教育生態(tài)學(xué)視域下分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)研究

牛熙

摘要：以教育生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ)，從教育生態(tài)學(xué)視域?qū)徱暦肿由飳W(xué)實驗課程教學(xué)活動，對實驗課程教學(xué)效果的全面提升、提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力具有重要的意義。以貴州大學(xué)為例，分析目前分子生物學(xué)實驗課教學(xué)中存在的問題，結(jié)合教育生態(tài)學(xué)理論，在討論研究現(xiàn)有教學(xué)問題的同時，提出改革教育理念、構(gòu)建生態(tài)化的師生關(guān)系、營造舒適有效的生態(tài)教育環(huán)境、建立生態(tài)化教學(xué)評價等措施，進一步推進分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)改革的方向，全面提升教學(xué)效果，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

關(guān)鍵詞：教育生態(tài)學(xué);分子生物學(xué);實驗課程;教學(xué)改革

分子生物學(xué)作為從分子水平解釋和探究生命現(xiàn)象、功能和規(guī)律的學(xué)科，在生命科學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。分子生物學(xué)作為實驗性很強的學(xué)科，實驗課程的開展能讓學(xué)生更好地理解和掌握分子生物學(xué)的基本理論，同時，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力有著積極的作用。教育生態(tài)學(xué)作為新興的交叉學(xué)科，將生態(tài)學(xué)原理運用到分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)中，在深化師生教育生態(tài)理念的同時，可以促進實驗課程教學(xué)效果的全面提升，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

一、教育生態(tài)學(xué)基本理論及對分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)的作用

（一）教育生態(tài)學(xué)基本理論

首次將生態(tài)學(xué)引入教育學(xué)是1932年美國著名教育學(xué)家沃勒，他提出的“課堂生態(tài)學(xué)”將課堂視為一個生態(tài)系統(tǒng)，從生態(tài)學(xué)的角度分析研究課堂現(xiàn)象，使其能夠更好地促進學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)，獲得較好的教學(xué)效果。而“教育生態(tài)學(xué)”這一理論是由美國著名教育家勞倫斯·克雷明正式提出。該理論從生態(tài)學(xué)的視角分析和指導(dǎo)教育的發(fā)展。教育生態(tài)學(xué)理論認(rèn)為課堂作為一個包含人群、課程和教室環(huán)境等多個生態(tài)因子的生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建合理的課堂內(nèi)外生態(tài)環(huán)境，平衡各生態(tài)關(guān)系之間的發(fā)展，能有效提高教學(xué)效率。

（二）對分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)的作用

隨著高校教學(xué)體制改革的需要，提高各學(xué)科課程的教學(xué)質(zhì)量，在實際教學(xué)中增加教育生態(tài)學(xué)的理論已成為常態(tài)，但在分子生物學(xué)課程中開展教學(xué)生態(tài)學(xué)的研究卻很少。分子生物學(xué)作為生命科學(xué)各個領(lǐng)域中教學(xué)和科研不可或缺的課程，其實驗課程是生物類、農(nóng)學(xué)類、醫(yī)學(xué)類等學(xué)生必修的一門實驗技術(shù)課程。為了實驗課程有序高效地進行，常需要教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與環(huán)境之間的配合，將教育生態(tài)學(xué)理論引入分子生物學(xué)實驗課程，將有利于提高分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)效率和質(zhì)量的提高。因此，基于教育生態(tài)學(xué)理論，構(gòu)建分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)，對其課程教學(xué)有著積極作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。一是將教育生態(tài)學(xué)理論引入分子生物學(xué)實驗課程，能夠從多個視覺幫助學(xué)生理解分子生物學(xué)理論知識，并熟練掌握實驗技能;二是在教學(xué)生態(tài)中，教師與學(xué)生之間是相互依存和互動的，因此，能促進任課教師針對性地調(diào)整自身教學(xué)模式，根據(jù)學(xué)生的行為變化，引導(dǎo)學(xué)生主動參與實驗課程，將課程主體由老師轉(zhuǎn)換成學(xué)生，在保證學(xué)生能有效理解和吸收所授知識的同時，提高學(xué)生自主動手能力;三是創(chuàng)建與課堂生態(tài)高度契合的教學(xué)環(huán)境，促進學(xué)生積極參與實驗操作過程，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及知識探究能力，最終實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)效果的順利完成。

二、分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)生態(tài)構(gòu)建原則

（一）實驗教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為本

在教育生態(tài)學(xué)視域下，分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)需要采用以學(xué)生為本的教學(xué)模式，讓學(xué)生在實驗教學(xué)中的主體地位得到體現(xiàn)，培養(yǎng)他們自覺學(xué)習(xí)和自覺思考的習(xí)慣，從而提高自身實驗技能和綜合能力，最終在學(xué)生層面上體現(xiàn)實驗課程教學(xué)的全部價值。

（二）實驗教學(xué)應(yīng)保證較高效率

實驗課程教學(xué)的效率能夠充分體現(xiàn)出教育生態(tài)學(xué)視域下分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)的效果，對于學(xué)生掌握理論知識和實驗技能有著重要的作用。分子生物學(xué)的實驗課堂屬于一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，含有教師、學(xué)生、實驗環(huán)境、實驗器材等多種生態(tài)因素，不同生態(tài)因素之間既有聯(lián)系又有獨自的發(fā)展規(guī)律。各生態(tài)因素若不能在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮有效的作用，就會降低分子生物學(xué)課程的教學(xué)效果。因此，為了保證分子生物學(xué)實驗課程取得較高的教學(xué)效率，就得明確符合教育生態(tài)學(xué)的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)實驗方案，創(chuàng)新分子生物學(xué)實驗教學(xué)課堂的教學(xué)形式，保證課程的教學(xué)效率。

三、教育生態(tài)視域下分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)生態(tài)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)生態(tài)理念失衡

在教育生態(tài)學(xué)視域下，分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)存在教育生態(tài)理論失衡的問題，其主要問題表現(xiàn)在：受傳統(tǒng)教育模式的影響，貴州大學(xué)分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)仍以教師為中心的講課模式，學(xué)生按照老師提前準(zhǔn)備好實驗方案，按部就班地進行操作。學(xué)生學(xué)習(xí)分子生物學(xué)實驗課程不是源于自身對科學(xué)研究的興趣，而是按照教學(xué)大綱完成自身專業(yè)課學(xué)分的需求。目前，貴州大學(xué)雖然開展了本科生SRT項目設(shè)計、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新項目和實驗室開放項目等來彌補本科生實驗設(shè)計、實驗操作等方面的需求，但大部分學(xué)生仍然只能通過傳統(tǒng)的實驗課程教學(xué)獲得實驗操作的機會。

（二）教育生態(tài)主體失衡

以貴州大學(xué)為例，在教育生態(tài)學(xué)視域下，分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)存在教育主體理論失衡的問題，其主要問題表現(xiàn)在：受傳統(tǒng)教育模式的影響，分子生物學(xué)實驗課程中教學(xué)生態(tài)主體間關(guān)系與地位存在失衡問題。在分子生物學(xué)實驗課程課堂這個生態(tài)系統(tǒng)中，主要包含教師和學(xué)生兩類人群，而在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師與學(xué)生的生態(tài)因子地位仍然是相對穩(wěn)定的，教師依然為主體，實驗相關(guān)理論知識及操作仍靠教師傳授，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和參與性難以發(fā)揮。

（三）教育生態(tài)環(huán)境失衡

教育生態(tài)環(huán)境作為分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)的重要教學(xué)生態(tài)因子，在實驗課程開展過程中起著重要的作用。在分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)生態(tài)中，生態(tài)環(huán)境通常是指班級規(guī)模、實驗座椅擺放、教室分布、實驗設(shè)備等物理環(huán)境。以貴州大學(xué)為例，教育生態(tài)環(huán)境主要存在以下問題。第一，由于實驗經(jīng)費和實驗場地的限制，教學(xué)通常采取大班分組模式進行，由于人數(shù)過多，造成實驗大多數(shù)都由一小部分學(xué)生完成，學(xué)生參與積極性低。第二，很多實驗室臺桌通常是根據(jù)房間大小進行設(shè)計的中央實驗臺，實驗課程小組的同組成員通常只能分布在實驗臺桌的一側(cè)。實驗開展時，受場地限制，通常只能由1-2個學(xué)生完成，其余學(xué)生只可圍觀，導(dǎo)致學(xué)生的參與度降低。第三，受到實驗室場地及分布的限制，分子生物學(xué)實驗課程開展所需的基本實驗儀器通常都放置在其他實驗室，實驗課開展時，學(xué)生通常需要在不同實驗室來回跑動，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率及課程的教學(xué)效果。第四，由于缺乏實驗的有效預(yù)習(xí)，學(xué)生對于整個實驗操作過程及所用的實驗設(shè)備儀器比較陌生，使得學(xué)生在實驗課程結(jié)束后，仍不能很好地理解相關(guān)知識，導(dǎo)致實驗教學(xué)的效果不佳。

四、教育生態(tài)視域下分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)生態(tài)構(gòu)建

（一）改革教育理念

在教育生態(tài)視域下，構(gòu)建分子生物學(xué)實驗課程的生態(tài)教學(xué)，需要改變教師的教育理念，才能使課程教育生態(tài)理論失衡的問題得到根本解決。要想革新教師的教育理念，首先，應(yīng)為相關(guān)教師提供教育生態(tài)學(xué)的相關(guān)培訓(xùn)及學(xué)習(xí)，幫助教師在教學(xué)過程中樹立生態(tài)教育理念，使教師認(rèn)識到分子生物學(xué)實驗課程生態(tài)構(gòu)建的重要性。其次，在實驗教學(xué)的過程中，教師需要培養(yǎng)學(xué)生獨立實驗的能力，遵循以學(xué)生為本的生態(tài)教育原則，將教育生態(tài)化作為分子生物學(xué)實驗課設(shè)計的前提，設(shè)計、研究實驗內(nèi)容，讓學(xué)生能更好地完成實驗任務(wù)。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容要求，教師應(yīng)遵循學(xué)生的自身設(shè)計想法，幫助學(xué)生自行設(shè)計分子生物學(xué)的相關(guān)實驗內(nèi)容，實現(xiàn)個性化教育，幫助學(xué)生對分子生物學(xué)實驗產(chǎn)生認(rèn)識及興趣，使學(xué)生能夠在生態(tài)學(xué)教育理念下，提高動手操作能力、邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力，從而促進分子生物學(xué)實驗課程教育生態(tài)的構(gòu)建。

（二）構(gòu)建生態(tài)化的師生關(guān)系

在分子生物學(xué)實驗課堂生態(tài)系統(tǒng)中，教師只屬于重要的生態(tài)因子，但真的生態(tài)主體是學(xué)生。面對教育生態(tài)主體失衡的問題，教師需要構(gòu)建正確的生態(tài)關(guān)系，實現(xiàn)分子生物學(xué)實驗課程的教學(xué)生態(tài)化。教師在設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)將分子生物學(xué)實驗課設(shè)為驗證性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗。驗證性實驗包括學(xué)生應(yīng)該掌握的實驗技能，如瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA、大腸桿菌的制備等實驗以及移液器、離心機、超凈工作臺等儀器的操作。綜合性實驗包括根據(jù)實驗材料或?qū)嶒灧椒ǖ牟煌?，自行運用多種實驗方法解決實際問題的實驗，如用CTAB法、SDS法或試劑盒法提取DNA等。而創(chuàng)新性實驗是學(xué)生在了解或掌握驗證性實驗和綜合性實驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己感興趣的方向，查找相關(guān)文獻資料，自行設(shè)計實驗方案，自行操作、完成實驗報告。其中，驗證性實驗由教師進行傳統(tǒng)式教學(xué)，讓學(xué)生掌握最基礎(chǔ)的實驗和儀器操作;綜合性實驗可利用先觀看實驗錄像、然后運用虛擬實驗軟件進行模擬訓(xùn)練，使學(xué)生提前感知相關(guān)實驗原理和流程，加深對實驗技術(shù)的記憶。綜合性實驗是整個實驗課程的重心，學(xué)生根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)獨立設(shè)計好實驗，任課教師審核實驗方案的可行性，實驗過程中，盡量讓學(xué)生獨立完成，任課老師幫助答疑。

（三）營造舒適有效的生態(tài)教育環(huán)境

教育生態(tài)學(xué)視域下分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)生態(tài)的構(gòu)建，需要通過營造舒適有效的生態(tài)教育環(huán)境，從而保證教學(xué)主體與環(huán)境因子實現(xiàn)平衡。例如，可以對分子生物學(xué)實驗課程的人數(shù)及分組進行控制，一般課程人數(shù)不超過30人，每組人數(shù)控制在3～5人;實驗課堂教學(xué)可以使用較小的實驗臺，讓每組成員可以均勻分布在實驗臺的周圍，讓學(xué)生從實驗設(shè)計到實驗操作全程參與;除特殊要求的儀器外，實驗課堂的基本儀器應(yīng)盡量放置在實驗課開設(shè)的房間內(nèi)，學(xué)生可以在較近距離找到儀器;教師可以充分利用虛擬教學(xué)系統(tǒng)，將分子生物學(xué)實驗的操作步驟輸入電腦，制作相應(yīng)的模擬場景，在實驗開始前，學(xué)生可以通過觀看實驗錄像以及運用虛擬教學(xué)系統(tǒng)進行模擬實驗，讓學(xué)生熟悉實驗的操作過程，便于后續(xù)實驗設(shè)計和實驗操作的順利完成。

（四）建立生態(tài)化教學(xué)評價

以往，學(xué)生實驗課程主要以實驗報告完成情況及實驗結(jié)果為指標(biāo)進行考核，考核結(jié)果存在一定偏差。教育生態(tài)學(xué)視域下分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)應(yīng)建立更加合理的考核方法，主要包括六個項目。一是理論測試。根據(jù)虛擬教學(xué)系統(tǒng)中涉及的相關(guān)實驗，建立實驗原理等理論題題庫，考核時隨機抽取10～20題進行理論知識考核。二是技能考核。根據(jù)實驗設(shè)計，考核使用儀器設(shè)備的操作，考察其對相關(guān)儀器設(shè)備的使用及維護情況。三是實驗設(shè)計方案。根據(jù)學(xué)生實驗方案設(shè)計的可行性考核學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。四是平時表現(xiàn)。該部分主要考核學(xué)生實驗準(zhǔn)備情況、實驗操作能力、出勤率等。五是實驗結(jié)果。根據(jù)學(xué)生設(shè)計的實驗方案考核實驗結(jié)果是否符合預(yù)期。六是實驗報告?？己藢嶒瀳蟾娴耐暾院涂茖W(xué)性以及學(xué)生對實驗結(jié)果的分析能力。

五、結(jié)束

隨著分子生物學(xué)理論和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)的內(nèi)容及方法也需要不斷更新，面對目前實驗課程教學(xué)存在的眾多問題，需結(jié)合教育生態(tài)學(xué)理論，在分析研究現(xiàn)有教學(xué)問題的同時，采取改革教育理念、構(gòu)建生態(tài)化的師生關(guān)系、營造舒適有效的生態(tài)教育環(huán)境、建立生態(tài)化教學(xué)評價等措施，促進高校分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)生態(tài)平衡，積極進行分子生物學(xué)實驗課程教學(xué)改革，全面提升教學(xué)效果，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，使學(xué)生成為具有創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力的技術(shù)人才。