首页 -> 2007年第3期
大学生物开放性和设计性实验教学探讨
作者：彭 安 向本琼 张根发 金美娜 方 瑾
细胞而言，可以是血液来源的悬浮生长细胞或是肿瘤组织来源的贴壁癌细胞，此时药物成为不变因素；反之，细胞也可以变成不变因素，只用一种肿瘤细胞为实验材料，而药物是可变因素，几种抗癌药物作用于同一种癌细胞，观察其变化。再有细胞和药物均可以作为不变因素，只是药物的作用时间和使用浓度加以改变，从而验证抗癌药物抑制肿瘤细胞生长的机理和作用特点。
2．选择实验材料
选择适合的实验材料是保证实验成功的一个关键因素，因此在教学过程中应让学生充分挖掘实验材料，分析和比较不同实验材料的特点和用途并选择最佳。如在生理实验中，需要确定何种实验动物能很好的验证循环系统在生命活动中的重要作用：在遗传实验中何种材料能很好地说明伴性遗传：而在细胞生物学实验中对细胞的选择非常重要。有时需要在哺乳类动物细胞和两栖类动物细胞之间进行选择，或者在同种动物的不同器官或组织来源的细胞之间进行选择等。以此培养学生对科学实验设计的总体把握能力。
3．设计适合的实验方案和程序
在实验方案的设计过程中需要注意以下几点：
(1)设计实验的首要问题。具有较强的科学性和实用价值是设计适合的实验方案和程序的首要问题，应特别注意让学生了解所设计的实验目的、组成、性质和用途，使学生有的放矢。如在细胞生物学实验中，是解决药物对细胞作用之后，观其形态结构发生改变还是DNA含量上发生了变化。
(2)开展设计性实验的目的。通过实验技能的培养，培养学生的观察能力、实验能力、思维能力和运用已学习的知识来解决实际问题的能力。如在一个学生的创新实验中，学生自己设计用农药处理两栖类动物中华大蟾蜍的受精卵并观察其发育状态，发现随农药的浓度和作用时间的不同，中华大蟾蜍的幼体产生了不同的畸形。从而对农药对动物发育的副作用有了新的认识。
(3)设计实验的主体。在实验课程教学中渗透教为主导、以学生为主体的教学原则，运用启发与讨论、实验等教学法，贯彻科学素质教育、能力培养的宗旨。在开放性和设计性实验阶段同样要以学生为主体进行。
(4)设计实验的效果。在使学生主动获取知识的同时，培养了学生的创新意识，提高了实验操作、观察、逻辑推理以及分析综合能力，并逐渐养成严谨的科学态度。如在细胞生物学实验中，当学生完成药物对细胞增殖的影响实验之后，他们以ppt报告的形式，汇报各自的实验结果并展开组与组之间的讨论。在这样一个过程中我们感到，学生的设计实验和分析能力等各方面确实得到了提高。
4．完善设计实验和开放实验结果的终结性评价
(1)检查学生对基础知识和实验技能的掌握程度。评价过程应是检查学生综合应用知识和动手能力的一种教学方法。对学生的开放性实验和设计性实验的评价，其目的之一是检验学生对基础知识和技能的掌握程度。如学生在验证无机纳米离子对细胞生长的影响实验中，掌握的实验背景材料和利用所学知识与技术进行相关实验，是实验能顺利进行的第一步。
(2)考察学生对实验结果的分析、归纳、整理能力。在学生已经取得实验结果后，如何运用已学过的知识对实验结果进行正确合理的资料采集、整理、分析和归纳，也是学生综合能力的体现。在植物群落内生态因子的测定试验中，在取得了不同类型植物群落内的光照强度、温度和大气湿度生态因子等资料后，如何通过自己的整理和分析，认识到不同植物群落内部生态因子以及植物群落与落地间生态因子的差异。
(3)检验学生引用相关文献的使用能力。学生在设计性实验及开放性实验过程中是否有合适的文献引入，并正确解读文献，作为学生是否真正掌握开放性实验的原理指标之一，也是体现学生吸纳新鲜知识能力的重要方面。
(4)评判学生正确合理的实验结论的产生。正确的合理的实验结论的产生，是学生综合能力的体现。通过开放性实验和设计性实验而得出关于某一蛋白质的组成、性质和用途的结论，可以反映出学生所学知识的许多方面和融会贯通能力。由此实验结果的评价，可以对学生的理论、实践、分析、综合等一系列方面进行考察。
四、设立开放性实验和设计性实验的效果
开展生物学开放性实验和设计性实验，建立以学生为中心、由教师加以引导的综合性实验教学模式，是我们近年来改革生物学实验教学的尝试。实践表明，这种以学生为主的自我训练体系，能充分调动学生主动学习的积极性。学生通过开放性实验和设计性实验，充分发挥各自的思维与想象能力，在学习过程中受到了创新意识与能动的启发与培养；并且在此过程中掌握一些较为复杂的实验方法、正确使用一些复杂的精密仪器设备、准确地采集实验数据，增强了学生对实验数据和结果的逻辑分析能力及做出正确合理结论的能力。并且在使学生主动获取知识的同时，学生的创新意识，实验操作能力、观察能力、推理和综合分析能力都得到了明显提高，逐渐养成了严谨的科学态度。如在细胞生物学实验中有一项药物对细胞增殖的影响的实验，当学生完成实验、取得数据并进行分析总结后，他们以ppt报告的形式，汇报各自的实验结果并展开组与组之间积极的讨论。在这样一个过程中我们感到，学生各方面的能力确实得到了提高。
由于这种实验属设计创新型实验，许多问题是没有现成答案的；在实验设计的实施过程中，当学生遇到问题时，首先要求他们自行解决。他们可以及时查阅资料、工具书和网络信息等，教师只起到宏观引导的作用。这在客观上提高了学生的自主意识、综合能力、探索精神和成就感。为他们将来在科学道路上继续奋斗打下基础。大学生物学开放性实验和设计性实验这种集知识教育、素质教育、技能教育和创新教育为一体的综合性培养方式，顺应了高校为国家培养科技创新人才的需要，有很好的发展前景。
参考文献：
[1]马光远．实验设计教学与学生思维能力培养[J]．生物学教学，2004(10)．
[2]王红珍．在实验设计中体现“创新”[J]．生物学教学，2004(8)．
[责任编辑：张冬梅]
彭 安，北京师范大学生命科学学院实验教学中心高级实验师；向本琼，北京师范大学生命科学学院副院长，教授级高级工程师；张根发，北京师范大学生命科学学院遗传与发育生物系系主任教授；金美娜，北京师范大学生命科学学院生物学学科教学论硕士生；方瑾，北京师范大学教务处副处长，研究员。
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