合作學習在遺傳學實驗教學中的初探

張大為 簡海霞

摘要：生物學實驗教學的基本任務是提高學生的實踐能力和科學探究素養(yǎng)，因而在本科生教學過程中起著十分重要的作用。在遺傳學實驗教學中合理使用合作學習相關的教學理論與方法，讓學生在實驗過程中以小組的形式進行交流，合作解決問題，可以培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實踐的能力，加強學生團隊精神，提高學生的實驗創(chuàng)新精神和科學探究精神。

關鍵詞：遺傳學實驗;合作學習;科學探究素養(yǎng);本科教學

隨著教育改革進行，提倡教師在關注學科核心素養(yǎng)下開展教學工作。生物學核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任四個方面。通過核心素養(yǎng)的培養(yǎng)可以提高學生處理生活實際問題的能力和品格。本科生遺傳學實驗占實驗教學重要比例，在教學中進行小組合作學習，可提高學生的合作精神及科學探究素養(yǎng)。課前組織學生自主的探究教材內(nèi)容，設計實驗過程;實驗教學中進行小組合作學習，鼓勵其發(fā)現(xiàn)實驗的問題，并合作提出相關問題的解決方法;引導學生交流總結(jié)，對實驗進行驗證或改進。從而使學生進一步掌握科學探究的方法，提高自主學習能力，增強合作精神以及創(chuàng)新精神，同時也有利于遺傳學教學活動順利地開展。

一、 合作學習的要求

（一） 明確教學目標

傳統(tǒng)意義上的教學比較側(cè)重知識的掌握與理解，從而忽視了教學中學生實踐能力的培養(yǎng)以及情感態(tài)度的滲透。在合作學習中教學目標注重學生全面的發(fā)展，學生通過交流取長補短，共同學習提高學習的效率。在這過程中，教師根據(jù)學生實際情況，按組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)的原則進行分組，并對組內(nèi)成員進行具體任務分配。讓每個學生在學習中發(fā)表自己的觀點，同時在與小組成員內(nèi)進行探討和總結(jié)相應的結(jié)論，分享至全班讓其他小組進行補充，討論。教師指導學生在實驗操作前，需對實驗設計的合理性和可行性進行預實驗。在實驗具體實施中，教師注意觀察每組學生的實驗操作情況，確保每組同學都參與嘗試實驗。

（二） 師生進行互動

在合作學習教學中，教師要營造各種情境，使學生的觀點相互交融。在教師的教學和學生的學習中，雙方是平等交流和探討，有利于師生在課堂中主動地進行探索，進而提高實驗教學的效率，實現(xiàn)教學目標。在實驗前，保證每一位學生有思考的環(huán)境，教師安排任務下學生提前預習實驗內(nèi)容，通過查找資料，寫出實驗原理，方法步驟。每一個小組成員完成自己任務后，經(jīng)過成員之間的討論，對查找的資料進行整理和總結(jié)。教師的指導是以小組為單位，在課堂中展示其討論的結(jié)果，并積極鼓勵其他小組成員對其結(jié)果進行有效補充和適當修改，創(chuàng)設競爭性環(huán)境。教師教學組織形式多樣化的表現(xiàn)為觀察和發(fā)現(xiàn)問題，引導學生進行思考，發(fā)散學生思維，鼓勵學生發(fā)言。師生之間的互動，有助于教師及時發(fā)現(xiàn)學生的新穎觀點，在實驗過程中進行嘗試，豐富課堂內(nèi)容，有利于學生的生物科學探究素養(yǎng)的養(yǎng)成。

（三） 注重能力培養(yǎng)

合作學習與傳統(tǒng)教學主要區(qū)別在于，合作學習更注重學生的綜合能力的發(fā)展。在合作學習中，以學生為主體進行課堂內(nèi)容組織和學習，教師只是引導者，協(xié)調(diào)者。在教學中師生互動，重視學生學習知識，掌握知識，應用知識能力的培養(yǎng)。合作學習使學生不斷提升自我，同時增強與他人的交流溝通能力，思維表達能力。教師結(jié)合學生個人參與小組的實驗設計能力，實驗過程中表現(xiàn)團隊精神和集體意識對學生進行綜合評價。

二、 合作學習教學的現(xiàn)狀

（一） 教學手段和教學設施相對落后

以遺傳學實驗教學為例，教師為了讓學生可以快速地進行實驗，傳統(tǒng)的直接講說的教學形式，將書本的實驗原理和方法提前寫在黑板上，要求學生把實驗流程記在本子上。在基礎的實驗中，教師演練，學生模仿，在這過程中學生對自己實驗出現(xiàn)的失誤如果得不到結(jié)果，教師直接告訴學生存在的問題及原因，導致學生只是被動接受知識，并不能理解實驗本質(zhì)，甚至短時間內(nèi)忘記實驗內(nèi)容。另外在實驗室中，開展實驗過程講解沒有其他輔助的教學設施，從而使學生聽完講授后不理解抽象生物學概念。例如，在學習“細胞的減數(shù)分裂”實驗課程時，教師只是簡單地給學生羅列實驗步驟，學生接受抽象內(nèi)容，容易思考疲勞，導致無法理解實驗內(nèi)容，進而對課堂失去興趣。而如果利用CCD顯微鏡在多媒體上現(xiàn)場展示一些不同細胞分裂時期的圖片，讓學生能夠直觀地看到每個時期的染色體的形態(tài)及結(jié)構(gòu)特征，并結(jié)合理論課已學知識講解細胞的減數(shù)分裂的內(nèi)容。這樣不僅可以調(diào)動學生學習的積極性，還可加深對實驗有關理論知識的理解，由被動接受的概念轉(zhuǎn)化為內(nèi)在理解的知識。

（二） 教學合作學習形式化

在實驗教學中，部分的實驗需要兩人或多人才能完成的，教師安排任務一般按照學號或者學生自發(fā)組隊;部分學生實驗前沒有預習與思考實驗內(nèi)容，只是按照步驟做實驗，缺乏自主性和創(chuàng)新思維，導致小組合作效率降低;有些學生沒有進行實驗操作，直接抄寫同組成員的實驗結(jié)果，教學效果無法保障，使合作學習教學形式化。

三、 合作學習在本科遺傳學實驗中的應用

在本科實驗課中如何開展合作學習，下面我將以遺傳學中果蠅實驗為例進行闡述。果蠅是經(jīng)典遺傳學實驗中研究基因分離、伴性遺傳、連鎖交換等規(guī)律的重要材料。果蠅從親本選擇到F2代結(jié)果分析需持續(xù)近5周，實驗安排緊密，需要人人動手，小組合作解決實驗的問題。

（一） 分組

在以果蠅為實驗材料的遺傳學實驗中，如何分組是確保學生能在合作學習中完成實驗操作的首要條件。在教學中采用組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)的原則進行分組。每小組有兩位成員，包括一位實驗操作能力較強的同學和一位相對較弱同學。兩名成員之間相互幫助，相互配合，共同完成實驗任務。

（二） 分工

果蠅實驗包括基因分離、伴性遺傳、連鎖交換三個子實驗，正、反交兩個處理（3個子實驗×2個處理）。為了讓每位同學充分理解遺傳學規(guī)律，我們對實驗進行如下分工，并提出要求：①每位學生必須完成3個子實驗，如果其中一名學生選擇正交，則另一學生需完成反交的3個子實驗，保證每

位同學都參與實驗。②如實記錄實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)、實驗過程中成功原因及失敗教訓等，以便與其他組之間共享。

（三） 進行實驗

組內(nèi)同伴互助完成實驗，教師實時觀察學生的動態(tài)，做好引導、組織、協(xié)調(diào)等工作。在學生提出自己的實驗觀點、問題、困難時，及時與學生平等交流和探討實驗相關內(nèi)容，并對各小組內(nèi)部的實驗討論活動進行指導幫助。另外，利用多媒體教學設施或者適當示范操作向?qū)W生答疑解惑，讓學生積極思考，對實驗產(chǎn)生興趣。

（四） 實驗結(jié)果分析

引導組內(nèi)同學對實驗結(jié)果進行比較討論。例如：如何理解常染色體單因子雜交實驗子代個體性狀相同，而伴性遺傳正、反交所得子代性狀有一定的變化這一現(xiàn)象。學生需結(jié)合理論課學習知識，分析造成實驗結(jié)果異同的原因，從而達到對遺傳學基本規(guī)律的深刻理解。

（五） 實驗總結(jié)

展示小組討論的結(jié)果，選取最具代表性的三組學生上臺講述實驗經(jīng)歷以供其他學生參考。在總結(jié)環(huán)節(jié)，教師鼓勵各小組發(fā)言進行互相補充或修改，總結(jié)各組實驗成功與不成功原因。匯總各小組建議，并對實驗步驟進行優(yōu)化。

四、 教學啟示

遺傳學實驗是一門注重學生實踐的課程，在實驗過程中強調(diào)培養(yǎng)學生的科學探究能力，動手操作能力，獨立設計實驗能力以及創(chuàng)新思維能力等。合作學習將不同層次的學生以幾人為一組，將具體的任務分配于各個小組，從而使學生自主學習實驗原理，在實驗中實施討論方案，最后進行總結(jié)與反思。通過合作學習，在探究實驗過程中理解和應用遺傳學規(guī)律，可以提高學生理論聯(lián)系實踐能力，加強學生團隊精神，培養(yǎng)學生的生物學科核心素養(yǎng)。

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作者簡介：

張大為，簡海霞，湖南省湘潭市，湖南科技大學生命科學學院。