設(shè)計性實驗教學(xué)模式的探討與實踐

◆ 廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 陳健輝 王厚麟

設(shè)計性實驗教學(xué)模式的探討與實踐

◆ 廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 陳健輝 王厚麟

設(shè)計性實驗的開設(shè)有利于師范生提高綜合能力。在高等師范學(xué)校生物教學(xué)中，設(shè)計性實驗成績的評價可從4個方面設(shè)置不同比重：對實驗方案的可行性、合理性，實施過程的自主性、過程性，實驗結(jié)果的正誤，對結(jié)果的分析，分別占15%、40%、20%、25%。此外，還在實驗繁簡、創(chuàng)新性上設(shè)置4個級別，通過兩者綜合進行綜合評價，從而達到全面評價師范生實踐能力的目的。

中學(xué)生物；設(shè)計性；實驗；教育模式；師范生

“中學(xué)生物學(xué)實驗優(yōu)化設(shè)計”是生物科學(xué)師范專業(yè)獨立開設(shè)的《中學(xué)生物學(xué)實驗技能》實驗課程。該實驗?zāi)軌蛱岣邘煼渡鷮嶒災(zāi)芰?、培養(yǎng)思維，具有可拓展的空間大、多學(xué)科浸透等特點，與中學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的培養(yǎng)要求有吻合之處。該實驗的開設(shè)，既有利于綜合師范生在大學(xué)期間所學(xué)的相關(guān)知識，拓寬實驗思路、規(guī)范操作、提高觀察問題能力的特點，也利于師范生將來更好地開展師范教育工作，更可為其將來進一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。近年來，通過評價模式的摸索達到提高學(xué)生素質(zhì)的研究不少，但由于生物學(xué)實驗具有開放性、不可預(yù)見性，且實驗受材料、環(huán)境等因素的影響較多，因此，如何使實驗有效開展，成績的評定達到客觀和全面，師范生實踐技能創(chuàng)新精神和能力相吻合，形成完善的對師范生的實踐能力進行全面、客觀、綜合評價的指標(biāo)很有必要。近年來，在設(shè)計性實驗中，通過創(chuàng)設(shè)環(huán)境、注重過程的評價等方式進行改革，有利于實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，同時促使師范生的能力提升，從而為高校開設(shè)設(shè)計性實驗教學(xué)積累經(jīng)驗。

一、 實驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)定

在“中學(xué)生物學(xué)實驗優(yōu)化設(shè)計”中，讓師范生運用所學(xué)知識、并在查閱相關(guān)資料后，設(shè)計適合在中學(xué)開展的實驗。經(jīng)教師審閱后，學(xué)生進行修改并完善，然后讓其按自己所設(shè)計的流程獨立完成。在實驗中，關(guān)鍵是“中學(xué)”，要符合中學(xué)實際，實驗內(nèi)容、實驗條件、實驗對象要符合中學(xué)實際情況，而且要面向廣大中學(xué)生。同時要滿足“設(shè)計”和“優(yōu)化”兩原則，原創(chuàng)是前提，不能將已有的實驗照搬；若是“優(yōu)化”，可以采用地方材料或更換有特色的季節(jié)性材料。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教學(xué)的一切活動都必須以調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性為出發(fā)點，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、積極思考、不斷實踐是教學(xué)的目的。開展實驗具有模擬性，有利于師范生學(xué)科素質(zhì)的提升。

實驗具有較大的拓展空間。師范生設(shè)計時，可以將許多平常的疑問進行實驗、開展探究；也可以打破傳統(tǒng)一級、二級學(xué)科的界限，使學(xué)科的交叉、知識的融合達到一個新層次。在教學(xué)過程中，師范生設(shè)計并完成了具有創(chuàng)意性的實驗：既有緊扣日常生活問題的，如《家庭不同房間空氣細菌含量的測定》《烹制食物在冰箱存放期的研究》；也有針對一些生活習(xí)慣、做法進行探討的，如《洗手習(xí)慣與細菌含量的研究》《葉菜蒸煮時間與維生素C含量的研究》；也有對所學(xué)知識擴展的，如《蝸牛食性的調(diào)查與研究》《香煙煙霧水對魚的危害》《用花瓣浸出液鑒別土壤的酸堿性》；還有將學(xué)科知識整合的，具有學(xué)科知識交叉的設(shè)計，如《紅、綠、藍等單色光對植物向性的影響》《松葉對圣女果的保鮮研究》；更有《外界條件對含羞草葉片開閉的影響》等從小就具極大吸引力的觀察研究內(nèi)容……

師范生通過這種訓(xùn)練，不僅能夠掌握實驗的設(shè)計方法，也能明確如何實施，并通過實踐、總結(jié)，找出自身不足。實驗過程是促進能力提升的過程，是將理論與實驗有機結(jié)合的過程。同時其操作能力、學(xué)科素質(zhì)都能得到一定提高。師范生在參加工作后，在這方面可以較快進入角色。有的師范生將在大學(xué)中的設(shè)計，進一步改進和完善，就能在中學(xué)的科技活動中取得較好的成績。近年有畢業(yè)生將所創(chuàng)的實驗進一步完善后進行實驗活動，甚至可以獲得多項省、市、區(qū)的獎勵。

二、實驗成績的評價

教學(xué)強調(diào)發(fā)揮教師、學(xué)生兩個積極性和兩個主動性。對于學(xué)生的評價，要強調(diào)真實性和情景性，重視對學(xué)生顯性結(jié)論評價的同時，注重對學(xué)生緘默過程的評價，盡可能發(fā)掘?qū)W生的潛能。因此對設(shè)計性實驗的評價，更加要注意過程、能力的評價，除了關(guān)注實驗結(jié)果外，還要重視師范生的操作技能、實驗規(guī)范性的評價；同時對實驗的參與度、實驗理念形成、實驗思維等表現(xiàn)性方式進行合理的評價；并重視考查師范生對生物學(xué)概念、原理的理解和應(yīng)用以及分析、綜合等思維能力。因此，作為設(shè)計性實驗的評價，如果單一按實驗結(jié)果評價，就顯得不全面。

在具體實踐中，如果想使評價具有全面性和客觀性，那么就應(yīng)在優(yōu)化內(nèi)容設(shè)置、實驗?zāi)康囊?、觀察操作、獲取數(shù)據(jù)、分析討論、歸納總結(jié)等方面設(shè)置相應(yīng)的權(quán)重。由于生物學(xué)材料各異、各種生物生活周期有別，實驗簡易、繁雜不同，對實驗操作的繁簡也有差別，因此，在評價指標(biāo)中，對上述內(nèi)容分別設(shè)置了相應(yīng)的指標(biāo)進行綜合、全面評價。

根據(jù)實踐，設(shè)計性實驗成績的評價應(yīng)從以下4個方面入手：“對實驗方案的可行性、合理性認識”評價師范生的學(xué)科基本素質(zhì)和創(chuàng)新思維，“實施過程的自主性、過程性”評價師范生的綜合能力，“實驗結(jié)果的正誤”評價師范生的嚴謹性和實驗?zāi)芰?，“對結(jié)果的分析”評價師范生的專業(yè)素質(zhì)、科研能力和創(chuàng)新能力。各點分別占權(quán)重15%、40%、20%、25%。此外，比例為根據(jù)實驗繁簡、創(chuàng)新能力是否足夠，設(shè)置了4個層次的難度系數(shù)級別，分別是1.00、0.85、 0.70、 0.60。具體做法是：

（一）實驗方案的可行性、合理性

方案是師范生原創(chuàng)的或?qū)⑶叭说姆桨附?jīng)過改進、加工而成，方案的可行性、合理性可以考察師范生對中學(xué)生物學(xué)實驗教學(xué)的了解程度。由于師范生為中學(xué)而來、在大學(xué)中學(xué)習(xí)了“生物教學(xué)論”，并深入中學(xué)進行了見習(xí)，對中學(xué)的教學(xué)有所了解，因此設(shè)計的實驗應(yīng)有針對性。同時經(jīng)過大學(xué)的學(xué)習(xí)，實驗操作得到規(guī)范，操作流程十分熟悉的，其思維、創(chuàng)新能力有所提高。在這個方面設(shè)置了“方案合理性”和“流程合理性”兩個評價點，各占40%、60%。

方案可行性、合理性本應(yīng)是實驗成敗的關(guān)鍵，但由于方案是經(jīng)教師審閱后，經(jīng)過修改、完善而實施的。因此，不合理的基本已進行了修改，這方面的權(quán)重相對較低。如果有創(chuàng)新性不足等問題，可以在“設(shè)計的總體評價”的級別上可以體現(xiàn)。

（二）實施過程的自主性、過程性

實驗過程的自主性和過程性，可以評價師范生對生物學(xué)原理的理解、實驗思維、操作技能、已有知識的應(yīng)用等能力，是“過程性評價”的重要依據(jù)。由于實驗對象、目的的不同，采用的方法和藥品的使用就會有區(qū)別，“量體裁衣”是設(shè)計性實驗一個重要指標(biāo)。實驗是否具有合理性，可以看出學(xué)生綜合能力的強弱?！耙?guī)范的操作”是實驗學(xué)科必備的基本功，又是目前高校學(xué)生較為薄弱的環(huán)節(jié)，只有熟練、規(guī)范操作，才能減少人為誤差，達到使師范生具有“強的動手能力、扎實的生物學(xué)學(xué)科知識”的教學(xué)目標(biāo)，所以“操作的規(guī)范性、準(zhǔn)確性”在評價標(biāo)準(zhǔn)中必不可少。如何將設(shè)計與實施有效結(jié)合，達到預(yù)期的結(jié)果，是設(shè)計者對其方案最好的反饋，只有通過實踐才能從中發(fā)現(xiàn)存在的問題，體會到成功的喜悅。“實驗完成的完整性”是另一個評價方面。因此，實驗實施過程的自主性和過程性包括：實驗的合理性，操作的規(guī)范性，觀察的有效性和針對性，實驗完成的完整性等4部分內(nèi)容，各占權(quán)重的25%。

（三）實驗結(jié)果的正誤

設(shè)計性實驗受材料、環(huán)境等影響較多，因此不可能像驗證性實驗有唯一的結(jié)果，有時實驗的結(jié)果并不一定很完美，這就要求師范生多從實驗過程、材料等多方面進行思考、分析。同時要學(xué)會觀察實驗過程的細節(jié)變化，通過各種數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題，以上都是師范生學(xué)科素質(zhì)的體現(xiàn)。即便是準(zhǔn)確的結(jié)果，也有表述，有效數(shù)字、統(tǒng)計等多方面的問題。通過對實驗過程進行詳細觀察和實驗結(jié)果進行具體分析，為今后工作打下堅實的基礎(chǔ)。在這方面，設(shè)置“實驗結(jié)果”、“記錄的完備性和合理性”等兩方面的內(nèi)容，各占50%。

（四）對結(jié)果的分析

結(jié)果的分析是對師范生合理應(yīng)用已有知識，查閱資料，了解相關(guān)研究進展的過程，也是師范生對實驗的反思過程，對將來教學(xué)或進一步開展研究工作很有幫助，所以實驗結(jié)果的分析，不能僅限于表面，必須要有一定的深度，因此對實驗結(jié)果設(shè)置“結(jié)合實驗結(jié)果分析”、“與相關(guān)研究、相似工作比較、討論”、“實驗建議”等3個方面評價內(nèi)容，分別占權(quán)重的40%、40%、20%。

上述4個方面可以對師范生的設(shè)計實驗進行較為全面和客觀的評價，從而避免了單一憑實驗結(jié)果為依據(jù)的評價模式。

（五）總體設(shè)置難度系數(shù)級別

由于涉及材料、生物生活周期、材料采集等因素的影響，不同的實驗有不同的難易程度和持續(xù)時間，如《香煙煙霧水對魚的危害》和《不同小魚觀察血細胞的流動材料優(yōu)化》就有不同的實驗時間；而《涂改液對植物的影響》和《不同介質(zhì)對扦插植物生根及光合作用的影響》也有不同的操作難易度；此外《紅、綠、藍等單色光對植物光合作用的影響》《光污染對植物生長的影響》與《不同紅葉植物對質(zhì)壁分離實驗的優(yōu)化》的創(chuàng)新性也有差異，所以在綜合上述4方面因素后，在實驗繁簡、創(chuàng)新性上設(shè)置了4個層次的級別，以區(qū)別不同設(shè)計方案的難度系數(shù)，分別是1.00、0.85、0.70、0.60，為區(qū)別不同的設(shè)計項目的差異，將此系數(shù)與上述的總成績相乘，即為該實驗的最后成績。

實驗表明，按此標(biāo)準(zhǔn)基本可以較為客觀、全面對師范生的設(shè)計性實驗進行評價。

三、實驗教學(xué)的反思

生物學(xué)是一門實驗科學(xué)，生物科學(xué)師范生的知識結(jié)構(gòu)是否滿足中學(xué)需要、實踐技能和駕馭課堂的能力是否足夠、潛能是否強大等，這都是高師可持續(xù)辦學(xué)的關(guān)鍵，也是提高學(xué)校聲譽的最好的途徑。在教師編制制度發(fā)生改變的現(xiàn)狀下，培養(yǎng)的“準(zhǔn)教師”對中學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)有以下幾個“不適應(yīng)”：對中學(xué)生能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)的不適應(yīng)，對實踐教學(xué)課堂管理所具備能力的不適應(yīng)，對培養(yǎng)中學(xué)生創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)能力、基于解決問題的科研能力的不適應(yīng)。

設(shè)計性實驗改變了學(xué)生應(yīng)付實驗的思想，促使學(xué)生多思考、開拓思路。有了思路，就產(chǎn)生了實驗的沖動，就使得實驗改革過程中學(xué)生的自主學(xué)習(xí)成為可能，在實踐過程中知識和技能得到鞏固。此外，對指導(dǎo)教師有了新的要求：師范生設(shè)計方案的審閱要仔細、到位；提法特別是前人沒有嘗試的方法，要反復(fù)推敲，盡可能充分讓師范生嘗試、探索、并及時歸納總結(jié)。作為師范教育專業(yè)，應(yīng)發(fā)揮其教師專業(yè)的特點，時刻牢記任務(wù)是培養(yǎng)專業(yè)化的教師，設(shè)計性實驗的多元化評價體系建立，有助于師范生將來開展相關(guān)工作。師范生只有在實踐中，發(fā)現(xiàn)自己的不足，并在日常的學(xué)習(xí)中有針對性地加以補救，將來才可能自如駕馭中學(xué)課堂。

通過設(shè)計性實驗的訓(xùn)練，師范生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神得到提升，操作技能得到鞏固和提高。實踐證明：在高等師范院校生物學(xué)開展設(shè)計性實驗，有助于發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢。對培養(yǎng)新的課程標(biāo)準(zhǔn)下開展教學(xué)工作的新型教師具有一定的優(yōu)勢。評價模式的建立，對師范生實驗?zāi)芰Φ男纬伞W(xué)科素質(zhì)的提高具有重要作用。

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（編輯：胡 璐）

陳健輝，廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授，研究方向：生物教育、植物形態(tài)學(xué)。

本文為廣東省高等教育教學(xué)改革項目（GDJG20142263）、廣州市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃項目（No.12A008）

G633.91

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1671-0568 （2015） 31-0102-03