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农科背景下生物化学实验教学改革探索

农科背景下生物化学实验教学改革探索

摘要:新农科建设背景下,对高等院校人才培养提出新的要求。根据传统生物化学实验教学中存在的问题,提出实验教学改革的内容,从引入课程思政、优化实验教学内容体系、创新实验教学模式、建立全程参与机制、构建科学合理的评价体系和加大师资建设等方面,进行适应新农科建设的生物化学实验改革与探索,为新农科创新人才培养提供借鉴。

关键词:新农科;生物化学实验;教学改革;课程思政

0前言

2018年,教育部首次提出新农科建设;2019年,10.3969/j.issn.1671-489X.2022.08.138新农科背景下生物化学实验教学改革探索*◆许燕珍詹福建新农科建设已奏响三部曲:安吉共识、北大仓行动和北京指南。其中,安吉共识开辟了高等农林院校教育的新纪元,建设新时代新农科,是高等农林教育顺应时展的战略行动。高等农林院校应肩负起新农科建设重要使命,抓住机遇,运用现代技术,完善农林教育改革,强化实验教学,以兴农强农为己任,培育出创新型、复合应用型、实用技能型农林新才,打造天蓝山青水净、食品安全、生活恬静的美丽幸福中国[1-2]。实验教学是大学生实践教育的重要组成成分,是培养创新人才的重要途径,在培养学生动手能力、分析问题与解决问题能力方面具有重要的促进作用[3]。生物化学实验是一门实践性很强的基础实验课程,为各专业课程提供重要的研究手段和技术支撑,不仅可以巩固和加深所学知识,还可以锻炼学生的动手能力,已经成为农林院校的基础实验课程,渗透到农业的各个领域,与农业各方面密切联系[4]。

1现阶段生物化学实验教学存在的问题

大多数农林院校存在重理论、轻实践,重科研、轻教学,重专业、轻基础的情况,对生物化学实验的教育主体认识不够重视,导致实验教学“走过场”,没有花大量的时间和精力去补充、更新、完善教学内容,改进教学手段。在生物化学实验教学过程中,缺乏对学生的思政教育,不能全方位育人;缺少对实验任课教师的引进机制,多数指导教师没有太多的实践教学经验,缺乏培训机会,实践教学能力得不到提升,很难有效地开展实践教学。生物化学实验项目和学时基本固定,基础验证性实验较多,限制了学生的个性发展,难以提高学生的积极性和创造性。由于仪器设备和场地的限制,生物化学实验项目一般以组为单位共同完成,部分学生缺少动手体验,无法真实反映学生的实验水平。实验教师一般采取以书本为中心的线下教学模式,教学手段单一,零互动,学生主动配合性低,消极对待,被动学习,难以激发对课程的兴趣。考核内容和评价方式单一,无法定量化考核,随意性大,不能客观反映教学水平,难以提高开展实验教学研究的积极性,容易造成学生“高分低能”的现象,不利于综合能力的培养和创新精神的形成[5]。在一元式教学方法中,学生的参与度不够,主要表现在以下四个方面。

(1)大多数学生在实验课前没有预习,甚至来到实验室做什么实验都不知道;有些学生虽然进行预习,但只是走马观花地看了一遍教材,片面地了解了实验项目。

(2)学生一般不参与前期准备工作,只是按照书本上的实验步骤机械地完成实验,造成无法理解实验结果与前期工作的关联性,包括试剂配制是否正确、样品处理是否得当、仪器调试是否规范等,不能深入分析实验失败的原因,不利于培养创新思维。

(3)课堂教学中采用“教师先讲授示范,学生重现”的教学手段,学生处于被动学习,师生缺乏互动,学生主动思考较少。

(4)课后,很少有学生进入开放实验室,不利于学生课程兴趣的培养、实验操作技能的提升、综合能力和创新能力的培养。

2教学改革探索的主要内容

2.1充分认识实验教学的重要性,将课程思政融入生物化学实验教学过程中

实验教学是对理论知识的进一步加深和巩固,缺乏实践的理论教学是纸上谈兵,不能使学生全面发展,因此应认清实验教学的重要性、紧迫性。坚持理论教学与实验教学相结合,坚持产、学、研结合贯穿整个实验教学过程,形成重视实验教学、探索实验教学改革的氛围[6]。课程思政是以课程为载体,将思想政治教育融于教育教学全过程,实现全方位育人、全过程育人,构筑育人大格局[7]。在新农科建设背景下,实施课程思政是完成创新型人才、应用型人才培养目标的需要[8]。要让学生学习实验技术发展史,激发科学探索精神。技术是把双刃剑,可以造福人类,也可能危害人类健康。以三聚氰胺和假疫苗事件为反面教材,培养学生的社会主义核心价值观,牢记要科学运用技术,造福人类。实验涉及的试剂废弃药品合理回收处理,不能随意丢弃,培养学生要有环保意识,保护生态文明。实验失败,不要气馁,明白“失败乃成功之母”,科学的道路是曲折的,培养学生要有坚持不懈发现问题、解决问题的科学探索精神。实验项目通常不是独立完成的,而是以组为单位进行,培养学生团队协作精神。实验课后可以查资料补充和完善实验项目,不要拘泥于书本的实验方法和内容,培养学生的创新精神。

2.2优化实验教学内容,创新实验教学手段

现有的生物化学实验内容陈旧、枯燥,与理论知识结合不紧密。为此,对其教学内容和体系进行改革和整合,结合学科特点和新农科发展趋势,更新实验内容,减少验证性、重复性实验项目,精选基础实验项目,增加综合性、设计性实验项目,设置开放性创新实验项目,适当增加实验学时,形成一个多层次的集基础性、综合性、开放性为一体的实验教学体系。改变原有“教师讲授示范、学生跟做”的线下教学手段,引入翻转课堂、多媒体教学,采用“互联网+云课堂”等混合式教学手段,突出学生的主体地位,激发学生的实验兴趣。采用实验录像、实验动画模拟等方式直观、生动、具体地展示实验,活跃课堂气氛,加深学生对实验的理解,激发其对实验的兴趣和效率。混合式教学模式更加注重学生的创造力、自我学习能力以及思维情感方式的培养,可以提高学生独立思考分析问题和解决问题的能力、创新能力,同时提升教师的理论水平和研究能力[9]。运用新的实验教学模式,实验教学资源得到最大化利用,可以更好地推动教学发展,更好地服务学生[5]。

2.3建立学生全程参与机制,提高学生的参与度

在教学过程中建立全程参与机制,提高学生的参与度。

2.3.1参与前期的准备工作

教师可以根据学生的特点和实验需求,将学生分组:一组学生探讨实验所需的材料、实验材料的准备和预处理;另一组参与实验试剂的配制;最后一组负责玻璃器皿摆放,仪器的准备、装配和调试。根据不同的实验项目,每次重新组队,让每个学生在不同的组轮流,了解实验前期准备的整个过程,真正参与整个实验项目。让学生共同参与前期的准备工作,有助于全面深入掌握影响整个实验项目的各种因素,增强实验教学效果,培养学生的独立科研创新精神[10]。

2.3.2课前预习

教师在开课前把进入实验室的注意事项、本学期的教学计划及内容发到微信群。教师在备课的基础上,归纳出本实验的知识点和关键点并制作微课、多媒体课件、仪器使用视频、预习任务等在微信群。学生自主学习,自主完成预习任务,并以组为单位讨论难点,查阅相关资料,制作实验项目内容的PPT或实验录像、实验动画模拟等,课堂上推选代表上台展示讲解。

2.3.3课堂教学

首先,教师随机选取两组进行台上展示,讲解实验内容,其他组的学生讨论并提出问题,评价讲解效果。其次,每组提出在预习时遇到的不能解决的问题,教师启发式引导学生思考,以组为单位进行课堂讨论,发言探索问题的答案。最后,教师点评学生的发言,并给出合理的答案,可通过提问了解自主学习预习情况,组织小组讨论、评价他人预习效果。实验中,教师在密切关注每个实验小组实验的情况,及时纠正不规范之处,提示学生认真实验,记录实验结果。实验后,教师总结归纳出学生实验中遇到的问题,并增加课堂讨论探究互动环节,分析实验结果,找出实验失败原因,提出实验改进措施。这样不仅可以活跃课堂气氛,加深学生对实验的理解,而且可以激发学生对实验的兴趣,培养创新思维。

2.3.4课外互动、提升

课后,学生如有问题可通过微信进行讨论、请教,教师针对性地进行个别辅导,及时解答问题。学生还可通过微信群反馈教学意见,教师根据反馈及时改进教学方案,提高教学质量。教师通过微信群新的实验技术、科研动态等方面的内容,拓宽学生的视野,激发学生的兴趣。最后,学生提交实验报告和实验总结,教师总结问题讨论,进行实验测评。加大实验室开放力度,让更多的学生在课外时间进入实验室,促进学生主动实践,培养学生的实践动手能力;建立实验项目资源库,可与大学生创新项目相结合,学生可以根据自己的专业和兴趣,自主选题、自主设计、自主完成,培养自主学习能力、综合科研能力和创新思维,为将来的科学研究奠定基础;鼓励和支持学生积极参加各类学科竞赛、科普活动等,培养学生的创新精神和实践能力。

2.4构建科学合理的实验评价体系

新的考核体系应注重过程,淡化成绩,采用多方位的考核体系,通过将平时实验成绩、实验报告和自主实验研究性论文相结合的办法进行评定。其中,平时实验成绩考核学生实验预习、出勤率、课堂纪律、实验操作的规范性和实验结果;实验报告考查报告格式的规范性、数据处理的得当性、实验结果的合理性、分析讨论的深入性和创新性;自主实验研究性论文考查对知识的应用,实验设计的合理性、创新性。考核应采用实验小组考核和自我考核相结合的形式,实验小组总结和汇报整个实验开展情况,个人自我总结自己所承担工作,最后得出综合考评成绩。这样既培养学生的动手能力、发现问题和解决问题的能力、团队协作能力及创新能力,又为其将来进行科学研究奠定坚实的基础。多元化评价教师的教学效果,提高教师的教学积极性。加大教学督导力量,组织教学监督专家进行听课、指导,对教学方法、教学手段等方面进行评价反馈;利用课堂内外、线上线下相结合方式,学生对教师的教学态度、教学方法、教学效果等方面进行评价;鼓励教师相互听课,相互评价教学效果,反思分析、自我评价。健全教学评价体系,运用学生、教学专家和教师自我评价相结合的评价方式,全面客观地评估教学效果,提高教学质量。

2.5加大教师队伍建设,提高教学水平

引进高学历实验技术人员,充实教学团队,提高师生比;完善实验技术人员考核和职称评审方法,提高教师的业务水平和教学积极性;定期组织教师外出培训,学习先进的教学经验和教学模式,提高教师的实践能力;定期组织教学实验能力大赛,鼓励教师积极参加,提高教师的实验教学能力。

3结语

为适应社会发展,亟待进行生物化学实验教学改革,促使学生成为主体,实现被动学习到主动学习的转换,激发学生的学习兴趣,提高学生分析和解决问题的能力,培养学生的综合素质和创新能力,为新农科建设提供创新型、复合型、应用型人才。

参考文献

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[2]韩天琪.新农科:新在“农”,也新在“科”[N].中国科学报,2019-8-13(5).

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[4]杨栋林,廖文雪,林万华,等.PBL教学法在生物化学实验教学中的实践[J].广东化工,2020,47(6):220-221.

[5]刘群.应用型本科高校生物化学实验教学模式的改革与创新[J].吉林农业科技学院学报,2019,28(4):92-94.

[6]陈欣,王海香.“新农科”背景下地方农林院校实践教学探索与研究[J].中国多媒体与网络教学学报,2020(3):187-188.

[7]徐玲,魏恒伟,魏灵灵,等.基础无机化学实验课程思政的探索与实践:以氧化型石墨烯制备实验为例[J].大学化学,2020,36(3):76-82.

[8]张桂斋,苗峰,周晓艳,等.新农科背景下仪器分析课堂改革初探[J].山东化工,2020,49(6):193-194.

[9]马超,曽红,王宏祥.线上线下混合实验教学模式研究[J].实验室研究与探索,2019,38(5):185-189.

[10]丁佳红,柴瑞娟,薛正莲.基于学生创新能力培养下的高校生物化学实验教学改革[J].安徽农业科学,2019,47(19):277-279,282.

作者:许燕珍 詹福建