“双创”教育背景下植物学设计性实验的实践与思考

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  【摘要】本文以“双创”教育为目标进行了植物学设计性实验的设计和实践,旨在提高高校人才培养质量。笔者根据自己多年的教学经验,就植物学设计性实验的内容设置、教学方法和考核方式等方面提出了一些实践心得与思考。
  【关键词】创新创业  植物学  设计性实验
  【中图分类号】G64   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2019)49-0173-02
  近年来,中宣部、教育部等均提出,高等院校要不断创新人才培养模式,强化实践育人环节,加强大学生创新创业教育,要把创新创业教育贯穿人才培养的全过程(张林等,2019)。课堂教学作为高校人才培养的主要方式,如何将“双创教育”融入课堂教学,已成为高校人才培养不得不直面的问题(黄文娟等,2018)。植物学是生物各专业的主干基础课程,一般在大一年级开设,植物学的理论知识和实践可为学生的后续学习、科研和工作奠定基础(刘昀,2013)。实验课程是植物学教学的重要环节。传统的植物学实验内容以验证性实验为主,有助于学生巩固理论知识和提高实验技能;但此过程多为学生被动学习,学生自己动手和思考的部分较少,无法满足新时期对高校人才培养质量的要求。因此,本文以“双创教育”为目标,在植物学实验中设计一些综合性开放性的实验项目,此类项目的实施有助于学生形成独立思考的意识,锻炼学生活跃的科研思维,提高学生创新创业能力。
  一、设计性实验的概念与特征
  设计性实验是指在教师的引导下,由学生利用所学的知识,并结合相关文献和书籍资料等,自行设计实验方案和内容并独立实施完成的一类综合性的实验。实验过程包括查阅资料、设计方案、记录和观察、分析、比较和提出结论并最终形成书面实验报告(段仁燕和涂云博,2009)。与传统的验证性实验相比,首先,设计性实验使学生参与到整个实验过程当中,学生始终是实验活动的主体,有利于学生的实践动手、独立思考能力的锻炼;其次,设计性实验带有一定的趣味性和研究性(畢建杰等,2007),不仅激发了学生学习兴趣和求知欲,还有利于学生养成主动探究的科学态度。最后,由于实验内容多,过程长,运用知识面广,能给学生留有充分的发挥余地,且实验最终的结论具有非唯一性,能大大拓展学生的思维空间,实现对学生“跳跃性”思维的训练,培养他们的创新意识。近年来,越来越多的实践证明,设计性实验对提高学生的创新创业意识具有非常重要的意义。
  二、设计性实验的内容设置
  根据笔者多年来植物学解剖部分的教学经验,主要在植物形态解剖部分设置了2个设计性实验,包括“植物器官临时装片制片技术与显微结构比较观察”和“种子萌发与幼苗形态建成”。
  “植物器官临时装片制片技术与显微结构比较观察”实验中,学生根据自己的兴趣结合已有理论知识设计实验目的,选择合适、典型的实验材料,通过适当的临时制片方法,在光学显微镜下观察植物的组织结构、细胞内部结构及后含物等。整个实验过程从选材、制作、观察、拍照、记录,以及过程分析与实验总结都由学生独立完成,切身体会植物结构与功能的统一性。
  “种子萌发与幼苗形态建成”实验中,从种子开始,由学生自主设计实验方案和准备相应的实验用具,根据自己兴趣选择实验材料,通过查阅资料设置合适的种子萌发条件,并在萌发和幼苗形成过程中不断调整和完善环境条件。期间要求对环境条件、植物生长状况进行观察、测量,并随时记录和拍照。通过该实验项目,学生能够学会分析生长发育与环境因子的关系;而且培养长成的植株在后续实验中还可观察根、茎、叶的形态和解剖结构,使学生进一步了解植物体各器官的整体性和统一性。
  以上2个实验项目,要求学生所设计的实验目的要新颖独特,实验意义要清晰明确,实验方法和过程的实施不受限制,但要符合科学实验的基本要求。教师通过有效的教学方法加以引导和启发,学生在实验实施中不断挖掘新信息,并对之进行整理和加工,形成可信的、具有一定意义的、富有创造力的实验结果。
  三、设计性实验的教学方法
  在整个教学过程中,教师要发挥好指导作用,并且通过运用合适的教学方法,保证实验过程的高效进行。例如,(1)引导式教学。整个实验过程虽然由学生独立完成,但不能缺少教师的引导环节。毕竟大一学生的知识储备有限,查阅信息能力不足,独立思考意识欠缺,需要教师在适当的时候给予正确引导,才能避免学生在走了较多弯路时丧失信心,失去对后续实验的兴趣和耐心;而且在教师的启发与引导下,学生求知欲越来越强,学生会主动去思考和探索未知,并开始大胆假设。(2)讨论式教学。设计性实验持续时间长,运用的知识较为广泛,且实验过程相对复杂,这就需要组织学生进行分组讨论,交流实验心得,分享成功经验,这不仅让学生认清自己的不足,更重要的是在这种相对自由、开放、平等的交流环境中,同等能力水平的学生之间思维火花的碰撞,会让学生的思维更加活跃。(3)鼓励式教学。有些设计性实验的结果是可预知的,但试验方法和结论是非唯一的,要鼓励学生在实验过程中大胆尝试、多维思考,敢于质疑,对于实验中出现的未知情况敢于猜测并实施验证,构建大实验中的小实验。经过这样的思维锻炼,学生的认知能力不断提高,观察、认识世界的能力增强,能够从平凡、普通的事物或事件中找到创新点或突破口。
  四、设计性实验的考核方式
  设计性实验的考核方式不仅要反应出学生实践动手能力,还要体现其创新创业能力。实验成绩由三部分组成,第一部分为实验操作技能考核。本部分包括操作方法是否正确、仪器的使用是否规范,操作是否娴熟、步骤是否清晰等,占比20%。第二部分为分析问题能力考核。本部分主要考查学生对待实验的态度是否积极主动,是否善于发现问题和提出问题,对于出现的问题是否善于动脑思考并提出有效的解决办法,能否提出新颖的结论或对实验结论提出独特的见解等,占比30%。第三部分为实验完成度考核。本部分主要考查学生对研究内容的完成情况、研究方案的合理性及实验报告的撰写情况等。为鼓励学生创新,教师可以对有创新点的设计方案和独特的设计思路适当加分,同时为了避免学生间相互抄袭,可把雷同的方案适当减分,该部分占比50%。
  结束语
  从教学实施情况来看,开放性实验项目的设置可以增强学生的学习兴趣,提高学生的实践动手能力和自主探索能力,对学生创新意识的培养起着积极的作用。但在实践过程中也暴露出一些问题,如由于实验时间较长、内容较多,需要学生花费较多时间和精力去完成,个别学生表现出不积极和应付的心态,极个别学生甚至有消极情绪;整个实验过程并非每个步骤都有教师亲临指导和监督,个别学生实验结果不真实,出现“凑数据”、“虚报实验结果”的现象。因此,在今后的教学过程当中还应加强对学生科学素养的教育。
  参考文献:
  [1]毕建杰,孙印石,叶宝兴,房信胜,王建华.开设药用植物学设计性实验的思考与体会[J].实验科学与技术,2007(2):69-70.
  [2]段仁燕,涂云博.植物学实验中设计性实验的考核研究[J].实验室科学,2009,3:55-57.
  [3]黄文娟,刘艳萍,张玲,邱爱军,李志军.基于“双创”人才培养的植物学开放性实验设计与实践[J].教育教学论坛.2018,31:278-280
  [4]刘昀.生物科学专业植物学实验教学改革与大学生创新能力的培养[J].教育教学论坛,2013,4:73-75.
  [5]张林,苗灵童,李青青,范航.基于科研创新训练的创新型人才培养对策[J].宁波大学学报(教育科学版),2019(2):42-46.
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