设计性实验教学模式的探讨范文

“中学生物学实验优化设计”是生物科学师范专业独立开设的《中学生物学实验技能》实验课程。该实验能够提高师范生实验能力、培养思维，具有可拓展的空间大、多学科浸透等特点，与中学课程标准对学生的培养要求有吻合之处。该实验的开设，既有利于综合师范生在大学期间所学的相关知识，拓宽实验思路、规范操作、提高观察问题能力的特点，也利于师范生将来更好地开展师范教育工作，更可为其将来进一步学习打下基础。近年来，通过评价模式的摸索达到提高学生素质的研究不少，但由于生物学实验具有开放性、不可预见性，且实验受材料、环境等因素的影响较多，因此，如何使实验有效开展，成绩的评定达到客观和全面，师范生实践技能创新精神和能力相吻合，形成完善的对师范生的实践能力进行全面、客观、综合评价的指标很有必要。近年来，在设计性实验中，通过创设环境、注重过程的评价等方式进行改革，有利于实现教学目标，同时促使师范生的能力提升，从而为高校开设设计性实验教学积累经验。

一、实验教学内容的设定

在“中学生物学实验优化设计”中，让师范生运用所学知识、并在查阅相关资料后，设计适合在中学开展的实验。经教师审阅后，学生进行修改并完善，然后让其按自己所设计的流程独立完成。在实验中，关键是“中学”，要符合中学实际，实验内容、实验条件、实验对象要符合中学实际情况，而且要面向广大中学生。同时要满足“设计”和“优化”两原则，原创是前提，不能将已有的实验照搬；若是“优化”，可以采用地方材料或更换有特色的季节性材料。学生是学习的主体，教学的一切活动都必须以调动学生的主动性、积极性为出发点，引导学生主动学习、积极思考、不断实践是教学的目的。开展实验具有模拟性，有利于师范生学科素质的提升。

实验具有较大的拓展空间。师范生设计时，可以将许多平常的疑问进行实验、开展探究；也可以打破传统一级、二级学科的界限，使学科的交叉、知识的融合达到一个新层次。在教学过程中，师范生设计并完成了具有创意性的实验：既有紧扣日常生活问题的，如《家庭不同房间空气细菌含量的测定》《烹制食物在冰箱存放期的研究》；也有针对一些生活习惯、做法进行探讨的，如《洗手习惯与细菌含量的研究》《叶菜蒸煮时间与维生素C含量的研究》；也有对所学知识扩展的，如《蜗牛食性的调查与研究》《香烟烟雾水对鱼的危害》《用花瓣浸出液鉴别土壤的酸碱性》；还有将学科知识整合的，具有学科知识交叉的设计，如《红、绿、蓝等单色光对植物向性的影响》《松叶对圣女果的保鲜研究》；更有《外界条件对含羞草叶片开闭的影响》等从小就具极大吸引力的观察研究内容……师范生通过这种训练，不仅能够掌握实验的设计方法，也能明确如何实施，并通过实践、总结，找出自身不足。实验过程是促进能力提升的过程，是将理论与实验有机结合的过程。同时其操作能力、学科素质都能得到一定提高。师范生在参加工作后，在这方面可以较快进入角色。有的师范生将在大学中的设计，进一步改进和完善，就能在中学的科技活动中取得较好的成绩。近年有毕业生将所创的实验进一步完善后进行实验活动，甚至可以获得多项省、市、区的奖励。

二、实验成绩的评价

教学强调发挥教师、学生两个积极性和两个主动性。对于学生的评价，要强调真实性和情景性，重视对学生显性结论评价的同时，注重对学生缄默过程的评价，尽可能发掘学生的潜能。因此对设计性实验的评价，更加要注意过程、能力的评价，除了关注实验结果外，还要重视师范生的操作技能、实验规范性的评价；同时对实验的参与度、实验理念形成、实验思维等表现性方式进行合理的评价；并重视考查师范生对生物学概念、原理的理解和应用以及分析、综合等思维能力。因此，作为设计性实验的评价，如果单一按实验结果评价，就显得不全面。在具体实践中，如果想使评价具有全面性和客观性，那么就应在优化内容设置、实验目的要求、观察操作、获取数据、分析讨论、归纳总结等方面设置相应的权重。由于生物学材料各异、各种生物生活周期有别，实验简易、繁杂不同，对实验操作的繁简也有差别，因此，在评价指标中，对上述内容分别设置了相应的指标进行综合、全面评价。

根据实践，设计性实验成绩的评价应从以下4个方面入手：“对实验方案的可行性、合理性认识”评价师范生的学科基本素质和创新思维，“实施过程的自主性、过程性”评价师范生的综合能力，“实验结果的正误”评价师范生的严谨性和实验能力，“对结果的分析”评价师范生的专业素质、科研能力和创新能力。各点分别占权重15%、40%、20%、25%。此外，比例为根据实验繁简、创新能力是否足够，设置了4个层次的难度系数级别，分别是1.00、0.85、0.70、0.60。具体做法是：

（一）实验方案的可行性、合理性方案是师范生原创的或将前人的方案经过改进、加工而成，方案的可行性、合理性可以考察师范生对中学生物学实验教学的了解程度。由于师范生为中学而来、在大学中学习了“生物教学论”，并深入中学进行了见习，对中学的教学有所了解，因此设计的实验应有针对性。同时经过大学的学习，实验操作得到规范，操作流程十分熟悉的，其思维、创新能力有所提高。在这个方面设置了“方案合理性”和“流程合理性”两个评价点，各占40%、60%。方案可行性、合理性本应是实验成败的关键，但由于方案是经教师审阅后，经过修改、完善而实施的。因此，不合理的基本已进行了修改，这方面的权重相对较低。如果有创新性不足等问题，可以在“设计的总体评价”的级别上可以体现。

（二）实施过程的自主性、过程性实验过程的自主性和过程性，可以评价师范生对生物学原理的理解、实验思维、操作技能、已有知识的应用等能力，是“过程性评价”的重要依据。由于实验对象、目的的不同，采用的方法和药品的使用就会有区别，“量体裁衣”是设计性实验一个重要指标。实验是否具有合理性，可以看出学生综合能力的强弱。“规范的操作”是实验学科必备的基本功，又是目前高校学生较为薄弱的环节，只有熟练、规范操作，才能减少人为误差，达到使师范生具有“强的动手能力、扎实的生物学学科知识”的教学目标，所以“操作的规范性、准确性”在评价标准中必不可少。如何将设计与实施有效结合，达到预期的结果，是设计者对其方案最好的反馈，只有通过实践才能从中发现存在的问题，体会到成功的喜悦。“实验完成的完整性”是另一个评价方面。因此，实验实施过程的自主性和过程性包括：实验的合理性，操作的规范性，观察的有效性和针对性，实验完成的完整性等4部分内容，各占权重的25%。

（三）实验结果的正误设计性实验受材料、环境等影响较多，因此不可能像验证性实验有唯一的结果，有时实验的结果并不一定很完美，这就要求师范生多从实验过程、材料等多方面进行思考、分析。同时要学会观察实验过程的细节变化，通过各种数据，发现问题，以上都是师范生学科素质的体现。即便是准确的结果，也有表述，有效数字、统计等多方面的问题。通过对实验过程进行详细观察和实验结果进行具体分析，为今后工作打下坚实的基础。在这方面，设置“实验结果”、“记录的完备性和合理性”等两方面的内容，各占50%。

（四）对结果的分析结果的分析是对师范生合理应用已有知识，查阅资料，了解相关研究进展的过程，也是师范生对实验的反思过程，对将来教学或进一步开展研究工作很有帮助，所以实验结果的分析，不能仅限于表面，必须要有一定的深度，因此对实验结果设置“结合实验结果分析”、“与相关研究、相似工作比较、讨论”、“实验建议”等3个方面评价内容，分别占权重的40%、40%、20%。上述4个方面可以对师范生的设计实验进行较为全面和客观的评价，从而避免了单一凭实验结果为依据的评价模式。

（五）总体设置难度系数级别由于涉及材料、生物生活周期、材料采集等因素的影响，不同的实验有不同的难易程度和持续时间，如《香烟烟雾水对鱼的危害》和《不同小鱼观察血细胞的流动材料优化》就有不同的实验时间；而《涂改液对植物的影响》和《不同介质对扦插植物生根及光合作用的影响》也有不同的操作难易度；此外《红、绿、蓝等单色光对植物光合作用的影响》《光污染对植物生长的影响》与《不同红叶植物对质壁分离实验的优化》的创新性也有差异，所以在综合上述4方面因素后，在实验繁简、创新性上设置了4个层次的级别，以区别不同设计方案的难度系数，分别是1.00、0.85、0.70、0.60，为区别不同的设计项目的差异，将此系数与上述的总成绩相乘，即为该实验的最后成绩。实验表明，按此标准基本可以较为客观、全面对师范生的设计性实验进行评价。

三、实验教学的反思

生物学是一门实验科学，生物科学师范生的知识结构是否满足中学需要、实践技能和驾驭课堂的能力是否足够、潜能是否强大等，这都是高师可持续办学的关键，也是提高学校声誉的最好的途径。在教师编制制度发生改变的现状下，培养的“准教师”对中学新课程标准有以下几个“不适应”：对中学生能力培养环节的不适应，对实践教学课堂管理所具备能力的不适应，对培养中学生创新发现能力、基于解决问题的科研能力的不适应。设计性实验改变了学生应付实验的思想，促使学生多思考、开拓思路。有了思路，就产生了实验的冲动，就使得实验改革过程中学生的自主学习成为可能，在实践过程中知识和技能得到巩固。此外，对指导教师有了新的要求：师范生设计方案的审阅要仔细、到位；提法特别是前人没有尝试的方法，要反复推敲，尽可能充分让师范生尝试、探索、并及时归纳总结。作为师范教育专业，应发挥其教师专业的特点，时刻牢记任务是培养专业化的教师，设计性实验的多元化评价体系建立，有助于师范生将来开展相关工作。

师范生只有在实践中，发现自己的不足，并在日常的学习中有针对性地加以补救，将来才可能自如驾驭中学课堂。通过设计性实验的训练，师范生的综合素质和创新精神得到提升，操作技能得到巩固和提高。实践证明：在高等师范院校生物学开展设计性实验，有助于发挥学科优势。对培养新的课程标准下开展教学工作的新型教师具有一定的优势。评价模式的建立，对师范生实验能力的形成、学科素质的提高具有重要作用。

作者：陈健辉 王厚麟 单位：广州大学生命科学学院