设计性实验在生物生理学教学中的应用

设计性实验在生物生理学教学中的应用

植物水生生物化学是一门具有很强实验能力的专业学科，与所有植物相关学科密切相关。因此，植物水生生物化学的实验内容丰富，从微观到宏观，其实验方法和方法丰富，对培养学生的理论、实验技能和相关素质具有很强的培训作用。然而，由于各种原因，传统的实践教育通常提供基础和验证的实验，实验方法单调，主要包括“教育”和“腰带”。学生是被动的主体。随着时间的推移，学生的主观能动性明显不足。请注意，所有的准备工作都是繁重的。认真的学生掌握实验程序，熟练使用一些设备，并对理论课程的内容有更好的理解。对于不严肃的学生，实验课几乎是空的。相反，对于学生的思维进行启发，培养学生的兴趣和创新意识。许多学生的最终表现出实际实践能力不足，缺乏创新精神和创造力。因此，在当前学生创新思维、增强学生实验实践能力的背景下，调整实验内容，改革传统的实验教育方法，是实验教学改革的重要组成部分。以调动学生主观能动性和创造性思维的设计实验教育方法为基础。1实验教学在实验教学方面的转变设计性实验,就是要打破现有课本上的实验方案,在一些特定的要求和条件下自行设计新的实验方案和步骤,完成其实验的要求.由于这种设计具有较大的灵活性,需要学生在牢固掌握基础知识和基本方法的前提下富有创造力.相对于传统的测量性和验证性实验而言,设计性实验积基础、应用、综合于一体,可以让学生亲自动手调试、操作、制作实验装置,培养学生怎样去思考,着重提高其动手能力,同时更有利于培养其开拓和创新能力,激发其独立思考的兴趣和激情.实际动手能力指进行科学研究工作的能力,包括查阅资料的能力、根据具体要求设计实验的能力、实践中发现、分析和解决问题的能力以及总结撰写论文的能力等等.这些能力的培养在过去的常规实验中是很少注意的.可见,在实验教学方面,从传统的验证性实验过渡到设计性实验,是植物生理学实验教学体制的必然转变.2设计实验的“触碰”和“设计”2.1学生实验设计报告的签署设计性实验基本过程和要求为:教师提出实验题目,学生分组查阅资料,撰写实验设计报告;教师审定学生的实验设计报告,并与学生讨论实验设计的可行性;然后在实验技术人员提供有关实验设备、试剂药品后,学生独立完成实验;完成后根据实验结果撰写实验论文;最后召开实验报告会讨论实验结果,总结实验体会.2.2探究、立足于“扦插”的流程以植物生理学实验为例,首先,老师提前给学生布置了一个任务,就是去探讨“生长素类物质对植物生根的影响”,实验目的为“了解生长素类物质主要生理功能及其在农业中的应用,主要是对植物扦插生根的影响”.要求学生提前依据实验目的确定实验目标,并按实验程序和要求独立或在老师指导下设计试验方案.方案经多方讨论确定后,学生独立或在老师指导下进行试验,并同步进行记录,然后对数据和结果进行分析,并得出结论.最后对试验进行总结归纳,并拟出改进措施,最终得出“不同生长素类物质对植物生根产生什么样的影响”的试验结论.在实施设计性实验之前,引导学生对此设计性实验的整个流程进行想象“摸拟”,即思考展开相关工作的程序.引导学生不断应用的“反问法”和逆向思维来思考,“摸拟”整个设计性实验过程.学生会想或问:“如何知道怎么样进行试验呢?”“查资料吧!”“查完后,参考别人的信息,自己写成一个方案,然后请老师确定是否合适,最后再实施.”引导学生去进行相应的思考,并要求他们即时展开行动.学生初步查阅相关参考文献后,即对“扦插试验”流程有大致的了解.进而,教师再引导学生在脑子里建立起一个“扦插试验”的基本试验流程:获取试验任务→查阅资料→设计试验→交流确定方案→取材→预处理→浸泡→扦插培养→观测→分析→撰写报告.至此,在设计性实验还未开始,教师即已引导学生预先“摸拟”进行了一次“扦插试验”.而在此“摸拟”的试验中,学生会对试验过程产生很多的疑问,比如,取什么样材料作扦插试验比较好?用何种生长素,用多大的浓度比较合适?又需要浸泡多长时间,用什么样的方式浸泡?诸多的问题会让他们感觉到“原来设计一个扦插试验需要考虑这么多的问题!”,并让学生学会在具体实施某个试验或做某件事之前,如何进行考虑如何进行“摸拟”实施,并从中发现问题.2.3生长素插装期的确定通过“摸拟”进行了“扦插试验”,学生获得了需要亲自准备工作的相关信息.依据已经明确认知的“扦插试验”的基本试验流程,学生即会主动地查阅相关文献,会针对自己喜欢的植物物种比如月季、桂花、杜鹃等多种或其中一种进行相关信息的收集和汇总.学生试验信息的收集主要包括生长素的种类、浓度和处理的方式、时间或培养的方式等.为了证明生长素的作用,必须依据一定的判断指标,因而,学生会参考相关的文献资料,将做扦插试验所需观测的各类相关指标一一汇集和罗列出来.如此,一个初步的“扦插试验”的实施方案即拟定完成了.以夹竹桃为例内容大致如下:A、扦插材料的选择:如夹竹桃;B、生长素类的种类:IAA、IBA、NAA等;C、浓度梯度:50、100、200、300(mg/L);D、浸泡时间:1、3、5、7、9(h);E、浸泡方式:浸根、全段;F、培养基质:砂土、红土、熟土.G、观测指标:诱导生根所需的时间、根的数目、根长度、根的鲜重、干重等.H、最终结论:夹竹桃扦插相对最佳方案组合“生长素-浓度-浸泡时间-浸泡方式-培养基质”,同时依据相关的数据形成相应的试验报告.3设计、实施、监督、及时发现学生将相应的扦插初步方案撰写成后,在正式实施前,教师组织各小组进行互相讨论,主要是针对各试验环节和参数的设定进行讨论,分析其合理性及试验实施的难度等.首先让学生相互间提问和质疑对方试验的环节和参数,在互问互答过程中,使学生学会了分析、回答问题,同时加深了对“扦插试验”各环节的印象和对各参数作用的认识.最后对其中不合理、不科学的地方进行分析,使方案更完善.同时,老师在讲解和分析过程中,同步将各环节需注意的事项进行大致上的提点,让学生在试验实施时多加留意.至此,“扦插试验”的设计工作基本完成,学生即可以在实验员的配合以及老师的指导和监督下正式开始实施试验.“扦插试验”要求绝大多数步骤由学生独立进行,因而,学生在试验前必须提前将所需的扦插材料,并将所需的试剂准备及配置完成,同时将所需的试验仪器及器皿准备到位.然后利用实验课和业余时间,在实验员及指导教师在场的情况下正式开始实施“扦插试验”.学生将对材料的处理、试剂的配置、浸泡过程及扦插培养等环节进行亲自的操作和感受.实验室的操作完成后,学生们将利用课余时间对扦插材料的进行相应的管理,并定期观测相关的指标和参数.4注重学生的数据整理和分析基经过预定时间(如3个月)的培养管理后,学生已经记录了大量的信息和数据.在教师的指导下,学生小组内首先对数据和结果进行汇总和分析.此时,大多学生会发现自己的数据处理能力明显不足,对着散乱的数据不知如何归类汇总,也不知道从哪个方面对数据进行处理和分析.这就迫使各试验小组分工合作,重新查阅相关文献,参考其数据的处理及分析方法,并应用别人的好方法对自己的数据和信息进行相应的处理和分析,并形成初步的结论,然后写成初步的试验报告.对于报告的形成,大多同学也不知何从下手,这就要求学生在查阅相关文献时,要从前人的研究文献和报道中获取相关的信息,包括研究进展,结果的陈述方向和方法,学生从中掌握了撰写试验报告的最为基本的流程和方法,能力得到很大的提高.5设计性“扦插试验”的过程和结果在试验初步报告撰写完成后,教师要求各小组间展开讨论和质疑,即对试验的数据分析、结果分析、结论等进行相互问答,从而使学生从中学会如何处理数据、如何分析数据和形成相应的结论,对其中的注意事项和容易出现的问题及错误将会有直接的认知,印象十分深刻.比如,对于如何判定生长素那种浓度对夹竹桃扦插相对最为有效时,学生自己的试验数据及相关指标是否具有足够的说服力?其它学生提出质疑时,小组的学生如何进行相关信息和数据汇总,然后提出自己的理由.而对方则可能从自己试验中遇到的问题以及自己的知识,提出反问.这样一来一回,双方都能够从中获得了很多知识,同时掌握了分析和处理事情的方法和技巧.整个设计性“扦插试验”的最后,就是教师召集全体参与的学生一起,对整个试验从方案的设计到最终报告的形成的各个环节进行分解和回顾,同时让学生将各自的感想自由提出.最终使学生理解和掌握了一个设计性试验或者是一件事情是如何从无到有的进行规划和设计出来的,又是如何做成的,最终的结果又怎么样形成一个正规的报告的.整个过程让学生充分体验到自己身处其中,自己是这个设计性试验的主角,老师是“帮忙”的,而