生物課中開放性和設(shè)計性實驗教學探討

葛俊彥

（池州學院材料與化學工程系，安徽池州247000）

目前生物課實驗教學中普遍存在以下兩種現(xiàn)狀：一是生物實驗儀器稀缺。生物實驗儀器，尤其是大型實驗儀器，一般都造價較高，很多學校由于資金的缺乏，遠遠滿足不了生物實驗教學的要求。二是實驗教學局限于驗證性。在實驗教學的過程中，教師和學生均不需要進行實驗設(shè)計，而是側(cè)重于對課本上相關(guān)生物實驗的驗證，缺乏創(chuàng)新性。

在生物課教學中，為更好的完成教學任務，達成教學目標，教師要注重生物基礎(chǔ)理論知識講解和實驗教學相結(jié)合，尤其要重視開放性及設(shè)計性實驗課程的設(shè)置。

1 生物課開放性實驗與設(shè)計性實驗教學的意義

1.1 開放性實驗與設(shè)計性實驗教學的內(nèi)涵

開放性實驗教學是指在原計劃課堂實驗教學以外，為全面培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)，對其進行的有計劃、有組織的課外實驗教學活動。在開放性實驗教學活動中，學生居于主體地位，其不再依照課本上的實驗步驟進行生物實驗操作，而是根據(jù)自己的興趣進行自行實驗探索，包括任意選擇實驗課題、實驗器材、實驗方法等。設(shè)計性實驗教學是指在對學生進行實驗教學的過程中，不再采取傳統(tǒng)的實驗教學方式，而是將學生置于整個教學實驗過程的主體地位，教師只起到引導性的作用，學生在實驗過程中，在同一個實驗課題的前提下，自行選擇實驗儀器、規(guī)劃實驗步驟、規(guī)范操作要求，并認真觀察實驗過程，記錄實驗數(shù)據(jù)。

1.2 生物課開放性和設(shè)計性實驗教學的意義

第一，引導學生樹立科學的方法觀。在生物實驗教學的過程中，通過應用開放性實驗教學和設(shè)計性實驗教學，可以培養(yǎng)學生的探索和發(fā)現(xiàn)精神，并在生物學習過程中樹立起科學的方法觀，也即建立起“觀察事物-發(fā)現(xiàn)問題-提出假設(shè)-實驗探究-得出結(jié)論”的方法觀。第二，培養(yǎng)學生的實驗技能。將開放性實驗教學和設(shè)計性實驗教學應用到生物課實驗教學過程中，不僅需要學生認識到生物實驗的操作規(guī)范，亦需要學生掌握生物實驗操作中的一些科學方法，以形成完整的實驗體系，達到開放性和設(shè)計性實驗教學的目的[1]。

2 生物課開放性實驗和設(shè)計性實驗課程設(shè)計原則

2.1 可行性原則

教師在進行生物實驗課程設(shè)計的過程中，要將生物實驗的操作性與學生的生物知識及操作能力結(jié)合在一起，以保證學生在生物實驗的具體操作過程中，能夠根據(jù)自己所掌握的生物原理、生物實驗操作方法及規(guī)范進行實際的的生物實驗操作。

2.2 科學性原則

學生在開放性和設(shè)計性生物實驗課程的自行設(shè)計過程中，要依據(jù)其所學的生物學原理及相關(guān)的生物實驗要求，嚴格選擇符合標準的生物實驗儀器、生物實驗標本等，如有些生物實驗中要求生物標本的無菌性，那么，在進行生物標本選擇的過程中，就要嚴格按照該要求進行，以保證實驗結(jié)果的科學性[2]。

2.3 實用性原則

在生物實驗教學中應用開放性和設(shè)計性實驗教學的最終目的是實現(xiàn)學生素質(zhì)的全面發(fā)展，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和實踐能力。因此，在生物實驗課程設(shè)計時，要遵循實用性的原則，以確保其在社會生活中的實踐性，能夠用于相關(guān)問題的解決。

2.4 適用性原則

所謂適用性原則，主要體現(xiàn)在生物實驗課程設(shè)計中對生物實驗儀器和生物實驗材料的選擇上，也即在生物儀器的選擇上，要確保每個學生都能夠應用生物儀器進行獨立的實驗操作；在實驗材料的選擇上，要選擇那些易得、便于保存和操作的實驗材料。

3 生物課開放性和設(shè)計性實驗課程內(nèi)容設(shè)置

3.1 課程內(nèi)容設(shè)置中不變因素和可變因素的調(diào)控

在生物實驗中一般存在兩種因素，也即可變因素和不可變因素。在實驗課中，關(guān)于兩種因素的控制，教師可以給予學生一定的指導，引導其在實驗中根據(jù)實驗目的自行調(diào)節(jié)[3]。

3.2 課程內(nèi)容設(shè)置中實驗材料的選擇

在生物實驗過程中，如何選擇合適的材料進行實驗研究，對于保證實驗結(jié)果的科學性具有重要的作用。教師要扮演好引導者的角色，指導學生對相關(guān)的實驗材料進行充分挖掘、比較，并根據(jù)實驗目的、實驗手段做出最佳選擇[4]。

3.3 課程內(nèi)容設(shè)置中實驗方案的設(shè)計

在進行整體生物實驗方案設(shè)計時，應著重把握以下四點：

第一，實驗設(shè)計的核心問題。實驗設(shè)計的核心問題具體包括，教師在生物實驗教學過程中的科學引導，使學生全面掌握生物實驗的目的；學生在生物實驗的設(shè)計中，要嚴格遵循科學性和實用性的指導原則，使自己自行設(shè)計的生物實驗是有意義、有價值的。

第二，實驗設(shè)計的主體性。實驗設(shè)計的主體性是指，在開放性和設(shè)計性生物實驗教學的過程中，師生雙方要擺正自己的位置，教師重在生物實驗過程中的引導性作用，注重學生實驗能力及綜合應用生物知識能力的培養(yǎng)；學生重在生物實驗中處于主體性地位，要在發(fā)現(xiàn)問題中，自行設(shè)計實驗、操作實驗，并最終解決問題。

第三，實驗設(shè)計的目的性。實驗設(shè)計的目的性是指在開放性和設(shè)計性實驗教學過程中，不僅要注重生物實驗假設(shè)的檢驗及生物實驗目的的實現(xiàn)，亦要以培養(yǎng)學生的動手能力、思維能力、分析及解決問題的能力、知識與實踐結(jié)合的能力等各方面能力的培養(yǎng)和訓練為目的[5]。

第四，實驗設(shè)計的效果。在實驗設(shè)計效果的考察上，重在對學生實踐能力的考察，也即學生通過開放性和設(shè)計性教學實驗，在自行設(shè)計和操作生物實驗過程中所獲得的知識和能力，包括學生的創(chuàng)新意識是否得到加強、邏輯思考及綜合分析能力是否得到提高、嚴謹?shù)目茖W實驗態(tài)度是否養(yǎng)成等方面的效果。

3.4 課程內(nèi)容設(shè)置中檢驗與評價

第一，檢驗和評價學生文獻查詢能力。開放性實驗和設(shè)計性實驗在其具體的設(shè)計和操作過程中，并不是僅僅依靠課本知識和教師的指導就能順利完成，并得出正確實驗結(jié)論的，在此過程中需要涉及到文獻的查詢和引用[6]。第二，檢驗和評價學生邏輯能力。在開放性和設(shè)計性實驗過程中，得出實驗結(jié)論并不意味著實驗的全面結(jié)束，學生要充分利用其整理、分析、歸納等各種邏輯能力對實驗結(jié)果進行全面的總結(jié)，并寫成實驗報告，以便教師檢閱和審查[7]。第三，檢驗和評價學生生物知識的綜合應用能力。檢驗和評價學生生物知識的綜合應用能力主要是指，在開放性和設(shè)計性實驗教學的過程中，學生是否充分考慮了生物實驗中的實驗背景及材料以及是否善于利用所學生物知識解決實驗過程中出現(xiàn)的不可預知性問題等[8]。

總之，開放性和設(shè)計性生物實驗教學方式在設(shè)計和開展過程中會遇到很多的未知問題需要解決。因此，教師要做好引導工作，督促學生在遇到問題時通過各種途徑進行自行探索，以提高學生的自主學習意識和探索精神。

[1]高永平，官芬芬.淺談創(chuàng)新型實驗教學與改革人才培養(yǎng)[J].華東理工學院學報：社會科學版，2004，23(3):43-45.

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[3]彭安，向本瓊，張根發(fā)，等.大學生物開放性和設(shè)計性實驗教學探討[J].中國大學教學，2007(3):53-55.

[4]王峰.探究高中生物開放性實驗教學[J].高考:綜合版，2013(2):45.

[5]俞建軍，倪勇.開放性實驗教學的探索與實踐[J].機械職業(yè)教育,2011(10):29-36.

[6]魏峻.開放性實驗在實驗教學中的重要作用[J].科技信息,2010(10):558-559.

[7]郁達，盧祥云，吳金男，等.加強綜合性和設(shè)計性實驗,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力[J].實驗室研究與探索,2002,21(1):15-17.

[8]高涵，王淑英，張春晶，等.在生物化學實驗課中開展綜合性、設(shè)計性實驗的教學改革[J].齊齊哈爾醫(yī)學院學報，2009，30(19):2437.