培養創新人才是我國高等教育的根本使命,也是貫徹落實《教育規劃綱要》的一項重要任務,破解創新人才培養問題需要整個教育界乃至社會各界的共同努力?!督逃巹澗V要》要求高校把激發學生的學習興趣、保護學生的好奇心作為教學改革重要標準,努力營造鼓勵獨立思考、自由探索、勇于創新的良好環境。要加強動手實踐教學,增加學生參加社會實踐和創新活動的機會。而綜合設計性實驗的開展正是培養學生獨立思考、自由探索、勇于創新的重要環節和手段,開設綜合設計性實驗已成為本科運動生物化學實驗改革的新視點。
一、綜合設計性實驗特點及意義
綜合性實驗是指實驗內容涉及本課程的綜合知識或本課程知識的相關的實驗,設計性實驗是指給定實驗目的要求和實驗條件,由學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗。綜合設計性實驗就是針對教師給定的實驗題目或學生自擬的題目,在教師的指導下,運用本課程的綜合知識來進行實驗方案設計、實驗過程完成以及實驗結果分析的一種復合性實驗。它著重培養學生的分析綜合能力、實驗動手能力、數據處理能力等。所需知識多且要綜合靈活應用是綜合設計性實驗的特點。運動生物化學綜合設計性實驗不僅需要運動生物化學理論知識,還需要相應的實驗手段,實驗基本操作技能以及數據分析處理的能力等。因此,綜合設計性實驗不但強化了運動生物化學原理的綜合分析運用,而且使學生可以學會科學研究的基本思路和過程,激發學生的學習積極性,培養學生實事求是、嚴謹科學的工作作風和勇于創新的奮斗精神,為學生運動生物化學理論知識的靈活運用,為學生進行畢業設計和以后進行科研工作奠定扎實的基礎。
二、運動生物化學綜合設計性實驗的選題
運動生物化學是體育自然科學中的一門實踐性很強的學科,在競技體育中,它是科學訓練的重要理論和方法;在體育鍛煉和康復醫學中,它是合理掌握鍛煉方法和安排運動處方的重要理論依據。
1.實驗內容。根據運動生物化學在競技體育和全民健身中的指導作用,綜合設計性實驗選題可分為兩方面:一方面是以運動生物化學指標在競技體育中的應用為研究課題。這一方面實驗的完成對于學生理解和應用指標監控運動訓練過程有重要意義,如“血乳酸指標的應用”對于掌握其評定運動強度或各供能系統能力有一個直觀認識。另一方面是以運動生物化學指標在全民健身中的應用為研究課題。
2.實驗設計的形式及要求。一種是完全型實驗設計:在兩個大的選題下,由學生自選內容、材料、儀器等,自行設計實驗方案,如在運動訓練監控中,學生可以選擇僅用強度指標對運動強度進行監控,也可以用多個指標對運動強度、運動量及機體機能狀態進行綜合監控;第二種是有限性設計:教師給出一個實驗范圍或者基本要求,學生自行命題,自定所需材料、儀器等,自行設計實驗方案,如在競技體育方面,教師規定選題范圍是“尿蛋白指標的應用”,則學生在實驗中選取的主要指標就是尿液指標,用其來進行運動強度或機體機能狀態的監控。
三、運動生物化學綜合設計性實驗的開展
綜合設計性實驗是在基礎性實驗、驗證性實驗等課程實驗的基礎上開展的,包括教師提出實驗題目,學生查閱資料,確定實驗主題,制訂實驗方案,教師和學生共同審定實驗方案的可行性,學生獨立完成實驗并根據實驗結果撰寫實驗論文,實驗論文報告和及評定。
1.學生分組。在進行綜合設計性實驗時選擇6~10人1組,分組人數過多,則會出現“大鍋飯”現象;分組人數太少,實驗對象如果選擇本組成員自身的話,人數會不夠。根據兩界學生實驗課的經驗積累,6~10人既滿足實驗需要,實驗任務分配又不至出現嚴重的分配不均現象,每位同學都可以參與實驗工作。
2.方案設計的指導。實驗方案的指導關鍵點。學生根據綜合設計性實驗課題的要求,確定研究目的、研究對象與方法,制定適宜的運動方案,選取合適的測試指標,正確進行指標測試。每組方案制定好后以ppt的形式分組進行匯報并答辯,學生和教師提出問題,共同完善實驗方案。
3.實驗過程的指導。運動生物化學指標應用相關實驗研究需要有運動方案設計及實施,在具體運動實施過程中,教師應該給予適當指導。如在進行血乳酸指標應用相關實驗中,采血時間的把握需要教師給予監督指導,取樣過程中可能會出現由于學生采血技術的不甚熟練而延遲了采血時間點,教師應及時給予幫助。
4.實驗數據處理和實驗論文完成的指導。數據處理和實驗論文是檢驗學生實際工作能力和效果的重要環節。學生在數據處理過程中教師要加強指導,雖然開設這類實驗前學生已經進行統計課程的學習,但從這兩屆學生情況看,大家對具體的統計應用還是不甚明了,因此實驗結束后,教師應該對實驗數據的統計方法給予指導。實驗論文的撰寫是學生利用已有的知識對實驗中發現的問題進行知識梳理和深入思考的過程,因此,實驗論文撰寫是鍛煉學生創新能力的重要環節。為了能夠更好地完成實驗論文的撰寫,每實驗組再拆分成兩個小組完成一份實驗論文,即每小組3~5人共同討論完成實驗論文撰寫。由于測試指標不是僅有一個,所以每小組在論文撰寫時可以選擇不同切入點。論文主要包括以下7部分:摘要、關鍵詞、前言、研究對象與方法、研究結果、分析討論、結論和建議。論文寫作過程中也要指導學生按照正確的格式和要求書寫,使學生在整個的過程中都得到系統的鍛煉,為畢業論文和進一步深造打下良好基礎。
5.實驗的評定。綜合設計性實驗的評定要貫穿淡化結果、注重過程這個原則,成績評定包括實驗方案制定、實驗過程實施、實驗論文三個方面,分值比例分別為40%、20%和40%。實驗方案主要考察實驗設計是否能達到實驗目的;實驗實施過程主要考察運動方案的有效實施和選用指標的采樣及測試;實驗論文注重論文中的討論與分析,實驗結果反映的問題以及產生結果的可能原因。
四、運動生物化學綜合設計性實驗案例
綜合設計性實驗項目要結合實際應用,具有真實性、可行性和應用性,實驗項目的知識點要有利于學生結合課程理論,探索研究問題解決方案,下面是一個綜合設計性實驗項目的實例。
1.實驗名稱:尿液指標在運動訓練中的應用。
2.開設對象:適用于本科運動康復與健康專業、運動人體科學專業。
3.實驗目的和要求:掌握尿液指標(尤其尿蛋白)的測定方法及操作過程、并熟練運用測試結果評定運動負荷及機體機能狀態,指導運動訓練。
4、實驗內容和涉及知識點:該實驗項目設計的實驗內容有:指標的采樣時間和指標的測定方法。設計的知識點涵蓋了運動員機能評定整個章節內容。
5.指導和實施實驗項目人員和實驗項目開設的硬件環境:實驗項目人員配置:實驗項目組有兩位老師組成,負責實驗方案確定,實驗的組織、實施與指導。實驗項目組能夠很好的引導、啟發和鼓勵學生自主思考,能調控各組成員的實踐活動。實驗項目開設的硬件環境:我校教學實驗中心和科學研究中心配備實驗所需的所有儀器設備,如尿十項分析儀,全自動血球分析儀,血乳酸自動分析儀等,能很好支持學生實驗的開展。
6.學生實驗題目的選?。航涍^3周時間,5組學生選定題目分別為:“不同負荷運動時北京體育大學游泳專項學生尿液指標的變化”、“以尿蛋白濃度代替尿蛋白總量評價運動員運動強度的合理性分析”、“大學生籃球普修課訓練后尿液指標的變化”、“摔跤運動員一次訓練課后尿液指標的變化”“、幾種不同負荷下尿液指標的變化”。
7.實驗實施及評定:學生在教師的指導下通過探索性的設計性實驗,并通過文獻檢索進行對比、分析、討論、歸納總結得結論。鍛煉了學生的獨立工作和思維能力。極大地調動了學生進行科學實驗的積極性和學習的熱情。
五、運動生物化學綜合設計性實驗實施體會與思考
1.體會。兩屆參加綜合設計性實驗的學生積極性都非常高,對整個實驗內容充滿了濃厚的興趣,實驗過程中積極思考,熱烈討論,科學思維能力、動手能力、書面表達能力和團隊精神都得到了鍛煉。多數學生認為本次實驗是一種創新有效的教學方式,并期待下一次綜合設計性實驗的實施。
2.思考。在實施過程中也遇到一些問題,具體如下:(1)實驗題目的選取問題,題目選取太寬泛,學生不好把握,浪費過多時間;題目選取太具體又限制了學生的創造性思維。(2)實驗過程中學生需要大量的指導,1名指導教師不足以滿足學生的需要,應增加指導教師或者增加博士幫助教師完成學生實驗指導工作。(3)實驗評定系統需要進一步量化,應從學生課題設計的科學性、創造性,實際操作能力,問題分析解決能力,團隊合作能力等方面加以評價。(4)教研室教師應及時交流經驗并進行研討,共同完善綜合設計性實驗。
綜合設計性運動生物化學實驗教學是一種啟發引導式教學,是一種師生間的互動性教學。因此,對于培養學生創新能力和實踐能力,對于提高教師的教學水平,對于運動生物化學實驗教學質量的不斷提高都具有重要意義。
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