專題化實驗論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇專題化實驗論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

2008年上海高考第12題取材于筆者在《化學教學》發表的論文“試紙上的微型電解實驗”[1], 該題依據實驗中的現象,由于采用簡單易行的微型化學實驗操作,實驗真實性得以顯現,在知識與能力的考查基礎上更加培養學生科學求實的態度。

自從29屆國際奧林匹克化學競賽實驗試題采用微型化以來,國內各類化學試卷中都不同程度地出現以微型化學實驗為背景的題目。試題中的信息在學生中快捷、廣泛地傳播;從以微型實驗為情境的化學習題入手,另辟蹊徑,可以展現微型化學實驗儀器的應用,表達綠色化學的設計理念。

從期刊的影響力出發,筆者從目前化學教育研究領域比較權威的三刊(《化學教學》、《中學化學教學參考》、《化學教育》)以及以實驗儀器研究為特色的期刊《教學儀器與實驗》中的微型化學實驗論文中取材,從不同角度出發編擬化學習題。

1以微型反應裝置創設情境

如同常規實驗裝置的組裝目的一樣,微型實驗儀器同樣可以完成氣體的制備、物質的合成、氣體的干燥和凈化、尾氣的吸收等基本操作。以此創設化學試題情境,考查基礎知識、基本技能。表面上看,只是提供給學生化學常規實驗裝置的縮微化,但儀器的微型化給解題帶來了陌生感,尤其是儀器體積小帶來的特殊操作細節,例如試劑的取量、反應程度的控制、尾氣處理等――這些都是實驗論文作者闡述的實驗注意點,也恰是學生在實驗操作中容易忽略的因素。

例1、硫化氫是一種有臭雞蛋氣味的有毒氣體,采用常規儀器進行制備和性質檢驗,常因氣密性不佳而對環境產生污染。周老師采用六孔井穴板和注射器組裝出以下微型反應裝置(如圖1所示),向各井穴加入指定的試劑與物料,然后用生料帶纏繞井穴塞1-2圈后插入6 孔井穴板的井穴中并旋緊塞子,使井穴塞緊密地蓋住井穴,以細乳膠管把前一單元出氣管與相鄰單元的進氣管逐一連接起來,保證沒有硫化氫泄漏。該實驗無需通風櫥即可進行,對反應廢物摸索了實驗后處理方法,體現了綠色化學實驗的要求[2]。

(1)1號井穴里裝有少量FeS固體,實驗裝置按圖搭建完畢后,把吸有稀硫酸的注射器緩緩下推,就可以有連續平緩的氣流產生。請問1號井穴孔發生反應應為_______________________________。

(2)2號井穴內只放入一張濕潤的白色醋酸鉛試紙,且“短管進、長管出”。其作用是(填寫兩點):____________________________________。

(3)3號井穴孔盛放少量溴水,其主要作用是證明H2S的____________________(能呈現出該性質的),還可以用____________________溶液代替。

(4)4、5、6井穴孔分別盛放了0. 1 mol?L-1 ZnSO4、0.1 mol?L-1 CdSO4、0. 1 mol?L-1 CuSO4溶液,在實驗中分別產生了白色、黃色和黑色沉淀,說明了這些金屬硫化物的________(性質)。

(5)7號井穴孔盛有________(填寫藥品),其目的在于____________________。

評點:該題主要考查硫化氫氣體的制備、氣體檢驗、性質驗證、尾氣處理等。一切都基于基礎知識、基本技能,只是通過微型化學實驗裝置呈現情境。

答案:(1)FeS+2HCl=FeCl2+H2S; (2)緩沖作用(安全瓶), 檢驗硫化氫氣體; (3)還原性, 酸性高錳酸鉀; (4)難溶性; (5)NaOH溶液,吸收尾氣

例2、“電凝聚氣浮法”是一種工業上處理廢水的常用方法,我們用塑料多用滴管作為載體,以微型實驗的形式呈現了該方法的原理。先在100 mL燒杯中加約50 mL蒸餾水,再添加3滴CrCl3溶液作為無機污染物,另加少許泥沙和硫酸鈉,用玻璃棒攪拌使之渾濁,得模擬廢水,標記為A。用塑料多用滴管吸取廢水A,從液泡兩側分別插入兩根大頭針(兩針不相互接觸), 用鱷魚夾、 導線將兩根大頭針與電池(9V)相連,即可對廢水進行電解[3]。

(1)電解開始,陰極釋放出大量氣體,請寫出電極反應式________________________________;

(2)陽極現象不明顯;片刻后,溶液中生成大量綠色沉淀,隨著陰極氣泡大量逸出,綠色沉淀隨之上浮至液面。已知大頭針主要成分為鐵,請推測陽極可能發生的兩個反應式為:____________;

(3)綠色沉淀中不僅包括由陽極產生物與溶液酸堿性變化而生成的不溶物,還包括沉淀_______(填寫化學式),這就表現出對污水中的金屬離子進行清除。

(4)本實驗中在電解液中添加硫酸鈉的目的是____________________。

(5)另取一份相同廢水,滴加3滴苯酚溶液作為有機污染物,再加3滴亞甲基藍使其顯示顏色,添加食鹽至飽和,標記為B;用塑料多用滴管吸取廢水B,采用如上圖的裝置,只不過將陽極大頭針更換成全活動鉛筆專用筆芯,在電解后的溶液中滴加FeCl3溶液不發生顯色反應,說明____________。更換陽極材料原因是__________________________(用電極反應式說明);

評點:化工生產是化學教學的重要內容,但一直是實際教學中欠缺的,通過微型化學實驗模擬實際問題可以幫助中學生了解化學與技術、體會時代性增強學生學習的使命感和責任感。該類試題適用于《化學反應原理》模塊的“電解池”、《化學與技術》模塊中的“水處理技術”、《化學與生活》模塊中的“化學與環境保護”,以及《實驗化學》模塊中提出的“能發現學習和生產、生活中有意義的化學問題,并進行實驗探究”。

答案:(1)2H++2e-H2; (2)Fe-2e-Fe2+,Fe2++2OH-Fe(OH)2; (3)Cr(OH)3;(4)增強導電性; (5)苯酚在陽極釋放的強氧化性氣體作用下已發生了轉化,避免陽極材料本身被氧化。

2以微型實驗引導實驗改進思維

在各大期刊發表的微型化學實驗論文多為一線化學教師或高校實驗研究者發表,如果只是簡單地在學生面前重現這些素材,對他們自身的實驗素養提高有限;而通過試題的巧妙設置,將學生也引入到對實驗的設計思路中去,有利于提高他們對微型化學實驗的深刻認識,也有利于他們創新思維的發展。

微型化學實驗不是常規實驗的簡單縮微或減量,而是要在微型化的條件下對實驗進行重新設計和探索,達到以盡可能少的試劑獲取盡可能多的化學信息的目標。

例3、用一個小注射器和小塑料反應管做反應儀器,兩者中各有一種化學物質,反應后將注射器針頭扎入一根帶火星的香煙里推動活塞,發現竄起一大串火苗[4]。請問,塑料試管中盛放藥品為________,注射器中盛放____________藥品。該實驗可以代替常規實驗中的實驗是_______________。

評點:注射器是化學實驗改進中常用的替代品,在微型化學實驗中常常需要挖掘其功能進行設計,在命題中應用中能幫助學生體會到。圖3中的注射器代替分液漏斗,圖4中的注射器起到氧氣收集的作用。

答案:MnO2,雙氧水,氧氣的制備和氧氣的助燃性質

3以微型實驗題干提供探究和評價的平臺

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近年來科學探究實驗在化學新課程考試中廣被重視,這些實驗題不再象以往的實驗題平鋪直敘――單純的“課本知識加實驗加填空”,也不象大學知識“下放”的新信息實驗題,而是促使考生多想實驗的整個過程:“做什么”、“怎么做”、“為什么這樣做”、“選取哪些因素作為實驗變量”、“可能什么原因”、“還有沒有更好的改進方法”、“這樣的實驗有什么實際用途”等等,更加促使考生像科學家一樣進行探索,達到真正考查科學思維的目的。微型化學實驗與常規化學實驗相比,一樣能提供符合教學需要的實驗內容,更能提供多個相關實驗的優化設計過程和滿足使用者自主探究的基本條件[5]。以微型化學實驗論文素材命題,為訓練學生探究思維和評價能力提供了一個適宜的平臺,也為一線化學教師提供了巧妙的探究思路,有助于教師拓寬視野。

例4、紫甘藍,又名紫卷心菜,所含花色苷色素的顏色會隨pH改變,一般遇酸變紅,遇堿變綠。向點滴板上一凹槽滴加一滴紫甘藍汁,再滴加一滴硫酸鈉溶液,用連接導線的鱷魚夾各夾住一根鉛筆芯,將電極一端浸入紫甘藍汁液面以下[7]。

(1)當導線分別與電池兩極相連,發生現象是:

陽極_______________________________;

陰極_______________________________。

用鉛筆芯將兩極所在位置的溶液攪拌均勻,發現整個液滴呈現紫色,(用離子方程式)說明發生反應為_________________________________;

(2)若采用大頭針作為______極電極,則對以上實驗現象有極大干擾,這是因為_____________;

(3)以各類典型的酸堿鹽溶液作為輔助試劑加入紫甘藍汁中,以鉛筆芯作為電極進行電解。請預測實驗現象并完成下表1:

(4)將添加NaCl溶液的甘藍汁電解后溶液攪勻,最終竟然消褪為無色。這是因為__________;

(5)以上實驗是以_______、_______作為變量開展的探究活動,如果你是實驗設計者,從該實驗的特點出發,你還會挑選_______作為變量。(開放性問題,答案合理即可);

(6)如果你是實驗競賽的評委,你將該實驗與你們常見的電解實驗對比,請提出一些評價意見(至少寫出兩點,開放性問題,答案合理即可)。

評點:微型化學實驗試題取材于實驗探究論文,突出真實性;注重實驗條件,突出思考性。本題不僅以紫甘藍汁作為創新情境考查電解規律、中和反應等基本原理,還從異常現象原因探究、變量控制等角度促使學生對實驗原理進行深層思考,并且通過開放性的問答培養學生評價和鑒別能力。

答案:(1)2H2O-4e-O2+4H+; 2H2O+2e- H2+2OH-; H++OH-=H2O; (2)陽極;作為陽極的金屬電極比水更容易被氧化,產生有色離子如亞鐵離子、鐵離子對甘藍汁顏色有干擾; (3)電極附近溶液變紫,有氣泡產生;電極附近有大量氣泡產生;紫色;迅速冒出刺激性氣味的氣泡,電極附近溶液變紅;迅速冒出氣泡,電極附近溶液變紅; (4)電解NaCl溶液陽極產生的Cl2將電解對象漂白; (5)電極,電解質溶液;載體、電解體系等; (6)參考評價意見:評價之一:紫甘藍汁不僅充當電解對象,還兼作實驗中的酸堿指示劑,一舉兩得;評價之二:該微型實驗只采用了一滴紫甘藍汁液作為電解對象,降低成本,操作方便,大大減少了實驗時間,適合學生自己動手操作觀察探究;評價之三:紫甘藍汁取材于純天然,整個實驗用量又是微量,所以充分體現綠色環保的理念;評價之四:實驗現象明顯,有利于學生加深對電解本質的理解。

4 反思

在科學教育中引入習題的初衷是鞏固和加深對知識的理解,考查學生掌握知識的水平,培養學生應用知識解決問題的能力。每一道習題都是從原始問題抽象而來,然而有相當一部分已經把其中的一些次要細節、非本質的聯系舍去,也沒有將科學現象與事實作為背景,甚至完全脫離科學現象,學生思維的一部分已經被習題編制人員“越俎代皰”地完成了。同時,習題教學還存在著模式化傾向,缺乏科學思想的分析,太重視程序與計算、熟練與技巧。因此,在一定意義上說,我國學生創造能力的匾乏是習題教學的直接后果。事實上,科學最重要的基礎是源自實驗現象的,首都師范大學專家曾提出通過引進原始問題來逐步使習題教學與原始問題教學相結合,從而達到提高科學教育效能的目的。而發表在各種期刊上的實驗論文能表現論文作者所作出的技術性和認知性研究的原始工作,是教學科研過程中的一種生成資源[8],也是原始問題的一種表現形式。筆者近年來以微型化學實驗為主要研究方向,并嘗試將所設計的原創實驗素材融合入課堂教學、探究活動中,發現對提高學生解決問題能力、實驗分析評價能力有較明顯的促進作用;于是進而取材命題,拋磚引玉,目的之一是及時推廣課程改革中來自教學一線和高校專家的實驗研究經驗,從而使研究成果迅速轉化為“生產力”,不斷推動實驗教學研究工作向縱深發展;更希望這些原汁原味的實驗素材呈現出反映科學概念、規律本質的原始問題和未被加工的典型實驗現象和事實,使學生大腦充分開放、思維觸角充分發展,體會到與原論文作者研究過程中類似的思路和體驗,甚至在條件允許前提下,用微型化學實驗這種耗材少成本小的實驗手段完成符合綠色化學理念的驗證、改進和探究,達到知識升華的目的。

建議化學命題者可以認真研究各種期刊登載的微型化學實驗專題文章,將其素材開發為創新試題:具有提問多樣化、知識探究化、信息情境化以及形式開放化等多方面特點,為促進化學習題教學提供優質的題材[9],同時也促進微型化學實驗能在中學得到普遍重視和合理應用。

參考文獻:

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[3]陳凱,劉少賢,張麗娜.電化學法處理廢水的微型模擬實驗[J].教學儀器與實驗,2008,(10):39～40.

[4]陳博,陳凱,胡益民.有關煙草的化學實驗集錦[J].中學化學教學參考.2008.(7):46～47.

[5]宋心琦.關于發展和推廣微型化學實驗的一點看法[J].化學教學,2008,(2):1～2.

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[8]易章和.充分利用生成資源命題推進化學課改評價研究[J].化學教學,2005,(10):41～43.

篇(2)

廣州市小學信息技術學科新課程于2004年全面鋪開，各區在落實新課程實施的進程中，主要凸顯了三方面的問題：

第一，教材與課程發展的適應性問題。教師、學生與課程間的關系不斷地相互磨合，課程本身也隨著社會的發展不斷演化，而廣州市小學信息技術教材無論是容量還是體例樣式上沒有發生質的變化。

第二，課程與學習的適應性問題。在課程實施中我們普遍發現，同一區域不同學區之間，或者同一班不同學生之間的學習起點差異都比較大，一刀切的教材學習內容難以滿足學優生的學習需求。

第三，學習承載的體系性問題。不少教師在實踐中發現，要較好地實現承載教學資源、形成學生學習的電子檔案袋以及實現作業提交、作品評價等功能，需要尋找一套具有實踐公共意義和價值的學習平臺。

為嘗試研究解決第一、第二個問題，考慮到如果自行編制區本教材作為對市教材內容的補充，可能編制文本性材料的周期較長、可操作性不足。而通過開發網絡課程的方式提供給不同發展階段的學校及學生使用，既可豐富目前廣州市小學信息技術課程內容體系，又可以滿足任課教師的資源需求，還可以解決不同層次學校對課程需求不同的問題。

為嘗試研究解決第三個問題，筆者在接觸到相關專家推薦的Moodle學習平臺后，結合自己前期對其系統功能的學習和區內一些先行者的教學實踐，嘗試基于Moodle開發小學信息技術的網絡課程包去解決上述三個問題。

因此，筆者從2009年開始開展基于Moodle的小學信息技術學科網絡課程建設研究，研究時長為3個學年。

二、研究界定

1.什么是Moodle

Moodle是目前世界上最流行的課程管理系統 （CMS）之一，由于它是一個開源、免費的應用軟件，并且教育理念先進、開放，使得全世界的教師和愛好者都可以參與到系統的設計開發中，其功能越來越強大，版本不斷完善，得到了廣泛的國際認可和應用[1]。該軟件在我國自2006年起由黎加厚教授推廣，應用范圍不斷地擴大，其理論與實踐研究得到發展，不少中小學教師也參與到開發與應用研究中去。Moodle具有承載學習資源、便利的知識測試、收集學習成果、拓展師生交流途徑、提供多種評價方式、促進學生自主學習[2]等功能特點，能夠使課程資源體系化，也利于課程基于網絡的跨校合作共建共享，豐富課程本身的思維內涵。

2.什么是網絡課程

網絡課程是目前高等學校教學資源建設的重要內容之一，對網絡課程的本土研究啟動于2003年，并隨著互聯網的發展而發展的。何克抗教授指出：“網絡課程是在先進的教育思想、教學理論與學習理論指導下的基于 Web 的課程，其學習過程具有交互性、共享性、開放性、協作性和自主性等基本特征”[3]。網絡課程作為信息互聯時代的另一種學習資源形式和學習活動形式，有其研究的迫切性和價值性。但囿于傳統課程的實施習慣、目前應考的教學體制及未成年人學習特點等因素，網絡課程在基礎教育的發展還比較緩慢，特別是在應考文化學科更難以開展。

3.本研究指向

對于小學生而言，完全意義上的網絡課程學習顯然不適切于他們，在面授課堂中及課后，由教師組織開展引領之下的基于學習平臺的混合學習，基礎教育的一線教師已有實踐嘗試。本研究指向的基于Moodle的網絡課程，就是基于混合學習意義下的網絡課程，是面向雙主教學（以教師為主導、學生為主體）的Moodle平臺課程。網絡課程由8個系統構成，分別是教學內容系統、虛擬實驗系統、學生檔案系統、診斷評價系統、學習導航系統、學習工具系統、協商交流系統和開放的教學環境系統[4]。本研究將結合傳統課程及Moodle的功能特點，研究與傳統課程相接洽、體現知識內容學習部分的教學內容系統的制作結構和樣式，以及使用體現Web課程優勢的交流、互動評價的操作方法等。

三、國內研究

為了解基于Moodle的網絡課程開發建設的研究情況，筆者進入中國知網數據庫對學位論文和國內公開發表的學術論文進行文獻研究，分別以面向Moodle的研究、面向網絡課程的、面向Moodle平臺下的信息技術課程開發研究三個維度進行查詢。文獻查詢時間為1996年起，查詢得到Moodle研究的文獻積累起始時間為2004年，對其進行分析的文獻發表時間為2004年1月至2012年12月之間。經過對文獻的質性分析，得到如下發現：

基于Moodle開展網絡課程的研究尚少，開展信息技術課程研究的更少，反映出本研究的現實需求和價值。從研究設計的構思考慮，我們要從虛擬學習共同體構成的學習主體、學習客體、共同體三個核心要素和工具、規則、勞動分工三個調節要素的理論分析出發[4]，我們的理論與實踐結合的研究還遠遠不夠，就“基于Moodle的小學信息技術網絡課程開發研究”而言，圍繞虛擬學習共同體的結構要素參考借鑒網絡課程的相關研究以及其他學科的研究經驗的同時，還要針對信息技術學科的特點，結合小學生的認知學習活動心理進行研究[4]。

四、理論基礎

本研究第一核心詞是課程建設，第二核心詞是網絡課程，因此，在研究中首先以課程理論和網絡課程理論作為上位指導。其次，綜合信息技術教育理論及方法、Moodle系統及其建構主義的設計理論為中位指導。再次，受教學設計理論、多媒體資源開發的標準等指導開展具體設計與制作。

五、研究設計

1.研究目標與內容

（1）研究基于市課程各內容模塊的知識體系及地方課程知識體系；

（2）研究基于Moodle網絡課程包制作的結構樣式；

（3）開發基于Moodle網絡課程包結構樣式下的課程包；

（4）研究基于Moolde網絡課程的教學模式和學習模式；

（5）研究基于Moolde網絡課程的學業評價方式。

最后形成一套基于Moodle的小學信息技術網絡課程包開發的樣式、方法及其教與學的模式、學業評價方式。

2.研究的方法

采用基于設計的研究方法、行動研究法不能對研究假設、研究實踐進行循環迭代設計和驗證修正，同時使用個案研究法，通過教學案例的個案和實驗學校的個案進行研究，尋找具有代表性的個案以支撐研究框架的假設和實證。

3.研究的技術路線（如圖1所示）

在本研究中，基于設計的研究及相應的行動研究教學實驗有兩個切入點：一個是研究團隊成員的操作切入點，另一個是研究主持人的操作切入點。第一階段是組織研究成員對Moodle的教學案例及相應課程包進行案例體驗。第二階段是組織團隊成員學習基于Moodle的平臺基本操作及課程制作技術。第三階段是進入課程的設計與迭代修正階段：研究主持人在前期課題申報的基礎上再次進行文獻查詢的深度分析，形成關于Moodle課程設計的前人成果基本梳理和觀點，設計區域性課程包的首次框架及相應的教學模式；研究團隊成員在培訓學習之后開始進行課程制作的實踐體驗，并嘗試將制作的課程用于課堂教學；研究主持人對實驗案例進行觀課與分析，與實驗教師進行交流互動，修正區域性課程包的首次設計，形成首次設計的微調版本或大幅度修改的二次版本，二次版本同時指導教師繼續進行立足校本的課程制作和教學實驗，循環類推，螺旋上升。

圖1 研究的技術路線設計

研究主持人為區域性學科教研員，研究團隊成員均為區域小學信息技術學科的核心骨干，具有一定的開展技術研習、課程制作和教學實驗的能力，專業認知的對話層次相近及互補，形成了研究主持人的研究設計與研究團隊成員操作驗證的研究操作程式。實驗學校分別是研究團隊成員所在的學校，包括省一級優質生源公辦學校1所、優質生源民辦學校1所、農村相對優質生源學校1所、農村學校1所、城鄉結合部學校1所。

六、研究過程

研究分為六個階段。第一階段是文獻初期研究與培訓學習階段（2009年9月至2010年1月）；第二階段是實驗點學校實驗及課程立項申報階段（2010年3月至2010年7月）；第三階段是課程內容梳理與實驗內容選取階段（2010年9月至2011年1月）；第四階段是實驗學校課程包制作及教學實驗階段（2011年3月至2012年1月）；第五階段是文獻深度分析、區域性課程包制作及實驗課展示階段（2012年3月至2013年1月）；第六階段是成果整理和加工階段（2013年2月至2013年5月）。

七、研究成果

1.物化成果

（1）搭建了區域性Moodle網絡課程平臺及形成系列課程包

Linux系統下的Moodle平臺安裝與設置優化，對教師的技術能力有一定要求，并非每一位教師均能勝任。研究團隊搭建了區域性Moodle網絡課程平臺作為公共實驗平臺，實驗教師基于它建立本校的實驗課程包并開展教學試驗，通過多輪實驗調整，最后形成區域性系列課程包若干，內容包括畫圖軟件和金山文字兩個模塊。

（2）形成了兩種Moodle型網絡課程的頁面建設樣式

經兩年研究，形成了兩種頁面建設樣式，一種是單元化專題，另一種是微專題?！皢卧瘜ｎ}” 一般是圍繞教材章或節進行編排的知識塊而設置，結構比較完整，知識量較多，例如以章為單位設置專題?！拔ｎ}” 是研究成員創新設計的呈現方式，它適合于學習內容較少、內容較獨立的專題。微專題可以是一個課時的學習內容，也可以是某課時內某知識點的內容。兩種形式的選擇視學習單元的需要來劃分課程包內容[5]。

單元化專題的學習時間跨度較長，知識之間的關聯十分緊密，制作時采用一個Moodle課程制作一個單元內容的方式，它在Moodle課程頁面界面的呈現形式如圖2所示，學習者登錄進入課程后將見到圖中的頁面內容結構。在一個Moodle課程內可以設計制作多個微專題內容。微專題制作后的Moodle課程頁面的呈現形式如圖3所示[5]。

圖2 “單元化專題”的頁面結構

圖3 “微專題”的頁面結構

（3）構建了基于Moodle的小學信息技術自主學習模式

基于網絡課程的“主導―主體”理念設計構建了Moodle的小學信息技術自主學習模式。該模式由目標范例圖示、任務序列、拓展學習、評價測試四個部分組成，分別對應學習過程中的“目標導學―自主學習―拓展提高―學習評價”四個環節。其模式如圖4所示：目標導學由直觀可視的圖片范例提供；自主學習環節由教師制作好的任務序列與配套素材資源、幫助序列和作業提交模塊組成；拓展學習提供相應經過加工的資源與任務給學生；最后，學生要完成自我評價、互動評價和本課的知識技能測試。與其配套的課程包內容頁面標題結構樣式，以“矩形與橢圓工具的使用”課程包為例（如圖5所示）。此模式的目標導學、自主學習支架搭建、學習活動組織與實施由教師起主導作用；任務學習與完成、學習進程、問題解決方式則由學生始終發揮著認知主體的作用；不同的任務序列則為學生自主學習的主線[6]。

圖4 基于Moodle的小學信息技術自主學習模式

圖5 “矩形與橢圓工具的使用”的課程包頁面標題結構

2.論文成果

通過研究，圍繞平臺搭建與優化、國內同類本土研究綜述、學案設計、頁面樣式制作、與其相適應的教與學模式構建等主題撰寫、形成了論文成果9篇（見表1）：

表1

八、研究結論

回顧利用Moodle平臺建立網絡課程包解決教學承載一體化、緩解教學差異大、更新市課程內容實現區本教學個性化等研究目的和研究假設，通過1年的前期研究準備、2年的基于設計的研究和教學的行動研究，取得了一定了成果，得出如下結論：

1.Moodle平臺在技術上的普適性不足，只適合于個性化課程的建設

（1）Moodle平臺安裝技術門檻高，對教師的技術能力有一定要求，不適宜每所學校都獨立安裝服務器；

（2）如果以區域性公共Moodle平臺的方式提供給師生使用，同時支撐多個班級異地使用，對服務器要求極高。

因此，利用Moodle進行信息技術課程建設，適合于有條件的區域、學校及有能力的教師進行個性化課程的建設，不適宜普適推廣。

2.制作課程的難度不大但較為煩瑣，教師需要花費大量的時間去制作課程包

Moodle的操作思維與一般的網頁制作工具的操作思維不同，教師從學會Moodle的基本操作到會制作課程需要一定的時間練習和適應過程，從掌握制作課程的操作到懂得結合學科教學不斷優化課程包的內容結構樣式和教學活動的形式，還需要較長時間的實踐磨合。

3.學生適應基于Moodle平臺的學習模式需要一定周期的訓練熟習

組織學生開展基于Moodle平臺的學習，既要使學生適應該平臺的一般操作，還要熟悉教師設置課程包的樣式習慣，還要形成自主閱讀和學習的習慣，這需要一定周期的訓練熟習。研究發現，學生需要3～4課時才開始逐步適應，而且周課時要在每周2課時的基礎上，不然，相隔時間過長，所需要熟悉的課時量則要加倍。

4.構建的基于Moodle的小學信息技術自主學習模式有成效

研究論證形成的基于Moodle的小學信息技術自主學習模式，有目標范例圖示、任務序列、拓展學習、評價測試四個部分及與其配套的頁面內容結構樣式、教學組織環節，能夠支撐教師有效地開展主導、引導學生基于Moodle課程包的課堂自主學習，還可以實現課外的自主學習。在開展該模式學習方式的中后期，學習成效開始顯現，論證了“利用Moodle平臺建立網絡課程包解決教學承載一體化、緩解教學差異大、更新市課程內容實現區本教學個性化”的研究目的和研究假設，實驗班取得了較好的效果。

九、研究創新點與局限性

1.研究創新點

構建并實驗論證形成了小學信息技術網絡課程制作的頁面建設樣式、內容結構及與其配套自主學習模式，并得出基于Moodle平臺進行網絡課程開發的技術普適性不足，前期花費時間和精力成本高、學生需要時間和學習習慣適應等結論。

2.研究局限性

由于開展Moodle教學研究的普適性不足，并不是每一個研究成員都能夠按照研究團隊的要求制作課程和開展實驗教學，使實驗班范圍還不夠寬，實驗對象的多樣性不足，有待研究成果進一步驗證和完善推廣的時候，增加農村學校實驗、城鄉結合部學校實驗班進行二次實驗驗證。

參考文獻

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關鍵詞：地理信息系統；遙感數字圖像處理；教學改革

作者簡介：劉春國（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大學測繪與國土信息工程學院，講師；盧曉峰（1981-），女，河南洛陽人，河南理工大學測繪與國土信息工程學院，講師。（河南焦作454000）

基金項目：本文系河南理工大學教育教學改革研究項目（項目編號：2008JG035）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）10-0081-02

當前，遙感已經或正在走向全面應用階段。國際遙感應用發展的實用化、業務化、產業化、精細化特征明顯，但我國遙感應用水平還不高，根本原因是基礎研究薄弱，缺乏多學科人才共同努力。[1]培養一大批經過系統知識培訓、熟練掌握遙感科學理論和應用技能的地理信息科學人才，滿足社會對地理遙感信息高技術人才的迫切需求，是高等教育的責任所在。

1998年教育部新增地理信息系統本科專業后，我國GIS教育發展形勢空前活躍。經過10余年的教學實踐和探索，逐步形成了比較穩定的GIS專業課程體系與課程設置方案。[2-5]遙感系列課程（遙感物理與技術、遙感數字圖像處理、遙感地學分析與應用）成為GIS專業課程體系中的重要模塊，說明GIS學科建設的負責人已認識到培養掌握遙感技術的GIS人才的重要性。遙感數字圖像處理是遙感過程的重要一環。充分利用各種圖像處理算法從遙感數據中獲取各種生物物理參數和土地覆被/利用信息，可以為自然和人文生態系統的空間分布式模型提供輸入參數，在遙感技術應用中占有十分重要的地位。近幾年河南理工大學（以下簡稱“我?！保〨IS專業開設了“遙感數字圖像處理”課程。圍繞如何提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量，筆者從革新課程體系、協同教學、優化教學內容、豐富實踐教學手段等方面進行了一系列探索。

一、革新遙感課程體系，突出“遙感數字圖像處理”課程地位

隨著遙感技術及其應用的迅速發展，很多專業開設了“遙感原理與應用”課程，內容分為三大模塊：遙感基礎、遙感圖像處理及分析方法和遙感專題應用。這種課程設置模式比較適合早期GIS專業遙感課程教學或選修遙感科學技術的某些專業，對于當前GIS專業遙感教學則存在明顯缺點。主要問題是對“遙感數字圖像處理”教學重視程度不夠，對數字圖像處理在整個遙感過程中的重要性體現不足，與遙感地理信息系統融合集成的一體化趨勢不相適應，與國民經濟各部門遙感業務日益普及的態勢不相適應，與社會信息化深入發展的狀況不相適應。人才培養滯后于社會需要，不能滿足對高素質地理遙感科技人才的需求。

我校GIS專業總結多年遙感課程教學實踐經驗，革新了遙感課程體系，設置了“遙感概論”、“遙感數字圖像處理”、“遙感應用分析”、“遙感數字圖像處理實驗”等遙感相關課程，規劃了遙感系列課程的主體教學內容?！斑b感概論”要求學生掌握遙感及其應用的基本科學工程背景知識，重點內容是電磁波與地表物質相互作用的基本原理、遙感數據采集、傳輸和成像機理，從可見光-近紅外、熱紅外、微波（主動方式和被動方式）波譜段介紹遙感信息的獲取特點和技術發展，適當涉及大氣遙感、海洋遙感等應用領域和典型案例?！斑b感數字圖像處理”要求學生掌握基于數字圖像處理方法獲取地球資源有用信息的科學與技術。由于學科交叉融合，數字圖像處理方法眾多，新理論、新方法不斷推出，課程重點主要著眼于圖像處理基本知識和遙感圖像處理常用算法，對一些探索性、前沿性和跨學科的內容從原理上予以概括介紹，如圖像亞像元分類、模糊分類和面向對象圖像處理等等?！斑b感應用分析”采用理論、方法和實例相結合，選擇不同遙感應用領域的典型案例介紹，培養學生遙感專題分析技能，深化學生對于遙感科學技術應用現狀和廣闊前景的認識?！斑b感數字圖像處理實驗”課程著眼于培養學生圖像處理技能，鞏固和深化理論課程教學內容，提高動手能力和理論聯系實際解決問題的能力。

我校GIS遙感系列課程設置方案把“遙感數字圖像處理”與“遙感數字圖像處理實驗”單獨設課，提升課程地位，加大課程學時，強化實踐技能訓練，對提高“遙感數字圖像處理”課程的教學成效很有益處。這種課程設置模式有助于培養GIS專業學生采用圖像分析方法解決遙感應用問題的能力，比較契合我國GIS專業本科教育遙感課程設置的發展態勢。

二、培育遙感系列課程教學群體，分工協作提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量

GIS專業遙感系列課程設置要求具備一定規模的師資力量。遙感是多學科的綜合，交叉性強，研究方法不斷補充和更新，課程教學內容豐富。遙感系列課程的設置決定了課程之間存在密切的內部聯系。要提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量，必須打破教師個人單兵作戰的慣常做法，加強與相關課程教師之間的協調和交流。培育組建了承擔遙感系列課程教學任務的教學群體。遙感課程教學組圍繞課程建設，整合優化課程體系，充實更新教學內容，保證了課程之間教學內容的連貫性和相關性。課程教學組成員互相學習、借鑒、交流，協同規劃各課程教學環節的教學要求和學時分布，課程內容更加先進，課程結構更加協調，教學方法更加有效，教學手段更加豐富，實踐教學得以充實，教學科研聯系更加密切。遙感課程教學組的建立和協作對提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量起了明顯的作用。

三、匯聚國內外優秀教材成果，整合優化教學內容體系

教學內容和課程體系涉及高等教育人才培養的模式，決定了高等學校人才培養的規格，在很大程度決定了人才培養的質量和水平。[6]教學中適度引進世界著名高校的名牌課程教材和教學參考用書，是高等教育國際化的重要舉措。[7]遙感課程教學組重視遙感數字圖像處理課程教材和教學內容建設，收集了國內近些年出版的如戴昌達、章孝燦、湯國安、韋玉春、朱述龍等編寫的遙感數字圖像處理教材教參，注意引用吸收國外著名高校的遙感圖像處理相關教材教參，參考了John R. Jensen、John A. Richards、Robert A. Schowengerdt、Jay Gao、John R. Schott、Brandt Tso等人的遙感數字圖像處理著作，認真研討不同教材特點及其開課對象，針對遙感數字圖像處理理論性強、概念抽象、方法多樣、實踐性強的特點，根據教學對象和課程學時，按照系統性和前瞻性結合、理論與應用結合的要求，制訂了教學主體內容。課程內容分為11個部分：圖像基本知識、遙感圖像成像過程與數據特征、遙感圖像輻射校正、遙感圖像幾何變換與校正、遙感圖像增強、遙感圖像變換、遙感圖像分割、遙感圖像融合、遙感圖像分類、數字變化檢測、遙感圖像應用處理。優化后的課程教學內容注意了與“遙感概論”、“遙感應用分析”等課程內容的有機銜接。對于與“遙感概論”課程有重疊的內容只做簡單回顧，如遙感成像過程、機理與數據特征，以少數典型應用案例揭示遙感數字圖像處理方法在遙感應用分析中的作用和地位；避免與先開課程內容重復，為后續課程做適度鋪墊。數字圖像處理方法多樣，課程重點介紹常用算法，使學生能掌握數字圖像處理原理，夯實基礎。對一些發展中的、前沿性的算法著重介紹算法的思想和原理，教導學生注重算法但不應局限于具體算法，培養學生發散思維、學習能力和創新思維。教學中適當區分遙感數字圖像系統處理和應用處理的差別。

四、重視實踐教學，多手段豐富實踐教學內容

實踐教學是創新人才培養中的重要環節，對于培養學生專業技能和理論實踐結合能力、激發學生的創新思維和探索精神、提升科研能力，有著重要意義。GIS專業“遙感數字圖像處理”教學高度重視實踐教學環節，從課程體系設置、實驗課程內容設計、實驗室開放項目、畢業設計、大學生科研訓練計劃和教師科研課題等幾個方面為學生提供多樣化的實踐途徑，豐富了實踐教學體系。

從課程設置體系上，“遙感數字圖像處理”單獨設課，緊密聯系課程理論教學內容附設6個單元的基礎驗證性課堂實驗（見表1），增強學生對各種遙感圖像處理算法及其效果的感性認識。“遙感數字圖像處理”實驗課程單獨設課，結合“遙感數字圖像處理”課程和“遙感應用分析”課程知識，設置綜合設計型實驗6個模塊，培養和提高學生對知識與技能的綜合運用、自主學習的能力。

積極利用各種平臺，提供實踐課題，培養學生創新能力。我校為了培養大學生的創新能力和實踐能力，促進實驗室開放，設置了實驗室開放基金。在實驗室開放基金平臺支持下，設計了一些探索研究型實驗課題，鼓勵學生組團選擇實驗課題、查閱文獻、擬定實驗方案、實施實驗過程、撰寫實驗論文。大學生科研訓練計劃和本科畢業設計（論文）也是培養本科生創新能力的平臺。在實施學校大學生科研訓練計劃的年度，遙感課程組每年設計幾個遙感應用分析研究小課題，供學生參與大學生科研訓練，并從科研課題中提煉一些問題作為大學生畢業設計選題，引導學生參與到教師科研課題中。學生通過參與實驗室開放基金課題、大學生科研訓練計劃項目和教師科研課題，檢驗了專業知識，培養了探索精神、創造思維和合作能力。

五、結束語

本文總結了我校遙感課程教學組圍繞GIS專業“遙感數字圖像處理”課程教學實施的一系列教學改革措施。這些措施已經取得較好的成效，有不少GIS學生積極參與校實驗室開放基金項目、大學生科研訓練計劃項目和教師科研項目，每年GIS專業有近1/3的學生選擇與遙感圖像處理及遙感應用分析有關的畢業設計題目。人才培養是項長期復雜的系統工程，需要從師資、設備、教學等一系列軟硬件教學條件上予以保障。

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21世紀高等院校面臨的一個重大的任務就是培養創新型人才，如何使目前高等院校的實驗教學示范中心適應這一任務是一個重要的研究課題［1－2］。物理實驗教學是理工科院校本科生的重要基礎課程，是學生進入高校最早的必修課程之一。課程內容豐富、課程時間長，而且涉及所有理工科專業學生。所以如何培養學生科學實驗素質、提高學生實驗創新能力、滿足不同層次、不同專業學生對物理實驗課程內容的需求，是目前國內高校物理實驗教學中心研究的主要課題［3－6］。在近幾年的物理實驗教學中我們提出并實踐了“層次—遞進—素質互聯一體化的教學新模式”。新模式教學實施過程中包括了各種教學元素，例如課程體系、內容、教學方法、教材等。我們在實施過程中優化了多種教學元素［7］，例如：教學模式結構一體化課程體系層次化實驗知識遞進化教學手段、方法多樣化融入教材注重實驗效率激發學生興趣和拓展研究個性學生創新團隊產生。實踐表明，該模式是一種行之有效的物理實驗教學新模式，取得了成效顯著的多項標志性成果。1層次與遞進互聯教學新模式與實驗中心建設有機結合所謂“層次、遞進”，是指將課程體系內容的展開為“層次化”，使課程內容與教學方法的實施，按由淺入深、從基礎到研究的秩序進行，使課程的實施逐步“遞進化”。分層次、遞進式教學模式突出了學生的主體地位，轉變了教與學的關系。其特點與作用表現在：教學新模式轉變了學生學習方式；加強學生自主性學習能力培養體現了課程教學對人才培養的新模式，重點突出學生科學素質的培養。針對本科生自主性學習和研究性學習的特點，我們將分層次、遞進式教學模式與物理實驗必修、選修課的教學有機結合，采用3個實驗教學層次并依次展開［8］：基礎性實驗（大學物理實驗課程，全校本科生必修）提高性實驗（近代物理實驗課程應用物理類、光信息類本科生必修）研究性與創新性實驗（物理實驗新技術進展與專題實驗，全校本科生選修，重點培養優秀生）。

1．1基礎性實驗課程特點：①以基本實驗方法、基本實驗技能、基本實驗思想訓練為主的、基本物理量測量的普及性實驗；②以逐步培養學生自主性學習為主題的開放性基礎實驗（包括預備性實驗、網上實驗及多媒體課件實驗等）；③內容豐富（力學、熱學、電學、光學等）適應不同專業學生需求。基礎性實驗教學的要求：（1）對學生要求：①獨立完成實驗全過程，每個實驗結果數據經教師簽字認可，實驗結果數據處理正確，能夠撰寫符合規范要求的實驗報告；②通過基礎性實驗訓練，基本掌握物理實驗中常用的實驗方法，例如比較法、放大法、轉換法及傳感器法、干涉法，補償法等；③在基本實驗訓練中能夠進行常用物理量的一般測量，如電阻、電壓、電流、磁感應強度、長度及微小長度，溫度（含熱電偶測溫）、折射率、液體濃度、光強度等物理測量；④了解常用實驗儀器性能，并學會使用方法及操作技能，如測長儀器、電橋、測溫儀器、計時儀器、分光計、共振儀、He－Ne激光器、半導體激光器、固體激光器、干涉儀。（2）對教師的要求：授課講稿必須說明每個實驗的目的、要求和實施細則、授課時間、拓展思維性的實驗主題或能夠啟發學生既動手、又動腦的實驗問題；注重學生實驗過程中的實驗靈感的培養，激發學生實驗興趣；對學生的實驗結果進行講評，批改全部實驗報告，并指出實驗報告中的問題和不足。（3）對實驗人員要求：學生實驗情況及時反饋，征求每位學生對實驗儀器使用情況意見，每位學生實驗完成后，按實驗桌號（儀器號）填寫實驗儀器使用情況記錄本，包括實驗儀器使用的滿意度（儀器完好率、性能、穩定性等）提出意見或建議，保證課堂教學儀器完好率達到100％。

1．2提高性實驗課程特點：①在同一個實驗中綜合應用多種實驗方法和技術的“綜合性實驗”；②由學生按課題的設計要求自行設計實驗方案并獨立完成全過程的“設計性實驗”（完成方式：課內與課外相結合）。在實驗類型與實驗內容的安排上，將綜合性實驗與新技術實驗有機結合（在實驗訓練中觀摩現代技術測量儀器）。原則上每個實驗大類配置1～2臺反映現代技術水平和物理實驗原理、方法緊密結合的實驗儀器，例如在長度或微小量測量的物理實驗中，配置了激光測距儀、電子水準儀等；在物理光學類實驗中配置了光柵光譜儀、橢圓偏振測厚儀等；在電磁學物理實驗中配置了B－H特性測試儀、磁光或電光效應實驗儀等。通過綜合性實驗的訓練與觀摩現代技術實驗儀相結合，有利于學生在實驗過程中了解現代物理實驗技術的發展及應用，有利于拓寬學生實驗技術應用的知識面，引領學生站在新技術實驗領域的高度去審視實驗技術發展的過程，激發學生對實驗的興趣，培養學生的實驗研究能力。

1．3研究與創新性實驗研究與創新性實驗的目的是在提高性實驗基礎上，通過對學生的科研基礎訓練，進一步提高其科學研究素質，錘煉其創新能力。訓練的形式與內容主要有下述兩類：①組織若干個圍繞基礎物理實驗的研究課題，學生以個體或團隊形式參與，采用科研方式，創新性地完成所研究實驗項目；②結合教師科研項目，進行科研基礎訓練，在教師引導下，以學生個體或團隊形式完成的研究與創新性實驗項目。研究與創新性實驗的步驟：創新性實驗要求學生在教師指導下或自行提出某個實驗原理、實驗方法、實驗條件、測量結果的數據處理方法等有創新的設想或一些新的構思，以書面形式提出初步方案送交創意性實驗室或網上申請、登記，并約定實驗時間。研究與創新性實驗書面申請要求：①創新性實驗題目。②要完成構思或設想的條件，是否要教師指導或自行完成。③重點要解決的問題，突出新構思或創新點。研究與創新性實驗內容提示：①實驗原理、方法及理論方面的創意性。②對提高或改進實驗技能訓練等方面的創意性。③基礎實驗原理、方法與小科技作品相結合的新思路、新方法。研究與創新性實驗結果總結報告：①創新性實驗技術報告（原理、方法、結果）。②創新性實驗結果成敗原因，提出下一步打算或設想。研究與創新性實驗是激發學生創新意識、培養學生科研能力的重要途徑，有利于學生在接受科研工作能力基本訓練的同時，養成嚴肅認真、實事求是的科學作風，從而為培養高素質并具有創新精神的人才提供初步平臺。

2教學新模式促進了實驗教學手段、方法多樣化

在“層次—遞進—素質互聯一體化的教學新模式”實施過程中，以6個結合為核心，培養學生科學實驗素質，提高學生實驗創新能力。（1）基礎實驗與網絡技術、多媒體技術相結合。示范中心網站和國家精品課程網站上開辟了一個開放的、資源豐富的網絡教學平臺，豐富了課程資源，拓寬了教學的時間和空間，目前網上實驗有68個。每個實驗室都為多媒體實驗室，所有實驗都用PPT方式向學生進行實驗前教學，內容豐富，效率高。此種結合方便學生實驗過程中能察看課件內容去解決實驗中遇到的問題。（2）基礎實驗與新技術、新方法相結合。原則上每個實驗配置1～2臺反映現代技術水平和物理實驗原理、方法緊密結合的實驗儀器。通過基礎實驗、綜合實驗的訓練與現代技術實驗的觀摩和測試，有利于學生在基本訓練實驗過程中了解現代技術發展與應用，拓寬了實驗技術知識面，引領學生站在新技術實驗領域高度來審視實驗技術發展的過程，激發了學生對實驗的興趣。（3）課堂教學中自主性學習與研究性學習有機結合。該結合促進學生在實驗中逐步學會解決問題的能力。比如：通過熱電偶測量溫差實驗，引導學生查閱資料，了解其他測溫方法；在示波器基本實驗中，出現了儀器故障或理論與實驗不符合，通過啟發和引導，鼓勵學生自主排除故障或解決為什么理論與實驗不符現象；對薄膜厚度測量的方法，在基本實驗中學生掌握了劈尖干涉法，通過提高性實驗又掌握了白光干涉法，通過研究性實驗又掌握了橢圓偏振法，采用“遞進式”學習法，有利于激發學生的求知熱情，提高了學生的科學實驗素質。（4）課堂教學與開放實驗室相結合。物理實驗中心所有儀器設備面向本科生開放，利用江蘇省實驗教學示范中心網站所有儀器設備名稱、用途和圖片等，有些儀器設備的介紹用展板掛在實驗走廊，展板的內容為實驗原理、用途、儀器主要性能及測試參數等。所有開設的物理實驗必修和選修課程所涉及到的近百個實驗向本科生開放，利用國家級精品課程網站，開辟了一個開放的、信息資源豐富的網絡教學環境，豐富了課程資源，拓寬了教學的時間和空間。教師科研和學術思想面向本科生開放，在硬件（科研成果引入教學）和軟件（提供一些研究性或創新實驗項目，提示、建議研究的思路與方法等內容）上同步進行（5）“層次、遞進”教學新模式與實驗教材實時結合。實時組織編寫了典型的實驗教材［9］，對實驗原理、方法和實驗過程進行透徹剖析，向學生提供了26個設計性實驗案例、18個創新實驗案例、17個專題實驗儀器介紹，提高學生對實驗方法和實驗綜合運用的能力，使其逐步積累在實驗工程技術中廣泛應用的現代物理技術，如激光技術、傳感器技術、共振技術、微弱信號檢測技術、納米材料或薄膜制備技術等，激發了學生的求知熱情，提高了學生的科學實驗素質和創新能力。（6）課程考核內容層次化與合理性結合。該結合有利于激發學生實驗興趣和拓展研究個性?？己藢哟畏譃槿糠郑夯A性實驗（包括誤差理論與數據處理方法考試）（50分）＋提高性實驗（50分）＋研究與創新性實驗（20分），滿分為120分。評定等級：優≥90分，良≥80分，中≥70分，及格≥60分，不及格≤59分；凡超過100分的學生可優先安排創新實驗和科研基礎訓練項目。

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1.1高中生物實驗的內容

根據實驗的主要方法，可將高中生物必修部分的實驗劃分為7種類型：觀察類、檢測類、探究類、模擬類、調查類、設計類和搜集類[5]．其中，觀察、檢測和模擬類實驗比較常見；設計類實驗是學生探索和發現真理的重要途徑；調查類實驗主要是針對已經存在的事實或現象，要求學生通過對客觀事實和現象之間的了解得出結論，培養學生收集和分析資料信息的能力；而搜集類實驗則要求學生根據問題擬出資料收集的具體方案，然后通過各種途徑收集相關資料，最后對搜集到的資料進行篩選歸類整理，并以各種形式（如黑板報、論文、報告及辯論賽等）展示．在選修模塊實驗中，選修1的實驗以實踐活動為主要學習方式，全部為實驗操作，不同實驗內容的教學目標各有側重，有的側重基本概念或原理，有的側重實際應用，還有的側重科學方法訓練和培養學生的科學態度．實驗類型大多數為引導式探究．在引導式探究活動中，學習資料中提出的實驗結構或程序，學生自己設計并進行實驗，通過參與探究過程有所體驗和發現，從而達到預期的實驗目標[6]．根據選修2的實驗中的活動建議，主要是進行調查、討論和探究活動．教師引導學生開展這些活動，培養學生的參與意識，使得學生關注社會、關注生活、關注身邊的科學和技術，能幫助學生體會到生物科學與人類社會、與學生的日常生活密切相關．選修3的實驗中，除了技術要求較高的“DNA的粗提取和鑒定”外，其它實驗都不在實驗室進行，而多為口頭交流、辯論等活動，由于本模塊實驗所涉及的科學領域研究進展迅速，教師要積極引導和組織學生查閱有關資料，練習撰寫專題綜述報告并組織開展這些活動[7]．

1.2高中生物實驗的特點

1.2.1實驗數量多，類型多樣化且綜合性強僅《高中生物課程標準（實驗）》列舉的實驗活動建議就有68條，當然這些實驗并不要求學生全部掌握，但大多數是最基礎的，學生掌握這些后，還要了解教材以外的實驗，如試卷和課外書上出現的，要對大綱要求的實驗有所擴展和延伸，才能夠學以致用．實驗數量多則相應地要求實驗課時也多，據統計，實驗課時甚至占到生物課總教學時間的40%[8]．高中生物實驗類型多．各種類型實驗的方法不同，包括顯微鏡觀察、染色鑒定、模型制作、多媒體技術模擬、戶外調查及課外收集信息等；實驗形式也不同，包括教師演示、學生分組完成及獨立完成等．高中生物實驗綜合性強．往往一個生物實驗中融合了多種實驗類型特點．如“探究影響酶活性因素”的實驗過程不僅要讓學生經歷一個完整的科學探究過程，而且還要求培養學生的實驗設計能力，在實驗過程中要考慮單一變量并進行定量分析；又如“設計并制作生態瓶”的實驗不僅需要學生小組合作設計制作完成，而且也是一個模擬實驗，模擬的過程充滿探究的要素，此外，實驗還要求學生對自己制作的“生態小瓶”進行長時間的觀察，這無疑也培養了學生的觀察能力．1.2.2科學探究受到重視，實驗內容貼近生活且技術比較先進課程標準的4個基本理念之一是倡導探究性學習，在能力目標別提出了發展科學探究能力，并詳細列舉了11條與探究緊密相關的能力，這為開展探究性實驗教學提供了重要指導．強調和重視科學探究還具體表現在新課程實驗的結構和內容上，必修的3個模塊中，具有探究性的實驗幾乎占到全部實驗的三分之一，而選修部分的生物技術實踐模塊的13條活動建議中幾乎均包含探究性的內容，另外2個模塊的活動建議也多為可以進行資料收集探究的活動或調查[9]102．由此可見，課程標準把科學探究以不同層次和形式融合到實驗教學中．高中生物課程標準強調關注學生的生活經驗，注重與現實生活的聯系，在現實生活的背景中學習生物學，倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念，這樣可以激發學生的學習興趣，也可以讓學生學以致用．如調查類和搜集類的實驗都要求學生到現實生活中去調查和搜集信息，并對這些調查和搜集來的信息進行研究分析等．如選修1“生物技術與實踐”中有果酒、果醋及腐乳的制作等，選修2“生物科學與社會”中對設施農業的參觀和對綠色食品生產或消費情況的調查等，這些實驗活動貼近生活，實驗材料也來源于生活．實驗技術比較先進．特別是選修部分的實驗，大都與生命科學新技術、新應用緊密聯系．如基因工程、克隆技術及干細胞研究等．此外，還有多媒體技術的運用，如“利用計算機輔助教學軟件模擬人體某方面穩態的維持”等．

2生物科學（師范）專業實驗內容及存在的不足

2.1實驗內容

在高師生物科學（師范）專業課程體系中，生物類專業必修課比重大，幾乎每門專業課程均設置了相應的實驗課程，包括動物學、植物學、微生物學、遺傳學、生態學、生物化學、細胞生物學、分子生物學、植物生理學及人體生理解剖學等實驗，每門實驗課程的實驗數均在8~12個．

2.2存在的不足

2.2.1課程內容強調專業性，缺少與高中生物新課程的聯系受傳統高師生物課程觀的影響，實驗課內容傾向于強調系統性、整體性和全面性，突出學科專業性，而師范性不明顯，驗證性實驗占據主導，設計性和綜合性實驗欠缺，缺少與中學生物實驗教學有機聯系的問題尤其突出．生命科學的發展日新月異，高中生物新課程很注重知識的時代性和前沿性[10]，但生物科學（師范）專業的實驗教學內容設置往往多年不變，不能反映生命科學學科發展的最新成果，與學生科學素質、實驗技能和創新能力培養的要求不符．2.2.2實驗教學內容缺乏與生產、生活和社會實踐的聯系高中生物課程標準提出注重與現實生活的聯系理念，就是要改變輕視學生生活的現狀，讓學生在真實的生活中學習和體驗知識．從課程標準建議了大量的調查類和搜集類的實驗可以看出，高中生物實驗更加強調與生活的聯系，倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的知識．但生物科學（師范）專業的實驗內容大多是對理論的驗證，更強調實驗的學術性，相對而言忽視了與學生生活以及現實自然、社會的聯系，不能激發學生學習的興趣，無法讓師范生深切地體會到專業知識的價值，可能會影響到以后工作的教學質量．2.2.3實驗教學缺乏體系建構生物科學作為一門獨立形態的自然科學，應有其自上而下、自下而上的實驗體系，但師范院校的實驗教學缺乏這種體系的建構[11]75．每一門課程僅從單一學科的知識系統性和完備性方面設計教學內容和技能訓練，各門課程自成體系，與本專業其它課程聯系不緊密，對課程內容整合較少，因而造成一些實驗內容重復，如微生物學中的“霉菌觀察”與植物學中的“菌類植物”實驗內容基本一致．2.2.4實驗教學模式化高師生物學實驗教材編制模式化，實驗設計程式化，即實驗目的基本原理實驗內容與材料等儀器與設備等操作步驟實驗結果實驗分析報告[11]76．實驗過程以教師講解、演示為主，學生履行三步曲，即按實驗指導的要求或教師總結的實驗步驟進行操作觀察實驗結果完成實驗報告[12]．學生對實驗材料的采集培養、藥品配制等實驗的準備過程和實驗方法步驟的設計參與度低，對實驗方法步驟缺乏必要的思考理解和創新，師范生獨立實驗能力的培養受到限制．2.2.5研究性實驗內容缺乏目前，生物科學（師范）專業開設的專業課實驗內容大多為驗證性實驗，雖然可以加深學生對理論知識的理解和培養基本的實驗技能，但仍屬于間接獲取知識的渠道，對培養師范生的科學探究能力不利．

3有效銜接高中與大學的生物學實驗教學

3.1加強高中相關實驗內容的滲透，增加和生活聯系比較緊密的實驗內容

生物科學（師范）專業的教師要致力于高中生物學實驗教學的研究，了解其基本內容和方法手段．在保證實驗課內容達到本科水平的前提下，選擇與高中生物教學聯系密切并能充分發揮現有實驗條件的實驗內容，制定切實可行的實驗計劃，力爭使中學生物學實驗中的基礎部分、經典部分成為高師生物學實驗的研究主題之一，使得高師生物實驗內容與手段上形成和中學生物學實驗的包涵關系．

3.2改進生物科學（師范）專業的生物學實驗手段，使實驗內容跟上科學技術的發展

在實驗內容上，應該結合當前高中生物教學崗位的要求，組織各教研室有經驗的任課教師對實驗教學進行改革，剔除內容陳舊、技術落后的實驗，增加反映現代定量分析、探究性、設計性和綜合應用的新實驗技術內容，跟上生命科學技術的發展．此外，在實驗課程中，可以結合相關的研究課題和最新研究進展，在課堂講解或是實驗過程中穿插介紹，補充同一個實驗的不同技術與方法．有些新技術、新方法，即使因為條件所限不能親手做，但也應讓學生有所了解，如光合強度的測定既有傳統的改良半葉法、氧電極法及紅外線二氧化碳氣體分析儀法，也有較為先進的便攜式光合儀測定法．

3.3整合實驗內容

在制定生物科學（師范）專業的實驗教學計劃時，要統籌規劃、互通有無、科學整合以及合理安排實驗內容，避免學科間實驗的簡單重復，以增加實驗的多樣性和豐富度，提高實驗教學效率，讓學生在有限的實驗教學中，接觸和了解更多的實驗內容與方法，這也契合高中生物實驗內容和形式多樣化的特點．實際上，高中生物涉及的68個實驗，均可按照生物科學（師范）專業的專業課程進行分門別類，分別歸入或融入到具體的相關課程實驗中去，使學生在大學實驗教學過程中，基本能接觸到所有的中學生物實驗內容．

3.4改革實驗教學體系

將以驗證性為主的實驗教學體系改變為實驗內容要求由低到高的生物基礎實驗、綜合訓練實驗、研究設計實驗3個不同層次的新體系[9]101．生物基礎實驗主要完成中學生物學新課程標準及實驗大綱規定的基本內容，旨在培養學生的專業基本實驗技能和動手能力，掌握生物學基本研究方法；綜合訓練實驗則由學生實驗小組（6~8人）自己設計方案、準備藥品儀器及獨立撰寫實驗論文，完成大綱規定的提高性內容或感興趣的問題，旨在培養學生的綜合能力和創新能力；研究設計實驗為教師根據本地生物資源或結合本地生產實際而開設的科學研究性實驗項目，在教師的帶領下有針對性地開展科學研究實驗，旨在培養學生的參與意識、科研意識和自然科學研究工作所應具備的科學態度．

3.5鼓勵師范生積極參與實驗準備工作

準備實驗也是一名生物教師應有的專業素養之一．高師院校在生物實驗教學中，應該鼓勵師范生積極參與到實驗準備工作中，如動植物實驗材料的采集與培養、試劑的配制、儀器的調試、微生物菌種制作及消毒滅菌等，使學生系統地了解實驗從始至終的全過程，這將提高師范生準備和組織生物實驗的能力．

3.6培養學生口頭表達能力，鍛煉文字駕馭能力

教師應按照學生的認識規律，對實驗內容加以組織、潤色，并且用科學、準確、生動及富于啟發性的語言表達出來，以便學生理解和接受．在實驗教學中，教師要引導學生從實驗現象出發，能夠用生物專業語言表達、組織及研究實驗，還應認真對待學生的實驗報告，對表達不準確和書寫不規范等情況及時糾正．

4結語