实践教学改革如何培养学生创新能力
实践教学改革如何培养学生创新能力 摘要:针对动物生物学实践教学课时少的问题,将部分 耗时较长、操作方便的实践教学项目有机地结合起来,引领 学生分工合作,利用课余时间完成.按照学生分组、组长培训、 文献查阅、实验设计、项目实施、总结报告等流程严格控制 学生学习状态,进行以提高学生科研素质为核心的量化考核 指标,有效夯实学生理论知识基础,提升其科研水平和创新 能力. 关键词:实践教学改革;创新能力;动物生物学 科技活动有助于培养和促进学生创新能力的培养,是一 种锻炼自身素质的有效途径,积极推广
大学生科技创新活动, 提高学生的自主学习、独立思考能力,是高校培养研究型人 才面临的首要任务[１Ｇ２].本科生科研实践是本科教育的 有机组成部分[３Ｇ４],从大一开始就需要对新生进行科研 兴趣激发,让学生认识到科研能力培养的重要性[５].作为 生物技术专业的必修基础课程,动物生物学通常开设在一年 级,对于激发新生对生命科学研究的兴趣,了解生物学的学 科前沿、研究热点,乃至培养学生以扎实的基础和良好的状 态进入后续课程的学习,具有至关重要的地位[６Ｇ７].如 何在动物生物学实践教学课程中贯彻学生创新能力的培养,, 这就要求根据实际情况,尽可能提高综合性、创新性实践教 学比例,这也是我校进行动物生物学课外实践教学体系改革 的出发点.１教学改革具体方案 教学改革方案主要包括教学改革内容、教学改革的组织 与实施,以及考核方式的改革. １．１教学改革内容 １．１．１动物资源调查目前由于教师资源短缺、课时 缩短等原因,部分高校难以专门安排野外实习时间,然而野 外实习是动物生物学实践教学环节的重要组成部分,有助于 提高教学质量[８].结合北京师范大学珠海分校校园内有一 片较大的荔枝林的实际情况,分别在东、南、西、北、中方 向,选用５点取样法,调查该区域节肢动物的种类、数量、分 布,分析群落的种群构成及动态变化,研究荔枝园主要害虫 与天敌的相互作用关系.１．１．２蝴蝶标本制作在荔枝林 生物群落调查的同时,注意培养学生制作标本的能力,主要 涉及干制标本的制作,实验对象主要是鳞翅目昆虫,其他昆 虫根据实际情况,进行干制、浸制标本制作.在校园动物资源 调查的时候,重点采集蝴蝶,尽量收集蝴蝶幼虫,按照龄期同 步化蝴蝶幼虫,通过设置温度梯度、光照梯度、湿度梯度等 单因子实验,用摄像机记录蝴蝶羽化过程,判断温度、光照、 湿度等环境因子对蝴蝶生长过程的影响.课程结束后,进行 校园蝴蝶标本科普展,主要包括３个方面的内容:一是蝴蝶 干制标本展示,将亚克力球悬挂于人工生态仿真树上;二是 蝴蝶图片展示,将校园所有拍摄到的种类,进行种类鉴定后, 按照科、属分类展示;三是蝴蝶羽化视频展示.１．１．３传统分类学与近缘种、疑难种鉴定动物资源调查过程中,引导 学生学习使用分类检索表,学会形态学分析.但在种类鉴定 过程中,不可避免会接触到部分难以鉴定的近缘种、疑难种, 借此机会,引入当前学科研究热点,使学生了解如何结合分 子生物学方法进行种类鉴定.其中,DNA条形码技术是目前利 用较多的一种分子生物学方法,主要原理是通过分析生物 DNA中保守片段,进行物种快速、准确鉴定[９],目前其主要 应用于中草药、食品质量控制和食性分析等领域.通过学生 撰写DNA条形码原理、方法和应用等方面的综述文章,引导学 生用现代生物学的观点重新理解宏观动物学与微观动物生 物学间的关系. １．２教学改革组织与实施 第一次动物资源调查在课内完成,要求学生掌握取样点 设置方法、调查方法、标本采集方法等,学会实验记录(例如 记录采集人、采集时间、采集地点,有条件的进行拍照)、标 本编号、捕网以及扫网的使用方法,能够对动物出现的数量、 频率进行统计,掌握基本的统计学方法,其余时间点的调查 由学生利用课余实践完成,撰写调查报告.蝴蝶标本制作由 教师在课堂内带领学生练习制作１~２个蝴蝶干制标本,课 后要求每组制作５个种类以上的亚克力球密封标本;“环境 因子对蝴蝶生长的影响”设定为研究型实践教学内容,持续 时间较长,由学生课后按照“文献查阅―提出实验
设计―完 善实验方案―具体实施过程―数据、资料、
图片汇总―撰写研究型论文”整体流程完成.昆虫种类形态学鉴定检索表的 使用,教师课堂内引领学生使用１~２次,课后学生自己去检 索其他采集到的动物,同时引入近缘种、疑难种的鉴定问题, 结合当前学科研究热点,引入分子标记的方法,要求学生查 阅文献,小组完成１篇综述型论文。
１．３考核方式的改革 实施课外实践教学能够给予学生充分的自主性,但也对 如何有效评价学生的学习状况提出了更高的要求,因此教师 应进一步完善教学环节设计,根据学生的准备工作、参与度、 总结报告等方面制定详细的量化考核指标(见表１)以上考 核内容均以小组形式进行,由于课外实践项目占用学生课后 时间较多,教师难以进行全程跟踪,因此组内评价非常重要, 如何计算每个组员的贡献系数是评价学生学习状况的关键, 要求组长对组员分工情况进行详细记录,并提交书面说明, 经２/３以上组员同意并签名确认.贡献系数量化评价指标 见表２,每组贡献系数之和不得超过组员人数,学生最终成 绩为教师评价分数∗贡献系数. ２教学改革效果评价 ２．１夯实理论知识基础 让学生更加形象地理解生物学中２个重要的适应性,生 物对环境的统一、结构与功能的适应性,以及生物对周围环 境的适应性;通过“昆虫种类检索表”的实践,观察昆虫口器 的不同,有助于学生理解随着食性的差异和捕食方式的不同,昆虫口器的进化历程,作为最原始的类型,咀嚼式口器只能 进行咀嚼和研磨食物,刺吸式口器则可以有效吸食动、植物 体内液体成分,例如刺破动物皮肤,然后吸食血液等.通过比 较、观察标本,有助于理解动物进化时同源器官、同功器官 的变化历程,达到较好的学习效果[１０]. ２．２有效提高学生科研素质 文献查阅方面,学生除了能够从学校的中、英文期刊数 据库搜索资源外,也学会利用百度去查阅有关的文献,同时 锻炼了做读书笔记的习惯.研究方法方面,学生基本能够掌 握描述法、比较法的原理与应用,理解对照组设置的意义、 实验组单因子实验设计方法、利用统计软件进行相关性分析、 显著性分析.科技论文写作方面,学生能掌握目的、方法、结 果、结论等研究型论文摘要的通用总结模式,重点掌握对实 验结果的描述,对实验结果中关键性结果予以阐释、说明,尝 试对实验进行分析,讨论与参考文献中类似实验趋势一致或 者相反的原因. ２．３创新能力的实质提升 ３结语 教学改革项目实施以来,主要有以下经验和感触:(１) 须每月定点、定期进行动物资源种类、数量统计,这样有助 于培养学生持之以恒的作风.小组合作共同完成实践内容, 可以培养和锻炼学生的团队合作精神和沟通能力,这为学生 以后的科研活动培养了良好的习惯.对本科阶段主持项目、发表论文的学生进行统计发现,其学业规划更加合理,学术 深造比例显著增加.(２)全面开展以科研素质评价为核心的 多样化考核方式,重点考察文献查阅能力、实验方法掌握情 况、科技型论文撰写水平,注重过程评价,提高组内成员参与 度、强调组员之间的区分度,提交组员分工表,有效促进每名 成员的参与意识,提升学习状态.(３)高校教师大多是“双肩 挑”,如何进行教学与科研的融合,关系到教师的学术发展 [１１],因此选择课外实践教学项目时,可由２部分组成:一 部分由教师科研项目转化而来,这样实验材料充分、实验方 法成熟,具有较大的可行性,能够最大限度保证实践项目的 成功;另一部分由学生根据自己的兴趣爱好、知识储备提出 新的研究项目,既锻炼学生查阅文献、实验设计等科研素质, 同时也能从多种角度扩展教师的研究领域、促进教师的科研 发展、提升教师学术水平.(４)课外实践活动,学生自主控制 学习进度、合理安排时间,有利于提升学习状态.但是,目前 我校仅设置动物资源调查与鉴定、蝴蝶科普展等少数几个项 目,如何选择更多合适的课外实践教学活动,既满足学科发 展要求(包含形态学、生理学、生态学、分子生物学),又能 引起学生兴趣、可操作性强、学生能够自主完成,是我校后 续教学内容改革的主要方向。
