基于自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)改革

郭惠紅 胡 青 李曉娟 王若涵 劉忠華

(北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

基于自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)改革

郭惠紅 胡 青 李曉娟 王若涵 劉忠華

(北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高校素質(zhì)教育的核心目標(biāo)。在這個(gè)核心目標(biāo)的指導(dǎo)下，對“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了一系列的改革：在“植物學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中穿插了學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，實(shí)習(xí)教學(xué)中開展了科研小課題與科技論文撰寫的訓(xùn)練，并對實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)成績評定進(jìn)行了考核指標(biāo)與分值比例的改進(jìn)。教學(xué)改革激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考、動手以及科技論文寫作的能力，有效地培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力，促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展。同時(shí)，針對改革中存在的問題，分析了可能的原因并提出了相應(yīng)的建議，以期為后續(xù)進(jìn)一步完善“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)改革提供借鑒。

自主學(xué)習(xí)；能力培養(yǎng)；植物學(xué)；實(shí)踐教學(xué)

高等教育是和社會未來發(fā)展密切相關(guān)的事業(yè)。為了適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，21世紀(jì)的高等教育強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育，而自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高校素質(zhì)教育的核心目標(biāo)[1-2]。在當(dāng)今世界知識爆炸的年代，課堂教學(xué)不可能將所有知識都傳授給學(xué)生，教育的任務(wù)必然要由向?qū)W生傳授知識轉(zhuǎn)為培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力[3]。高校學(xué)生自主學(xué)習(xí)是指高校學(xué)生積極、主動和自覺的一種學(xué)習(xí)過程，在這個(gè)過程中，學(xué)生自己確立學(xué)習(xí)目標(biāo)、內(nèi)容和策略[4]。研究表明，具有自主學(xué)習(xí)能力的人更關(guān)注自己的內(nèi)在價(jià)值，會有意識地培養(yǎng)和挖掘自身潛能[2]，有利于知識的積累和更新。自主學(xué)習(xí)是創(chuàng)新的前提，創(chuàng)新是在吸收、利用大量知識的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，擁有創(chuàng)新能力的人必須擁有豐富的知識和學(xué)習(xí)新知識的能力[5]。培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力，是我國實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，任何創(chuàng)新都是通過實(shí)踐來實(shí)現(xiàn)的，實(shí)踐教學(xué)是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的基本途徑[1]。在實(shí)踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力是提高大學(xué)生總體素質(zhì)的需要，也是學(xué)生適應(yīng)科技飛速發(fā)展以提高適應(yīng)社會能力的需要。

一、“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)改革的必要性

“植物學(xué)”課程是高等林業(yè)院校開設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，目前北京林業(yè)大學(xué)“植物學(xué)”課程每年面向園林、林學(xué)、生物等近10個(gè)專業(yè)、20多個(gè)班級開課。“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)是對該課程理論教學(xué)的鞏固和加深，更是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。在現(xiàn)有的“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，探究性實(shí)驗(yàn)少，更談不上學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；而“植物學(xué)”課程實(shí)習(xí)只是單純的植物認(rèn)知實(shí)習(xí)。因此，針對目前“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，筆者通過鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和科研訓(xùn)練來強(qiáng)化“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)的改革，旨在倡導(dǎo)“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的實(shí)踐教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力。

二、“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革

(一)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的自主實(shí)驗(yàn)

1.自主實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和組織

為激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，筆者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中穿插了學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生利用課余時(shí)間就教學(xué)相關(guān)內(nèi)容自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提出科學(xué)問題。鑒于園林、林學(xué)2個(gè)專業(yè)學(xué)生人數(shù)多(各有6個(gè)班，共349人)，又是本校的2個(gè)特色專業(yè)，筆者在這2個(gè)專業(yè)開展了實(shí)踐教學(xué)改革。每個(gè)班級分成4個(gè)小組，以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性、可行性和新穎性，以及實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件，筆者在學(xué)生提交的近50個(gè)實(shí)驗(yàn)方案中遴選了5個(gè)實(shí)驗(yàn)方案(具體名稱見表1的表注)，讓學(xué)生以小組為單位自行選擇其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中實(shí)施實(shí)驗(yàn)，并體驗(yàn)自主實(shí)驗(yàn)的樂趣。對于自主實(shí)驗(yàn)，學(xué)生既是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者，也是實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行者，而教師則是實(shí)驗(yàn)的激發(fā)者和指導(dǎo)者。

2.針對自主實(shí)驗(yàn)開展問卷調(diào)查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題

在實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，筆者通過問卷的方式調(diào)查、分析了學(xué)生實(shí)驗(yàn)選題的動機(jī)、實(shí)驗(yàn)效果、存在的問題和可能的原因。問卷共發(fā)出349份，收回349份，有效問卷333份。調(diào)查問卷的分析結(jié)果表明，興趣排在學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的選題動機(jī)第一位，其次是知識拓展，見表1。這種學(xué)習(xí)動機(jī)的傾向性在2個(gè)專業(yè)之間以及不同實(shí)驗(yàn)方案之間是一致的，表明興趣是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的原動力。學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出來的興趣動機(jī)顯示，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，營造自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、自由探索和勇于創(chuàng)新的教學(xué)氛圍是非常重要的。

從學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)評價(jià)效果來看，總的來說選擇實(shí)驗(yàn)效果好的學(xué)生人數(shù)最多，而選擇實(shí)驗(yàn)效果不好的學(xué)生很少，見表1。正如愛因斯坦所說“興趣是最好的老師”，學(xué)生的興趣動機(jī)印證了好的實(shí)驗(yàn)效果。在不同自主實(shí)驗(yàn)之間，實(shí)驗(yàn)效果存在一定的差異。對于實(shí)驗(yàn)A和C，2個(gè)專業(yè)的學(xué)生評價(jià)實(shí)驗(yàn)效果好的人數(shù)最多，選擇這2個(gè)實(shí)驗(yàn)的人數(shù)也更多，這與學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、2個(gè)實(shí)驗(yàn)的可操作性強(qiáng)有關(guān)。對于實(shí)驗(yàn)B和E，2個(gè)專業(yè)的學(xué)生評價(jià)實(shí)驗(yàn)效果一般的人數(shù)比評價(jià)實(shí)驗(yàn)效果好的人數(shù)多，這與實(shí)驗(yàn)的操作難度和實(shí)驗(yàn)試劑有關(guān)。實(shí)驗(yàn)B需要學(xué)生徒手切片，致使操作難度增大，切片過厚是影響實(shí)驗(yàn)效果的主要原因。實(shí)驗(yàn)E中指示水分運(yùn)輸?shù)娜玖戏肿恿枯^大，使得其不易遷移，從而影響了實(shí)驗(yàn)效果。對于實(shí)驗(yàn)D，林學(xué)專業(yè)的學(xué)生在選擇實(shí)驗(yàn)的人數(shù)和興趣動機(jī)水平上均高于園林專業(yè)的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)好的學(xué)生人數(shù)也明顯更多，這與學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)有關(guān)。

表1 學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)調(diào)查問卷情況 %

注：A為葉片與果肉在不同pH值條件下的顏色變化實(shí)驗(yàn)；B為銀杏樹葉變黃過程中葉肉葉綠體的變化實(shí)驗(yàn)；C為葉脈書簽制作實(shí)驗(yàn)；D為陸生植物與水生植物葉表皮氣孔的分布特征實(shí)驗(yàn)；E為水分實(shí)驗(yàn)在植物體內(nèi)的運(yùn)輸途徑實(shí)驗(yàn)；“選題動機(jī)”選項(xiàng)為多項(xiàng)選擇。

針對上述自主實(shí)驗(yàn)中存在的問題及可能的原因，學(xué)生們在調(diào)查問卷中提出了改進(jìn)建議，主要涉及下面兩方面。①實(shí)驗(yàn)材料和試劑的選用。如實(shí)驗(yàn)D，宜選用葉表皮易撕取的材料；實(shí)驗(yàn)E，應(yīng)盡可能選擇低濃度的堿性染料或分子量小的膠體溶液性質(zhì)的墨水。②實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)與優(yōu)化。如實(shí)驗(yàn)B，可將徒手切片改為冰凍切片，解決材料切片厚度的問題等。

不難看出，學(xué)生通過“植物學(xué)”課程自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完成了發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的科學(xué)探究過程。教學(xué)實(shí)踐表明，自主實(shí)驗(yàn)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力，是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的有效途徑。

(二 )實(shí)習(xí)教學(xué)中的科研訓(xùn)練

目前，本科生科研訓(xùn)練被國內(nèi)外普遍認(rèn)可為一種培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑[6]。盡管我國已經(jīng)在一些高等院校開展了本科生科研訓(xùn)練項(xiàng)目，但由于經(jīng)費(fèi)有限等原因，導(dǎo)致覆蓋面狹窄、形式單一。調(diào)查顯示，只有30%左右的大學(xué)生參加過科研訓(xùn)練，其中僅有6.2%的學(xué)生真正主動地參加科研訓(xùn)練[7]。只有將科研訓(xùn)練貫穿于日常課程實(shí)踐教學(xué)中，才能最大限度地對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.科研訓(xùn)練的組織實(shí)施

“植物學(xué)”課程實(shí)習(xí)是學(xué)生將課堂理論知識在實(shí)習(xí)中檢驗(yàn)并拓展的過程。學(xué)生在課堂鑒定、歸納的重點(diǎn)科、屬、種的特征可通過實(shí)習(xí)進(jìn)一步鞏固，更重要的是還能通過對科、屬特征的掌握大大拓展對植物種類的認(rèn)知。豐富的植物資源具有巨大的科學(xué)價(jià)值和潛在的應(yīng)用價(jià)值，這為學(xué)生提供了進(jìn)行科研訓(xùn)練的資源。因此，筆者在園林專業(yè)的“植物學(xué)”課程實(shí)習(xí)中引入了科研訓(xùn)練的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生以小組為單位成立科研小組。同時(shí)，考慮到學(xué)生還是大學(xué)一年級的新生，其專業(yè)知識背景和對科研訓(xùn)練的認(rèn)識不足，筆者在實(shí)習(xí)前針對科研訓(xùn)練的目的、意義及基本思路等向?qū)W生做了詳細(xì)介紹，并根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)為學(xué)生擬定了十幾個(gè)備選課題，如“園林觀賞植物在園林景觀中的分布特點(diǎn)及應(yīng)用前景”等課題，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合自身興趣進(jìn)行選題，然后讓學(xué)生通過文獻(xiàn)查閱、組內(nèi)討論和教師把關(guān)等手段完成方案的設(shè)計(jì)。方案的實(shí)施主要是在實(shí)習(xí)過程中完成，也可延續(xù)到實(shí)習(xí)后。實(shí)習(xí)報(bào)告的撰寫是通過科研小論文的形式體現(xiàn)的，為了規(guī)范論文的撰寫形式，筆者要求學(xué)生嚴(yán)格按照北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)的格式撰寫論文。

2.以撰寫科研論文促進(jìn)科研訓(xùn)練的完善

通過審閱學(xué)生提交的論文，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在寫作方面存在如下問題：一是在一些專業(yè)術(shù)語的使用上，特別是在英文摘要中對部分術(shù)語的使用不夠準(zhǔn)確；二是對部分圖表數(shù)據(jù)的使用不夠規(guī)范；三是對于結(jié)果的分析和討論不夠深入。出現(xiàn)上述問題的主要原因是學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)之前從未接受過科技論文寫作的訓(xùn)練，而且學(xué)生對文獻(xiàn)閱讀特別是對英文文獻(xiàn)的閱讀量少，對專業(yè)詞匯的不熟悉導(dǎo)致學(xué)生在專業(yè)術(shù)語的運(yùn)用上不夠準(zhǔn)確，甚至有一些學(xué)生沒有完全掌握文獻(xiàn)查閱的方法。另外，學(xué)生對于結(jié)果的分析與討論，也需要在大量閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，形成一個(gè)完整的證據(jù)鏈來支撐自己的研究結(jié)果，并進(jìn)一步凝練出屬于自己的創(chuàng)新點(diǎn)。

雖然學(xué)生在實(shí)習(xí)論文的寫作過程中存在一些問題，但是學(xué)生通過“植物學(xué)”課程實(shí)習(xí)教學(xué)中的科研訓(xùn)練，了解了科學(xué)研究的基本思路和方法，在文獻(xiàn)查閱、科學(xué)選題、方案設(shè)計(jì)和實(shí)施、結(jié)果分析與討論，以及論文撰寫等方面得到了訓(xùn)練，這對學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)極為重要，可為學(xué)生后續(xù)本科畢業(yè)論文的撰寫、研究生階段的學(xué)習(xí)及工作奠定重要的基礎(chǔ)。

三、“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)考核方式的改革

筆者改進(jìn)了“植物學(xué)”實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)成績考核方式，將學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)和撰寫科研小論文納入考核范圍。以往的“植物學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)考核成績由實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課堂表現(xiàn)和出勤率3部分組成，現(xiàn)在將學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的成績列入其中，見表2。以往的“植物學(xué)”課程實(shí)習(xí)考核成績由植物認(rèn)知口試、實(shí)習(xí)報(bào)告和實(shí)習(xí)表現(xiàn)3部分組成，考慮到實(shí)習(xí)報(bào)告的內(nèi)容與“植物學(xué)”課程實(shí)習(xí)名錄的內(nèi)容大致相同，因此在現(xiàn)有的實(shí)習(xí)成績中用科研小論文的成績?nèi)〈藢?shí)習(xí)報(bào)告的成績，見表3。這種成績考核方式的調(diào)整與改革目標(biāo)一致，有利于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

表2 “植物學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)成績的構(gòu)成 %

表3 “植物學(xué)”課程實(shí)習(xí)成績的構(gòu)成 %

四、“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)改革的成效

筆者針對“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)改革的成效發(fā)放了調(diào)查問卷，約90%的學(xué)生認(rèn)為“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)改革對他們的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是有幫助的，不僅調(diào)動了他們學(xué)習(xí)的興趣，而且提高了他們獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新、解決問題和科技論文寫作的能力。

總之，學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)是教學(xué)實(shí)踐。因此，筆者深信通過這一系列的“植物學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)改革，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力提高的同時(shí)，會更加認(rèn)可和喜愛“植物學(xué)”課程。

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(責(zé)任編輯 孫艷玲)

北京林業(yè)大學(xué)2015年教學(xué)改革項(xiàng)目——基于自主學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“植物學(xué)”實(shí)踐教學(xué)改革，項(xiàng)目編號BJFU2015JG015。