时间:2023-03-18 13:47:21
一、实验目的
初步掌握鉴定生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的基本方法。
二、实验原理
1.还原糖的鉴定原理生物组织中普遍存在的还原糖种类较多,常见的有葡萄糖、果糖、麦芽糖。它们的分子内都含有还原性基团(游离醛基或游离酮基),因此叫做还原糖。蔗糖的分子内没有游离的半缩醛羟基,因此叫做非还原性糖,不具有还原性。本实验中,用斐林试剂只能检验生物组织中还原糖存在与否,而不能鉴定非还原性糖。
斐林试剂由质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.05g/mL的硫酸铜溶液配制而成,二者混合后,立即生成淡蓝色的Cu(OH)2沉淀。Cu(OH)2与加入的葡萄糖在加热的条件下,能够生成砖红色的Cu2O沉淀,而葡萄糖本身则氧化成葡萄糖酸。其反应式如下:
CH2OH—(CHOH)4—CHO+2Cu(OH)2CH2OH—(CHOH)4—COOH+Cu2O+2H2O
用斐林试剂鉴定还原糖时,溶液的颜色变化过程为:浅蓝色棕色砖红色(沉淀)。
2.蛋白质的鉴定原理鉴定生物组织中是否含有蛋白质时,常用双缩脲法,使用的是双缩脲试剂。双缩脲试剂的成分是质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液(A)和质量浓度为0.01g/mL(B)的硫酸铜溶液。在碱性溶液(NaOH)中,双缩脲(H2NOC—NH—CONH2)能与Cu2+作用,形成紫色或紫红色的络合物,这个反应叫做双缩脲反应。由于蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键,因此,蛋白质可与双缩脲试剂发生颜色反应。
3.脂肪的鉴定原理脂肪可以被苏丹Ⅲ染成橘黄色,被苏丹Ⅳ染成红色
三、实验过程
四、实验用品
五、注意
1.关于鉴定还原糖的实验,在加热试管中的溶液时,应该用试管夹夹住试管上部,并放入盛开水的大烧杯中加热。注意试管底部不要接触烧杯底部,同时试管口不要朝向实验者,以免试管内溶液沸腾时冲出试管,造成烫伤。如果试管内溶液过于沸腾,可以上提试管夹,使试管底部离开大烧杯中的开水。
2.斐林试剂的甲液和乙液混合均匀后方可使用,切勿将甲液和乙液分别加入组织样液中。
3.蛋白质的鉴定中先加双缩脲A,再加双缩脲B
六、讨论
一、实验研究的理论依据,假设及研究方法
㈠理论依据
研究生物课堂教学如何由应试型向素质型转化,就是针对传统课堂教学应试教育的弊病,在不影响正常知识传授的前提下,探索在课堂教学过程中全面、综合提高学生各方面素质和能力的途径和方法,并检测其效果。本课题组研究的内容包括:改进实验课教学的方式,提高学生的动手能力和科学素养;在常规课堂教学中充分发挥学生的主体作用,提高学生的探究能力和分析、综合、归纳问题的能力;在课堂教学过程中贯彻理论联系实际的原则,提高学生运用知识解决问题的能力;将现代化教学手段运用在常规教学过程中,帮助学生有效突破难点内容,掌握相关知识;改进习题课的评讲方法,以利于提高学生的科学能力;落实德育原则,在课堂教学中渗透德育内容,提高学生的思想品德素养等。
我们所研究和实施的生物课堂教学由应试型向素质型转化的以上诸多途径和方法,从理论上看,对于培养和提高学生的综合素质和能力能够起到明显的作用。
首先,从社会的发展和对人才的要求方面,现代社会需要更多的综合素质和能力较高的劳动者,而我们在实验研究过程中所探讨的如何提高学生的动手能力、分析综合归纳问题的能力、运用知识解决问题能力、知识迁移能力、探究能力、科学素养、思想品德素养等,无疑符合现代社会对人才的基本要求。
其次,从高中学生的心理、生理的发展水平看,该年龄段的学生在生理方面虽然大脑的发育已经过了高峰时期,但却正在进一步成熟和完善。因此,他们对事物的敏感程度高、好奇心强、思维活跃、理解能力强、对新鲜事物容易接受,兴趣爱好广泛。尤其在心理方面,他们处于由儿童向成人发展的过渡时期,一方面具有儿童天真、单纯、依赖性较强,在学习中过分顺从教师而缺乏自我管理的特点,另一方面他们又渴望独立、爱表现自己,愿意陶醉于因为自我努力而取得成绩的喜悦之中。因此,教师在教学过程中,如果能抓住学生的这些特点,有针对性的诱导他们动手、动脑,通过独立思考获得知识,就一方面能调动学生学习的积极性,又能够在各个方面真正提高他们的综合素质和能力。因此,从以上看,在生物课堂教学中改变以前的应试教育模式,积极实施提高学生综合素质和能力的途径和方法,符合学生的年龄特征。
再其次,从学科特点看,生命科学是本世纪自然科学的排头兵,生命科学的研究是目前最具活力的研究领域,尤其近几年,生命科学的发展日新月异,基因技术、克隆技术充斥各种媒体,为大众所瞩目。生命科学研究的对象和内容又与人类自身的生活关系最密切,尤其对中学生来说,中学生物学科所讲授的内容相对其它学科来说,与他们的日常生活最接近,也更易激起他们的兴趣。因此,在生物课堂教学过程中实施素质教育,只要采取适当的途径和方法,抓住学生的兴趣特点,抓住生命科学研究中的热点问题,抓住学生关心的话题,则更容易为学生所接受。所以,在生物课堂教学中实施素质教育,更具有学科优势,也最容易产生实效。
㈡实验假设和研究目标
根据以上实验研究的目的及理论依据,结合研究者多年的教学实践心得,针对学生知识水平的实际,根据我校教学装备和设施的现状,我们提出了以下实验假设和研究目标。
实验假设:1、高中生物课堂教学实施素质教育有许多切实有效的途径和方法。
2、以上途径和方法能提高学生的综合素质和能力。
研究目标:1、改进实验课教学方法与提高学生动手能力和科学素养的关系。
2、改进常规课堂教学模式(包括实施课堂教学充分发挥学生的主体作用,贯彻理论联系实际的原则,现代化教学手段在课堂教学中的应用,评讲习题过程中培养学生科学能力,课堂教学贯彻德育目标等)与提高学生综合素质和能力的关系。
㈢研究方法:
由于高中生物课学习周期相对较短,尤其在2000届学生之前,每届学生只有一年的生物课学习时间,这给我们课题研究实施带来一定的困难。2000届以后,高考科目恢复了生物学科,才使学习生物课的周期延长了一年。所以我们在实施研究时,采用了比较灵活的研究方法,即:将“改进实验课教学方法与提高学生动手能力的关系”的研究内容,采用相邻两届学生进行对照实验的方法,由于学生人数基本相当,任课教师相同,学生的自我学习目标都是通过毕业会考中的实验考查,故虽不同届,但具有一定的可比性。我们以2000届高二年级学生作为对照,将实验因子施加于2001届高二年级的学生,实验后,严格按照相同的标准对学生的实验动手能力进行量化打分,将结果进行对照,以判断学生的实验动手能力及科学素养的变化情况。而将“改进常规课堂教学模式与提高学生综合素质和能力的关系”的研究内容,采取同届不同班学生进行对照分析。在选取实验班和对照班时,尽量挑选高一时成绩接近、男女生比例接近、任课教师基本相同的班级。实验测试以高二上学期期中考试生物科分数作对照参数,选取:①高二下学期期末考试生物科分数;②高三下学期高考“理科综合”科目分数作实验参数,以判断学生综合素质和能力的变化情况。采用问卷调查的方法对学生的思想品德素养进行对照分析,以判断学生基本思想品德素养的变化情况。
本研究实验的干扰因素有:①不同届的学生虽然生物学科任课教师相同,但其它科目任课教师不同,故其它学科占用学生时间有可能不等,班主任对会考科目的重视程度也不相同。我们排除或减轻干扰的方法是:将实验因子尽量只在课堂教学过程中实施,不让学生有额外的时间占用。②同届不同班的学生(2001届)由于理、化、生在高考中合并为“理科综合”科目,最后的高考成绩不能单纯体现学生的生物单科成绩,但我们认为,学生的素质和能力是综合体现的。因此,在其它参数的基础上,“理科综合”成绩应该能够反映出学生综合素质和能力的基本状况。
二、实验研究的内容和过程
㈠改进实验课教学方法的内容及实验过程
在2000届对照年级及其以前年级,我们上分组实验课时,均采用教师先讲实验的目的、原理、方法和过程(大约要花一节课的一半时间,即20分钟),然后学生动手操作,教师检查实验效果的程序进行。由于实验是两人一组,其中一人无操作机会或者下课后还未完成实验的情况比较常见。在2001届高二年级,我们通过精心设计、周密安排,对分组实验课的教学程序作了如下改进:①课前针对实验内容,要求学生提前预习实验目的、实验原理、实验基本过程,使学生对该分组实验提前形成较完整的知识轮廓和操作轮廓,并在上课时抽查提问,从而节省了教师在课堂上讲授的时间,增加了学生动手操作的时间。②实验过程中,鼓励学生自主选择实验方法(如“叶绿体中色素提取和分离实验”,教师介绍了多种色素分离的方法)、针对实验中出现的科学性错误(如“观察根对矿离子的交换吸收附实验”中对照实验不是单因子对照的情况)和方法上的失误(如果显微镜使用中低倍镜换高倍镜时升高镜筒、“观察植物细胞的有丝分裂实验”中漂洗和染色的次序颠例等),及时提出问题,让学生思考并抽查作答。③教师提示实验过程中应避免的错误,但在正常操作完成后,鼓励学生去实践错误的操作,观察结果,提出问题,从而与正确的操作形成鲜明的对照,以加深学生的印象(如“观察根对矿质离子的交换吸附实验”中,让学生用自来水冲冼浮色,用自来水与CaCl2溶液作对照,观察现象)。④对课堂上没有顺利完成实验操作的学生,鼓励他们利用课外活动时间到实验室继续完成,直到能熟练操作。
改进后的学生分组实验课的教学程序为:课前预习(要求明确实验目的、理解实验原理、熟悉实验用具、初步了解实验的操作步骤)教师抽查预习效果(3分钟)教师交待注意事项,但不解释(3分钟)学生动手操作(20分钟)(之间教师针对操作中出现的问题,进行提示和简单讲解)学生自由实验(10分钟)(学生可以自己设计相关小实验,也可以针对注意事项尝试错误操作,以形成对照)教师小结(4分钟)补习(课余时间)。
通过以上改进,40分钟的课堂教学时间,学生的动手操作时间由原来的不足20分钟,增加到30分钟甚至更多,而且不仅增加了操作的时间,还增加了操作的内容,并能够对实验过程中随时出现的问题有针对性的进行思考和改进,而且课外活动实验室的开放对那些在课堂上没有解决问题的学生有了补习的机会。所有这些措施都力求使学生的实验动手能力有了一个质的提高。
㈡改进常规课堂教学模式的内容及过程
在生物常规课堂教学过程中,我们经过集体讨论,反复研究,针对学生特点,制定了以下课堂教学过程中的改进内容及实施过程:
1、在课堂教学过程中充分发挥学生的主体作用、教师的主导作用。教师针对学生的学习状况和兴趣特点,合理调整课堂教学中讲与思、讲与议、讲与练的关系,使学生真正全身心的投入到教与学的过程之中。
我们的作法是:改变传统课堂教学模式中的课堂过分依赖教师讲授,而学生的主要活动集中在被动听讲和记笔记方面的作法,而是针对教学内容采取不同的课堂教学模式和方法:①对于以介绍科学实验得出相关结论的课堂教学内容(如生长素的发现实验——生长素的作用;噬菌体侵染细菌的实验——DNA是主要遗传物质;豌豆杂交实验——孟德尔遗传规律),我们将重点放在引导学生如何通过实验中的每一步现象得出相关结论,一环扣一环,最终使学生完全融入到科学实验研究的虚拟过程之中,感受到科学实验的严谨氛围,从而真正成为课堂的主人。另外,对于有些教学内容,尽管教材中没有安排相应的实验介绍,但我们总是尽力寻找相关的实验介绍给学生,或者给学生布置简单的家庭实验任务,最终让学生通过实验内容理解相关知识,反过来又间接鼓励学生用知识去解决生活中的相关现象,从而提高了学生分析、综合、运用知识的能力。②对于一些内容比较枯燥,又不能花过多时间去充分发挥的教材内容(如生态系统的类型、自然保护等),我们事先设计好完整而又能够吸引住学生的自学提纲,鼓励学生自学;再将重点知识设计成问题进行抽查提问,然后教师小结,从而使学生在通读教材的基础上还保证了重点内容的进一步巩固,培养了学生的自学能力和知识综合能力。③有些教材内容的掌握,需要一定的逻辑思维能力,学生也比较感兴趣,但相当一部分学生由于受到自身能力的限制,往往掌握起来具有一定的困难(如蛋白质的结构、DNA的结构及DNA分子中碱基的计算问题、基因的概念的理解、基因控制蛋白质合成的过程、染色体组的概念等),对于这些内容,我们注重了在备课时先精心设计好授课的程序,利用学生熟悉的事物设计形象的比方说明,挑选最具代表性的例题,并且在讲授时重视知识点的衔接,力争做到知识结构严谨。在课堂上还要注重观察学生听讲的情绪和反应,有针对性的调整讲授的方法和深度,然后再通过一定的课堂和课后练习进行巩固。最终在学生掌握知识的前提下,还培养了他们的逻辑思维能力和严谨的科学态度。④还有一些整体性和系统性强的教材内容(如细胞分裂、光合作用、呼吸作用、动物的物质代谢、生物的个体发育、生物进化学说等),由于教材的设计决定了这些课的课堂容量较大,教师中易使学生产生疲劳,精力很难在整个学习过程中保持集中,造成虎头蛇尾,知识掌握不全。对于这些内容,我们采取了以知识主线为纲的方法,即先用较少的时间将知识主线介绍给学生,使学生先明确知识的前因后果,再围绕这一主线有针对性的逐一解决相关的知识点,使知识点分散;还可采用分组讨论的方法,使学生在明确知识主线的基础上,对相关知识逐个击破,真正做到纲举目张。这样,不仅使学生有效掌握了知识,还培养了他们的大局观、整体观。
2、在课堂教学过程中尽量贯彻理论联系实际的原则。即针对生物课的学科特点,针对学生的生活实际,结合当今生命科学发展的热点问题,将课本知识与实际紧密结合,使学生能够通过实践印证理论,用理论指导实践。
我们的作法是:针对传统课堂教学模式中呆板教条的教和死记硬背的学的情况,为适应现代教育改革的要求和考试命题的变化,我们首先坚定了课堂教学理论联系实际的信念,通过集体讨论,制定了生物课堂教学理论联系实际应把握的原则(相关论文获省级一等奖,市级一等奖),并将之运用到课堂教学实际中去。即:①针对学生实际的原则:根据所教学生的地域环境、社会环境和知识水平将课本知识与实际紧密结合;②利于提高学生能力的原则:要对生活实例合理取舍,挑选出学生熟悉的、最具代表性的例子与教材内容结合;③把握适当时机的原则:不能把举例仅仅作为调动学生兴趣的方法,更不能以此哗众取宠、不讲时机、不分场合,而要使生活实例成为提高学生综合素质和能力的有效途径;④利于提高学生思想品德素养的原则:所举的生产生活实例应是正面的或是中性的,要符合青少年的道德修养水平、符合国情、符合教师身份。
3、考试、作业及其评讲是学科教学中不可缺少的环节,对学生来说,习题评讲也是他们比较关注的环节。因此,习题评讲应该是教师应该重视的环节,尤其在高三阶段。关于习题的评讲,我们总结出了一整套提高学生综合素质和能力(尤其是科学能力)的方法,用于课堂教学,力争从评讲习题这个环节中取得一定的成效。
我们的作法是:按照学生解题的一般程序,我们在评讲习题主要从以下几个方面引导学生学会答题,即:①浏览全题、理解题意,培养学生突破局部,把握整体的能力;②研究条件,抓住关键,培养学生分析问题,获取信息的能力;③联系教材、结合实际,培养学生学用结合、知识迁移的能力;④明确要点,注意条理,培养学生严密的组织和逻辑思维的能力。经过一段时间的系统的训练,学生的上述能力明显提高,具体体现在解题能力上,即使碰上一道很陌生的习题,他们也能做到不惊慌、不惧怕,他们会认真分析题意,积极开动脑筋,按照老师平时的要求一步一步找到解题的钥匙。
4、随着科技的进步,现代化教学手段日益丰富,其中多媒体手段在课堂教学中所体现出来的直观、形象的优势对于有效突破课堂教学中的难点问题发挥着极大的作用。我们充分利用这个特点,在课堂教学中积极采用多媒体手段开展教学,以利于培养学生的形象思维和空间想象能力。
我们的作法是:通过打听信息,我们购入了武汉大学“华软”高中生物多媒体课件,从广州邮购了一套中南六省教师自己制作的高中生物优秀多媒体课件,我们还积极自制课件(曾获省级课件评比优秀奖),在实验实施过程中,我们挑选出一些制作较好的、能有效突破难点知识点的课件,及时运用到课堂教学中去。由于条件所限,我们没有规范的多媒体教室,只能在微机教室采用这种手段,教学效果受到一定影响。所以,我们运用多媒体手段的次数不是太多,只在必要的时候进行。
5、德育教育也是学科教育的重要任务,提高学生素质的内容中,做人的素质是不可或缺的重要方面。我们根据德育大纲,结合学科特点,在课堂教学过程中抓住每一个合适的时机,对学生进行诸如世界观、人生观、爱国主义和国情教育、爱心教育,力争在学生的其它素质提高的同时,使他们的思想品德素质也能有明显的提高。
我们的作法是:通过讨论,我们制定了在生物课堂教学过程中渗透德育教育的原则和方法,并不断修正(相关论文获《中学生物学》杂志社优秀论文评比二等奖,市一中德育论文评比一等奖并在德育研讨会上交流),将之落到实处。如:①我们结合教材内容对学生进行辩证唯物主义世界观教育(如“生命起源”中的唯物主义和唯心主义观点的比较、“生物进化”中的量变质变规律的体现、“生物与环境的关系”中的普遍联系的观点、“细胞和生物体的成分和结构”所体现出的物质统一性原理、“遗传和变异”的关系中的对立统一规律等)。②进行爱国主义和国情教育(如“生物与环境关系”中的环境教育、“遗传和变异”中的人口和计划生育教育、介绍我国科技成就的爱国主义教育、“自然保护”内容中的国情教育等)。③进行人生观教育(结合科学家的人生轨迹和卓越追求)。④进行爱心教育(如结合有关内容宣传义务献血、骨髓捐献等)。
三、教学实验的实施方法
从1997年9月开始,利用近一年的时间,我们进行了本实验的前期研究工作。我们查阅了相关的文献资料,重新学习了教学大纲,针对我校学生的实际情况,探讨了在生物课堂教学过程中实施素质教育的基本途径和方法。之后,通过集体研究讨论,制定了本教学实验的研究方案。
从1998年9月开始,我们开始对2000届和2001届学生实施研究方案,具体如下:
1、改进实验课教学方法与提高学生动手能力和科学素养的关系研究
我们选取2000届高二年级8、9、10班为对照班,采用传统的分组实验教学模式。选取2001届高二年级5、6、7班为实验班,采用改进后的分组实验教学模式,以对照班和实验班在毕业会考中的实验考查生物科目成绩为参数进行对比分析,但在取数据时,只取考查项目中的操作项目分数,而舍弃其它项目分数。又由于考查的实验有四个,而每位学生只参加其中一个实验的操作,而不同的实验中动手操作项目的分值又不一致,所以我们将每个学生操作项目的得分均换算成百分制,以使每个学生的得分有一个统一的标准和尺度,便于对结果进行分析。在考查打分时,我们严格按照相同的标准,对给分点具体到操作中的每一个步骤,力求使结果公正统一。
对于学生科学素养水平的衡量,由于可作为参照的因素有限,且在实验考查的过程中教师的人手太少,不能逐一观察。于是,我们根据多年的经验,只选取了一个参照因子,即在“观察根对矿质离子的交换吸附”的实验考查项目中,将对比观察时的“CaCl2溶液和蒸馏水的体积是否相等,放在两种溶液中的根的数量是否相等”作为参照因子,统计完全符合对比实验单因子对照原则的学生人数和有任一项不符合对比原则的学生人数,作为分析依据。
2、改进常规课堂教学模式与提高学生综合素质和能力的关系研究
对于这个实验项目的实施,我们选取了2001届的五班为实验班,六班为对照班,在高二、高三两个学年进行实验。其中在高二年级上学期期中考试之前两个班均采用传统的课堂教学模式开展课堂教学,取其期中考试的生物科分数作为对照参数;之后,在实验班施加实验因子,经过高二上学期下半学期、高二下学期共近九个月时间的实验,在此期间,主要进行课堂教学充分发挥学生的主体作用,贯彻理论联系实际的原则、多媒体教学手段的应用、课堂教学过程中渗透德育教育等实验内容,取高二下学期期末考试的生物科分数为实验参数一;在高三学年,除了继续实施上述实验内容外,针对高三年级教学的特点,我们增加了在评讲习题过程中注重培养学生科学能力的实验内容,取高考中的理科综合科目的分数为实验参数二。
在实验过程中,选取对照参数的考试,由非任课教师出题、流水阅卷、教务处电脑室统分;选取实验参数一的考试,是全市统考、流水阅卷、教务处电脑室统分;选取参数二的考试是全国统考、全省统一阅卷统分。均具有足够的公正性和权威性。对照班和实验班均由同一名教师任教,在实验实施过程中,任课教师对对照班和实验班除了课堂教学方法的区别外,均一视同仁,并严格按照教学大纲进行教学,对学生同样严格要求、耐心辅导,对作业批改、评卷均同等对待。在年度学生评教活动中,该任课教师在两个班均获得好评,从而最大限度排除了实验因子之外其它因素的干扰,使实验结果具有很大的可信度。
在该实验阶段,对于思想品德素养的提高情况,我们针对学生实际,适当结合教材内容和社会现象,设计了一份问卷调查表,调查项目虽然不多,但却很具体,不抽象,能够比较真实的反映学生在思想品德素养方面的现状(见表1)
表1学生思想品德素养情况调查表
项目
答案(在同意栏打“√”)
1、你对持何种态度
反对
顺其自然
赞同
2、你对北京申奥的态度
大力支持
无所谓
反对
3、假如你是袁隆平,国外有人拿几亿美金收买你的技术你会
不同意
考虑考虑
同意
4、你对我国人口政策中每对夫妇只生一个孩子的看法
符合国情
一个太少
不应限制
5、你看到一只受伤的小鸟,你会
帮它包扎,养好伤后放飞
觉得可怜,但没什么行动
不理睬
6、碰见小孩捉蝌蚪,你会
制止
不理睬
和他一起捉
7、成年后你会参加义务献血吗?
会
拿不定主意
不会
8、针对我校目前实际,你认为学生遇到老师是否应该主动问好?
应该
看情况
没必要
9、你对同学友谊的态度是
十分珍惜
有所选择
可有可无
四、实验结果测试及分析
1、提高学生的实验动手能力和基本科学素养的结果测试:
在1999年5月和2000年5月举行的全省毕业会考生物实验考查结束后,我们根据上述实验参数的测定方法,使用Z检验对共6个班的学生成绩作了统计、整理、分析。结果见表2。
表2学生实验动手能力检验结果
人数(N)
人均分(x)
标准差(δ)
Z值
P值
差异显著性
实验班
163(N1)
78.3(x1)
11.6(δ1)
Z=4.73>2.58
P<0.01
特别显著
对照班
161(N2)
71.8(x2)
13.1(δ2)
分析:从以上Z检验的结果看,实验班和对照班的P值<0.01,故差异极显著,也即两组学生在实验动手能力方面存在着很大差异。
对于实验考查过程中出现的对照实验违反单因子对照原则的学生人数,我们认真观察、详细统计,结果见表3。
表3学生实验中科学素养指标统计表
总人数
出错人数
出错人数百分比(%)
实验班
68
3
4.41
对照班
65
15
23.08
(:考查中做该实验的人数占全部学生人数的约2/5,故总人数与表2不相符。)
分析:从结果看,实验班学生至少对照实验的单因子对照原则的理解和习惯方面显著优于对照班,该结果可以一个侧面反映学生的基本科学素养状况。
2、改进常规课堂教学模式与提高学生综合素质和能力的关系结果测试。
①我们在1999年11月对2001届高二5班(实验班)和高二6班(对照班)的期中考试生物科成绩用Z检验方法进行了统计、整理和分析。结果见表4。
表4学生综合素质和能力检验结果①
人数(N)
人均分()
标准差(δ)
Z值
P值
差异显著性
实验班
55(N1)
76.8(x1)
13.9(δ1)
Z=0.35<1.96
P>0.05
不显著
对照班
53(N2)
75.9(X2)
12.8(δ2)
分析:在本次考试之前,我们在实验班和对照班均采用传统的课堂教学模式开展教学,从结果看,两个班的学生成绩所反映出的综合素质和能力水平无显著差异。
②我们在2000年6月对上两个班的期末考试生物科成绩用Z检验方法进行了统计、整理和分析。结果见表5。
表5学生综合素质和能力检验结果②
人数(N)
人均分(x)
标准差(δ)
Z值
P值
差异显著性
实验班
55(N1)
74.9(x1)
13.1(δ1)
Z=2.96>2.58
P<0.01
特别显著
对照班
53(N2)
67.5(x2)
12.9(δ2)
分析:在本次考试前的近九个月中,我们将实验因子施加于实验班,从结果看,实验班学生在考试中反映出的综合素质和能力显著超过对照班。要说明的是:对照班的成绩虽然不如实验班,但在全年级八个理科班中,仍处于中游。
③我们在2001年7月底,对以上两个班的高考“理科综合”成绩用Z检验的方法进行了统计、整理和分析。结果见表6。
表6学生综合素质和能力检验结果③
人数(N)
人均分(x)
标准差(δ)
Z值
P值
差异显著性
实验班
55(N1)
210.8(x1)
28.9(δ1)
Z=2.90>2.58
P<0.01
特别显著
对照班
53(N2)
196.4(x2)
29.1(δ2)
分析:从表中结果看,又经过一年的实验,增加了一个实验因子,实验班的成绩仍显著好于对照班。由于高考“理科综合”成绩是理、化、生三科的综合成绩,而Z值仍高达2.90,我们甚至可以推测,生物课堂教学模式的改变是否也对其它学科的学习产生了一定的影响。
④对于学生思想品德素养的提高情况的测试,我们在对照班和实验班各随机抽取了40名学生在2001年5月进行了问卷调查,在调查前我们特意向学生说明要反映自己的真实态度。问卷调查结果见表7。
表7学生思想品德素养情况调查结果
项目
答案(在同意栏打“√”)
1、你对持何种态度
反对
实验班
35
顺其自然
实验班
5
赞同
实验班
对照班
31
对照班
9
对照班
2、你对北京申奥的态度
大力支持
实验班
32
无所谓
实验班
7
反对
实验班
1
对照班
29
对照班
9
对照班
2
3、假如你是袁隆平,国外有人拿几亿美金收买你的技术你会
不同意
实验班
20
考虑考虑
实验班
12
同意
实验班
8
对照班
16
对照班
15
对照班
9
4、你对我国人口政策中每对夫妇只生一个孩子的看法
符合国情
实验班
31
一个太少
实验班
7
不应限制
实验班
2
对照班
28
对照班
10
对照班
2
5、你看到一只受伤的小鸟,你会
帮它包扎,养好伤后放飞
实验班
25
觉得可怜,但没什么行动
实验班
10
不理睬
实验班
5
对照班
20
对照班
16
对照班
4
6、碰见小孩捉蝌蚪,你会
制止
实验班
29
不理睬
实验班
10
和他一起捉
实验班
1
对照班
27
对照班
11
对照班
2
7、成年后你会参加义务献血吗?
会
实验班
35
拿不定主意
实验班
4
不会
实验班
1
对照班
20
对照班
15
对照班
5
8、针对我校目前实际,你认为学生遇到老师是否应该主动问好?
应该
实验班
33
看情况
实验班
5
没必要
实验班
2
对照班
29
对照班
8
对照班
3
9、你对同学友谊的态度是
十分珍惜
实验班
28
有所选择
实验班
12
可有可无
实验班
对照班
24
对照班
16
对照班
分析:从统计结果看,实验班学生的整体思想品德素养要好于对照班,原因是我们在课堂教学过程中有针对性的进行了相关的教育。
五、结论:
根据以上实验结果,我们得出以下结论:
1、生物课堂教学过程中实施素质教育有许多切实有效的途径和方法。
2、本实验所涉及的途径和方法能有效提高学生的综合素质和能力。
在此背景理念依据下,在教学中教学模式也将发生根本的改变,生物课将更多地开展学生的试验、讨论、交流等活动。引导学习教学模式就是在这种背景下构建的。具体的模式结构:问题——阅读、实验——分析、推理、归纳、讨论——结论。
在运用这种模式的过程中我有下面几点感触:
1、在教师的引导下学生可带者问题去阅读、分析、讨论资料,达到解决问题的目的。比如:在学习〈空中飞行的动物〉时,教师可这样引导学生;想一想,我们人要想在天空自由自在的飞翔必须先解决什么问题?学生思考后说;一是,解决了动力问题。二是,解决了地心引力问题。教师随后提出问题:鸟是如何解决这些问题的?引导学生思考,让学生带着问题去看书、阅读、讨论、交流、的出结论。这样既可提高学生的学习兴趣,改变学习方式,又符合新课程的要求。
2、合理开发的有效地利用一切可以利用的课程资源是实现课程目标,转变学生学习方式的关键条件。知识、技能、经验、活动方式方法等都是课程资源。在学习〈水中生活的动物〉时,对于生活在我这些地方的学生来说,对水中的动物了解不多,而且上课时还不能做试验,学生缺少感性的认识,这时教师就要引导学生开发自己已有的课程资源。如:学习鱼鳍的作用时引导学生想想:独桨船和双桨船他们的桨各起什么作用?在学习鱼儿离开水为什么会死?教师可引导学生回忆:头发在水中水什么样的?从水中出来时又是什么样的?这样就很容易理解知识,解决了问题。
【关键词】学案式 实验报告 实验教学 有效性
【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)12-0174-01
生物学是一门以实验为基础的学科,观察和实验是学习生物学的基本方法。新课程倡导探究性学习,因此挖掘和开发生物学实验中的探究性学习,对培养学生的创新思维和实践动手能力有着重要的作用。然而在实际教学中,探究性实验教学课堂秩序一般比较乱,教学任务难以完成,很多时候实验课只会停留在表面的喧闹中,学生没有真正从实验现象走进知识的本质,甚至出现在实验课上茫然不知所措,长此下去,学生体验不到科学探究的魅力,发现时的快乐,学习生物的个性思维和兴趣逐渐抹杀。因此,生物教师必须重视探究性实验的教学,积极探索和创新实验教学方式,提高实验课教学的有效性。
经过探索与实践,笔者发现运用“学案式”实验报告,能有效提高实验教学效率。“学案式”实验报告是将学生课前预习的学案和实验报告进行充分整合而形成的教学做一体化的实验报告,利用它将整节实验课“穿针引线”起来。这样学生在整节课中任务清晰,目标明确,因而教学秩序不凌乱,学生有充分的时间进行探究和交流,在探究和实验的过程中就能完成实验报告,从而减轻学生课外填写实验报告的负担,提高了实验教学的有效性,达到实验教学的目标。
下面谈谈我们在《探究植物细胞的失水和吸水》实验课中运用“学案式”实验报告进行的教学实践与反思。
设计思路:学生在初中已经学习过探究性实验的一般过程,但掌握程度不一,而本实验是高中学生接触的第一个探究性实验,因此本节“学案式”实验报告的大框架就是探究实验的七大步骤(附后),然后再在每个步骤后设计不同层次的问题,引导学生边实验边观察边思考,这样学生对探究性实验的步骤就有了整体的认识。
教学实践:教学中,首先引导学生提出问题,并针对提出的问题进行假设,然后分析所提出的问题在课堂教学中探究的有效性和可行性。在进行实验的过程中,让学生做完实验填写现象,画观察到的细胞图。在分析结果的步骤里,引导学生从内、外因的角度分析细胞失水和吸水,经过这样的教学形式,植物细胞吸水和失水原理,原生质层、质壁分离、质壁分离复原等概念,学生在不知不觉中掌握的比较透彻。在表达与交流时,设计不同层次的问题让学生进行讨论交流,比如如果滴加的是0.5g/ml的蔗糖溶液,实验结果会有什么不同?细胞发生质壁分离后,细胞壁与细胞膜之间的空隙充满的是什么液体?如果没有细胞壁,实验结果会有什么不同?什么细胞会发生质壁分离?如何设计实验测定洋葱细胞的细胞液浓度?如何比较不同植物细胞的细胞液浓度?这样层层深入,激发学生进行深度思维和广度思维,同时也能考虑不同学情的分层教学。为了防止个别学生在实验操作过程中出现失误而没有观察到实验结果,影响后面的讨论和交流,教师可以使用PPT展示细胞失水和吸水的动态过程,帮助他们理解相关知识,起到名副其实的辅助作用。
实践反思:本节采用这个“学案式”的实验报告,让学生在尝试提出问题、作出假设、设计实验等教学环节里体验科学探究的一般过程,掌握科学探究的思维方法,熟悉探究实验的步骤,为完成后面各章节的探究活动打下了基础。在实验探究阶段,加强观测方法的指导,引导分析实验原因,培养实验素养,抓住时机诱导学生思考,这样,边实验,边描述,边思索,就会水到渠成,为最后的总结奠定良好的基础。如果在实验探究实施过程再抓住时机,创设质疑的环境,“以其所知,喻其不知”,更能达到事半功倍的效果。
附:
《探究植物细胞的失水和吸水》“学案式”实验报告
一、提出问题:_______________________。
二、作出假设:_______________________。
三、设计实验:
1.实验材料:_______________________。
2.实验试剂:_______________________。
3.观察方法:_______________________。
4.预测现象:_______________________。
四、实验过程:
五、分析结果,得出结论:
1.质壁分离的原因分析:
①外因: _______________________________;
②内因原生质层具______________;原生质层的伸缩性_______细胞壁的伸缩性。
2.质壁分离复原的原因分析:___________________。
3.得出结论:_______________________________。
六、表达交流:__________________________。
七、进一步要探究的问题:_______________。
作者简介:
1.1对象与分组
从2010级中西结合专业随机抽取4个班,每班各随机抽取50人后,随机分为2组,每组25人,其中一组按常规方法进行实验报告的批改,称为对照组,共100人;另一组在学生做完实验并完成实验报告后,老师当面批改实验报告并就实验内容随机提问,称为实验组,共100人。
1.2成绩评定方法
给每个班对照组与实验组学生授课的老师、内容与方式都相同。期末实验完成后进行实验操作与实验理论考试,实验操作考试占50分,实验理论考试占50分,学生实验总成绩分为60~69分、70~79分、80~89分、90~100分4个等级,最后通过比较两组总成绩,分析随机提问式批改实验报告的效果。
1.3统计学分析
使用SPSS17.0统计软件包录入数据,采用秩和检验比较分析两组实验对象成绩的差异。
2结果
所有实验完成后,对学生的实验操作和实验理论各50分进行考核,统计得分情况如表1所示。采用秩和检验分析,Z=-2.999,P=0.003,对照组与实验组学生成绩的差异具有统计学意义,实验组学生成绩较对照组学生成绩有明显提高。
3讨论
实验教学在生物化学教学中占有重要地位,多年来,从事《生物化学》教学工作的同仁对生化实验教学进行了一系列改革,以提高生物化学实验教学的效果。采用随机提问式方法批改实验报告,我们发现实验组学生听课与实验操作都很认真,学生提问的次数也比对照组学生多,实验成绩显著优于对照组学生。究其原因,笔者认为有以下几个方面:①批改实验报告时老师是随机提问,而且在老师提问时很多同学在旁边,这两点使学生在老师讲课时思想不敢开小差;②由于老师所提的问题与实验操作和结果有关,这使学生在做实验时必须思考每一步操作的原理,因而提高了实验课的效果;③在老师批改实验报告过程中,很多学生没有马上离开,而是继续听老师的提问与同学的回答,这相当于学生主动延长了学习时间。由于随机提问式批改实验报告可以明显提高生物化学实验课的教学质量,该方法可以在生物化学实验教学中推广。
关键词: 生物家庭实验 实验计划 实验报告单 实验评价
在生物学科中,实验是培养学生探究能力最重要的途径,没有实验,生物教学便失去了它的本质意义。然而,现状并非如此,很多学校仍然是重理论,轻实验。为此,我从以下几点探讨初中生物家庭实验模式。
1.制订高效可行的实验计划
家庭实验因为缺少教师的指导和监管,难免会让实验流于形式,为了解决好这一问题,我们把实验计划以告家长书的形式印发给家长,让家长监督和参与到实验中来,和子女一起完成实验。这样一来,家长可以监督小孩实验,同时又增进了家长与小孩之间的感情,一举两得。这一做法得到了很多家长的支持,这为实验的正常开展打下了坚实的基础。
如在学习八上第5单元第14章“维持生物体内的平衡”时,对于教材中的“心脏和外形和结构”和“肾脏和外形和结构”图,我们建议学生亲自进行实验观察,布置学生在一学期内和家长商定家里购买动物内脏时,在下锅前让自己进行详细的实物观察。每次学生解剖用完的肾脏、心脏可以再进行菜肴制作,实验与生活两不误。现实告诉我们,家长对此极力配合,这样在学校较难开展的学生分组实验、教师演示实验和一些纯理论的观察图示变成了学生人人动手的探究实验,厨房成了学生的实验室。再如,我们学习苏科版生物教材八年级上册“人体的支持与运动”一节时,对于演示实验“观察关节的结构”,我们让家长配合购买关节保护较好的大骨,让学生在厨房细致地进行观察。每到中秋、春节等节日时,每一个家庭都会用到鸡、鸭、鱼、肉这食材,我抓住这个有利时机,在节假日之前,就布置课外观察作业,并让学生及早通知家长,争取家长的支持,要求大多数男生和部分胆大的男生亲自参与家庭的杀鱼、杀鸡等工作,要求大多数女生和少部分胆小的男生协助家长参与杀鱼、杀鸡、等工作。这样每个学生就都能全方位观察各类动物的内脏结构,实实在在地促进了鸟类、哺乳类、人体等结构的教学。
2.编制翔实易行的实验报告单
实验报告单既能为学生顺利完成实验活动提供必要的知识和技能的帮助,同时又是评价学生实验过程的重要依据[1]。为了实验高效的开展,一份翔实易行的实验报告单是必不可少的。通过家庭实验报告单,每个家庭可以很顺利地完成各项实验。有一个七年级的同学的家长这样说:以前在小学科学教师布置了一些类似的家庭实验,可是缺少一些必要的技术指导,很多实验想做也做不起来。现在有了一份详细的实验报告单,实验起来轻松自如,既学习了科学知识,又增进了和孩子的感情,真是一举多得。也有一些同学私下交流说:现在的实验报告单设计得太绝了,有时候想偷懒都不行,比如很多问题的答案是不可能相同的,尤其是评价一栏,不仅要自评,而且要家长评价,想抄别人的都很难。
3.实施客观全面的实验评价
培根说过这样一段话:“如果你将快乐告诉一个朋友,你将会得到两个快乐……”是啊,独自一个人,即使享用美味佳肴,也索然无味;取得一次成功,如果无人知晓,无人关注,也就黯然失色。共同分享会使甜的更甜,香的更香,快乐的更加快乐。所以我希望,一个人获得成功的时候,能有人和他一起分享这份喜悦。因此我对实验的评价原则可以用八个字概括:分享成功,鼓励失败。
3.1借助家庭实验报告单对学生进行评价。
实验报告单既能为学生顺利完成实验活动提供必要的知识和技能的帮助,同时又是评价学生实验过程的重要依据。我们在设计实验报告单时,就设计了三种评价方式:实验自评、家长评价和教师评价。
实验自评主要是让学生描述在实验过程中,自己承担了哪些任务,完成情况怎么样;家长承担了哪些任务,完成情况怎么样。比如在进行“观察家鸽的外形和内部结构”这一实验时,一位同学在自评中写道:“本次实验我对自己的表现不太满意,大部分的实验过程都是由父亲带着我完成的,主要原因是我很害怕。老师在课堂上说做实验要胆大心细,不怕苦、不怕累,我当时还不以为然,现在想想还真有点不好意思,因此在以后的实验中,我首先要锻炼自己的胆量,请你们看我的行动吧。”
教师评价不像家长评价,它的侧重点在于实验操作规范的评价和整个实验目标达成的评价。教师评价的原则以鼓励为主,是对整个实验过程的一个概括性总结,既要肯定实验的成果,又要指出实验过程中存在的不足[3]。在制订实验计划时,安排每次实验的时间大约是两周,学生实验原则上在第一周内完成,第二周用来评价实验报告单。对于个别安排时间为一周的实验,评价时间便推迟到下一周。
3.2利用多媒体平台展示成果,交流经验,分享成功。
在进行完教师评价后,我们从实验报告单选出一些表现优秀的同学,先将他们的实验报告单利用多媒体平台在班级内进行展示,然后叫他们自己谈一谈实验心得体会,和其他同学一起分享他们的成功。这样既是对表现好的同学的肯定,又是对其他同学的一种鼓励。家庭条件好的同学可以把每次实验的过程,用数码相机拍摄下来,这样交流的效果会更加直观,教师点评也会更具体更准确。
“行为决定习惯,习惯决定品质,品质决定命运”。我们真诚地期盼,通过生物实验走进家庭的尝试,让生物实验走出开出率低的困境,让观察、善思、乐学等良好的行为变成学生的习惯,形成良好的科学品质,为创造辉煌的人生奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]胡明.生物学教与学[M].东南大学出版社,2002:245-246.
[2]曹惠玲,胡明.生物教师教学用书[M].江苏科学技术出版社,2007:197-198.
关键词:环境生物学;教学;优化
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-0118(2012)-03-0-02
环境生物学实验是环境生物学教学过程中的重要组成部分,是理论与实践研究的技术基础,也是培养学生科研素质、提升创新能力的重要环节[1]。近年来,环境生物学发展迅速,尤其是环境生物学实验理论、技术和方法都有较快的发展,已渗透到环境科学的各个相关领域[2]。因此如何通过环境生物学的实验教学改革,达到激发学生的学习兴趣和积极性,提高学生的分析问题、解决问题能力和创新能力,是我们在教学工作中值得探讨的一个重要问题。
一、改革前的环境生物学实验教学存在的问题
我院自2006年设立环境生物学实验课程以来,经过三年的实践,发现存在以下几方面的不足:
(一)实验课程开设时间不够合理
根据教学计划,环境生物学及其实验安排在第四学期修读,但此时学生只修过无机及分析化学、有机化学、环境化学等专业必修课,与环境生物学及实验联系密切的相关课程如普通生物学、生物化学、生态学及相应实验课程等均未修读。由于学生专业基础知识薄弱,实验技能较差,学生对环境生物学实验兴趣不大。
(二)实验内容简单,课时数少且实验条件不够完善
学生所用环境生物学实验指导书为教师自编讲义,由于实验课时数少,仅为17学时,在实验内容的设置上偏重于验证型和操作型,且内容简单,学生虽然易于掌握,但不利于发挥他们的主观能动性,实验项目之间知识点联系不紧密,不便于学生将所学的专业知识系统化,并且实验与现实环境相关性很小。目前环境生物学实验与植物生理学实验共用一个实验室,部分实验欠缺先进仪器和设备,既无法向学生传授与该学科相关的新技术和方法,也达不到理想的教学效果。
(三)实验考核方式单一
目前环境生物学实验的成绩评定主要以实验报告为唯一考核依据,导致部分学生不重视实验课,自己不愿动手,而且学生中存在相互抄袭实验报告的现象,使实验教学收不到良好的效果。
二、环境生物学实验教学改革的实践尝试
针对上述问题,本课题组进行了多次深人细致的调查研究,并对环境生物学实验的改革进行了尝试。
(一)优化环境生物学实验内容,提高教学效率
在教学过程中发现环境生物学内容跟环境专业的其它必修课程如环境毒理学、环境微物学、生态学、环境监测等出现了交叉和重叠。为保证教学内容的完整性同时避免重复教学,根据环境生物学在课程体系中的地位,依据学院当前实验条件和学生的状况,对教学内容进行了优化,重新制定了教学大纲,并重新修订了实验讲义。在实验教学内容上,主要围绕水体污染物对环境生物的毒性影响而展开,以综合性、研究型设计性为主的实验,并结合教师科研成果,努力将教师科研中所用实验方法和技术转化为实验项目。2010年开始,17学时的环境生物学实验可供开设的具体实验项目如下表:
(二)探索适宜的教学方法和手段,培养学生科研素质
随着科学技术的发展,生物化学、细胞学、分子生物学及遗传学等相关学科和成就已被广泛应用于环境的监测和评价[2],所以在实验教学中通过制作多媒体课件,向学生介绍当前环境生物学领域常用的实验方法和先进的实验技术,以拓宽学生的知识面。鉴于学生修读了普通生物学实验、无机有机化学实验以及生物化学实验等课程后,已掌握了一定的理论基础和实验技能,环境生物实验的教学应着重于科研思维的训练,在实验过程中应着重指导学生如何设计实验,记录实验中的实验数据和问题,并进行数据分析以及如何撰写实验报告等。在教学中,采用如下图所示模式帮助学生一步一步建立环境生物学研究型设计实验的科研思维:
这种以科研课题的形式开设的研究型设计实验,只给学生一个研究课题,要求学生通过查找资料确定相应的研究方法和步骤。很多学生在刚开始接触时,都显得手足无措,不知从何下手。所以教师一开始,必须先告知学生查阅文献知料的途径和方法,并在实验过程中,要求同学们做好详细的记录比如受试生物的规格、对污染物的反应、水体温度、pH值等。实验结果的观察记录要求由学生自行完成,在实验翔实的记录之上,要求学生写出格式工整的实验报告,包括实验目的、材料与方法、具体步骤、实验结果、分析与讨论。同时在实验过程中强调了团队精神。教师在实验之前着重强调合作的重要性,要求大家在实验过程中高度负责。通过实验同学们意识到进行一项独立的环境生物学研究型设计实验,必须综合考虑实验过程中的种种因素,无论是实验材料的选择,污染物浓度的配置,技术路线的优化,还是观察记录过程都需要小组成员间的相互配合,否则任何一个环节的疏忽都有可能影响到后面的结果。另外,为锻炼学生撰写规范论文的能力,要求学生将最后一个环境生物学研究型设计实验的实验报告以科研小论文的形式撰写上交,从而为以后的本科毕业论文的设计撰写做准备。
(三)完善实验考核方式,提高学生实验积极性
在以往的实验教学中,对学生实验成绩的评定,教师仅仅以实验报告作为唯一的评价依据,对于学生中存在相互抄袭实验报告的现象教师往往无法准确识别,故易造成评价结果的不准确。因此,学生普遍缺乏积极性,做实验也只是敷衍了事。这种现象对老师的教学水平也存在不利的影响,教师在没有挑战性的实验教学过程中也易产生惰性[4]。为此从2010年起,本课题组对实验考核方式进行了完善,实验课考核成绩由实验报告、平时实验态度和科研小论文三部分组成,其中实验报告成绩占40%,平时实验态度和操作占30%,科研小论文的撰写占30%。
三、结语
一年多的改革实践发现,通过优化实验项目引入研究性实验之后,学生的协作精神、操作技能、思维模式以及创新意识和求知欲都较往届学生有很大的进步,说明这种改革是有效的。但是在实际操作过程中暴露出学生和老师准备不够充分、老师指导不及时以及设备和实验室冲突等问题,经常影响实验的进度及结果。因此,为了更好的贯彻教解决好在执行过程中存在的问题,切实保障实验教学改革的顺利进行。只有这样,我们的专业才能办出特色,才能真正将我们的学生培养成既有扎实的理论基础,又有较强的工程实践能力和创新能力的应用型人才。
参考文献:
[1]孔繁翔,尹大强,严国安.环境生物学[M].北京:高等教育出版社,2000.
[2]佘晨兴.环境科学专业《环境生物学实验》的教学实践与探索[J].福建轻纺,2009,(1):51-52.
[3]孙慧群,徐志兵.环境生物学实验课课程的设置[J].安庆师范学院学报(自然科学版),2006,12(2):110-112.
关键词: 食品科学与工程专业 生物化学实验教学 教学质量
生物化学是一门理论性和实践性都很强的学科,尤其是生物化学实验课在生物化学教学中占有举足轻重的地位。对于我校食品科学与工程专业来讲,生物化学实验是一门非常重要的专业基础课,本门课程旨在进一步加深学生理解和掌握生物化学的基本理论和基础知识,使学生学会生物化学实验的基本技能及基本方法,培养学生具有初步的分析问题和解决问题的能力,以及严谨的科学作风,为后续专业课程如食品分析、食品化学、食品营养与卫生学和食品工艺学的学习与科学研究打下坚实的基础。因此保证生物化学实验课的教学质量是至关重要的。
近年来我校生物化学实验教学条件有了很大的改善,在实验内容上也作了适当的调整,以电泳技术、层析技术、比色分析技术和离心技术为中心,除了开设必备的验证性实验外,还增加了综合性实验,对学生进行系统性的生物化学实验基本操作技能训练。但我发现在生物化学实验教学中还存在着一些问题影响了教学质量,其中最突出的问题之一就是很多学生只重理论不重实践,参与实验的积极性不高。分析其原因有以下几点:实验中教师将所有工作包办,学生不能充分发挥创新能力;实验内容与专业相差太远,不能引发兴趣;实验中学生处于非主体的地位;实验本身的抽象性过强,等等。本文对以上几个问题进行详细分析,并就如何调动学生的积极性,提高生物化学实验教学质量,提出以下几点建议。
1.请学生参与准备实验
在我校的生物化学实验教学中,通常实验员在实验课前为学生准备好实验所需的实验材料,配制好各种试剂,并将实验中所用的仪器设备,如电子天平、高速冷冻离心机、pH计、分光光度计等调试妥当,学生只需按照实验步骤过一遍流程。实验过后一些学生连实验中使用的一些化学试剂的名称和用途,以及仪器设备的使用和常规维护都不很清楚。显然这种方式极不利于发挥学生的主观能动性,更不利于学生思维能力和创造能力的培养。食品科学与工程专业每班的学生约40个,因此可将其分为5大组,每次从各组中选1个学生参与实验的准备工作,并和老师一起作预备实验,这样就可使其了解实验原料和试剂的准备过程,并对实验有一个总体的认识。这样坚持下来将会大大调动学生的积极性,不仅使这些学生自身能力得到提高,同时还可以对其他的同学进行有效的帮带,从而有效地改善教学效果。例如在“糖类的定量测定”实验中,首先从香菇中提取水溶性多糖,然后用蒽酮法测定提取液中糖的含量,如果让学生参与实验的准备工作,就能使他们了解香菇原料的预处理过程和所需试剂配制的方法与使用注意事项(如蒽酮试剂),而且能提高学生在实验中的安全意识,同时还能加强学生实验操作基本功的训练。
2.选择与学生专业密切相关或学生容易感兴趣的实验项目
兴趣是最好的老师。以往生物化学实验项目的确定只考虑到教学内容丰富、层次合理,为了便于管理和操作,水产养殖专业、生物技术专业、生物工程专业和食品科学与工程专业的实验项目都完全相同,而没有体现出食品科学与工程专业对生物化学实验技能的特殊需求和要求,当然不能引起学生的专业兴趣。对于食品科学与工程专业的学生来讲,在选择实验项目上要注重基础知识与专业紧密结合,但又不能与其他课程实验有重合。如原有实验“氨基酸含量的测定”中选用的是茚三酮比色法,由于这种方法测出的结果受样品颜色的影响较大,在食品检测中的应用受到很大的限制,因此可考虑在实验中增加甲醛滴定法测定氨基酸含量,然后对两种测定方法的简繁、结果准确性与应用范围进行比较和分析,这样不仅能丰富实验内容,而且能将学生所学的基础理论和专业实践有机结合起来,激发学生的专业兴趣。
3.抓好学生课前预习
学生在实验课前的预习是提高实验效果的重要环节之一。在以往的生物化学实验教学中,由于课程时间有限,为了节约时间,只要学生有预习报告,就可以进入实验室,教师很少仔细检查学生的预习情况。在上课前通常老师先将实验原理、实验内容、操作步骤、注意事项和预期结果等作详细讲解,然后让学生按要求去操作和验证。如果学生课前没有进行认真预习,尽管教师讲得非常详细,学生也不可能马上将所有内容都掌握,甚至会把实验课当作一项枯燥的任务。学生在整个实验过程中都处于被动状态,不能有效地训练实验操作技能,更谈不上培养学生的创造能力。针对这个问题,我们要求学生在实验课前进行分组预习,了解实验目的、方法、原理、操作步骤,实验中所需仪器设备的使用方法,以及实验注意事项等内容,在实验开始前从各组抽取若干同学,将实验原理、操作步骤、实验中仪器设备的工作原理和使用方法及实验注意事项等讲解一遍,然后教师进行有针对性和有重点的讲解和补充。根据学生的讲解情况当场给出成绩,此成绩占平时成绩的30%。这种方式使学生认识到自己才是实验中真正的主体,从而激发求知欲和自己动手操作的积极性。
4.多媒体技术的应用
在以往的生物化学实验教学中,我们通常采用板书进行讲解,信息载体多为文字和简单的示意图。而生物化学所涉及的内容往往是分子水平,并且由于实验操作时间比较长而缺乏完整的实验演示,只能听教师的讲解,大多数学生对所讲实验原理与操作方法理解不够深入,对具体的实验操作缺乏感性认识。因而学生往往把生物化学实验当成一门很难操作的实验课,实验中有畏惧感,不知如何下手。运用多媒体教学不但可以使学生了解实验试剂的配制过程和保存方法,常用仪器设备的结构、工作原理和使用方法,而且能使一些传统教学手段下无法观察到的现象形象具体、直观生动、简明快捷地显示出来,达到化繁为简、化难为易、化抽象为具体的效果,从而加深学生对重点、难点的理解,提高其学习积极性。同时多媒体教学还能及时把最先进的实验仪器和实验技术向学生展示,拓展学生的知识面,开阔学生的眼界,从而提高教学质量。
5.鼓励学生认真独立地完成实验报告
在实验结束后,学生经常把实验讲义中的内容不加整理地抄写到实验报告中。有些同学将实验课中没有做过的内容也写进来,还有少数同学的实验报告存在抄袭的现象,可见实验报告的编写不够认真。做实验是学生掌握基础知识和基本技能的过程,而实验报告是对实验的原理、过程及结果的再次提炼和总结,通过对实验结果的分析和归纳,学生能更深入地理解理论知识,同时锻炼科学的思维和缜密的思考。因此实验报告的编写是实验课非常重要的环节之一。实验报告要求学生如实准确地记录实验结果,培养学生严谨的科学研究态度。在结果分析中,对于合理的结果应阐明原理并总结经验,对于不合理的结果要仔细分析原因。学生从实验中得到的收获,或对实验的建议也可以写进实验报告中,不仅能促进学生深入思考,锻炼创造性思维,而且有利于以后的教学改进,实现教学相长。此外教师应该认真批改实验报告,并将实验报告中出现的问题及时反馈给学生。对于抄袭实验报告和被抄袭的学生都应给予一定的惩罚,如被抄袭学生只能给最低分,抄袭报告的学生不给成绩。这样势必会影响期末的总评成绩,从而杜绝实验报告抄袭的现象。
参考文献:
[1]刘美玲,刘立鹏,田智等.医学生生物化学实验兴趣的培养[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2010,12,(2).
[2]吴旭红.食品工程专业生物化学实验课程教学改革探索[J].中国轻工教育,2007,(2).
[3]程惠平.新形势下生物化学实验教学改革初探[J].全科医学临床与教育,2009,7,(4).
关键词: 《兽医微生物学》 动手能力 教学改革
《兽医微生物学》是动物医学专业的专业基础课,学好该门课程可以提高学生对动物医学专业的兴趣,并为专业课的学习奠定牢固基础。动手能力是学生考研、就业面临的一项重要考查指标,其能力反映学生对理论知识的灵活运用程度,以及解决实际问题的能力。目前许多高校本科生的实验动手能力较差[1],某些毕业生在兽医微生物学实验室和研究室的毕业实习就反映出许多问题。虽然微生物学的大多数实验操作都在瓶瓶罐罐内进行,有人戏称微生物学实验为“小儿科”或“过家家”,但不规范的实验操作将给科研工作带来很大的麻烦,导致临床微生物学检查误诊。本文从兽医微生物学教学的实际出发,分析造成学生动手能力低下的根本原因,并由此提出提高动手能力的几种措施。
一、学生动手能力差的原因分析
目前全国许多高校面临着学生综合素质下降的问题,尤其是学生的实验动手能力明显欠缺。不同的高校有不同的实际情况,原因多种多样,现就往年我校兽医微生物学实验教学的实际情况进行客观评价。
1.学生课余时间少,实验课安排紧张。
兽医微生物学是动物医学和动物科学专业的必修课,在第五学期或第四学期开设,由于课程多,学生的实验课安排往往很紧张,有时不得不安排在晚上和周末进行。疲劳战术在一定程度上降低了学生的积极性,许多学生逃课,或为了应付了事而照抄实验报告的现象非常突出。教师为学生精心设计、准备了实验,学生的反映却并不积极,这种现象也打击了教师的教学积极性。
2.实验课缺乏有效的考核、监督方法。
由于学生人数众多,加上许多实验的考核需要经过二十四小时培养后才可以检查操作效果,实验结束后进行操作考核存在一定的难度。除了开展过几次实验课考核外,通常情况下根据实验报告和实验出勤情况评定学生的实验成绩。由于没有切实可行的考核监督办法,学生对待实验课的态度明显不认真。
3.学生片面追求英语过关,忽视动手能力的培养。
兽医微生物学实验课开设的学期,学生正好面临英语四、六级考试。这一时期的学生还没有充分意识到实验技能的重要性,不少学生认为可利用的时间都用在了英语学习上,片面追求英语高分,相对忽视了专业课的学习,许多学生经常不上实验课。
4.实验教学方法改革缺乏力度。
在传统的实验教学中,实验员准备好实验试剂、器械、材料、培养基等,教师将实验原理、目的、操作步骤讲解清楚,学生只需要按照操作步骤进行即可[2]。这种教学方法不利于激发学生的兴趣和积极性,学生很少能主动参与到实验中,袖手旁观者居多,动手能力提高缓慢。许多高校的《微生物学》实验课也暴露出类似的问题[3]。
二、实验课教学改革
在总结经验教训的基础上,兽医微生物学课程组进行了《兽医微生物学》A类课程的建设,同时承担了校级教改课题“兽医微生物学师生互动式教学改革”。在教改精神的指导下,我们先后进行了如下改革。
1.新学期开始就制订本学期实验课安排计划。
根据学生的课程表,开学第一周就对全学期的实验课进行了统筹安排,每个班级的实验时间均固定,同时在学时安排上充分考虑了学生参与实验准备和实验设计的要求。实验计划性更强,避免了往年与学生联系实验课时与临时增加的某些课程和活动发生冲突,保证有充足的时间让学生参与实验准备。
2.制定切实有效的实验监督检查方法。
课程小组教师和实验员经共同商定,对每个实验都制定了相应的监督检查方法。在传统的实验教学中,学生练习了无菌操作倒平板后,为了节省时间,后续实验用的平板大多由实验员或课代表将全班同学用的平板倒好,再分发下去。由于缺乏锻炼,学生的无菌观念较差,不严格按照规定进行操作,对实验草草了事。改革后,实验用的平板由学生在实验课上轮流到讲台进行无菌灌制,并同时对学生的操作打分。许多学生平时没有认真锻炼实践技能,上了讲台不知所措,抓耳挠腮,不是让酒精灯火焰烧了手,就是把培养基撒满桌子。通过检查刺激,大多数学生端正了实验态度,在实验课堂中经常可见学生以组为单位认真讨论实验问题的现象。
3.调动教师的责任心。
教师的责任心与学生的认真态度密切相关。在传统的实验课教学中,教师对学生的出勤检查不严,有的学生点完名后就溜号。改革后课程组教师统一认识,每次实验课至少两次检查学生的出勤率。课程组规定,实验平时成绩占该门课程总成绩的15%,其中实验出勤占10%,实验报告占5%;缺课一次扣1分,缺课两次扣2分,缺课三次扣10分,同时实验报告计0分。由于制度严格,学生再没有了缺课的情况,保证了学生有提高动手能力的机会。
4.开设综合性实验和大型设计实验。
将实验内容与实践相结合,容易调动学生参与实验的积极性。在传统实验的基础上开设了综合性及设计性实验。综合性实验中需要的实验技术在传统实验教学中都以孤立实验的形式开设,新的教学模式下将几个实验内容进行融合,而且可在不同微生物的分离鉴定中反复练习微生物学实验操作技术。例如我们开设了综合性实验“肠杆菌科细菌的分离鉴定”,改革前该内容分两个独立的实验:“细菌的生化试验”及“肠杆菌科”,按照教师准备、学生操作的方法,学生往往对实验印象不深。改革后该实验的开设方法为:以临床症状疑似大肠杆菌病的病死鸡为实验材料,让学生自己设计大肠杆菌病的微生物学诊断方法,从实验准备到具体操作均让学生自己动手进行。这种实验需要应用细菌的抹片制备及染色、细菌的分离培养、细菌的生化反应、肠杆菌科及药敏实验等多个方面的实验知识,学生从培养基的配制着手,查阅资料,请教老师,制订出实验计划并逐步作出诊断。通过“肠杆菌科细菌的分离鉴定”、“葡萄球菌与链球菌的分离鉴定”、“病原真菌的分离鉴定”及“新城疫病毒的分离鉴定”等四个综合性、设计性实验,学生基本上对分离鉴定建立了清晰的思路,提高了动手能力,锻炼了综合运用微生物学实验手段的能力,也密切了与生产实践的联系。在综合性实验中,我们尽可能要求学生到教学基地采样,熟悉采样原则、临床疾病的类型和特征等,学生对自己采集的病料有较强的责任心,更愿意亲自用微生物学的实验方法对疾病进行系统的诊断,有效地激发了学习积极性。
5.改变实验报告的书写格式。
针对学生抄袭实验报告的现象,实验课教师经过交流,统一了实验报告的书写格式。以往的实验报告内容分为实验目的、实验原理、实验材料、实验步骤、实验结果、思考题等内容,由于学生自由发挥的空间较小,给学生抄袭报告提供了便利。改革后,实验报告的内容进行了如下规范:对开设的四个基础实验(细菌培养基的配制、细菌的染色及形态观察、细菌的移植及分离培养、自然界微生物的分布等),实验报告按原格式书写,对开设的综合性实验,要求学生按照研究论文的格式书写,包括前言、材料与方法、结果与分析、讨论、参考文献等内容,实验报告增加了学生自由发挥的内容,并规定如有抄袭现象,不论抄与被抄,实验报告一律计0分。改革后的实验报告书写格式给学生提供了许多写作科研论文的锻炼机会,为学生的课程论文及毕业论文的写作奠定了基础。
目前,兽医微生物学课程已完成校级精品课程建设。在课程组教师的一致努力下,兽医微生物学的实验教学改革取得了可喜的进展,教师的责任心大大增强,实验设计更加合理,学生的学习积极性也在逐步提高。
参考文献:
[1]张文治,孙晔,俞岑等.深化课程改革提高教育质量――《微生物学》重点课程建设的探索与实践.微生物学通报,2007,34,(2):386-389.
[2]柯野,黄晓敏,方白玉等.提高微生物学教学质量的几点体会.生物学杂志,2008,25,(3):73-74.
[3]刘建玲,陈文强,邓百万.建设高质量的微生物实验课程探析.延安大学学报(自然科学版),2005,24,(1):88-90.
本文为山东省2007年专业基础课程专项资金建设项目
关键词:生物化学实验;琼脂糖凝胶电泳;教学体会
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)11-0260-02
琼脂糖凝胶电泳是核酸分析常用的实验技术,是核酸研究工作中不可缺少的重要手段,广泛应用于基础理论研究、农业科学、医学卫生、工业生产等许多领域,在生物化学和分子生物学的教学和科研中具有重要作用。[1-2]我校自2009年为医学专科学生增开该实验以来,受到广大学生的欢迎,收到良好的教学效果。本实验在实际的操作过程中由于实验试剂、耗材准备比较复杂,微小的疏忽都会导致实验的失败,在长期的实验准备和教学过程中,我们总结了一些教学经验和教学体会。
一、实验前准备
实验设备及材料的准备。待测DNA,琼脂糖,电泳仪,电泳槽,紫外透射反射仪,酒精灯,100ml烧杯,微量移液器,三羟甲基氨基甲烷,盐酸,醋酸钠,EDTA,琼脂糖,溴酚蓝,溴化乙锭。
二、实验课中
1.琼脂糖胶的制备。本实验配制的是质量浓度为1%的50mL凝胶。在电炉上将胶熔至清澈透明的溶液状,冷却到60℃左右,加染料GV(GoldView),每100ml胶加5pl,摇匀,倒入事先装好的水平电泳槽内,梳子根据样品量选用。凝胶厚度一般为0.3~0.5cm。待凝胶完全凝固后(于室温放置30~45min),在梳子齿附近加入少量电泳缓冲液,然后缓慢轻轻地向上拔掉梳子,将凝胶放入电泳槽中。
2.点样。点样量要根据点样孔大小和样品浓度确定,一般上样体积约5~10uL。点样前,样品需按照配比添加上样缓冲液,吹打均匀后,移液器吸取样品,垂直于点样孔,用另一只手帮助固定移液器下端,移液器枪头尖端进入点样孔即可将样品注入孔内,注意不可将枪头尖端插至孔底,并选择其他点样孔点上适合的DNA分子量标准(DNA Marker)。所谓适合是指样品DNA分子量大小应基本在DNA分子量标准范围之内。
3.电泳。将电泳仪的正极与电泳槽的正极相连,负极与负极相连。核酸带负电荷,从负极向正极移动,胶的点样孔一端应放在电泳槽的负极接线一端。电泳槽中电泳缓冲液与制胶用电泳缓冲液应相同,电泳缓冲液(1xTBE),使其恰好没过胶面约lmm。电泳缓冲液太多则电流加大,凝胶发热,设置好电源,一般采用恒压电源,电压选择为5V/cm左右(长度以两个电极之间的距离计算)。电泳时间一般为30~60min,根据实验需要也可做适当调整。电压增高,电泳时间缩短,核酸条带相对来说不够整齐,不够清晰;相反,电压降低,电泳时间较长,核酸条带整齐清晰。将电泳后的凝胶放在紫外透视仪中观察结果,对照DNA marker分析条带、得出结论并分析实验成败的原因。
4.重视实验结果分析,指导填写实验报告。生化实验的目的主要是加强理解和验证相关理论,通过实验操作获得和提高实验技能,培养学生的动手能力。通过实验结果分析提高综合分析的能力,实验报告在一定程度上起到检验学生对实验原理、目的、实验结果的理解和分析的能力。在过去的实验报告中,学生由于不知道如何最终来书写实验报告,所以盲目抄书或者相互抄袭的现象很多,实验结论往往简单了事,这样根本无法达到实验的预先效果。有效地利用实验课后的十分钟时间给学生讲解如何书写实验报告,可以在一定程度上杜绝相互抄袭的现象,既培养学生养成严谨求实的学风[3-5],又真正地让学生在实验中得到收获。
三、实验课后
1.认真批改实验报告册,及时返还学生。在实验教学中,教师始终要求学生在书写实验报告时如实反映实验结果,不得抄袭或者编写实验结果,这样教师在批改实验报告册时才能更好地发现实验失败或者出现偏差的原因,并在报告册中一一进行修改;同时,批阅实验报告册还能帮助教师发现一些在以往教学中容易忽视的问题,对于完善今后的实验教学有着深刻的意义。其次,批阅后的报告册及时返还学生,可以帮助学生有效地回忆起实验中操作不当的地方究竟出现在何处,避免在今后的实验过程中再犯类似的错误。
2.课后思考。在参考了其他医学院校的实验教程,我校琼脂糖凝胶电泳实验课的成功开设,是我校生物化学实验改革的一大举措。随着分子生物学实验在医学研究中的地位不断增强,开展一定比例的生化分子实验无疑将为学生今后开展设计性、综合性实验奠定下坚实的基础[6-11]。
总之,只有不断总结经验,探索适合医学专科生物化学的新实验,增加学生学习的积极性、主动性,才能培养出面向2l世纪具有综合能力和创新意识的高素质医学人才。
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