摘要： 本文在SEI，即“系统―探究―创新”教学模式指导下,构建出一套旨在发展学生的科学研究能力、创造性思维能力，培养学生对学科知识的认识与应用能力的生命科学教学模式。
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关键词：教学模式；系统；探究；创新
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知识经济时代高科技已成为当代经济增长的决定性因素,在这种大趋势下,靠知识积累型教育培养的人,绝难在知识创新上有大的作为。要参与世界的竞争,必须对现行的教育体制、教学观念、教学管理、教学内容、教学方法、教学手段等进行全方位的改革。?
一、SEI教学模式的基本内涵?
SEI教学模式的全称为“系统(System)―探究(Enquiry)―创新(Innovation)”教学模式。它是针对大学生命科学实验教学而设计的一种新型教学模式。此模式的教学活动框架是以自然科学研究的一般方法为主线建构的。目的是让学生在系统、探究的实验中,提出假设、收集材料进行实验和观察,最终得出结论。??[1]?通过这一学习过程,使学生掌握和解决生命科学研究问题的一般方法和技能,培养学生的创造性思维能力,最终达到培养学生创新能力的目的。该模式在教学过程中有紧密衔接的7个步骤,要求循序渐进地针对不同的步骤训练和培养学生的发散思维和聚合思维能力。模式由宏观意义上的系统、探究、创新三部分构成,取每个单词英文的第一个字母,合起来称为SEI教学模式。?
系统(System):系统在文献中流行最广的定义将近40个,一般系统论创始人塔朗菲认为，系统是处在一定相互联系中的与环境发生关系的各组成部分的整体。韦氏大辞典解释为“有组织的或被组织化的整体”。我国科学家钱学森同志认为,系统就是“由相互作用、相互联系的若干组成部分结合而成的具有特定功能的整体”。??[2]?在SEI教学模式中,系统定位在以下两个层面:一是使学生系统地掌握、应用科学方法解决问题的步骤,包括:确定问题――提出假说――收集资料――验证假说――得出结论；二是使学生掌握、应用科学方法解决问题所需的一系列过程技能,如观察、推论、测量、解释资料、形成假说、分解和控制变量、实验构建模型。探究(Enquiry):探究学习理论的倡导者是施瓦布(J.J.Schwab)。探究学习让学生亲自动手、亲自体验,从事实验观察、实验操作、讨论、整理,最后得出结论。让学生在探究的学习中了解到科学概念形成的一般过程。创新(innovation):是SEI模式的最终目的,具体表现为:在实验的过程中训练学生的发散思维能力和聚合思维能力,帮助学生养成创造性思维的习惯,最终达到培养学生创新能力的目的。?
二、SEI教学模式的基本目标?
（一）宏观目标?
宏观目标可分为三个方面:第一,发展学生的科学研究能力。即指导学生沿着科技人员解决问题的一般思维过程,通过发现和探究的学习,掌握科技人员研究中的主要工作方法,如提出假说、收集材料、实验设计、演绎推理等,学会用实验的方法解决生命科学研究中出现的问题。第二,发展学生的创造性思维能力。即通过具体生命科学实验教学中的创造性教与学,重视学生发散思维、聚合思维以及直觉思维的培养,全面发展学生的创造性思维能力。??[3]?第三,系统地发展学生对学科知识的认识与应用能力。即让学生学会用系统的观点去分析实验现象及其解决问题的可能的途径和方法,系统地掌握生命科学中各种现象之间的直接联系和间接联系以及生命科学研究的基本方法和步骤。?
（二）中观目标?
SEI模式在中观上按“系统”分为3个层次:基础层次；综合、设计层次；科研层次。这三个层次在学生的科学方法的掌握、创新思维的培养和知识体系框架的形成过程中,循序渐进,各自相对独立又彼此联系。?
1.基础层次。基础层次的实验注重配合各专业理论课的教学,以演示性、验证性、基础性和实验技能操作与训练为主,目的是增强学生对理论的理解与记忆,增强学生严谨的科学态度和基本的操作技能,熟悉并初步掌握实验仪器与设备的使用。此阶段教师指导较多,课程安排在大学1-2年级,是后两类实验的基础?
2.设计、综合实验层次。实验教学形成独立授课体系,授课内容集成现代科技发展的新知识、新技术和新的实验方法,精心选用综合性、先进性、新颖性、应用性的实验来激发学生的求知欲,培养学生综合把握和运用学科群知识的能力,让学生自由选做各种研究方向的实验。学生通过此活动可激发学习兴趣,把握相关研究领域的知识与能力。教师与学生为双主体。课程安排在相应的理论课结束以后,在大学2-3年级。?
3.研究层次。在优秀实验教师与技术人员的指导下,鼓励学生从教师的科学项目研究中,从社会生产实践中,从教学改革实践中,寻找研究课题,独立设计,自查资料,自拟实验方案,进行探索创造性实验。学生可根据校方安排进行(一般是参加课题组,承担一部分研究内容或仅仅做助手),也可结合毕业论文在第4年进行。?
设计类、综合类实验的开设不仅可以拓宽学生的知识面,而且还能实现多学科间交叉和渗透。因学生在查阅资料、设计实验方案的过程中,要利用所学的知识,还可能涉及其他相关学科。学生从确定问题开始就要自主地去完成文献的收集、假说的设定、实验的设计和观察。学生在一系列实验过程中,必须开动脑筋、活跃思维、精心设计、严谨求证、仔细观察、分析现象、得出结论。这一活动本身就孕育着创新能力的培养和提高。研究型实验吸收本科生参加,在我国还鲜有尝试,这一活动,对培养学生的创新精神,大有好处。?
（三）微观目标?
模式中微观层次的基础层次实验选取以训练学生掌握生命科学基本研究方法和基本实验技巧的实验为主。如能体现科研基本研究方法的孟德尔分离实验、光谱分析技术、层析技术、电泳技术、制片技术、显微摄影技术等。其实验内容可根据相应的专业课程的内容而设定。这些技术应该是生命科学研究中的通用技术,不因学科的进一步分化而丧失意义。?
综合设计类实验的周期较长,例如组培实验要2-4个月,但它很系统,而且,较长时间地把学生的注意力集中在某个或简单或复杂的问题上,会锻炼学生的注意力,这对将来学生从事科研工作,产生“顿悟”极有好处。?
三、SEI教学模式的基本教学程序?
SEI教学模式的基本教学程序是:提出目标→确定问题→提出假说→收集材料→实验设计→实验观察→得出结论。1.提出目标。教师把学生在实验结束时究竟要达到什么目的,予以明确的陈述,即提出一个目标。这个目标是实验的最终目的,是实验的理性升华。2.确定问题。将目的精炼为更确切的陈述形式,让学生按照科学研究的思维过程,去完成一个项目实验。确定问题的关键是有一定的难度,能将学生所学课程的理论应用到以研究为主的实践活动中。教师应尽量提供足够数量的、难度相近的实验,让学生自主选择,以激发学生的责任感,这是引起学生学习动机的很重要的一点。3.提出假说。假说就是一种假定性理论解释。学生根据已有的知识和科学原理,提出关于未知事实(包括现象间的规律性联系,事物存在的原因,未来事件的出现)的假定性解释,这是为解决问题而做的初步猜测或设想,是科学活动中十分重要的智力活动手段。假说应当与学生原有的认知结构相联系,师生是互动的。在此过程中,使学生学会发展自我概念和处理信息的能力。此阶段多用演绎法,是一个从一般到特殊的过程,即在原有的基础上,大前提是一个概念、定义或一个概括,小前提是要进行的实验,结论是解释推理或者是预测推理。对演绎推理过程的认识,可赋予学生一种分析自己思维的工具,并提高准确地处理信息的能力,即要提高学生的思维能力,就得使他们理解演绎推理的过程,来分析结论所依据的前提,最后一步得出结论、验证假说时,这个思维过程还将体现。4.收集材料。收集材料围绕假设展开,可以从教材、参考书和相关的专业文献上查找,考虑到学生的知识宽度和广度,教师可以开列参考书目为学生指明方向。这是培养学生科学研究能力必不可缺的一环。提出假说和收集材料两个过程是可以互换的。一般情况下,假说的提出应在收集材料之前,但也有的学生喜欢先收集资料,再在资料的基础上提出一个或几个假说。从提出假说到收集材料这个过程可能要循环反复几次,以修订、再确定、否定已确定的假说。在此过程中思维活动的特点是:发散思维过程与聚合思维过程均十分活跃,并交替进行。5.实验设计。对所要进行的实验,做一个初步考虑,包括说明技术路线的具体实施方法(如果文献上能够找到现成的方案或方法,则要分析一下为什么要这么做?优缺点是什么?是否需要改进,完成独立的独创性实验设计需更加严密的考虑)、实验药品、实验材料、实验仪器的准备、具体时间安排等。设计计划是灵活的,允许学生在设计方向、工作时间、实验方法上做选择。6.得出结论。做完实验后,把实验结果进行整理与评价。将实验结果与已知的经验或理论联系起来,加以解释,这是整个实验教学的最后一个步骤。教师要求学生承认全部观察现象,这将鼓励所有的学生专心所学的课程。不断鼓励学生,并相信学生的一切回答都是可以接受的,这样做的目的是为了改善学生对学校的态度和促进学生自我概念的形成。这个过程的目的是发展学生在实验过程中的技能,运用已经观察到的现象得出结论。这种得出结论的方式是归纳式。归纳式是传授概念和概括的有效手段,也是激发学生动机的有效手段。它通过促进学生的积极性和过程技能的发展,来增加学生对活动的积极性,促进学生的个性发展。?
四、SEI教学模式的评估原则?
根据本模式的基本教学目的(学生的应用能力、创造性思维的发展、发明的才能、坚忍不拔的精神来解决问题的能力等),教师一般应更注重过程的评估,而不仅仅将注意力放在最终的实验报告和实验结果上。其评估原则是:1.注意观察学生的实验过程,包括实验的具体操作,实验时的具体思维特点(主要看发散性思维的活动方式)。看其对实验研究方法的掌握情况以及将理论知识应用到实际过程中的能力。2.看学生将实验结果与实验材料联系的能力(即理论指导实践的能力,一般方法是让学生陈述整个实验过程,包括思维活动和具体操作),看其对科学研究方法的掌握、知识结构的掌握情况。3.对事实结果的概括能力,即从特殊到一般的过程,看能否用理论解决其他问题。?
参考文献?
[1]古宽贵.发挥学生主体作用是创新教育的关键[J].德阳教育学院学报，2000，(02).?
[2]肖庆瑛.创新教育课堂教学设计的基本思路与策略[J].教学与管理，2003，(08).?
[3]徐展,张庆林.关于创造性的研究述评[J].心理学动态，2001，(01).?
[责任编辑：杜红艳]
收稿日期：2012-01-25?
作者简介：冯云龙（1989-），男，黑龙江肇州人，大庆师范学院学生，研究方向：生物技术。