提升生物學教育碩士實驗技能的教學模式探索

1、提升生物學教育碩士實驗技能的教學模式探索摘要：生物學教育碩士作為即將步入生物教師崗位的高層次人才，實驗技能是其必備的專業(yè)素養(yǎng)能力之一。 通過分析師范高校生物學教育碩士實驗技能課程的教學現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)在此模式下學生實驗操作能力并未得到充 分訓練和提升?；趲煼陡咝Ｅ囵B(yǎng)模式和課時限制背景，提出模塊化、微課、開放實驗室等新教學模式，結 合階段性實驗報告、期末匯報和實驗操作三種考核方式，提升教育碩士的生物學實驗能力、促進教育碩士專 業(yè)化發(fā)展、提高職業(yè)競爭力。關鍵詞：生物學教育碩士；實驗技能；教學模式；開放實驗室Exploration on the teaching model of improvingth

2、e experimental skills of biology education master生物學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗 教學是生物學教學及培養(yǎng)探究性學習能力的基本形 式之一。普通高中生物學課程標準（2017年版） 高度關注學生在學習過程中的實踐經(jīng)歷，把科學探Abstract: Master of biology education is a high-level talent who is about to enter the post of biology teacher，and experimental skills are one of its essential p

3、rofessional qualities. Through the analysis of the teaching status of experimental skills course for master of biology education in normal universities， it is found that students % experimental operation ability has not been fully trained and improved under this mode. Based on the training mode and

4、the background of class hour limitation in normal universities ，new teaching modes，such as modularization，micro-course online video， and open laboratory， are put forward，and combines the three assessment modes of stage experiment report，final report and experiment operation，to improve the biological

5、 experiment ability of master of education，promote the professional development of master of education生物學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗 教學是生物學教學及培養(yǎng)探究性學習能力的基本形 式之一。普通高中生物學課程標準（2017年版） 高度關注學生在學習過程中的實踐經(jīng)歷，把科學探究列為學科核心素養(yǎng)之一，在教學提示中也明確教 師要組織好觀察、實驗等探究性學習活動。而現(xiàn) 今大多數(shù)教師對理論教學的研究較為深入，在實驗 操作技能方面略顯欠缺。全日制教育碩士作為即將 步入教師崗位的高層次人才，是教師隊

6、伍的后備軍 力量。但各師范高校卻很少為生物學教育碩士開展 中學生物學實驗教學研究相關課程，究其原因主要 有以下幾個方面:一是高校的實驗室資源主要供給 學術型碩士生實驗研究，依據(jù)不同專業(yè)如遺傳學、細 胞生物學、發(fā)育生物學等分配相應資源，而生物學教 育碩士生則不配備實驗室;二是當下生物學教育碩士培養(yǎng)模式主要偏重于生物學教學論、生物課程與 教學研究、學科教學設計與實踐等方面。在課時有 限的情況下，打破傳統(tǒng)教育模式增設新課程將干擾 其他課程的課時設置，影響碩士生培養(yǎng)的基本要求； 三是對于兩年制專業(yè)碩士來說，除去在教育教學論 文研究以及教育實習上所需時間,真正在校學習的 時長未達一年。因此，通過模塊化、

7、微課、開放性實 驗室的新模式，提升教育碩士的生物學實驗能力、促 進教育碩士的專業(yè)化發(fā)展、提高職業(yè)競爭力顯得十 分迫切1教學模式1.1模塊化教學模塊化教學強調以學生為主體,關注學生在學 習的過程中獲得了什么，基于學習結果制定教學活 動計劃。因其靈活實用的特點，使模塊化教學成為 各高校進行應用型課程改革的重要參考模式。模塊 化教學中“模塊”指組成某個整體的子單元，子單元 由若干個子項目構成。教學模塊化尤其注重知識的 基礎性和系統(tǒng)性，根據(jù)學生的認知發(fā)展規(guī)律,通過知 識的共同要素和內(nèi)在聯(lián)系,將其重新整合，由若干子 項目構成新的單元，即新的模塊，模塊與模塊之間強 調階段性和層次性。實施模塊化教學，可以細

8、化 對教育碩士實驗能力提升的目標，使每一模塊目標 明確，思路清晰，同時各個模塊之間又相互聯(lián)系、相 互影響。經(jīng)過分階段的操作，分層次的實施,逐步實 現(xiàn)教學目標,切實達到有效教學。參照布魯姆認知領域的“教育目標分類法”,提 煉普通高中生物學課程標準（2017年版）教學提 示中建議教師開展的實驗活動，再結合實驗技能的 內(nèi)在聯(lián)系,依據(jù)學情分析、學業(yè)質量標準和學科核心 素養(yǎng)水平將其分類、整合，設計為四大模塊,分別為 基本實驗方法與技能模塊、驗證實驗能力模塊、探究 實驗能力模塊和綜合能力模塊，如表1所示。表1課程模塊、實驗及要素模塊實驗要素1.使用顯微鏡觀察各種細胞能獨立完成中學生物學基礎性實驗，包括理解

9、實驗目的基本實驗方2.觀察葉綠體和細胞質的流動和原理，使用簡單的實驗器具，按照實驗操作步驟進行法與技能3.制作和觀察根尖有絲分裂簡易裝片實驗，切實記錄實驗數(shù)據(jù)，并分析得出結論，寫出實驗報4.提取和分離葉綠素告并與他人進行必要的交流1.檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋具備驗證簡單生物學事實的能力，制定簡單的實驗方案驗證實驗能力白質或在給出的多個方案中選取恰當?shù)膶嶒灧桨覆嵤?，?.觀察植物細胞的質壁分離和復原比較清水、緩沖液、體液對pH變化的調 節(jié)作用探究乙烯利對水果的催熟作用能對實驗現(xiàn)象和結果進行解釋分析和處理3.探究不同環(huán)境因素對光合作用的影響具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，進行探究

10、探究實驗能力4.探究培養(yǎng)液中某種酵母種群數(shù)量的動性實驗的基本步驟，掌握實驗設計和研究方法的一般態(tài)變化探究酵母菌的呼吸方式探究酶催化的專一性、高效性以及影響 酶活性的因素1.通過配制培養(yǎng)基、滅菌、接種和培養(yǎng)等 實驗操作獲得純化的酵母菌群落原則2.利用組織培養(yǎng)技術培育菊花或其他植具備綜合實驗能力，能夠恰當選用并熟練運用工具，設計綜合實驗能力物幼苗，并進行栽培并實施恰當可行的方案，運用多種方法如實記錄,并創(chuàng)造3.DNA的提取和鑒定、利用聚合酶鏈式反 應（PCR）擴增DNA片段并完成電泳鑒 定,或運用軟件進行模擬PCR實驗性地運用數(shù)學方法分析實驗結果1.2微課輔助教學傳統(tǒng)實驗課程的教學模式大都采用較為

11、陳舊、 枯燥的“講授式” !授課教師先講解實驗目的、原理 以及操作過程,隨后學生分組開展實驗,最后程式化 地從教材或講義中抄寫實驗報告。教師在每學期中 演示實驗操作過程的次數(shù)屈指可數(shù)，每次演示也僅 有前排學生能夠完整地觀摩學習。學生對照講義機 械性地重復實驗過程,甚至會出現(xiàn)學生全程未動手 參與實驗操作，僅抄寫實驗報告草草了事的情況。 此類教學模式使得學生缺乏對實驗的思考和理解, 難以調動學生學習的積極性，無法達成既定的教學 目標。新媒體時代信息技術發(fā)展迅速,移動終端設備 的使用越來越普遍，人們往往接受碎片化閱讀來獲 取信息，這使微課逐漸滲透教育教學領域5。通過 微課視頻進行學習，突破講臺空間的

12、限制，聽課效率 遠遠高于教室集中的模式。由原先的一位教師對應 多名學生轉變?yōu)橐粚σ坏闹泵娼虒W，能夠更大程度 拉近師生距離再者，通過微課視頻進行學習，打破 了學習時間上的局限，實現(xiàn)學生基礎能力差異均衡 化。教學前，教師分別錄制本模塊下各個實驗的原 理和要點，儀器的使用方法以及安全事項并進行實 驗演示。在微視頻結尾，通過問題的形式，啟發(fā)學生 深入思考。由于微課視頻短小又精確，學生可根據(jù) 自身情況，利用自己的碎片化時間有針對性的進行 學習，自主調節(jié)學習進度和學習次數(shù),直至真正理解 實驗原理和方法。此外,針對不同實驗，教師可通過 發(fā)布相應任務，例如思考實驗成功的關鍵或失敗的 原因以及實驗是否存在不足、

13、設計實驗改進方案以 優(yōu)化實驗;或設想在組織中學生開展實驗活動時，應 如何實現(xiàn)最佳教學效果。以此可培養(yǎng)教育碩士實驗 探究能力、發(fā)展科學創(chuàng)新思維，提升教師技能。在此 培養(yǎng)模式下,打破傳統(tǒng)教學以教師為主動、學生被動 接收信息的教學模式，革新為在教師的主導下，學生 自主構建知識體系、實現(xiàn)自我探索,增強學習獲得 感,更注重在學習過程中實驗能力的主動提高。1.3開放實驗室生物學實驗涉及諸多儀器操作,例如在使用離 心機時，如果全班在同一時間進行，在儀器等待上就 需要耗費大量的時間。此外,不同學生的實驗基礎 有所差異，對實驗操作的熟悉程度不同。有些學生 只需要鍛煉一次，而對于基礎較為薄弱的學生則需 要花費更多

14、的時間練習，在傳統(tǒng)的教學嚴格規(guī)定課 時和開設時間的模式下，無法實現(xiàn)或者達到最優(yōu)。 因此,本課程可采用開放實驗室教學模式,打破傳統(tǒng) 教學的限制，使學生能夠更加靈活地進行實驗技能 訓練。1.3.1實驗室開放模式本課程的開放式教學依托開放性實驗室、配備 專業(yè)教師指導的方式進行。開放的時間段為上午8 點到晚上10點,學生可以自行選擇可操作的時間段 提前預約。任課教師制定相應計劃,使學生明確每 個階段所應該掌握的實驗技能，以防進入實驗室面 對眾多實驗卻無從下手。學生實驗時，配備助教從 旁指導，以避免貴重儀器的損壞并保證操作過程的 安全性。階段性實驗結束時,學生需要提交相應的 實驗報告以及完成教師在微課視

15、頻中提出的問題或 發(fā)布的任務，并站在教師的角度分析實驗的要點和 實驗結果以及實驗成敗的原因A。1.3.2開放式實驗室的安全管理學生操作的安全管理實驗室的開放必然面臨著一系列的安全隱患。 因此，教師需要讓學生明確實驗室的安全使用規(guī)則, 嚴格規(guī)定試劑的使用和實驗后廢品的處理。在學期 前，教師應開展實驗室安全管理和使用的相關講座, 向學生傳授儀器使用過程中的注意事項，如:玻璃儀 器在加熱前需要預熱等。其次，加深學生對實驗室 安全的認識，通過視頻讓學生切身感受到不規(guī)范操 作所帶來的嚴重后果。此外,操作臺桌面可能存在 微生物污染等,因此教師還應要求學生在進行實驗 時穿戴實驗服，并禁止在實驗室進食。例如,

16、學生在 進行微生物的培養(yǎng)實驗時,如果未穿戴實驗服或在 實驗室進食,極有可能造成微生物感染。當然，在使 用具有危害性設備時，一定要做好防護措施。最后， 教師還需要傳授學生相應的應急處理方法,例如如 果不慎發(fā)生酒精著火應當如何撲火等。藥品管理開放性實驗室還涉及到眾多的實驗藥品管理問 題。例如濃硫酸等具有強腐蝕性、EB等具有毒性, 這些藥品的不恰當使用將會危害學生的人身安全。 如有不慎，具有毒性、腐蝕性或易燃易爆炸等危險品 被攜帶出實驗室，可能會造成不可估量的后果。因 此,開放性實驗室必須嚴格規(guī)定藥品的使用原則和 使用后的廢品處理方式。對于一般性藥品，則按照 相應存放原則保存,學生在使用時做好登記即

17、可,并 在使用過后放回原位;對于有危害性的物品，教師必 須嚴格看管保存,學生在使用前，先向教師提出申 請,在教師的監(jiān)督下使用，確保學生安全。在處理廢 品時,學生也應按照相應要求分類處理。最后，教師 應定時檢查藥品是否過期并及時更換，以保證實驗 的有效進行。總之，對于藥品應當科學使用，安全 第0(3)儀器管理從上述的課程管理可以發(fā)現(xiàn)，實驗涉及到酒精 燈、高壓蒸汽滅菌鍋、水浴鍋等儀器，在操作過程中， 稍有不慎就可能會導致學生受傷。因此對于這類儀 器的管理,教師需要注意，當有學生借用時,應及時 向他們強調儀器使用的注意事項，以保證安全。此 外,還需要定期檢查設備是否老化等問題,保證儀器 能夠正常使用

18、3$門。2課程考核 作的能力，希望通過小組的集思廣益能夠加深對實 驗的理解,并將這些發(fā)現(xiàn)和體會分享給班級同學，共 同學習。2.3實驗操作實驗操作考核采取學生抽簽的方式進行。教師 根據(jù)學生實驗操作的規(guī)范性、實驗結果的呈現(xiàn)、實驗 素質以及解說對學生進行評價。通過此環(huán)節(jié)，教師 能夠直觀發(fā)現(xiàn)學生實驗操作的熟悉程度，為下一階 段的教學提供依據(jù)。3結語通過模塊化教學、微課輔助教學和開放式教學 模式對生物學教育碩士實驗技能培養(yǎng)教學進行改 革,創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,是適應時代和社會發(fā)展的必 然要求。但教學改革并不是一蹴而就的，還需要進 一步深入實踐與探討,才能不斷提高師范高校生物 學教育碩士人才培養(yǎng)的質量?？己说哪康牟辉谟趯W生進行等級區(qū)分，而是 希望通過課程考核讓學生意識到自身的不足，明確 需要加強的實驗技能，對自己未來的學習提供規(guī)劃 建議。同時，課程考核也有助于教師了解學生的學 習進度和掌握情況。基于學科實驗的特點，如只在期末對學生進行 紙筆測驗等形成性評價，顯然無法全面了解學生自 身實驗技能是否得到有效的提高。因此，本課程采 取階段性實