生物学研究的主要方法篇1
摘要：教育部颁布的《生物课程标准（实验稿）》明确指出“生物课程中科学探究是学生积极主动地获取生物科学知识，领悟科学研究方法而进行的各种活动。”科学探究是研究性教学法的一种，引入生物课堂是新时期课程改革背景下的一种现代教学理念和模式，其实质是为了通过教学培养学生积极主动的学习态度，促进学生学习方式的改变，变被动为主动，全面提高学生的学习能力和创新能力。本文论述研究性教学法在生物课堂中的应用方法，旨在对生物课堂教学提供有益的借鉴。
关键词：研究性教学；科学探究；生物；学习
【中图分类号】G424.1
新世纪的教育不再是使人们趋同，而是培养学生的个性，培养敢于怀疑、勇于探索、善于提问的学习方法。而研究性教学法是一种在课堂上以学生学习为主体的一种新型的教学方式，教师指导学生用类似科研的方法，在学习生活和社会生活中选择和缺点研究专题，以个人或小组结合方式主动地获取知识，应用知识解决问题的教学方式。它充分的体现了教师的主导作用和学生的主体地位，重视了学生学习方法的指导，创造了一个有激情的课堂教学氛围。与传统教学方法相比，具有创造性、主体性、过程性、应用性、综合性等时代特征，其目的是培养学生具有一定知识能力、创新精神和实践能力。生物的探究性实验和其他学科不同受到时间、组织等因素的影响。如何充分利用生物学科的特点，巧妙的引导学生主动地探索，去获取新的知识和技能，引导学生利用研究性学习发展创新能力则更是每一位生物教学者需要深入研究的。可以从以下几个方面来思考：
一、创设问题情境，激发学生学习兴趣是研究性教学的前提条件
通常来讲，传统教学传授往往根据书本中的定理、概念、公式等进行说教式的传授方法，学生死记硬背条条框框而容易丧失学习兴趣。而相比之下，研究性教学法则更加倾向于自主、宽松的气氛，所以通常老师会为学生提供创造的情境条件，来激发学生的想象力量和创造灵感，使学生保持积极的学习态度和情绪。如讲课之前教师可以通过提出与学生学习的科学概念相联系，并能够引发他们进行深入思考及实验研究的问题，引起学生的兴趣，尽量做到让学生通过努力思考和学习就能够收获相应的成果尝到成功的喜悦。也可以例如让学生自行设计实验，要求学生先分组讨论，制定实验方案，自选试验方式，甚至可以观察其他小组来互相交流争论。当然，在这一过程中教师并不直接告诉答案，也尽量不干涉学生自由，而是先引导学生用学过的知识分析、去理解。尽可能的帮助学生将头脑中自然产生的一些想法付诸于实践，通过实践去学习、掌握知识。使学生尽量摆脱思想上的束缚，充分发挥想像力和创造力，可以充分提高学生的学习兴趣，而且使学生形成乐于思考，勤于思考的好习惯。
二、注重理论联系实践，引导学生积极参与，是研究式教学的重要环节
生物本身就是以研究自然界中活的、有生命的物体为主体的学科，与日常生活联系的非常密切，学科的应用性也非常强。研究性教学更加强调学生通过亲自实践获取的直接的、形象的经验和体验，无论是课题的选择还是问题的解决都是来源于学习生活和社会生活息息相关的问题，整个学习过程是作为一个有机联系的方式系统。通过对日常生活中常见的问题进行学习、分析，学生既学习了课本上难以学到的生活经验，培养了学生生存能力，又提高了学习兴趣，使学生认识了学习的重要性和生物科学的实用价值。因此，在学生研究学习的过程中教师要善于根据学生的需要适时加以引导。例如在介绍了无土栽培之后，联系实际引导学生探讨，如何在教室栽培一些花卉等实际问题，来引发学生浓厚的兴趣和探索的心理。学生在解决问题过程中主动去搜集与翻阅大量资料，并且互相探讨、比较、设计出一个最佳的方案。这样，通过学生之间的相互交流与争论得出的正确结论，能使学生获得对事物形成过程的理性认识，有利于他们对知识的运用，使他们认识到学习生物是与自己生活实践息息相关，从而感到学之有用，学之有趣。
三、通过学生交流合作，发挥学生主体作用，是研究性教学的必要手段
随着国际社会全球化经济的发展，复合型人才以及具有合作精神的人才在当今社会是最受欢迎的。这就对教育教学也提出了更高更新的要求，我们在教育教学中要注意培养学生的创新意识和合作精神。研究性教学法是以学生的自主性、探索性学习为基础的。摆脱传统教学方式中的“填鸭式”教学法，使学生变被动为主动，在整个学习过程中都处于主体地位，通过亲自实践获取信息，从而获得知识和技能，并不断提高学生解决问题的能力。相比之下，教师则在整个教学过程中起到组织者，帮助者和建议者的作用。而且小组的交流和讨论，促使同学之间相互了解、相互学习、交流合作的机会。如在《光合作用》一节的教学过程中，很多老师在介绍课本上有关光合作用的发现实验后，又提出类似“怎样证明光合作用必需要有CO2呢？”的问题，请学生展开小组讨论交流后，形成共识然后进行全班交流，通过分组讨论时课本内容得到巩固和提升，在轻松愉快、热烈的气氛中完成本节课的教学目标。探究式教学充分发挥了学生的主体作用，体现了学生主动参与、主动探究、主动思考、主动发展的要求，同时也体现了教育学生掌握学习的规律和方法，克服重知识结论，轻知识形成过程的倾向。同时，在与他人、与社会的交往与合作中，懂得做人做事的道理，培养团队合作精神和人际交往的能力。
四、活跃学生学习氛围，探究总结获得认识，是研究性教学的最终目标
新时期，教师更倾向于创设探究性学习的氛围，好的氛围可以引导师生教与学的热情一路高涨，从而在这样的氛围中完成教学目标，进而使学生在愉快的学习环境中获得进步和发展。研究性教学法使学生乐于去寻找知识的根源，体会到科学研究的艰辛和快乐，通过多方面收集资料，知道除教材、教学参考资料以外还有很多获取信息的渠道和方法，这为他们终身学习打下了良好的基础。通过探索，让学生把自己获得的初步认识相互交流、相互启发补充。通过归纳和整理，把零散的知识系统化、条理化，在他们头脑中形成一个完整的知识体系，从而在解决新问题时就会有据可依。如在无土栽培过程中，配制营养液时应注意植物生长所必需矿质元素种类须齐全；浓度不能过大；并在栽培过程中可能会出现供氧不足和浓度过大导致植物失水等问题。整个设计使学生获得了科学的认知，达到了研究性教学的最终目标。
参考文献
[1]陈金宾，探究性学习在生物课堂教学中的应用，生命世界，2008，12
生物学研究的主要方法篇2
【关键词】分子生态学教学方法
【中图分类号】G643【文献标识码】A【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0220-02
随着分子生物学的迅速发展,相关的新知识和新技术不断涌现,其理论与技术正在向生态学和环境科学等学科迅速扩展。分子生态学就是在这种形式下应运而生的。其概念是指应用分子生物学的原理和方法来研究生命系统与环境系统相互作用的生态机理及其分子机制的科学[1]。
分子生态学涉及的研究领域十分广泛,研究的生命对象为微生物、植物与动物,在研究生教育中适合的专业比较多,如生态学、作物生产类、动物生产类和环境科学等专业可以必修或选修,在教学方法上有其独特性,同时分子生态学是一门崭新的学科,尚没有成熟的方法借鉴,迫切需要我们在该门课程的教学实践中逐渐去摸索。本文就研究生分子生态学课程的教学方法进行一些探讨。
1分子生态学教学方法
1.1精选教学内容,体现学科特点与发展趋势
分子生态学是一门新起的交叉学科,涉及的领域非常广泛,研究内容主要包括分子种群学、分子环境遗传学和生物体内有机大分子对环境因子变化的响应的分子适应性[2]。教授分子生态学这门课程,就要精选授课内容,让学生既能系统地掌握分子生物学的基本原理与实验技术,又要让学生了解这些原理与技术在生态学、微生物学、植物学和动物学等相关领域的应用和所取得的最新进展。因此,我们将教学内容大体分成三部分:(1)分子生物学基本原理;(2)分子生态学中常用的分子生物学技术与方法;(3)分子生态学研究所取得的主要进展。
1.2采用现代化教学手段
分子生态学是在蛋白质、核酸等分子水平上探究有关生态学问题,主要涉及生态现象与生态规律的发生、演化和发展的分子过程的分子机理,内容较为抽象,通过多媒体教学,可以将抽象的内容图示化、形象化而便于学生理解[3],如核糖体RNA的碱基排列顺序可以检测出种系发生上的深远关系,是分子生态学中要介绍的主要内容之一,用多媒体将真核生物糖体RNA基因的结构以图像展现出来后,学生很容易理解18S、5.8S和28S的分布情况。再如构建分子进化树是分子生态学研究种群进化关系的主要手段之一,而构建进化树方法的介绍牵涉到软件使用和在线操作,利用多媒体和网络教学手段教授,学生不仅容易理解和掌握而且激发了他们的学习兴趣。
1.3讨论式教学方法的应用
1.3.1讨论式教学方法的必要性
讨论式教学是一种开放式的教学形式,它组织和鼓励学生主动学习和掌握知识,论述和阐明对某一教学基本内容的理解,并通过与其他同学的交流与讨论,获得科学的思维方法以及正确的结论[4-5]。讨论式教学有利于激发学生的创造性思维,开发学生的思维资源,是培养学生主动获取知识能力和独立思考能力、调动其学习积极性、提高创新能力的有益方式。以下是分子生态学教学中采用讨论式教学方法的必要性:
首先,研究生教育是我国高等教育中的重要环节,对研究生创新能力的培养是研究生教育的核心内容,而研究生从事研究工作的能力大小对于能否提高我国整体学术水平以及研究生自身的发展的好坏具有十分重要的作用。因此,在分子生态学教学中我们也始终坚持以培养研究能力和创新能力作为核心教学思想,更多地采用讨论式教学方法,鼓励研究生积极参与学术讨论活动,而不应把研究生的课程学习变成本科阶段的简单继续和延伸。
其次,研究生与本科生不同,他们已经初步掌握了相关学科的基本理论和研究方法,可以开展课程教学以研究生为主体,重视和促进研究生个性的健康发展,充分发挥其学习的主动性和自觉性。
再者,分子生态学是一门新兴的交叉学科,学科自身的经典理论很少,更多的是利用分子生物学技术从微观探讨生态学机制,研究范围非常广泛,未知领域多,发展速度快,同时选修该课程学生的专业差异大,更适合利用讨论式教学。
1.3.2挑选适宜进行课堂讨论的内容
以学生为主体,针对不同类型的教学内容加以科学的问题设计,制定与学生认知程度相适应的讨论方案,采用“自学、精讲、讨论”的教学模式。这些问题一方面来自老师的观点,更重要的是收集学生感兴趣却又不是很明白的问题,以便在讨论时,学生有据可查,有话可说。
在分子生态学教学中,由于选课的研究生专业背景差异大,兴趣点分散,为了突出共同的兴趣,我们在分子生态学研究的分子生物技术中提出一些主要问题让学生讨论。例如学生可以讨论“功能基因与核糖体RNA基因作为生物遗传多样分析指针的优缺点比较”,“怎样构建合理的遗传进化树”等。对这些基本问题的讨论,参与人数多,讨论的气氛热烈,可以提高讨论效果,增加学生的学习兴趣。
对试验结果进行课堂讨论。试验结果一方面要来自授课老师自己的课题研究,另一方面可以来自学生结合导师项目的相关试验。这些试验过程与结果具有现实性和真实性,学生兴趣较大,是很好的讨论题材。例如在变性梯度凝胶电泳(DGGE)实验中,由于操作程序复杂、引物设计、样品PCR条件、实验仪器本身和电泳条件等因素均可以影响实验结果。我们可以根据试验的不同结果,进行分析总结,推测出现各种结果的可能原因,加深对分子生态实验技术优缺点的理解。
1.3.3分组进行讨论
从我们这几年的教学情况来看,选修分子生态学的学生数较多,专业差别很大,可将专业类似的学生分为一组,对与其专业相关的特定的专题知识或文献进行讨论。针对不同小组,授课老师事先结合各小组的专业特点,发给他们一些文献,鼓励学生课前一到两周查阅相关资料和文献,并将准备的内容进行整理制作成幻灯片,然后再推举一至两人在课堂上进行讲解。每组讨论时间为40分钟。
对于专题知识讨论,可以采用阐述法和探究法。阐述法适宜于教学内容中的重点问题,通常作为预习内容提出而在下一次课中进行讨论。通常由教师提出问题学生予以分析阐述。例如:在研究环境对生物基因表达影响中几种基因差异表达技术的优缺点是什么?即针对分子生态学中的主要研究方法,布置学生分组准备试验设计方案,并进行可行性分析。例如针对一个污染湖泊,我们怎样用分子生态学的方法分析其微生物遗传多样性的变化。这样的问题在教科书上找不到现成答案,必须在掌握分子生态学的相关分子技术原理上,查阅大量参考资料并深入思考才能设计出来,不仅锻炼了学生利用工具书与互联网迅速获取信息的能力,而且对他们辨证思维能力、分析问题与解决问题能力的提高也有极大帮助。
对于文献讨论,分报告、讨论和点评与总结三个环节进行。报告的重点内容为:本论文要解决什么问题及其提出的背景或假设,论文解决问题的过程中所采用的方法,论文的结果分析如何,结论是否明确,本文的贡献在哪里,研究方法、材料或内容上是否存在不足等。讨论的内容包括:解答老师和同学的疑问、补充课堂讲解的不足、讨论学科交叉的知识和方法等。为了充分调动同学讨论的积极性,达到更好的教学效果,我们把每位同学的提问次数、讨论的积极性、问题的质量以及自己的见解和发现纳入平时考核的范围。任课教师对课堂报告的内容和讨论的内容进行点评和总结。每次小组讨论结束前,授课老师都要给出点评和总结,其内容比较广泛,可以讲授相关的前沿知识点,指出课堂报告的优缺点,发表自己对文献相关论点的看法,补充科研写作方法等。
1.3.4成绩的考核
为了督促学生更好地通过本课程学习专业基础知识、前沿知识和科研方法,我们采用平时考核和期末考核相结合的方法对学生的学习情况进行综合考核。平时考核的对象主要是在讨论式教学中,每位同学的提问次数、讨论的积极性、问题的质量以及自己的见解和发现纳入平时考核的范围。期末考核对象是对本课程的基础知识的了解与掌握情况,最后的总评成绩为平时成绩和期末成绩加权平均的结果,其中平时考核成绩占总成绩的40%,期末考核成绩占60%。
2体会与对策
2.1不断加强自身学习,提高业务水平
学生对一门课程的兴趣和学习热情,除了课程的重要性之外,很大程度上也与授课教师的教学水平有关。面对分子生态学是一门刚新起的交叉学科[6],国内起步较晚,大部分文献来自国外,因此加强英文文献的阅读量,以便掌握国内外最新研究进展。该学科涉及的领域十分广泛,必然要求授课老师具有较广的专业知识面,教师首先必须加强自身学习,不断提高自身的业务水平,而且要善于与学生沟通,及时了解学生的反应,在教学实践中不断总结经验,及时对教学方法加以改进和充实。
2.2创新教学方法改进教学手段
本课程涉及的原理与方法较为抽象,必须加强教学手段的改进和现代教学课件的应用,尽可能采用一些动画的多媒体辅助教学课件,使教学内容形象、生动而且直观,使学生对教学内容,尤其是难点的掌握起到事半功倍。由于本课程涉及的专业面很广,在教学方法上,除了应用讨论式以外,还要根据具体授课内容利用启发式、互动式和参与式等多种方法结合,引导学生如何探索科学的未知领域,激发他们在科研中不迷信前人的结论,提出多样化答案,使学生勇于探索、敢于创新。
2.3编制教材,补充教材内容并加以规范
到目前为止,还没有一本适合研究生教学的分子生态学教材。目前教学的基本内容主要参照的教材是Beebeeb编著的由牛津大学出版社出版的《AnIntroductiontoMolecularEcology》和Carvalho编著的《AdvancesinMolecularEcology》。同时,本学科的发展很快,随着分子生物学新理论、新技术层出不穷,分子生态学研究的广度与深度的加深,每年有关本课程内容的知识也在不断积累,起点不断提高,因此必须及时整理,尽量使多元的知识系统化,形成一本较完善的教材,并及时对教学内容进行增添,,将当代最新的科学技术成果及时纳入相应课程,逐步加大教学内容的前瞻性。
参考文献
[1]黄勇平,朱湘雄.分子生态学――生命科学领域的新学科.中国科学院院刊,2003,(2):84-88.
[2]唐影,林春.充分发挥课堂讨论在研究生教学中的作用,山西医科大学学报:基础医学教育版,2007,9(3):263-265.
[3]徐会利,贺佳丽,周庆逸.多种教学方法在临床精神病学研究生教学中的应用,学位与研究生教育,2007,11:50-52.
[4]顾红,孙光民.研究生课程教学方法改革与实践,北京工业大学学报(社会科学版),2003,3(4):92-93.
生物学研究的主要方法篇3
培养适应时代要求、具有高素质的优秀人才，一直是大学教育中挑战性的问题。其中学习能力、思考能力和创新能力是大学生素质的核心。应试教育模式下的灌输式教学方式严重抑制了学生好问的天性、学习的主动性和学习的兴趣，忽视学生创新能力和实践能力的培养。研究性教学法一般被解释为“把科学研究引入教学中”或者“教学与研究结合”[1]，起源于20世纪初的中小学课程，它以促进学生的个性发展为宗旨，帮助学生在接受性学习的同时，形成一种对知识的主动探索行为。经过多年的发展，应用于各个层次的教学过程[2]，在高等学校教学过程中的应用越来越受青睐，也发挥着重要的作用[3，4]，是近年来高等教育实践和理论研究中的热点问题。目前研究性教学已成为课程教学研究的一种新动向，许多学者进行了相关的分析与探讨[2，5-9]。教育部《关于全面提高高等教育教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）也明确提出要求：“创新教育教学方法，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学。”作物栽培学课程是农学专业研究生、农学类本科专业（农学、农业信息技术、农村区域发展、植物保护、农业化学、农业资源、农业生态等）开设的实践型、应用型课程，对理论基础知识和实践能力的要求都比较高，需要学生主动参与其中才能收到好的教学效果。近年来在作物栽培学教学过程中也引入了研究性教学，在实践中加以应用[10，11]，并收到了一定的效果，本文以就几年作物栽培学课程开展研究型教学为例，对应用型课程开展研究型教学的实施状况进行了调研，以期为今后作物栽培学课程更好地开展研究性教学提供借鉴。
一、学生对研究性教学的关注度
研究性教学要求教师教学时要让学生摆脱知识权威，独立地学习和研究，既要发挥教师的主导作用，又要发挥学生的主体作用；既要培养学生的学习兴趣，激发学生思维，又要培养学生分析解决问题的能力；既要使学生掌握系统扎实的基础知识，又要培养学生的实际操作能力，克服了接受性教学的缺陷[12]。调研表明，96%的同学认为有开设研究性教学的必要，只有4%的同学认为无所谓；92%的同学有参与研究性教学的积极性，4%的同学无积极性，4%的同学无所谓。可见，当今大学课程教学过程中学生对研究性教学的关注度很高，有参与研究性教学的积极性和主动性。通过研究性教学的合理采用，可以提高大学教学水平。
二、研究性教学的实施形式
研究性教学最本质的转变在于使学习者成为意义的积极构建者、研究者，而不是被动的接受者，它倡导学习者积极参与到教学中，并由此带来了更多非预期的学习结果。大学课程的研究性教学是对应于一般的以传承知识为中心的传授式教学而提出的，其思想渊源、主要任务和理论基础不同于传授性教学，而以“研究性”为其主要特征[1]，是融学习与研究为一体的教学体系。目前研究性教学的方法有问题教学法、活动体验法、实验探究法、案例分析法等多种形式，并在不同课程中加以应用。作物栽培学作为一门应用型、实践型的课程，其在教学过程中有其特殊的要求，更强调提升学生的动手能力、实践能力、创新能力，因而研究性教学可采用的形式也有其自身要求。
1.开设的研究性教学数量。一门课程中可以开设多少次的研究性教学？还是一直采用研究性教学？调研表明，68%的同学认为作物栽培学课程可开设研究性教学1～3次，28%的同学认为可开设3～5次，4%的同学认为可开设5次以上。反映出当今大学生很理智，明白需要掌握一门课程最重要的东西是理论知识，研究性教学只是一种辅助教学手段，可以提升对理论知识的理解和提高学习的兴趣，培养自己的实践技能和创新能力。调研结果也表明，92%的同学认为开展研究性教学对课程理论知识的理解有帮助，只有8%的同学认为无帮助。
2.研究性教学参与群体大小。研究性教学需要全班同学和授课老师参与，但学生如何参与？调研表明，72%的同学认为以小组（3～5人）形式参与比较好，12%的同学认为大组（5～10人）形式参与比较好，有8%的同学认为可以个人参与，8%的同学认为以班级整体参与。说明学生对未知事物或知识的需求考虑到要发挥集体智慧，3～5人的小组形式既能让自己动手实践，也能集体讨论，集思广益，有利于培养同学们的集体主义精神和互助友好的理念。一组人数参与过多，各位同学参与的积极性和动手机会就会减少很多，可能起不到应有的研究性教学的效果。
3.研究性教学可采用的方法。目前在作物栽培学教学过程中应用的研究性教学方式，按实施或实现的形式不同分为几种形式：自主设计实验观察型、实物观察实践型、理论分析与实践结合型等，类似于其他研究者提出的实验探究法、案例分析法，每一种形式都得到了较好的效果，但这些多是从教师角度提出的方法，从学生角度更倾向于何种方法？调研表明，48.3%的同学认为采用理论与实物对比分析的方法比较好，27.6%的同学认为可以采用实物观察分析的方法进行，17.2%的同学认为可采用实验观察分析的方法进行，只有6.9%的同学认为采用理论分析的方法进行。说明从作物栽培学课程角度而言，因大多数学生都是从学校到学校，对农业、作物没有多少基本的认识，更倾向于采用实物观察、理论与实物对比分析的方式进行，以实验和实物来促进理论知识的学习和掌握。同时还可看出，学生构成不同，对研究性教学可采用的方法要求也不同，调研表明，男生倾向于理论与实物对比分析和实物观察分析（类似于案例教学法，占88.9%），不想动手实验（实验观察方法选择率0%）；而女生首选的是实验观察分析方法（类似于实验探究法，占45.4%），其次是理论与实物对比分析（占36.4%），更倾向于动手实验来获取知识（表1）。
4.研究性教学成果交流。研究性教学成果如何汇报？调研表明，68%的同学认为课堂交流比较好，16%的同学认为课外交流比较好，还有16%的同学认为提交一份分析报告就可以了，没有同学选择不需要汇报的方式。说明同学们还是比较看重交流，希望展示自己的研究与学习成果，同时这也有利于树立同学们的自信心，提升学生的语言表达能力。
三、研究性教学实施效果的评价
问卷调查结果表明，在近几年作物栽培学课程教学过程中实施研究性教学，76%的同学认为实施效果比较好，16%的同学认为好，8%的同学认为效果中等，没有同学选择实施效果一般或差，即92%的同学认为开展研究性教学效果较好，通过教学观念、教学策略和教学方法的改变，使教师由传授者、灌输者转变为学生主动学习的组织者、指导者、帮助者和促进者，92%的学生认为通过实验或实践学到了很多知识，增强了课本知识的理解，拓宽了知识面，提高了学习的积极性，关键在于让学生自己去分析、整理相关资料进行交流汇报，最有利于提升学生的实践能力、组织能力、写作能力、语言能力和创新能力。
四、提升研究性教学实效的建议
虽然研究性教学在作物栽培学课程中已实践几个周期了，但从实施效果而言，还远没有达到预期效果，可见在今后研究性教学开展过程中，还有需要探索的地方。
1.提高学生自主参与的积极性。一门新课程的教学对学生而言是从“0”开始，同学们有一定的学习热情，但更需要培养学生学习的动力。调研表明，92%的同学有参与研究性教学的积极性，4%的同学无积极性，4%的同学无所谓。但这8%的同学可能会对研究性教学的效果产生较大的影响，主要是学习动力不足。因此，在今后研究性教学中将强特出强调学生自主参与的主动性，提升其学习的动力。
生物学研究的主要方法篇4
建筑物理课程是建筑学、城乡规划学、风景园林学等专业基本理论的组成部分，在建筑总体布局、单体建筑设计、建筑围护结构和室内装修设计中都要运用建筑物理的知识和分析方法解决建筑的各类环境设计问题。课程内容涉及热工学、光学、声学三门物理学科。建筑物理实验是建筑物理教学必不可少的重要环节，也是专业实践教学体系的重要组成部分[1,2]。建筑物理实验教学的目的是通过观察、实地测量和后续分析加深学生对理论知识的理解，通过实验切身体会环境与社会与人的关系，把所学理论知识与建筑实际设计紧密结合。与课堂理论教学相比，实验教学本应更能调动学生的积极性、主动性和创新能力。但传统的建筑物理实验教学多以规定性的基础实验和理论验证性实验为主，注重训练学生的仪器设备使用等实验操作能力。实验内容、实验原理、实验用到的仪器、实验步骤甚至整个实验报告的形式和数据记录表格都是由教师提前设计和拟定，学生往往只把物理实验当作学习任务来完成，主动参与性不高，更难以发挥创新意识。实验教学与建筑设计教学严重脱节，不能很好地为建筑服务。
2可行性分析
传统基础验证性实验难以调动学生的积极性和创新意识。近年来不少院校已经意识到研究性实验对学生创新意识培养的重要性，提出基础验证实验应向综合研究型的实验转变，积极探索如何提高学生在建筑物理实验课程中的主动性和参与意识[1-5]。研究性实验教学可以让学生运用所学知识，研究分析一些实际的技术问题，启发学生创新思维，充分发挥学生在实验中的主观能动性，培养学生独立思考问题、分析问题和解决问题的能力，为以后的工作和科研打下坚实基础。建筑物理课程作为建筑学建筑环境类专业基础课，无论是理论教学还是实验教学都应当把培养学生的创新意识放到重要位置[4]。开展研究性实验的目的不仅仅是为了提升学生的技能，更注重的是对学生灵活运用知识技能的创新意识的培养。因此，整个实验过程要以学生为主体。本文以建筑学三年级建筑物理实验教学为例，尝试开展研究性建筑物理实验，以实验过程、对象以及实验目的改革为途径，在研究性实验教学中加强对学生创新意识的引导。实验前期尽可能激发学生的实验兴趣和参与的积极性，实验研究对象可结合地方建筑特色的建筑设计环境问题，或学生有切身体会的建筑中的实际环境问题，鼓励学生参与整个实验过程的设计，把整个实验当作一次科研工作来尝试；实验过程中提倡学生用新思路、新方法解决实验中碰到的问题；实验后期总结展示学生实验成果，鼓励学生互相交流，探讨把实验成果应用于设计实践的方法或进一步开展研究的可能性。实验采用分阶段控制的方法能较好地实现对学生创新意识的培养，提升教学效果。初步探索实践表明在建筑物理实验中开展研究性实验具有一定可行性。
3教学特点
通过研究性建筑物理实验教学的初步尝试，本文总结了研究性实验的教学特点。
3.1开放性
与传统实验相比，研究性实验的最大特点是实验内容的开放性。传统基础性实验一般有明确的规定，教师会给出完整的实验方案，讲解实验目的、测量方法、仪器设备的基本原理、使用方法和实验注意事项等，实验选题多以验证性实验为主，实验内容、地点和仪器设备均有限定，学生自主思考和探索的内容较少。而研究性的实验强调实验内容的开放性[1]，引导学生根据自己感兴趣的现象、有切身体会的环境问题或设计实践需求确定实验选题和实验内容。学生自行拟定的研究内容更开放和灵活，实验的方法也更具多样性、设计性及创新性。研究性实验注重实验整体过程的科学性，研究结论完全基于实验过程的客观测试即可，不要求学生必须给出研究定论，通过实验能够引发学生新的思考则更好。研究性实验具有主动权的是学生，将固定的教学模式转变为学生自主的探索和学习，延伸了物理实验的内容、时间和空间，为学生提供了更为灵活的学习条件。以“室内热环境参数测量”实验为例，传统的物理实验是测试指定建筑室内的热环境参数。在尝试开展研究性实验后，引导学生从身边的实际环境问题出发进行选题。学生反映其宿舍呈东西向，夏季室内过热，希望通过物理技术方法或手段来进行室内热环境改善。针对这一实际生活问题，在后续的研究性实验选题中，引导学生自主设计和细化实验内容。在分析了遮阳对室内环境的多种影响因素之后，确定研究百叶外遮阳的不同开启角度对室内光环境和热环境的影响。地点选择两个紧临的东西向宿舍（一为目标组，一为对照组），学生自己动手制作遮阳百叶构件，顺利完成整个实验的测试与分析。学生自制的遮阳百叶效果良好，加强固定后投入了实际使用。整个实验不局限于热环境参数本身，内容更开放，更具有科学研究性。实验过程学生的主动性和积极性很高，同时也锻炼了学生的创新能力和动手能力。学生评价：研究性实验比较有趣，既能学到知识还能解决实际问题。
3.2学生为主体
在研究性的实验中学生自主选题，自行拟定研究计划、确定研究内容、选择需要的实验仪器、制订和设计实验方案，再通过多种实验手段获得必要的实验数据，并对获得的数据进行研究性分析以完成实验报告。基于研究性物理实验内容开放的特点，引导学生以研究性实验为手段探索不同物理环境因素对建筑环境的作用，或研究不同设计对建筑物理环境的影响，抑或寻求解决身边实际环境问题的途径和方法。在整个实验过程中，学生是主体，是整个实验的设计者和实施者，教师是指导者和帮助者。以学生为主体，学生有更大的学习自主性，整个实验过程由学生亲身体验和参与才能更好地锻炼和培养学生的创新意识及自主思考能力。以“居住区物理环境参数测量”实验为例，其包括热、光、声等物理参数的测量。围绕这个主题，学生自主提出研究“老年人对住区物理环境的需求”。指导学生讨论了研究的意义和可行性后，由学生制定具体的实验内容和测试方法。为了更好地了解老年人对住区物理环境的需求特点，除了完成对居住区户外不同活动空间物理环境参数的实地测试，学生还做了相应的问卷调查。客观测试结合主观调查分析，较好地完成了实验。整个实验从研究对象的确定到实验计划的制订再到具体实施，都是以学生为主体。参与实验的学生认为通过这样的探索研究实验，对居住区规划和建筑室外环境设计具有参考价值和指导意义。
3.3教学效果突出
通过研究性实验的方式引导学生开展研究性工作，培养学生探索和研究问题的能力，解决生活和工作中的实际问题，并在这一过程中切身体会到建筑物理环境营造的重要性，从而潜移默化地影响其设计模式的更改，在设计中重视人文艺术的同时也能重视自然技术科学，有利于绿色理念的传播，培养有绿色理念的建筑设计工作者，受益的既是学生也是社会。以上两个实验都是基于基础性实验主题的探索研究性实验，学生拓展和延伸了实验内容。整个实验都由学生自主安排，教师只在选题、实验方案制定和仪器使用方面给予帮助和指导。学生的参与度高，积极性也高，在具体的实施过程中碰到的意外情况，学生也能较好地处理，实验基本达到了预期目的。实验内容的开放性，也有利于和建筑设计教学的结合与促进。通过开展研究性实验使学生掌握了研究建筑物理环境的基本方法，初步培养了学生进行研究性学习的能力。
4教学设计
研究性实验教学虽以学生为主体，但教学设计和教师对实验过程的把控对教学效果影响甚大。研究性实验教学组织大致可分为五个阶段。第一阶段是前期培训指导，使学生掌握实验仪器工作原理、使用方法、实验方法、操作注意事项等基本内容。这个阶段与常规实验教学内容相同，难度不大。第二阶段是实验选题及实验计划制定阶段。学生自由分组，以小组为单位提出实验选题，组内讨论研究意义，制定研究计划。该阶段的教学组织难度最大，主要体现在以下三个方面：一是由于时间与实验设备资源的限制，很难使每位同学参与全部声、光、热相关实验。所以在该阶段教学组织时，教师要做好实验仪器流转使用的计划，学生要尽可能地共享实验资源。尽可能开展综合性研究实验，或者研究性实验与基础性实验相结合，才能保证学生对热工、光学、声学三门物理学科实验都能有所了解和参与。二是由于学生自主选题，有些选题内容意义不大，有些不具备实验条件，教师对于学生的选题虽要少干预，但要把好关，引导学生凝练出可行的实验研究内容。三是在实验计划的制定上，本科生对科学的研究方法尚缺乏训练，需要教师的专门指导，帮助其确定实验方法、测试条件、测试参数等，以保证下一阶段数据采集的科学性。这部分教学工作量大，需要时间长。第三阶段是实验实施阶段，这部分的教学组织也有一定难度。由于学生的实验内容不同，实验时间不同，教师不能全程跟踪指导，但是在实验中又可能遇到各种突发问题。所以教师必须与学生建立电话、微信或邮件等沟通渠道，方便学生与教师随时进行沟通，及时解决问题。第四个阶段是实验数据整理分析阶段。教师指导学生对实验数据进行整理分析，并根据数据得出实验结论，并判断实验结论是否与所学理论存在偏差等。如果存在偏差要进一步从实验方法、数据采集方法或者仪器操作等各个方面分析偏差出现的原因。该阶段教学内容与常规实验类似，但是由于实验内容的开放性，指导难度有所增加。第五个阶段是实验考核评分阶段。传统物理实验一般以实验报告完成情况作为评判标准。这并不能反映学生实际的实验能力，也不符合开展研究性实验的目的，不能调动学生的主观能动性[5]。因此，在研究性实验的教学探索中，作者认为应该加强过程考核，应从实验选题、实验计划（明确小组成员任务分工）、实验实施（要求学生做好实验全过程记录）、实验数据分析等方面分阶段进行评定。与传统实验相比，研究性实验教学难度增加，但正是由于更精细的教学设计和组织管理才能保证对学生创新意识的维护和培养，充分发挥学生的主观能动性，才能有更好的教学效果。
结语
实验是学生通过实践行为进行学习的重要手段，但是传统的建筑物理实验难以调动学生的积极性和培养学生的创新意识。在建筑物理课程实验教学中尝试开展研究性实验，以学生为主体，整个实验过程注重对学生创新意识的培养，提高学生们的学习积极性；做好教学设计与组织，引导学生在实验中进行科学研究的初步训练，有利于研究性学习的推广。以上在对建筑物理实验教学改革的探索过程中还是存在一些问题，需要在实践中进一步探索和寻求更好的解决办法。
参考文献：
[1]黄凌江,李中奇.开放式研究性建筑物理实验的教学探索与实践[J].高等建筑教育,2015,24(6):121-127.
[2]何文芳,杨柳,刘加平.绿色建筑技术基础教学体系思考[J].中国建筑教育,2016(2):38-41.
[3]王春苑,欧阳金龙,任嘉友,等.建筑物理实验教学反思和声学实验教改实践[J].实验技术与管理,2015,32(7):186-190.
[4]毛万红.基于创新意识培养的建筑物理课程实验教学模式初探[J].高等建筑教育,2014,23(1):130-132.
生物学研究的主要方法篇5
关键词：高级微生物学；硕士研究生；教学改革
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）01-0154-02
研究生的培养不同于本科生，按教育部下发的《关于深化研究生教育改革的意见》（教研1号）所说，培养高层次人才的主要途径是研究生教育，它是国家创新体系的重要组成部分。该意见要求在研究生学习阶段，课程学习和科学研究要有机结合，强化培养学生的创新能力。高级微生物学是生物科学与工程学院生物工程专业学位研究生和微生物学学术型研究生必修的一门课程，是微生物学理论和实践相结合的一门课程，在研究生的课程中，具有举足轻重的作用。随着现代生物技术的飞速发展，新理论、新材料、新方法、新技术的不断推广应用，《高级微生物学》课程的教学内容也逐步变化，旧的理论、实验设备及实验方法有些已淘汰，新的已经补充。为了使研究生及时了解本学科国内外的发展现状与动态，提高其从事科学研究、教学与科技管理、指导生产实践的能力，本教学团队在多年的教学基础上，对研究生的“高级微生物学”课程进行了改革探索。主要针对教学内容、教学方法、考核方式等方面进行了改革，努力提高教学质量，积极培养研究生的创新能力。
一、修订教学大纲，优化教学内容
江西农业大学1957年创建了微生物学科，国内知名学者黄其望、欧阳谅等老前辈创建本学科。半个多世纪历经几代人的辛勤耕耘，微生物学科得以发展壮大。2003年本学科经教育部批准为硕士点，开始招收微生物学专业硕士研究生，而“高级微生物学”一直被列为微生物学专业硕士研究生的一门重要专业核心课程，该课程没有固定教材，讲授相关领域的最新研究进展是主要的教学内容，同时设定一定学时的讨论课。随着研究生扩招，研究生掌握的微生物学基础知识参差不齐。为了使研究生的微生物学基础知识得以强化，为了拓宽研究生的知识背景，“高级微生物学”课程以周德庆主编的“微生物学教程”和沈萍主编的“微生物学”为主要教材，教师讲授部分内容，学生自学部分内容。
根据学科发展和进步及时修订和完善教学大纲，新的教学内容分几个部分：
（1）简要介绍微生物学发展史，微生物研究与发展现状，巩固本科学习阶段的内容，夯实研究生学习高级微生物学的基础；
（2）根据微生物的特点，沿着微生物的形态结构、生长发育、新陈代谢、代谢调控等基本理论主线，阐述微生物资源开发利用和学科的最新成就；
（3）围绕微生物学基本技术和最新的技术方法，从微生物生态学研究与应用实践，微生物的分类与鉴定两方面讲解。
教师在授课过程中，要尽量结合科研和生产的实例，阐明微生物学现代技术方法、原理和应用，使学生掌握科学研究应具备的科研思路和常用的微生物学技术，引导学生在科研设计和实验中去提出问题，分析问题和解决问题。教师在结合国内外微生物学科的一级期刊以及Science、Nature等杂志上新近发表的微生物学相关研究成果授课过程中，让学生了解微生物学领域中的源头创新及科学效应，及时更新教学内容，使教学内容与时展保持同步。
二、改革教学方法，培养学生创新能力
大多数研究生认为研究生学习期间关键是要把实验做好，课程的学习不重要，学习目的不明确，学习态度不积极，所以经常有大量的学生缺课。有的研究生为了获取学分，不是深入探索学习相关知识，而是通过考试前死记硬背一些考试内容过关。如果老师要求写文献综述，很多学生为了完成任务，就在网上收集一些论文资料，不做任何分析，敷衍了事。研究生教育要求学生不但知识背景要宽泛，而且要有扎实的基础理论和专业知识，要达到这种目的必须是通过课堂教学而不是通过实验完成。因此我们试图改变教学方法，提高学生学习兴趣。我们将理论教学分解为精讲部分、讲座部分、自学讨论三个部分。把以教师为中心变为以学生为主体，充分发挥教师的引导作用和学生的主观能动作用。首先布置课前文献报告，再组织课堂交流，讨论文献相关问题，最后监督讨论后的研究报告和进程，把知识灌输改变为以重视能力培养为目的的传授知识。通过探究式、激发式教学方式，提高教学水平，培养研究生创新能力和创新意识。
三、开展专题演讲，锻炼学生综合能力
完成理论基础知识的讲解部分内容后，给每个学生设立一个主题，如重金属的微生物代谢研究进展、微生物来源天然产物的生物合成和组合生物合成、微生物代谢组学、细菌的信息交流、环境微生物基因组学、土壤微生物生态工程、微生物蛋白组学、未能培养微生物、新基因发掘和功能研究、农用抗生素的研究等，要求学生结合自己将来的研究工作进行选题。学生可利用互联网、图书馆查阅文献资料综合分析，写成5000字左右的综述（不含参考文献），制作PPT，安排一定的课时要求学生轮流上台演讲，其他学生和老师作为评委，根据其幻灯片制作是否精美、语言表达是否流畅、内容是否条理清晰、回答问题是否恰当等指标为演讲的同学综合评分。研究生通过这些新知识的学习，开阔了的学习视野，启发了思维，强化了学术研讨和文献调研的能力，奠定了科研课题研究工作的基础。
四、增设实验环节，增强学生实践能力
由于招生规模逐年扩大，研究生生源多样化明显。不同的生源掌握的微生物学实验技术差别明显，新生现状给研究生教学提出了新的挑战。由于是第一学期开设高级微生物学课程，很多学生尚未进入实验室，为了培养研究生严谨的治学态度和持之以恒的科学精神。我们在课程改革中增设了实验环节。在实验安排中，首先设计的是一些基础性的实验，如，土壤中好氧微生物的分离、纯化及无菌操作技术；细菌与酵母、放线菌与霉菌的菌落特征识别；普通光学显微镜的使用与放线菌染色技术及其形态和结构观察。随后根据学生将来的研究方向选题，设计实验方案，在老师指导下开展实验。例如微生物次级代谢产物研究方向的研究生，我们确定的题目是“放线菌发酵培养物对土壤及植株养分的影响”通过实验了解不同浓度的链霉菌代谢产物处理水稻种子，对种子萌发率、可溶性糖、叶绿素含量及根系活力的变化进行综合分析；以稻瘟病菌为病原菌对三叶一心期的水稻进行处理，以观察链霉菌对水稻幼苗抗病效应的影响。通过这个创新实验环节，一方面提高了不同生源学生的实验操作技能，另一方面培养了学生的学习主动性，同时，学生的团队协作精神也得到了提升。
五、规范考核模式，强化基础知识，考查思维创新
研究生课程考核模式主要有三种，提交课程论文、开卷考试和闭卷考试等。但这些考核方式均存在弊端，如课程论文，学生只是在网上拷贝现有的论文，不做任何的归纳总结。开卷考试则是学生把试卷拿回去，在网上搜索相关答案直接照搬照抄。闭卷考试时，学生就在考试前突击，死记硬背。总结经验，我们对高级微生物课程成绩的最终评定做了许多调整，量化各项指标。我们将考核内容设定为考勤5%+课堂交流25%+课外作业15%+期末考试55%，考勤考查的是到课率，课堂交流包括课堂问题的交流和由学生选定的专题演讲，课外作业为布置的每章节的作业，期末考试主要是讨论型的题型。增加平时成绩和讨论分析题型的比例，可以有效避免学生考前突击，考后就忘的现象，引导学生真正地用脑学习。
为了顺应现代生物技术的飞速发展，教师不仅要有宽泛的生命科学理论知识，而且其技术知识层次也要跟上现代生物实验技术不断更新的步伐。因此我们在研究生的高级微生物学教学过程中，随时关注高水平期刊文献，更新补充知识，及时引导学生密切关注最新的研究。教师从学习者实践体会方面得到宝贵信息和教学资源，促进了知识结构的不断更新，提高了教学水平，有效地实现了教学相长。
国内许多生物相关专业院校都开设了《高级微生物学》课程，各院校在教学内容组织、教学方法和手段、学生实践等方面各有所长，有许多值得我们学习和参考的做法。例如南京农业大学充分利用英文原版教材提供的课程网站、各类多媒体技术等教学手段，提高教学信息质量，关注前沿动态和最新科研成果，采用双语教学试点部分教学内容、建立网络交流平台的做法值得我们学习。当然在进行课程改革的过程中，会遇到一些问题，如在安排课程实验时，需要课时的保证和实验场地，由此影响了原来的教学安排，这就需要协调实验室和师资安排。我们将进一步探讨课程改革的可行性，尽可能地完善高级微生物课程教学模式，促进研究生研究性、自主性学习，完善知识背景和提升研究能力。
参考文献：
[1]于汉寿，杨冰.研究生高级微生物学课程教学改革与实践初探[J].微生物学通报，2011，38（7）：1112-1116.
[2]马富英，余洪波，张晓昱等.试论研究生高级微生物学教学定位[J].教育前沿：理论版，2009，（3）：24-27.
生物学研究的主要方法篇6
随着我国医疗事业的飞速发展与进步，药学研究水平越来越高。其发展主要依赖于药物分析技术，药学研究对我国医药事业开发、创新、发展等方面具有重要促进意义，能够间接提升我国经济水平，从根本上提高我国健康保障水平。
一、药物化学和分析化学的基本概念
(一)药物化学概念
所谓药物化学主要是将化学分子原理应用于药物研发，从科学角度分析化学药物的基本构成、生物效应及相应药性原理等相关内容，用于新类型药物研发。药物化学研究需要两方面来共同促成，其一是生物学，另外一方面是化学，其在药物研发中主要明确药物的活性物质或药性机制，分析患者用药治疗后，药效对机体的代谢作用，及机体对药物的适应情况及吸收情况等。
(二)分析化学概念
所谓分析化学主要是指对物质中相关药物成分、不同结构含量等进行测量，将测量的物质指标进行化学分析，其属于物质化学分析的一门科学，除此之外，有关于物质成分测量所用仪器也包含在内，属于分析化学的一部分。分析化学中对药物成分进行测量分析的方法被称为化学分析法，这种方法在测量过程中主要应用天平和所要测量的物质及试剂，将其用玻璃器皿盛放，将所测量的物质成分计量指标与测量过程中出现的化学反应两者相互对应分析，以此得出结论。另外一种分析方法即仪器分析，这种方法在满足上述作用的同时还能够进行微量分析及形态、结构分析等。
二、物理化学和分析化学的发展及作用
(一)物理化学和分析化学的发展
早在19世纪，物理化学这一概念被提出，并且于30年代和40年代蓬勃发展。物理化学概念被提出后科研人员研制出了磺胺类药物，投放于临床治疗，响应效果较好，对患者的预防感染及临床治疗均具有一定促进作用，在投放应用的10年内，β内酰胺类抗生素研发技术逐渐完善。于19世纪40年代有相关研究人员研究出了抗菌药物的药性、活性及药物机理等，将其与药物成分及结构等相关内容相互融合，用于新药的研制，就此不同种类药物越来越多。于19世纪末时，通过研究人员的努力，对于新药的研制不再仅依靠药物活性机理及其成分结构方面入手，新药的不断研制也是物理化学逐渐认识的过程，研究人员能够明确大部分种类药物在机体中出现的生化效应，能够明确不同类药物应用于人体其活性及产生的药效，就此于19世纪末可以通过不同类型、病症患者的实际患病情况入手，分析患病原因，实现新类型药物研发，对症下药治疗。
于20世纪分析化学理念被提出。分析化学除了分析方法以外，其能够用于新药研制主要依赖于分析仪器，在不断探索发展的过程中，仪器分析方法逐渐占据主要地位。在整个20世纪中，40年代至80年代之间，出现了三大重要学科领域，即材料学、环境学和生命学科，这三大学科通过与仪器分析方法联合应用研究，在一定程度上成就、完善了分析化学，促进其发展进步。从当今环境来看，仪器分析方法又与计算机信息科技相互联系到一起，以计算机为载体、以网络信息为媒介，将分析化学中测量的数据、信息进行整理、收纳，最终录入电脑，实现信息传输及智能分析。目前，信息化仪器分析中最具代表性的即为传感器的发现及图谱快速检索和实验室自动化等。
(二)物理化学及分析化学的作用
从不同角度来讲，物理化学和分析化学的作用存在一定差异，是不同的。物理化学更偏向于药物活性、机理及药性和机构的研究，极大促进了早期药学的研究与发展，为后续的新类型药物研发奠定了坚实基础。同时，20世纪内的分析化学主要是用于药物成分、剂量的测量及化学实验反应研究，其属于实验方法的一种，并且在仪器分析发展进程中，挖掘了与药学有关的不同学科，为药学研究提供更全面、系统的理论支持，促进药学研究。当前，仪器分析法融合计算机信息技术，实现了仪器分析的智能化和自动化，其具有测量分析数据准确可靠、操作迅速等优势，但是从另一方面来讲，仪器设备购置昂贵并且对仪器操作者要求较高，操作繁琐，这些都是局限性。从大方面来讲，物理化学和分析化学的丰富及发展对于我国药学研究均具有一定促进作用，通过对不同药物运作机制的研究和不同药物成分实验研究，研发了不同类型的新药物，将其用于临床治疗。
综上所述，药物化学和分析化学是药学的重要组成部分，两者在不断发展中融合不同新技术，为药物研发、临床治疗及医疗事业的发展都起到一定促进作用，具有重要意义。
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