè)教學(xué)研究型生物學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。生物教學(xué)之所以要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，目的是既要訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，同時(shí)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)研究的能力進(jìn)行培養(yǎng)[7]。從近年來的高校實(shí)驗(yàn)室發(fā)展來看，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的儀器配置相對(duì)較足，但是大型的設(shè)備數(shù)量較少。而科研型實(shí)驗(yàn)室配置了許多中高檔大型儀器設(shè)備，用于開展前沿生命科學(xué)研究。高年級(jí)本科生的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程多在科研實(shí)驗(yàn)室完成；低年級(jí)本科生通過選擇科研導(dǎo)師進(jìn)入科研型實(shí)驗(yàn)室，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行創(chuàng)新型、研究型實(shí)驗(yàn)，還可以完成畢業(yè)論文[8]�，F(xiàn)階段的大學(xué)本科教育采取了全新的本科生導(dǎo)師制，這種制度通過從事前沿科學(xué)研究的導(dǎo)師帶動(dòng)，對(duì)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(xiàng)目當(dāng)中。通過科研實(shí)踐，學(xué)生的科學(xué)研究興趣得到加強(qiáng)，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放實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，學(xué)生利用大型的設(shè)備儀器進(jìn)行研究，創(chuàng)新的能力會(huì)不斷的加強(qiáng)，這對(duì)于學(xué)生的開拓能力培養(yǎng)來講效果顯著。
4結(jié)束語
生物實(shí)驗(yàn)在生物教學(xué)的過程中不可或缺，而器材的使用對(duì)于實(shí)驗(yàn)的效果又有著顯著的影響，所以在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)候，對(duì)器材的差異進(jìn)行討論，這是實(shí)驗(yàn)探究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在現(xiàn)代化的生物實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，積極的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材的整合和優(yōu)化，從而使各類器材的應(yīng)用價(jià)值得到充分的提升，這是生物實(shí)驗(yàn)的探索性發(fā)展。
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