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關鍵詞 農業高校;微生物學;開放式實驗;教學模式
中圖分類號 G64 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)22-0276-02
Abstract In the process of talent training in university, the opening experimental teaching mode has an important role in developing the students′ creative thinking, and it is also in line with the goal of cultivating innovative talents in agricultural universities. Aiming at some shortcomings of the existing mode of microbiology experiment teaching in agricultural universities, it′s discussed the increase of open thinking in microbiology experimental teaching model, combining with the teaching characteristics of the agricultural universities. Futhermore, in order to inspire student′s interest in operating microbiology experiment during the course and make them grasp experimental skills better, the new teaching methods and practice details were explored.
Key words agricultural university; microbiology; opening experimental;teaching model
開放式實驗教學模式在高校人才培養過程中對學生創造性思維的開發有著重要的作用,本文以安徽農業大學的教學實際為例,針對農業院校微生物實驗教學現有模式中存在的一些不足,結合高等農業院校的教學特點,探討了在微生物學實驗教學中增加開放式思維的培養模式,并對具體的教學方法和實踐細節進行了摸索。安徽農業大學大農學類專業包括農學、園藝、林學、植物保護、蔬菜等9個專業,微生物學是大農學類專業的一個重要組成部分,從農學、園藝、林學、植物保護、蔬菜等9個專業的培養目標和培養要求來看,都對微生物學提出了明確的教學要求,可以說微生物學及實驗技術是大農學類專業的專業基礎課程,學習微生物學及微生物實驗,可訓練大農學類專業的學生更深入地觀察世界、了解世界,有助于學生形成科學的世界觀[1]。科學的微生物學實驗教學方式,對于大農學類專業的學生掌握微生物W的基本實驗技術,乃至培養其動手能力、提高其分析問題、解決問題的能力都至關重要[2-3]。
1 大農學類專業微生物實驗教學改革的重要性
大農學類專業在我校具有悠久的歷史,近年來培養方案中關于微生物學系列課程的設置主要仍然遵循過去的傳統模式,微生物學基礎實驗及綜合實驗的教學內容目前仍是按照理論課教學的基本要求來安排,只能達到滿足學生掌握微生物基本知識和從事微生物相關工作的最低要求,而對于大農學類相關專業的學生而言,課程的內容和形式安排相對簡單,缺少對學生自發思考、創新思維和實踐應用能力的綜合培養。實踐證明,開放式實驗教學模式可以彌補傳統實驗方式的不足,開放式實驗教學能夠充分發揮學生的自發思考能力、創新思維能力以及分析問題、解決問題的能力[4-5]。因此,利用學校的現有資源對大農學類專業的微生物學實驗教學已經做了前期的改革摸索,對開放實驗的模式進行了探求,希望能為高素質的本科應用型人才培養提供思路借鑒。
2 大農學類專業微生物學開放式實驗教學模式的實施
為了探索大農學類專業微生物學開放實驗教學模式,收集和整理了其他院校和其他實驗課程開放式實驗教學的經驗[4-6],提出了一套適合我校大農學類專業的微生物學開放式實驗教學的方案并進行了實施,具體如下。
2.1 基本實驗技能訓練
在進行開放實驗之前,通過一些基礎實驗的開設,對學生進行微生物學實驗基本操作技術進行訓練,訓練結束后對學生與實驗相關的基本技能進行操作考核,合格者將獲得進入開放實驗階段的資格。
2.2 分組與命題討論
每4~6人為一組,根據每個學生對相關課題的興趣,并結合其所學專業進行自由組合,并選出1名學生作為組長,由指導教師進行命題,或者由學生自己提出感興趣的實驗題目,經過教師論證確定實驗題目。
2.3 實驗方案設計與指導教師評定
根據指導教師的命題或學生自己提出感興趣的實驗題目,引導學生查閱相關文獻,自行設計出其認為可行的實驗方案與技術路線,撰寫出實驗設計報告,在報告中要求學生對基本原理、實驗材料、方法、進度安排及可能出現的問題進行詳細闡釋。指導教師結合實驗室的軟硬件條件,根據各小組自行的設計實驗方案,對實驗方案的可行性進行評定,提出修改意見并指出課題實施過程中可能出現的具體問題。
2.4 實驗方案的具體實施及能力培養
各實驗小組按照修訂后的實驗方案,逐步完成實驗的實施過程,注意在實驗過程中記錄出現的問題及實驗心得,指導教師全程追蹤實驗的過程,對實驗操作中出現的問題進行即時指導,對學生的實驗操作予以點評,在整個過程中注意引導式的教學手段,啟發學生對實驗收獲的自我總結與主動思考。
2.5 實驗報告的提交與總結匯報
實驗操作部分完成后,要求所有學生根據其得到的實驗結果寫出規范的實驗報告及實驗心得,指導教師對其進行評定、總結與備案,在條件允許的情況下,由組長負責做PPT文件匯報總結實驗結果、收獲以及實驗過程中存在的問題,在學生中進行小范圍的學術交流。
3 大農學類專業微生物學開放式實驗教學的體會
3.1 激發了學生對微生物學實驗課程的興趣
傳統的實驗教學模式通常由指導教師先講解實驗的基本原理和實驗過程,進而進行操作步驟的演示,指出實驗操作可能出現的錯誤,然后由學生依照教師的操作進行模仿。傳統教學模式有其優勢,比如讓學生在試驗中不易出錯,但是從趣味性及調動學生的積極性上來講,存在著明顯不足。學生容易出現惰性思維與消極態度,創造性思維與主管能動性難以得到培養。通過嘗試建立開放式微生物實驗教學模式,使學生可以自己提出實驗假設,自己制定并完成其感興趣的實驗內容。這種主動式的學習模式,勢必要求學生要花費更多的時間和精力,形成變“要我學”為“我要學”的主動學習模式。比如在探討微生物與植物互作關系的實驗中,學生可以結合自己的專業,篩選自己感興趣的作物,進行“植物促生細菌的分離、鑒定及高效促生菌株的篩選”實驗。在實驗進行中,學生們在查閱大量資料的基礎上,結合實驗室條件,設計出了多種實驗方案,從原材料的準備到微生物培養、篩選機鑒定等全過程,均由學生自主完成。實際效果是大部分學生都分離得到了高效的促生細菌,不僅鞏固了理論課上學到的知識,還獲得了極大的成就感,增強了進行自主思考和學習的興趣。
3.2 全面提高學生動手能力,促進培養學生科研能力
微生物學及微生物學實驗都是實踐性和應用性非常強的課程,因此實驗教學的組織形式對整個教學活動的實際效果及教學目標的順利完成都起到非常重要的作用[7]。雖然實驗課程學時安排和實驗室、儀器設備的資源有限,目前尚不能完全實現全面的開放式教學,但前期通過逐步推行開放式實驗教學已經取得了良好的教學效果。原本偏重知識積累的教學模式,使得大部分本科生的動手能力不強、實踐能力較差,而通過開放式實驗教學模式,已經在很多學生身上看到了其文獻調研能力、邏輯思維能力、實際操作能力、歸納總結能力和創新能力等方面的明顯進步。在自主設計與操作實驗的過程中,前后實驗的環環相扣要求學生對每個環節都要細心把控,這也有利于培養學生細致嚴謹的科學態度與思維方式,對于他們今后從事科學研究或實際生產實踐工作都極為有利。例如“植物促生細菌的分離、鑒定及高效促生菌株的篩選”實驗項目中,促生細菌的分離是鑒定的基礎,分離得到的促生菌株是高效促生菌株篩選的起始材料,在每一項實驗內容的逐步進行過程中,會逐步培養學生的動手能力及科學思維。
3.3 進行教育教學研究,規范教學管理
通過實行開放式實驗教學模式,可以對教學管理模式進行進一步的探討,逐步健全教學管理和實驗管理方面的一系列規章制度,實現教學管理的科學化。在整個教學模式的摸索過程中,有利于建立較完備的教學制度,因此目前已經制定出了完備的開放實驗室管理條例、開放實驗室安全條例、開放實驗室規則、開放實驗室大型儀器使用登記制度,并得到嚴格執行。
4 對大農學類專業微生物學開放式實驗教學的思考
4.1 開放式實驗室的管理
常規實驗教學實驗室的管理相對簡單,而開放式實驗室教學不同,其不僅要求足夠的實驗室空間,還需要任課教師及實驗室管理員投入較多的時間和精力,在經費使用上也要求有更多的投入。由于有針對性的教學體制改革是_放實驗室教學健康發展的保障,其中開放實驗室的硬件建設、相關教師的工作規范的制定對開放式實驗教學的順利推進也極為重要。另外,由于微生物學實驗大多是面對大二、大三年級的學生開設,低年級的學生實驗室經驗相對較少,所以須對學生進行嚴格的實驗室制度和實驗室安全教育,才能保證人員及儀器設備的安全,確保實驗的順利進行。
4.2 開放式實驗模式培養學生綜合素質的有效途徑
教學實踐證明,開放式的微生物實驗教學確實能夠提高學生的邏輯思維能力、實際操作能力、歸納總結能力和創新能力,對高校本科生綜合素質的培養起到良性的作用。高校重視“雙創型”的人才培養,就是要改革人才培養的實施模式,而開放實驗教學則是提高學生綜合素質的有效途徑之一,可以考慮把開放實驗室和正常實驗教學以及大學生創新創業項目結合起來,進行專業化、個性化推廣[8]。
5 結語
當前各高校對于“雙創型”人才培養模式已經普遍推廣,高校實驗室是培養學生動手能力、創新能力與科學思維的重要場所,對于開放性實驗教學的摸索與探求,對于提高教學質量,培養綜合性創新型的生命科學人才具有重要作用。針對安徽農業大學大農學類專業的微生物學實驗教學進行的改革,即對開放實驗模式的初步實踐探索,可為大范圍推進開放式實驗教學,全面提升人才培養質量提供參考。
6 參考文獻
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關鍵詞 熱帶植物;實踐教學;創新能力
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2012)24-0124-02
Implementation of Practice Teaching for High Education Cultivation according to Working Cases in Tropical Plants Field//Long Wenxing, Yang Xiaobo, Huang Jin, Li Donghai
Abstract This study took the case, the practice teaching on tropical plants in Hainan University, to analyze the meanings, requirements and the effectiveness of practice teachings. Finally some suggestions on carrying out practice teaching were given.
Key words tropical plant; practice teaching; innovation ability
Author’s address Key Laboratory of Protection and Development Utilization of Tropical Crop Germplasm Resource, Ministry of Education; College of Horticulture and Landscape Agriculture, Hainan University, Haikou, China 570228
2012年教育部等7部門聯合下發了《教育部等部門關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》,強調通過實踐教學、軍事訓練和社會實踐活動,進一步加強高校實踐育人工作,解決高校人才培養中重理論、輕實踐的現狀問題。筆者根據海南大學植物系在開展熱帶植物實踐教學中的體會,談談高校實踐育人工作的實施。
1 開展熱帶植物實踐教學對育人實踐工作有重要意義
開展熱帶植物實踐教學對推動植物學熱帶特色的教學目標實現有重要意義。海南大學植物學科是國家級重點學科,學科建設以熱帶植物為對象,以突出熱帶特色為目標。開展熱帶植物野外實踐教學活動,既能夠激發學生對本專業的興趣,調動學生內在積極性,將理論知識應用于實踐,提高學生的動手能力,也是將熱帶特色貫穿于植物學教學的具體舉措,突出學科特色,實現學科發展目標,推動學科發展。
開展熱帶植物實踐教學能促進學校熱帶特色人才培養目標的實現。根據海南大學“熱帶、海洋、特區、旅游”特色辦學目標,在植物學教學中豐富熱帶植物野外實踐教學活動,體現了學校“熱帶”辦學特色要求。在給學生創造實踐機會,將植物學基本理論遷移到熱帶植物教學的實踐中,深化學生對熱帶植物的學習和理解,使學生對我國熱帶植物特征和多樣性分布有較全面了解,這為學校園藝、園林、農學和環境等專業培養具有熱帶特色專業人才奠定堅實的基礎,也能擴大學生視野,培養學生探索精神、實踐能力和創新能力,提高學生的綜合素質和社會競爭力,體現了現代高校的實踐育人理念。
開展熱帶植物實踐教學對培養地方特色人才有重要意義。海南省目前正開發國際旅游島,迫切需要具有熱帶植物基礎理論知識和專業技能的人才,充分利用好海南熱帶植物資源,將海南的生物資源優勢轉化為經濟優勢,盡早改變海南省“(生物)資源強省、經濟弱省”的局面,是海南省經濟發展和社會進步的重要前提和必由之路,也是海南建設國際旅游島的重要保證。
2 開展熱帶植物實踐教學是育人實踐工作的需要
海南省是我國唯一的全熱帶陸域省份,氣候條件優越,有豐富的熱帶陸地植物資源,是我國研究熱帶植物資源的重要區域。據統計,海南省有維管束植物5 000多種,這些豐富的熱帶植物多樣性有很多科學問題尚未解決,有待更多的年輕工作者來探索和開發。
目前植物學課程已作為園藝、園林、農學、生物技術、草業科學、環植等本科專業的專業基礎課程。教學環節包括理論課教學、室內實驗教學和課程實習,共90學時左右。理論課教學任務是學習掌握植物體的組成基礎,掌握植物個體發育時營養生長和生殖生長過程中器官形態發生與胚胎形成規律,了解植物分類基礎知識和與本專業有關的植物資源;實驗課教學任務是熟練使用顯微鏡觀察植物細胞核組織器官,掌握植物鑒定方法,認識與本專業有關的植物資源;野外實習任務是學習植物調查方法,了解主要資源植物及其標本制作方法。從學生已有知識基礎分析,本校學生多數來自非熱帶地區和省份,學生對熱帶植物缺乏感性認識,對熱帶植物種類、分布及用途更是一片空白。
關鍵詞:電子顯微鏡技術;農學專業;教學;應用
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)05-0069-03
電子顯微鏡包括透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡,它是一種研究物體超微結構精密分析儀器,主要用于研究樣品的內部結構和表面形態特征的變化,在動物、植物、生物、醫藥、物理、化工材料等自然科學領域的科學研究中發揮著重要作用[1,2]。近年來,隨著電鏡技術的不斷發展與其他技術學科的緊密結合,在動物醫學、動物科學、農學、園林、食品與藥品、草業、水利、機械交通等農學門類自然學科專業領域的應用更加廣泛。因此,在農業高等院校本科和研究生教學中開設《電子顯微鏡技術》課程,可以為各專業學科的教學提供技術支持。新疆農業大學將《電子顯微鏡工作原理與應用》課程設定為全校本科生和研究生的公共選修課,有效地提升了各學科整體教學質量和科研能力。
一、《電子顯微鏡工作原理與應用》課程的教學內容與要求
1.《電子顯微鏡工作原理與應用》課程的教學內容。《電子顯微鏡工作原理與應用》課程理論教學內容包括:電子顯微鏡的概述、組織超微形態結構和功能、透射電鏡的結構和工作原理、透射電鏡的操作和使用、透射電鏡的樣品制備、掃描電鏡的結構和工作原理、掃描電鏡的操作和使用、掃描電鏡樣品制備技術、電鏡樣品制備實例,共九個部分。本科生理論課教學10學時,研究生理論課教學20學時。
《電子顯微鏡工作原理與應用》課程實驗教學內容包括:電子顯微鏡的結構和使用操作、生物樣品透射電鏡制備方法、材料樣品透射電鏡制備方法、生物樣品掃描電鏡制備方法、材料樣品透射電鏡制備方法,共五個部分。本科生實驗教學20學時,研究生理論課教學30學時。
2.《電子顯微鏡工作原理與應用》課程的教學要求。(1)《電子顯微鏡工作原理與應用》課程本科生教學要求。本科生教學中主要要求學生了解電子顯微鏡的結構和操作原理,動植物組織細胞超微結構、功能和細胞表面形貌特征,理化材料的晶體結構和形貌特點,常規生物樣品和理化材料的制備技術方法。在實驗教學中要求學生了解儀器的操作方法、生物樣品的制備過程,掌握常規生物樣品和理化材料的制備技術方法,使學生能夠掌握電子顯微鏡技術在動植物組織細胞超微結構和理化材料研究中的應用。(2)《電子顯微鏡工作原理與應用》課程研究生教學要求。研究生教學中不僅要求學生要掌握電子顯微鏡的結構和操作原理,動植物組織細胞超微結構、功能和細胞表面形貌特征,理化材料的晶體結構和形貌特點,常規生物樣品和理化材料的制備技術方法,而且還要求學生掌握電子顯微鏡的細胞化學定位技術、掃描電鏡臨界點干燥技術等特殊檢測技術。
在實驗教學中要使學生掌握儀器的操作方法,如超薄切片技術、半薄切片技術、負染技術、細胞化學定位技術、掃描電鏡臨界點干燥技術、離子濺射技術、細胞冰凍蝕刻技術等樣品制備方法,使學生能夠學會運用電子顯微鏡技術對動植物組織細胞超微結構和功能的研究方法和技術手段。
二、電子顯微鏡技術在農學門類高等院校教學中的應用
1.電子顯微鏡技術在農學專業實驗教學中的應用。透射電子顯微鏡可以觀察植物細胞的細胞壁、生物膜、葉綠體、線粒體、內質網、高爾基體、溶酶體、微體、中心體、細胞骨架和細胞質內含物(如糖原、脂類、蛋白質),以及核膜、染色質、核仁的超微結構形態,通過對超微結構的學習和了解植物的生理代謝過程、病理變化機制,以及在外界因素的影響而導致形態結構和功能的改變[3,4]。為植物學、植物生理學、植物病學、植物生物學等學科學習奠定了理論基礎,也為植物超微形態學的研究提供了技術手段。
2.電子顯微鏡技術在動物醫學專業實驗教學中的應用。在動物微生物學教學中,因病原微生物粒徑微小,光學顯微鏡難以識別其特有結構,而通過TEM可以清晰地觀察到細菌的特殊結構,如菌體鞭毛、菌毛、芽孢、莢膜等結構;病毒的囊膜、衣殼;霉病菌菌絲和孢子形態。通過電子顯微鏡的學習可以有助于學生對病原學的識別與理解,電子顯微鏡是病原學教學的有效工具[5]。
在動物病理學教學中,動物機體在致病因素作用下會導致細胞發生形態和功能上的改變,通過TME可以觀察到病變區細胞的細胞器的損傷,對研究疾病的發生機制和致病機理和臨床診斷提供有力的依據。例如,在腎活檢、腫瘤診治中電鏡技術發揮了重要作用。電鏡技術與免疫學技術相結合產生了免疫電鏡技術,在超微結構和分子水平上研究各組織細胞的形態和功能,它可以對細胞表面及細胞內部的抗原進行定位,可以了解抗體合成過程中免疫球蛋白的分布情況、抗原—抗體復合物的結構細節以及免疫損傷引起細胞的病理變化[6]。
3.電子顯微鏡技術在動物科學專業實驗教學中的應用。動物科學教學主要針對動物營養與飼養、飼料資源開發、飼料配方與飼料工藝設計,以及飼料與飼養企業管理等學科的研究,旨在滿足人們日益增長的動物副食品飲食的需求。在動物科學的教學中將學習各種動物的養殖(包括養牛、養羊、養鵝、觀賞動物飼養等),動物營養、遺傳、繁殖、獸醫學、牧草學、生態學、農業機械、農區規劃、肉制品加工學等。在學習動物營養、遺傳因素以及環境因素對動物生長發育的影響,可以通過電子顯微鏡觀察動物組織細胞超微結構變化,來探討和研究動物生長發育的特點,因此電子顯微鏡技術是動物科學教學和研究的重要技術手段。例如:應用掃描電鏡檢測鹿類毛的微觀形態結構時可以明顯觀察到鹿毛的鱗片形態在科間、屬間和種間存在的差異,同種不同個體毛的鱗片形態有差異,同一個體同一根毛樣的不同部位也有差異[7]。
4.電子顯微鏡技術在食品與藥品學專業實驗教學中的應用。食品與藥品學專業是以生命科學、食品科學和藥品科學為基礎,研究食品的營養、藥品的安全與健康的關系,食品營養與安全保障、藥品的安全與人類健康,通過對食品生產、加工的管理和控制,保證食品的營養品質和衛生質量,促進人體的健康。例如:荔枝的果實在采收后3~4天即開始變褐、變質、霉爛極不耐貯,通過用掃描電鏡技術觀察果皮結構,果皮的鮮紅色是柵狀組織細胞含大量花色甙所致,此花色甙流失,果皮即呈褐色。荔枝的外果皮僅有一層細胞外壁薄,角質層也薄,防止水分散失的能力差,果內的水分可部分地通過角質層散失到果外[8]。再如,運用掃描電鏡對多種常見可食用淀粉顆粒的超微形貌進行觀察,將考察的所有種類淀粉顆粒分為:塊莖形、棒形、球形、扁平形、復粒結構、棱角圓滑和棱角尖銳多面體形及腎形等類別,通過掃描電子顯微鏡對淀粉顆粒超微形貌特征上加強國內淀粉產品的質量監管提供可靠參考[9]。
5.電子顯微鏡技術在園林專業實驗教學中的應用。林學與園藝學專業是農業的重要組成部分,學習和掌握果樹、蔬菜、花卉及觀賞樹木的栽培與繁育技術。園藝學科屬于應用基礎和應用型研究學科,是以農業生物學為主要理論基礎,研究園藝作物生長發育和遺傳規律的一門學科,也是研究園藝作物起源與分類、種質資源、遺傳育種、栽培、病蟲害防治及采后處理、貯藏加工等應用技術與原理的綜合性學科。例如,觀察五倍子乙醇提取物對表皮葡萄球菌的體外抗菌活性及其在電鏡下菌細胞形態超微結構的變化時,采用新的中藥抑菌實驗方法對五倍子乙醇提取物進行表皮葡萄球菌的最低抑菌濃度測定,用電鏡觀察用藥后細菌細胞的形態改變。在電鏡下觀察經五倍子處理的表皮葡萄球菌細胞的超微結構,掃描電鏡顯示菌細胞形態大小不等,排列不整齊,大多數菌細胞的細胞壁破裂。在透射電鏡下,菌細胞細胞壁結構、層次不請,胞漿膜層次不分明,細胞質內含物大多消失,細胞漿內包含體和染色體模糊不清[10]。再如,用掃描電鏡對黑龍江產十種不同科屬、不同生境的蕨類植物的孢子囊和葉表皮進行了詳細觀察,結果表明蕨類植物的孢子囊和葉表皮在掃描電鏡下,顯示出更為豐富的形態特征,并表現出細致而穩定的異同點,可作為蕨類系統分類的現代手段,能更好地應用于疑難科屬的分類研究[11]。
6.電子顯微鏡技術在農業工程學專業實驗教學中的應用。工程學是研究自然科學應用在各行業中的應用方式、方法的一門學科,同時也研究工程進行的一般規律,并進行改良研究。在農學專業中工程學專業主要包括水利科學專業、機械與交通專業、化學專業等學科。在工程學專業中建筑材料的質量與性質,對于工程建設至關重要。例如:對納米材料特性的研究一般與粒徑的大小分布及形狀等微觀結構有著重要的關系,掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等,可以在極高的放大倍數下直接觀察納米顆粒的形貌和結構,特別是測量納米顆粒的大小,既直觀又非常方便,所以電子顯微分析是研究納米材料的一種重要手段,而其中透射電鏡則是最常用的檢測設備之一。透射電鏡是基于傳統電子束技術上發展起來的,它分辨率高、放大倍數高,分辨本領已達到了0.1~012nm,所得到的納米圖像直觀清晰,可以揭示物質內部的微細結構,廣泛應用于材料科學與生命科學領域,是研究納米材料的常用重要分析儀器之一[12]。
三、展望
在農業技術快速發展的進程中,對農業人才專業素質的培養有了更高的要求。因而在教學過程中,就要使學生能夠更扎實地掌握其專業基礎知識和科學研究能力,在未來的農業科學的研究中,對樣本顯微和超微結構的研究也就越發深入,因而電子顯微鏡技術在農學專業的應用也越加廣泛。因此,將電子顯微鏡技術應用于農業高等院校的科研和教學,使學生對動植物以及材料科學超微結構的認識有更加清晰地了解,為農業專業的人才培養和農業現代化發展提供技術保障,也可以為農業的發展提供重要的技術手段。
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1環境保護概論課程教學現狀
1.1課程內容綜合性強課程涉及自然科學、社會科學等方面內容,結構復雜,理論性強,學生要將所學知識理解并應用到實踐中需要有各方面的知識作基礎。1.2環境科學學科信息更新快在環境問題成為焦點的今天,國家大力扶持環保產業,環境技術及新理念更新速率極快,而系統的教材更新速率相對較慢,內容多顯得陳舊。1.3農學專業學生的特點學生對環境保護知識的理解、應用及重視程度方面都稍有不足,加之該課程為考查課,為數較多的學生認為環境保護課程無足輕重,學習興趣和動力都稍顯不足。
2環境保護概論課程教學改革
2.1教學內容改革2.1.1教材選取及教學結構調整。環境保護概論課程教材種類較多,但是對農學專業的學生較難找到合適的教材,從內容先進性、豐富性等角度選取的是楊志峰劉靜玲等編著于2010年出版的《環境科學概論》(第二版)。由于課程綜合性強,教材內容豐富,針對農學專業培養目標,對課程教學結構進行了更復合認知過程的調整,對本課程的教學大綱進行了修訂,同時在教學實踐中逐步完善教學大綱,收到了較好的教學效果。2.1.2專業知識深度把握應適度。目前很多工廠企業污染事件頻頻暴露出來,學生了解環境污染事件的信息渠道比較多。據此在介紹一些國際上的經典案例,如“公害”事件、萊茵河水污染事件、松花江水污染事件等影響深重事件的基礎上,應適度加強專業深度方面內容的介紹,讓學生在體會環境保護的重要性的同時,積極了解各種污染治理的對策,啟發學生從自身專業出發思考環境問題的對策。2.1.3教學內容增強專業針對性。對于農學專業的學生,在選擇授課內容時除了兼顧全面系統外,更要重點突出,即授課內容要包含環境保護的基本內容,并在有限的課時內突出環境科學的重要問題、熱點問題以及與學生專業相關的環境知識[3]。將課程相關內容積極與農學專業靠攏,與學生專業產生關聯性,調動學生學習興趣,使學生對專業領域內可能涉及的環境污染問題有所了解并能在學習和從業過程中予以重視從而避免環境問題的產生,如農村面源污染問題、化肥施用的環境問題、農藥殘留檢測新技術、污水灌溉、植物監測器、植物修復技術、食品安全等方面,通過一年的試運行,取得了較好的教學效果。2.1.4引入學科前沿科技資訊。為使教學內容與先進科學理論和技術相結合,維持知識新陳代謝,在教學過程中可將環境保護理論和技術的最新研究動態和科研成果引入課堂,增強內容的新穎性,保持教學內容的更新活力。如在講授環境與經濟的關系介紹“環境庫茲涅茨曲線”時,引用張金鎖[4]等于2009年發表的“榆林市工業GDP與環境污染相關性的實證分析”為例,既體現了理論的應用與分析又聯系榆林地區的實際情況,有較好的效果。除此之外,鼓勵學生參與教師環境保護相關的科研項目,或是自主申報大學生創新訓練項目等也有助于提高教學效果。2.2教學方法與手段改革2.2.1多媒體教學。多媒體課件是教師進行多媒體教學的基礎媒介,而圖形、聲音、動畫等是現代優秀的多媒體教學必不可少的組成部分。資料表明[5],人們通過不同的器官而獲得的信息分別為:味覺占1%,觸覺占1.5%,嗅覺占3.5%,聽覺占11%,視覺占83%,由此可見,視覺是人們獲取信息的主要器官。將諸多元素與與課件內容完美地結合,可加強信息直觀性,增加課堂活躍度,從而強化教學效果。在講授一些著名案例如“水俁病事件”、“富山事件”等時,以播放影像資料的形式來表達,更能震撼學生,取得好的教學效果。因此在合理布置課件結構,安排內容的同時,考慮結合使用多種多媒體手段,使信息傳輸的過程和結果都能調動學生的學習積極性,促進學生積極思考,同時注意與學生的互動交流,將能促進教學環節臻于完善。2.2.2專題設置。通過設置專題,讓學生針對當前比較熱門的環境問題以小組完成大作業的形式分析與討論,如2013年1月發生在中國的大城市“霧霾”、持續多年熱點的滇池等淡水湖泊富營養化問題等,從而增強學生學習自主性,啟發學生自己思考問題,起到教學相長的效果。2.2.3實踐教學。利用課余時間組織學生實地參觀,如到學院西區溫室運行的BMW糞尿無害化處理系統進行參觀,結合現場運行情況講解其原理,可借此讓學生了解到生物法在廢水處理中的重要作用,讓學生能更好的理解水污染控制技術。除此之外還可利用“開放實驗室”項目培養學生實踐應用能力,鼓勵學生參與教師個人的相關科研項目,則是更加系統的培養實踐操作能力的可選途徑。2.3考核方式改革考核作為教學過程的終點,既起到檢查教學的效果,又起到對教學過程導向的作用[6]。2.3.1考核方式。課程考核方式為開卷考試,為加重對學習過程質量的考核,適當降低考試成績所占比例,平時成績占30%,考試成績占70%,課堂考勤與課堂表現占9分,大作業成績占21分。2.3.2考核內容靈活,課程中的基本概念等內容是基礎,深化了對重要原理的理解,另輔以案例分析等內容,從而起到全面考核學習質量的作用。通過對《環境保護概論》課程的教學內容、教學手段及考核方式的改革,改變了學生以往學習的被動性,培養了學生獨立思考的能力,達到了預期的效果。但仍存在諸多不足,如學生的創新能力等仍沒能達到預期的效果,因此還需要在教學中不斷總結,不斷完善,以達到更好的教學效果。
作者:潘茉蘭 單位:榆林學院 生命科學學院
關鍵詞:生物統計;課堂氛圍;統計方法;多媒體教學
作者簡介:石培春(1979-),女,新疆呼圖壁人,石河子大學農學院,講師;龔江(1976-),男,新疆奎屯人,石河子大學農學院,講師。(新疆
石河子832003)
中圖分類號:G642.41 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)10-0103-02
生物統計學是運用數理統計學的原理和方法,收集、整理、分析數據,解釋生物現象,尋求其內在規律的一門學科。與一般數理統計學相比,它不僅要通過事物外在的數量表現去揭示事物可能存在的規律性,而且要根據專業知識去探討、解釋為什么會存在這種規律性。[1]生物統計學的特點就是研究對象是抽象的隨機變量,而且要和農業實際緊密聯系起來。“生物統計”主要包括田間試驗中常用的、基本的試驗設計方法與統計分析方法兩部分,是生物科學、植物生產類專業的一門專業基礎課。[2]如何提高“生物統計”課堂教學的有效性,在有限的教學時數內高質量、高效率地完成“生物統計”課程的教學,為學生奠定一個豐厚、扎實、牢固的試驗設計和統計分析的基礎,是擺在每一位從事“生物統計”課程教學的教師面前的嚴峻現實。
為了提高“生物統計”課堂教學的有效性,提高教學質量,筆者所在教研室一直以來對教學方法、教學手段等進行反復探索,不斷進行新的嘗試,并有一些體會。以下淺談教學過程中的一些心得。
一、營造平等的師生關系,構建和諧的課堂氛圍
“生物統計”這門課程比較抽象,以往學生在學習過程中普遍感到枯燥難懂、學習興趣不高。要想讓學生喜歡這門課首先要讓學生喜歡任課老師,從而對這門課感興趣。“教者樂其教,學者樂其學”,良好的師生關系是“生物統計”課堂教學成功的基礎和保證。只有師生之間確立一種朋友關系,課堂教學的效果才會事半功倍。“生物統計”課堂教學在規范管理、形成良好學風的前提下,應該營造輕松、民主與和諧的氛圍,教師要放下架子,有缺點和錯誤要敢于承認,與學生像朋友一樣共同研究,共同探討,師生互動,心靈溝通,引起共鳴;讓課堂充滿笑聲,一句笑話,一句簡單風趣的語言,都可以激活課堂,學生在輕松、民主與和諧的課堂氛圍下按照老師的思路和要求,不知不覺地學到和掌握知識,達到教學的目的。
此外,教師在課堂講授的過程中,教學內容的引入要突出趣味性。加入一些和講授內容有關的耐人尋味、引人入勝的情節,這為激發學生認知動因提供了良好的環境和條件。如2011-2012學年第一學期在講授“顯著水平”時,就以“天宮一號”的研制和發射、中國航天器空間對接技術為例,說明顯著水平的依據和重要性;又如在講授第四章“顯著性檢驗的配對設計”時,以佳潔士牙膏為例:“在20世紀50年代后期,寶潔公司推出了佳潔士牙膏,這是第一個帶有氟化物的牙膏。為檢驗佳潔士在檢驗減少蛀牙方面的效果,研究者對多對雙胞胎進行了實驗,每對雙胞胎之中的一個使用了含氟化物的佳潔士牙膏,而另一個則繼續使用不含氟化物普通牙膏。”這時提出問題,即將雙胞體作為非獨立樣本使用的目的是什么。通過這個例子既可以啟發學生的思維,又能讓學生輕松地明白什么樣的設計屬于配對設計,直觀地體現了有關知識的客觀背景,使學生通過自己的思維再現知識發生的過程。因此,教師在教學的過程中應把握好每個概念,善于挖掘教材的內在魅力,精心選擇一個個有趣的實例,使課堂教學妙趣橫生,觸發學生學習的興趣,使學生在趣味性中掌握生物統計的基本思想和方法。
老師要認真對待學生提的每一個問題,有思考、研究價值的,教師要及時予以充分的肯定,讓他們享受到質疑的成就感;淺顯幼稚甚至不太合適的,要選擇不同角度給予評價鼓勵(鼓勵其有所發現,表揚敢于質疑的勇氣、勇于探索的精神)。這樣,才能消除學生的畏懼心理,激發他們質疑的熱情,提高他們質疑的勇氣,從而增強其主體意識,調動學生學習的積極性。
二、針對不同專業調整教學內容和教學實例
筆者所在生物統計教研室給石河子大學農學院所有學生講授“生物統計”課程。農學院農學、植保、林學、園藝、資環五個系使用的生物統計教材都是四川農業大學明道緒主編的《田間試驗與統計分析》。因此,在教學過程中,如何結合專業實際、選取和專業相近的例子,分清重點難點,對現有內容進行合理取舍是一個十分重要的問題。[3]
我們在講清基本原理、思路和方法后,在舉例時盡量結合專業,便于學生理解和掌握,將所學知識應用于專業實際。如給林學系的學生上課時,參考了續九如、黃智慧主編的《林業試驗設計》,所舉例題均與林木遺傳育種、栽培、生理生化和森林資源調查等有關。對資環系則盡量采用農業資源調查、植物營養與施肥、環境監測與評價、生態效益分析、氣象觀測等方面的例子,有時即使將植保或者農學類的例題僅在文字上變動一下而數據不變也能取得較好效果。
針對不同的專業特點,同一章節的應用問題也有所側重。如在講“直線回歸與相關分析”時,不同的系在理論聯系實際時側重點也不同。如給農學系上課時,參考童一中主編的《作物育種常用的統計分析方法》,重點講授回歸分析和相關分析在作物遺傳育種和栽培上的應用;在給植保系上課時,參考山東省農作物病蟲測報站主編的《農業病蟲數理統計預報》,重點講授根據害蟲發生發展規律及影響的有關環境因素預測害蟲未來的發生發展趨勢,為害蟲綜合治理提供決策依據等應用。通過實例分析,使學生們明白了統計方法的重要性和實用價值。總之,通過課堂講授、作業和上機操作,使學生學完該課程后不僅僅學到一些統計學的常用術語和公式,而且要意識到他們所接觸的統計學比單純地計算平均數以及用彩色圖表示出來復雜得多,它是一個強有力的分析工具。
對各個系都要講授“生物統計”的基本知識,內容涉及到實驗方案的實施、數據的收集、整理和統計分析等,即“田間試驗”、“資料的整理與描述“、“常用概率分布”、“假設檢驗”、“方差分析”、“X2測驗”和“直線回歸與相關分析”。對于有些章節如“百分數資料的假設檢驗”,因為數據涉及到有兩個屬性類別的質量性狀和利用統計次數法得來的次數資料,農學系和植保系學生用的較多,因此只對這兩個系講授。對于“兩因素系統分組試驗資料的方差分析”,因為植保和資環專業用的比較多,因此只對植保系和資環系的學生講授;對有些難度較大的章節,如“方差分析處理效應分類與期望均方”等一般只對農學系學生講授;“樣本平均數抽樣分布與標準誤”一節雖然最難懂,但它是生物統計思想方法的重心所在,是重要基礎知識,既是重點又是難點,要仔細、耐心地給學生講清楚。通過本課程的學習,使學生能熟練制定實驗方案、進行數據的處理與分析,并作出科學的結論。
三、加強實踐教學,注重學生能力培養
1.將統計方法的講授與統計軟件的介紹緊密結合
隨著計算機的普及和廣泛使用,統計分析方法在自然科學的各個領域中得到越來越廣泛的應用。統計軟件的應用已經成為高校學生與科研工作者必備的技能。生物統計教研室根據不同的專業開設了Excel和SPSS等統計軟件的實驗課,收到良好的教學效果。
我們在介紹Excel、SPSS等軟件基本操作的基礎上,結合統計學基本理論和方法,通過實例,由淺入深、深入淺出地講解利用Excel、SPSS進行統計分析的方法和步驟,從而達到將抽象統計理論與直觀現象操作相結合的目的。很多統計方法的計算量大,例如方差分析、直線回歸等,以前傳統的教學方法是手工計算,教師花費大量時間在黑板上逐步計算,學生學習時覺得計算繁雜。現在我們在講課時一邊講解理論,一邊把實例的處理結果做出來讓學生分析。把重點放在講授基本原理、思路、方法的適用條件和統計結果的解釋上面,要求學生能根據不同的實驗設計選擇相應的統計方法用統計軟件處理,并能做出科學、正確的解釋。
2.理論聯系實際,提高學生解決實際問題的能力
生物統計學是生物領域中非常重要的一種分析工具,對將來從事農業和生物科技工作的學生來說是一門有重要實用價值的課程,與數理統計學不同的是,這門課程重在應用。因此在教學過程中一定要突出和強調“用”這個特點,學生學習這門課程的最終目的是要會應用。老師在上課過程中要注重學生統計思維能力的培養。
為了提高學生綜合分析問題與實際動手能力,教研室積極開展第二課堂,讓學生根據自己申報的大學生研究訓練計劃(SRP)項目和本科畢業論文進行討論和交流,每個學生給大家介紹自己的試驗設計和實驗方案,并說明自己的項目或者畢業論文用是什么統計方法來分析。此外還安排上機實習,并且是讓學生帶著自己的試驗數據獨立處理,讓學生體會“學有所用”。在處理數據的過程中,進一步培養學生的統計分析與邏輯思維能力。在實踐中培養創新能力。這樣使學生能夠真正利用統計學方法解決實際問題。
四、針對課程特點采用多種教學方法相結合
“生物統計”的特點是內容抽象、枯燥,理論性、邏輯性較強。而且該課程內容多、公式多、圖表多、計算量大,單一的教學方法容易導致學生注意力渙散,產生視覺、聽覺和思維疲勞,因此,教師應該針對不同的教學內容采用不同的教學方法。
由于多媒體教學加快了教學進度,提高了課堂教學的效率,因此多媒體教學應用廣泛。但是并不是所有的教學內容都適合用多媒體來講授。就拿“方差分析”這一章來舉例。在講方差分析的基本原理和步驟時建議用板書講解,因為這部分內容比較難,教師在黑板上一步步進行講解和分析有利于學生更好地理解和掌握,滿足大多數學生的要求;在講不同試驗設計資料的方差分析時,用板書講解該試驗設計的田間試驗設計圖、資料整理表及方差分析三步驟中涉及的公式,而講具體實例時應采用多媒體。這種板書和多媒體相結合的授課方式很大程度上緩解了學時和教學內容之間的矛盾,還為啟發式教學提供了時機,讓學生有足夠的時間在老師的引導下活躍思維,積極思考,及時理解和消化知識。
針對“生物統計”邏輯性較強的特點,老師在講課過程中應“授之以漁”而不是“授之以魚”。我們在講課過程中逐步引導學生掌握解決問題的方式方法,讓學生直接參與探索教學,充分發揮學生的主觀能動性,開發學生的創新能力,使學生在學習中有成就感。因此,我們采用最多的就是啟發式教學法。在課堂上,著重問題的創設,提供氛圍,讓學生發現問題并著手解決問題,使學生成為學習的主人,教師則成為學生的協作者。
五、小結
要想提高“生物統計”課堂教學質量,教師要把教學當成一門藝術來對待。教師感情的投入、學生學習興趣和動機的培養、教學內容的處理、教學方法的選擇、教學結構的編排、教學節奏的控制都在構建著現代教學趨勢,教師只有全身心投入并不斷總結方法,才能探索出有生命力的教學方法。
參考文獻:
[1]蓋鈞鎰.試驗統計方法[M].北京:中國農業出版社,2000.