高師生物專業(yè)植物學(xué)實驗教學(xué)改革與實踐

陳健輝，王厚麟，陳紅陽，覃逸瓊

（廣州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510006）

生物學(xué)是實驗科學(xué)，在進入21 世紀(jì)后，生物學(xué)與人類生活的關(guān)系顯得尤為突出，了解、掌握更多的生物學(xué)知識有助于人類更好地生活。在新形勢下的生物科學(xué)師范教育專業(yè)畢業(yè)生，實踐能力的強弱是能否適應(yīng)中學(xué)生物學(xué)教學(xué)的一個重要條件；而專業(yè)認(rèn)知能力、實踐能力、職業(yè)能力、創(chuàng)新能力是卓越生物學(xué)教師的基本保障。新時代教師教育人才培養(yǎng)的核心就是要培養(yǎng)具備“有理想信念、有道德情操、有扎實學(xué)識、有仁愛之心”的師范生。目前，生物學(xué)教學(xué)強調(diào)實驗技能的操作、學(xué)科與新媒體多角度銜接、互聯(lián)網(wǎng)與學(xué)科的緊密結(jié)合。在中學(xué)相關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn)中《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》就提出：以全面提高學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容聚焦大概念，教學(xué)過程重實踐，學(xué)業(yè)評價促發(fā)展；《義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)》要求：生物課程面向全體學(xué)生、提高生物科學(xué)素養(yǎng)和倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)。在這種新形勢下，師范教育專業(yè)畢業(yè)生在工作時，為了迅速融入中學(xué)教學(xué)，必需做好知識與能力的儲備，面對中學(xué)生物學(xué)實驗教學(xué)，會產(chǎn)生以下的“不適應(yīng)”：對培養(yǎng)中學(xué)生創(chuàng)新能力、基于解決問題的科研能力培養(yǎng)的不適應(yīng)；對實驗教學(xué)設(shè)計及課堂管理的不適應(yīng)；對駕馭實驗教學(xué)課堂的不適應(yīng)。師范生只有在不斷的實踐中，發(fā)現(xiàn)自身的不足，并在平時的學(xué)習(xí)中，有針對性地加以補救，把實驗教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合、將理論教學(xué)與實驗教學(xué)有機結(jié)合，拓展視野、培養(yǎng)創(chuàng)新精神，將來才可能自如駕馭中學(xué)課堂。植物學(xué)是生物科學(xué)、生物技術(shù)、農(nóng)學(xué)等生物類的專業(yè)課程，更是生物學(xué)師范教育專業(yè)的基礎(chǔ)課程；植物學(xué)實驗是師范生進入大學(xué)后系統(tǒng)開展生物學(xué)實驗的早期課程；結(jié)合師范生培養(yǎng)對實驗技能的要求，在植物學(xué)實驗中開展相關(guān)改革，通過嚴(yán)格、全面的實驗技能訓(xùn)練，強化師范生基本操作技能，通過實踐熟練掌握顯微鏡的應(yīng)用技能，掌握徒手切片技術(shù)、植物組織和器官的解剖技術(shù)、生物繪圖方法、臨時裝片制作技術(shù)等基本實驗技能；可以有效促進師范生對大學(xué)學(xué)習(xí)的適應(yīng)，并為后續(xù)實驗課程的學(xué)習(xí)、參與科研訓(xùn)練打下堅實的基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí)，師范生可以掌握植物學(xué)實驗的基本原理、基本知識，以及研究植物的一些基本方法和基本技能，并運用這些技能去研究植物個體發(fā)育中器官的形態(tài)建成與結(jié)構(gòu)；通過實驗，掌握植物細(xì)胞、組織、器官的主要形態(tài)特征、類型，認(rèn)識一些常見的與人類關(guān)系密切的植物器官；鞏固和加深植物學(xué)理論課程所學(xué)的知識，從而達到提高師范生的專業(yè)素質(zhì)、動手能力，達成其畢業(yè)應(yīng)具備的，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與實事求是的作風(fēng)的目的，為今后開展工作和學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。

一、改革實驗教學(xué)模式，重視基礎(chǔ)操作訓(xùn)練

（一）建立以師范生為主體的實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)科技能

生物學(xué)師范教育專業(yè)植物學(xué)實驗從性質(zhì)方面來講，作為師范生進入大學(xué)后，早期接觸到的一門獨立開設(shè)的專業(yè)實驗課程，為非課程內(nèi)實驗，這與中學(xué)課程設(shè)置完全不一樣；從課程銜接方面來講，植物結(jié)構(gòu)中的細(xì)胞、組織水平的觀察、辨識，是以后開展生態(tài)、生理、分子、基因等相關(guān)實驗的基礎(chǔ)；從師范生能力發(fā)展方面看，顯微鏡的操作及管理、徒手切片、臨時玻片標(biāo)本的制作、檢索表的編制等知識與技能，是師范生將來工作及學(xué)習(xí)后續(xù)實驗課程的基礎(chǔ)。因此，師范生植物學(xué)實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)、習(xí)慣的形成，有助于其將來更好地學(xué)習(xí)其他課程及開展相關(guān)研究工作。同時，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式需要與時俱進，結(jié)合現(xiàn)代媒體開展教學(xué)，特別是在課程教學(xué)時間緊、學(xué)科發(fā)展日新月異、獲得知識途徑更加豐富的形勢下，線上實驗教學(xué)變得可行；因此，在繼續(xù)強化已有基礎(chǔ)的、已被證明行之有效的、規(guī)范的傳統(tǒng)實驗教學(xué)的前提下，開展實驗課程線上建設(shè)，將實驗過程的相關(guān)資料上傳，使師范生自主學(xué)習(xí)，是時代發(fā)展的趨勢。構(gòu)建“線上與線下結(jié)合的植物學(xué)實驗”教學(xué)模式，是時代發(fā)展的特色，將實驗教學(xué)與媒體結(jié)合，既可以使師范生接受規(guī)范的基礎(chǔ)操作訓(xùn)練，又可通過有效的“自檢”使其能力得以完善和提高；同時又與新時代下年輕學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣吻合。實踐證明：線上與線下結(jié)合的教學(xué)模式，可以使植物學(xué)實驗的有效教學(xué)成為可能。

在植物學(xué)實驗課程中，以強化形態(tài)學(xué)實驗操作技能為基礎(chǔ)，示范操作演示到位為特色，建設(shè)線上實驗課程。在教學(xué)中，以培養(yǎng)師范生能力為契機，引導(dǎo)師范生提高學(xué)習(xí)興趣，拓寬其知識面，結(jié)合現(xiàn)代的教學(xué)手段，求實、創(chuàng)新，目的是培養(yǎng)“師范生具有深厚的基礎(chǔ)知識和自學(xué)的能力”。開展線上實驗課程的建設(shè)，就是將實驗中觀察到的現(xiàn)象、規(guī)范操作，通過現(xiàn)代媒體技術(shù)，將相關(guān)資料上傳，便于師范生自主學(xué)習(xí)；這種學(xué)習(xí)能夠有效克服傳統(tǒng)實驗教學(xué)時空的限制；但同時也存在無法開展實物操作的弊端。因此，在課程構(gòu)建時必需考慮到：線上著重內(nèi)容、原理、過程的學(xué)習(xí)；而操作的訓(xùn)練一定要在線下，且時間一定要保證；因此在線上制作方面，著力拍攝徒手切片、花朵解剖等視頻，利用近攝，增加示范功能；同時充分利用顯微攝影的圖片，開展重點內(nèi)容的講解。植物學(xué)實驗課程在慕課平臺的資源共享課中運行后，師范生就可以在課堂以外的時間進行自主學(xué)習(xí)。在實驗尚未開展時，可先了解實驗的內(nèi)容，掌握實驗操作的特點，觀察的重點內(nèi)容；實驗時就可以將時間主要花在規(guī)范操作、提升操作準(zhǔn)確性和速度、觀察等方面，使實驗的高效性成為可能。實驗后，又可無時間限制，隨時自主復(fù)習(xí)，使實驗的鞏固更加自主。線上與線下結(jié)合的教學(xué)模式，可以讓師范生提早看到實驗操作的細(xì)節(jié)，節(jié)約了教學(xué)講解的時間，提高實驗效率。線下的講解主要強調(diào)操作的難點和重點，賦予師范生更多的操作時間，延長實驗的有效時長，提升師范生的能力與適應(yīng)性，并提高其專業(yè)實驗操作能力。

（二）與時俱進，改進實驗教學(xué)內(nèi)容，調(diào)動師范生學(xué)習(xí)的積極性

1.師范生剛進入大學(xué)，對于單列的實驗課程會有不適應(yīng)，對一次實驗時長為三節(jié)的實驗課更會產(chǎn)生不適；創(chuàng)建植物學(xué)實驗線上課程，通過線上與線下互為補充的學(xué)習(xí)模式，讓師范生帶著問題開展線下實驗學(xué)習(xí)，有助于其掌握植物形態(tài)解剖學(xué)的基本技能。目前，實驗課程紙質(zhì)版的實驗指導(dǎo)教材中的插圖多為模式圖，與師范生在實驗室，特別是在顯微鏡下所觀察到的結(jié)構(gòu)有一定差距；以“與生物科學(xué)專業(yè)必須掌握的基本技能——顯微鏡的使用、徒手切片技術(shù)”等為切入點、以顯微攝影圖片為依托，構(gòu)建植物學(xué)實驗線上課程。線上內(nèi)容可以通過顯微攝影圖制作的PPT 講授為主線，以教師講授、演示操作的視頻為支撐，以近距（微距）攝影，對操作關(guān)鍵步驟及結(jié)果展示為特色，輔助少量動畫對教學(xué)難點進行解釋；可以有效解決教學(xué)的難點。課前預(yù)習(xí)、課后練習(xí)作為課程學(xué)習(xí)后對實驗?zāi)芰Φ臋z查，并同時結(jié)合實驗操作進行實驗過程性評價，這樣使師范生的自主學(xué)習(xí)成為可能。利用現(xiàn)代媒體技術(shù)介入，開展輔助教學(xué)，通過視頻的手段，創(chuàng)設(shè)實現(xiàn)全天候?qū)W習(xí)環(huán)境的教學(xué)模式與當(dāng)代青年學(xué)生的閱讀、學(xué)習(xí)習(xí)慣吻合，可以調(diào)動其學(xué)習(xí)的興趣及潛能。實踐證明，構(gòu)建植物學(xué)實驗線上課程，可以有效提高實驗的有效性，使實驗的高效性成為可能。關(guān)鍵要做好教學(xué)設(shè)計，注意結(jié)果性評價與過程性評價結(jié)合，并完善師范生實驗成績的評價體系。從實踐后的反饋調(diào)查中發(fā)現(xiàn)：師范生在實驗開始前，通過網(wǎng)上學(xué)習(xí)，可以初步掌握實驗的內(nèi)容、要求，在實驗時可以將時間花在操作及觀察上，表1、表2、表3分別是實施“線上-線下”融合的實驗教學(xué)模式后，師范生在“線下”教學(xué)前、后，顯微鏡操作、徒手切片操作和實驗效果的比較。

表1、表2、表3 可以表明，線下教學(xué)完成前后，結(jié)果有較大差異，線下教學(xué)后仍然存在的問題主要是：顯微鏡操作時光圈與物鏡放大倍數(shù)的配合問題；徒手切片時切片的厚度與材料完整性問題（如草本莖的表皮層不完整等）。因此，在新形勢下，一些驗證實驗內(nèi)容可以通過線上的形式開展，通過線下檢查、評價、強化，可以有效地壓縮實驗講授時間，只要評價方式合理、標(biāo)準(zhǔn)化、可操作性強，教學(xué)質(zhì)量是不會下降的。而且，實踐操作時間的增加，可以使師范生有更多的時間思考、補缺、強化特長，并使將來的設(shè)計性實驗產(chǎn)生更多的靈感。

表1 線下教學(xué)實施前后顯微鏡操作比較 單位：人

表2 線下教學(xué)實施前后徒手切片操作比較 單位：人

表3 線下教學(xué)實施前后徒手切片效果比較 單位：人

2.檢索表是識別動、植物種類必備的工具書，而檢索表的編制則是綜合能力的體現(xiàn)，將驗證內(nèi)容轉(zhuǎn)化為探究內(nèi)容，在師范生了解檢索表編制原理與原則的基礎(chǔ)上，創(chuàng)設(shè)情景，讓師范生自主開展相關(guān)實驗，編制針對某幾種實驗材料的檢索表，這種富有挑戰(zhàn)性的內(nèi)容對師范生的吸引力較強，而“沒有唯一，只有更好”的評價方式，適合青年學(xué)生的特性。教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，提高了師范生參與實驗的興趣、發(fā)掘出其潛能，強化了師范生的教育技能訓(xùn)練意識與能力培養(yǎng)，體現(xiàn)專業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，促進其關(guān)鍵能力提高。這種教學(xué)模式、內(nèi)容的改革，使傳統(tǒng)基礎(chǔ)實驗課程具有更好的活力，既提高了促進師范生的學(xué)習(xí)積極性，也使教學(xué)效果更加明顯。

二、構(gòu)建客觀、可操作的實驗教學(xué)師范生成績評價指標(biāo)

（一）實驗教學(xué)評價對師范生的作用

實驗教學(xué)評價是指以達成實驗教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，對教學(xué)效果做出綜合判斷，對教學(xué)進行必要調(diào)整的過程。好的實驗教學(xué)評價方式，能有效反映學(xué)生的實驗技能，還可以轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。探究能力的培養(yǎng)是“中學(xué)生物課程標(biāo)準(zhǔn)”要求達成的目標(biāo)，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生在實驗活動中逐步形成觀察能力、規(guī)范操作能力、總結(jié)歸納能力和發(fā)現(xiàn)問題的能力，逐步掌握生物研究的方法，提高其實驗動手能力，收集和分析數(shù)據(jù)、表達和交流的能力等。同時，教師應(yīng)密切關(guān)注學(xué)生情感、態(tài)度和價值觀方面的進步以及良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。綜合性實驗有利于學(xué)生掌握并綜合運用實驗技能，是能夠很好達成知識目標(biāo)、能力目標(biāo)及情感態(tài)度價值觀目標(biāo)的教學(xué)環(huán)節(jié)。

基于上述原因，在植物學(xué)綜合實驗教學(xué)中，針對結(jié)果與過程開展評價改革，有助于提高實驗效率、培養(yǎng)師范生的學(xué)科素養(yǎng)。在重視對師范生顯性結(jié)論評價的同時，注重對師范生緘默過程的評價，盡可能發(fā)掘其潛能，又可以使這種教學(xué)評價為師范生將來工作提供幫助。因此對實驗的評價，既要注意過程、能力的評價，又要關(guān)注實驗結(jié)果的達成，同時還要重視操作技能、實驗規(guī)范性的評價；并重視考查師范生對生物學(xué)概念、原理的理解能力。若單一按實驗結(jié)果進行評價，就顯得不全面。因此，綜合的評價能有效提升師范生的實驗?zāi)芰蛯I(yè)素養(yǎng)。

（二）多元化的成績評價指標(biāo)的構(gòu)建

要使評價做到全面、客觀，在具體實踐中，應(yīng)在優(yōu)化內(nèi)容設(shè)置、掌握實驗?zāi)康暮鸵?、對實驗前的?zhǔn)備、實施操作、課后的回顧等方面設(shè)置相應(yīng)的權(quán)重。在植物學(xué)實驗綜合實驗中，師范生會應(yīng)用所學(xué)技能開展相關(guān)實驗，因此，對上述內(nèi)容分別設(shè)置了相應(yīng)的指標(biāo)，并安排不同權(quán)重，進行綜合、全面評價。

根據(jù)實踐，師范生綜合成績的評價可從以下三個方面入手：從“對相關(guān)概念掌握的正確性、實驗預(yù)習(xí)的完整性”評價基本技能及知識的掌握能力，從“對實驗觀察的準(zhǔn)確度、實驗操作的正誤”評價實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性和能力的強弱，從“綜合實驗的完成情況”評價綜合實驗?zāi)芰?。評價強調(diào)“以學(xué)生發(fā)展為本”，與新一輪教學(xué)改革理念一致，具有實用性，解決了成績評價單憑實驗報告的不足。以上各點分別占權(quán)重的15%、35%、50%。具體做法是：

1.從“對相關(guān)概念掌握的正確性、實驗預(yù)習(xí)的完整性”評價

由于實驗對象、目的不同，采用的方法和使用的材料就會有區(qū)別。如何將預(yù)習(xí)與實施有效結(jié)合，達到預(yù)期的結(jié)果？實驗是在理論指導(dǎo)下的行動，只有建立起正確的概念，在應(yīng)用中才可能做出正確的判斷。師范生通過預(yù)習(xí)，鞏固植物學(xué)的基本知識、掌握植物研究的基本方法。在這個環(huán)節(jié)中，將師范生對不同類型結(jié)構(gòu)觀察的正誤、基本概念掌握的準(zhǔn)確性、相關(guān)結(jié)構(gòu)的發(fā)育、變化過程的理解等進行綜合評價，有助于全面評價師范生對知識的掌握程度。“實驗預(yù)習(xí)的完整性”是評價師范生對實驗技能掌握的一個指標(biāo)，只有了解實驗的過程、要求，才能更好地完成實驗，有的放矢地促進該實驗中涉及到的某些技能的提升。因此，從“對相關(guān)概念掌握的正確性、實驗預(yù)習(xí)的完整性”評價師范生實驗的基本技能及知識的掌握能力，這部分占綜合實驗總成績的15%。

2.從“對實驗觀察的準(zhǔn)確度、實驗操作的正誤”評價

由于是獨立實驗，師范生對技能的掌握是關(guān)鍵，實驗受材料、環(huán)境等影響較多，因此有時實驗技能對結(jié)果影響相當(dāng)大，這時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，注意實驗過程的細(xì)節(jié)變化，通過將各種問題進行綜合，才能有所感悟，這些都是師范生學(xué)科素質(zhì)的體現(xiàn)。只有通過對實驗過程的反思，對實驗結(jié)果進行分析，才可以有效提高師范生的實驗動手能力，為將來工作打下堅實的基礎(chǔ)。顯微鏡的操作及管理、徒手切片、臨時玻片標(biāo)本的制作、檢索表的編制……是師范生后續(xù)實驗課程的基礎(chǔ)，也是一名優(yōu)秀師范生必備的技能。在這方面，設(shè)置“顯微鏡操作”“徒手切片”“花的解剖”“后含物鑒定”幾方面的操作評價，有利于師范生掌握顯微鏡的使用、制片方法等基本實驗技能和方法。因此，從“對實驗觀察的準(zhǔn)確度、實驗操作的正誤”評價師范生實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性和實驗?zāi)芰Φ膹娙?，這部分占綜合實驗總成績的35%。

3.從“綜合實驗的完成情況”評價

綜合實驗是師范生在完成一定的驗證實驗后，將所掌握的實驗方法及基本知識應(yīng)用在實驗中，對未知材料的鑒定。在此過程師范生自主應(yīng)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄩ_展的實驗，如：葉裂的判斷、子房的解剖、胎座的類型等的判斷，是師范生展現(xiàn)植物解剖綜合能力的一個方面；編制檢索表是對實驗材料進行解剖后，“學(xué)以致用”的再現(xiàn)，既是知識遷移的體現(xiàn)，又是師范生掌握知識扎實與否的綜合展示，并與師范生將來工作完美結(jié)合。從“綜合實驗的完成情況”評價師范生的綜合實驗?zāi)芰?，有助于培養(yǎng)卓越的生物學(xué)教師，這部分占綜合實驗總成績的50%。

三、教學(xué)效果及反思

實踐證明：當(dāng)代的生物學(xué)師范生，具有較牢固的理想信念及現(xiàn)代教育理念，熟悉生物學(xué)的科學(xué)成就、教育思想和教育方法，并能將所學(xué)應(yīng)用到課堂上?！熬€上與線下融合”教育模式，是基于當(dāng)前生物學(xué)師范生的現(xiàn)狀提出的，能有效促進師范生學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的提高；引導(dǎo)師范生在實踐中檢驗自己、改善自己，運用所學(xué)知識解決問題，并符合我國《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020 年）》提出的：高等教育要全面提高高等教育質(zhì)量，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，增強大學(xué)生對社會服務(wù)能力。

師范生利用線上實驗教學(xué)平臺，在線上了解植物形態(tài)學(xué)實驗操作的基本方法，了解顯微鏡操作等實驗操作的規(guī)范要領(lǐng)，了解實驗材料的處理方法等操作的理論和實踐后，建構(gòu)起系統(tǒng)的植物學(xué)解剖知識；通過線上課程中花朵解剖的教學(xué)視頻、8 核胚囊的動畫、有絲分裂的動畫等內(nèi)容，對動態(tài)、立體的知識有較深的印象，有效解決師范生對生物學(xué)知識的掌握僅停留在單一的二維空間的不足；進而通過線下的操作訓(xùn)練，達成教學(xué)目標(biāo)，提高其將來的教學(xué)能力。

通過師范生實踐、反饋結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：（1）線上實驗課程在一定程度上是一個輔助、預(yù)習(xí)的途徑。學(xué)習(xí)了線上課程，可以讓師范生清晰實驗過程需要具備哪些知識，具備哪些技能。（2）實驗課預(yù)習(xí)只看課本的話，比較“干”，效率不顯著；但通過線上學(xué)習(xí)，了解實驗操作的要點及實驗的主要流程，能夠掌握實驗大概內(nèi)容，也可提前了解自己的知識盲區(qū)，提前找資料完善，實驗時候就不會那么不知所措，時間也能更好地利用，還能補充漏洞。

上述反饋說明：只要將線上和線下融合，就可以達到提高師范生的實驗?zāi)芰Φ哪繕?biāo)。

四、結(jié)束語

植物學(xué)實驗是生物學(xué)師范教育專業(yè)重要的實驗課程，通過教學(xué)改革，并從三個方面對“植物學(xué)綜合實驗”師范生的技能進行較為全面、客觀的評價，避免了單一以實驗結(jié)果為依據(jù)的評價模式。開展線上和線下融合的實驗教學(xué)模式，可以將“教學(xué)內(nèi)容”與“師范標(biāo)準(zhǔn)”對接，將“教學(xué)過程”與“教學(xué)結(jié)果”對接，達成教學(xué)目標(biāo)，師范生對這種教學(xué)模式及這種教學(xué)評價方式是歡迎的，同時教學(xué)可以有效促進師范生實驗?zāi)芰Φ奶嵘?，培養(yǎng)出專業(yè)基礎(chǔ)扎實的生物學(xué)師范畢業(yè)生。