基于省一流課程實(shí)驗(yàn)課提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能探討

李文楚 鄧小娟 劉偉強(qiáng)

基于省一流課程實(shí)驗(yàn)課提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能探討

李文楚 鄧小娟 劉偉強(qiáng)

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院 廣東廣州 510642）

省一流課程具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的典型特征，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論課的重要輔助，同時(shí)也能提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能。文章通過(guò)在省一流課程“昆蟲生理生化雙語(yǔ)課”配套實(shí)驗(yàn)“動(dòng)物生化實(shí)驗(yàn)（蠶學(xué)班）”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入“六頂思考帽”“頭腦風(fēng)暴”等方法，力求解決本科實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的結(jié)果驗(yàn)證性和“兩性一度”之間的本體悖論。通過(guò)對(duì)在校本科生的問(wèn)卷調(diào)研顯示，大多數(shù)學(xué)生具有較好的接受能力，多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法明顯地提升了學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，從而得出結(jié)論，在一流課程的實(shí)驗(yàn)課中采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)型教學(xué)，具有一定的可行性。

一流課程；實(shí)驗(yàn)技能；問(wèn)卷調(diào)研；實(shí)驗(yàn)課教學(xué)；高等院校

根據(jù)國(guó)務(wù)院2022年２月發(fā)布的《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》，以及教育部、財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于深入推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)的若干意見(jiàn)》《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)實(shí)施辦法（暫行）》，經(jīng)專家委員會(huì)認(rèn)定，教育部等三部委研究并報(bào)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，公布了147所高等院校進(jìn)入第二輪“雙一流”建設(shè)高校。其中，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)名列榜單。

一流課程是高校一流本科課程的簡(jiǎn)稱，是指一流本科課程“雙萬(wàn)計(jì)劃”中的萬(wàn)門左右國(guó)家級(jí)一流本科課程和萬(wàn)門左右省級(jí)一流本科課程。有學(xué)者認(rèn)為一流課程就是金課。一流課程具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的典型特征。其中，高階性是指通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和高級(jí)思維，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、素質(zhì)有機(jī)融合；創(chuàng)新性是指課程內(nèi)容具有前沿性和時(shí)代性，教學(xué)形式體現(xiàn)先進(jìn)性和互動(dòng)性，學(xué)習(xí)結(jié)果體現(xiàn)個(gè)性化；挑戰(zhàn)度是指課程有一定難度，需要學(xué)生“跳一跳”才能夠得著。一流課程對(duì)教師備課和學(xué)生課外學(xué)習(xí)均有較高的要求[1]。

“昆蟲生理生化雙語(yǔ)課”于2022年10月被認(rèn)定為廣東省級(jí)一流課程，與之配套的實(shí)驗(yàn)課是“動(dòng)物生化實(shí)驗(yàn)（蠶學(xué)班）”。省級(jí)一流課程建設(shè)突出了針對(duì)性和有效性，使課程更具有地方特色，并推動(dòng)高校教師參與課程與教學(xué)改革。一流課程重要的組成部分是配套完善的本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)課，同樣需要確保實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與專業(yè)發(fā)展前沿切實(shí)相關(guān)，以促進(jìn)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性、提高專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的凝練和升華作用。通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高其綜合素質(zhì)，使其能夠在后續(xù)工作和科研過(guò)程中正確地觀察、判斷、分析和解決實(shí)際問(wèn)題[2]。因此，教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)可以增設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)、融入思政元素并佐以微課程，采用基于問(wèn)題導(dǎo)向式學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning,PBL）的混合式教學(xué)模式、基于ARCS動(dòng)機(jī)模式（A，Attention，注意；R，Relevance，相關(guān)性；C，Confidence，自信心；S，Satisfaction，滿足感）的認(rèn)知負(fù)荷理論等各種教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計(jì)，以及階段性考核與總結(jié)性考核相結(jié)合的考核方式等[3]，成為一流課程實(shí)驗(yàn)課實(shí)施的重要參考。

在一流課程具體實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上，既要體現(xiàn)高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，還要落實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和驗(yàn)證性。這是一種本體悖論，如何處理好實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，關(guān)系到本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效。

1 研究方法

1.1 實(shí)驗(yàn)基本要素探究

根據(jù)教學(xué)大綱的預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)基本要素，應(yīng)引入科學(xué)而辯證的思維方法，將思政元素融入實(shí)驗(yàn)課，創(chuàng)新一流專業(yè)本科生思維模式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，推進(jìn)多樣化人才培養(yǎng)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以圍繞蠶學(xué)省級(jí)一流專業(yè)的學(xué)科發(fā)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動(dòng)態(tài)、新技術(shù)以及學(xué)科前沿，強(qiáng)化以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)課基本技能訓(xùn)練，培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維、創(chuàng)新理念、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新實(shí)踐的新型復(fù)合型人才。

實(shí)驗(yàn)課是實(shí)踐理論知識(shí)的重要環(huán)節(jié)，也是升華理論認(rèn)知的基石。實(shí)驗(yàn)課的基本類型包括驗(yàn)證型、演示型、模擬型和探索型，也可分為定性、定量和綜合性實(shí)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)課時(shí)，需要按照要求確保實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和試驗(yàn)結(jié)果等都是可重復(fù)的，并保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程準(zhǔn)確無(wú)誤。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)理論可能被現(xiàn)代知識(shí)所完善，實(shí)驗(yàn)方法被現(xiàn)代先進(jìn)儀器改進(jìn)。但是，有些課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)偏離了專業(yè)方向，教學(xué)方法呆板，學(xué)生缺乏能動(dòng)性[4]；實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容表觀化，實(shí)驗(yàn)過(guò)程走馬觀花，難以揭示生化實(shí)驗(yàn)涉及的問(wèn)題本質(zhì)；缺乏連貫性和系統(tǒng)性，課程考核方法單一[5]；缺乏探索性和創(chuàng)新性[6-7]。

動(dòng)物生化實(shí)驗(yàn)課（蠶學(xué)班）的教學(xué)實(shí)踐，源于老一輩教師黃自然教授的提議，主要考慮的是實(shí)驗(yàn)對(duì)象是家蠶，其次有利于小班教學(xué)，增加學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)5年以來(lái)，得到學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和鼓勵(lì)，已經(jīng)逐步摸索出一套適合蠶學(xué)班利用家蠶各組織、器官、血淋巴等材料進(jìn)行生化實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)方法。生物材料的基底變化較大，跟家蠶品種、飼養(yǎng)季節(jié)、氣候、環(huán)境條件等變化相關(guān)，但大體上不會(huì)有顯著的偏差。經(jīng)過(guò)比對(duì)發(fā)現(xiàn)，幾屆學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本接近，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比較成功。但也存在一些問(wèn)題，目前的實(shí)驗(yàn)課設(shè)置為32 h，包含8個(gè)實(shí)驗(yàn)單元，平均每個(gè)實(shí)驗(yàn)約為4個(gè)學(xué)時(shí)，但多數(shù)實(shí)驗(yàn)需要等待生化反應(yīng)完成，延時(shí)很長(zhǎng)。在實(shí)驗(yàn)類型上，多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)步驟直接完成，缺乏創(chuàng)新性。但明顯聚焦實(shí)驗(yàn)課的探索、創(chuàng)新性和創(chuàng)造性，又與本科實(shí)驗(yàn)的基本要求、實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)存在一定的矛盾。如何辯證而科學(xué)地看待問(wèn)題、解決矛盾，交出一份合理的答卷，也是教師要深思的問(wèn)題之一。

自2018年以來(lái)，在幾屆學(xué)生中嘗試采用六頂思考帽法（Six Thinking Hats，STH）、頭腦風(fēng)暴法（Brainstorm，BSM）、PBL法、成果導(dǎo)向教育法（Outcome Based Education，OBE）、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法（Project Driven Teaching，PDT）等多種教學(xué)方法，以及多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維，相關(guān)研究成果已陸續(xù)發(fā)表[8-9]。本文著重引入科學(xué)且辯證的思維方法，深度挖掘?qū)嶒?yàn)課程蘊(yùn)涵的思政元素，創(chuàng)新思維模式，提升本科生的基本技能。

1.2 思政元素融入實(shí)驗(yàn)課程

本文探討和挖掘?qū)⑺颊厝谌雽?shí)驗(yàn)課，以加強(qiáng)每個(gè)實(shí)驗(yàn)單元的思政教育。其層次關(guān)系如圖1所示，其中，思政元素作為實(shí)驗(yàn)的根本，與實(shí)驗(yàn)單元的基本原理和實(shí)驗(yàn)步驟等是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基石?？茖W(xué)辯證的思維模式創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)提升實(shí)驗(yàn)技能的前提，最終達(dá)成實(shí)驗(yàn)課的培養(yǎng)目標(biāo)。

圖1 實(shí)驗(yàn)課基本要素和思政元素的層次關(guān)系

總體實(shí)施方案為有度、有法地引入思政教育，適度挖掘思政元素[10-11]，應(yīng)用科學(xué)而辯證的思維方法，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思維模式。以專業(yè)知識(shí)為主，思政內(nèi)容與所授專業(yè)內(nèi)容相契合，形成協(xié)同效應(yīng)，達(dá)成科學(xué)創(chuàng)新，以養(yǎng)成歷史思維、辯證思維、系統(tǒng)思維和創(chuàng)新思維。具體實(shí)施方案如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)課實(shí)施方案

續(xù)表1 實(shí)驗(yàn)課實(shí)施方案

2 研究結(jié)果

2.1 STH和BRM對(duì)提升實(shí)驗(yàn)技能的促進(jìn)作用

在正常完成本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)后，直接的實(shí)驗(yàn)成果反饋形式是學(xué)生實(shí)驗(yàn)課成績(jī)。經(jīng)過(guò)比較近三年學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)，多數(shù)學(xué)生較好地完成了實(shí)驗(yàn)。在平時(shí)成績(jī)登記表中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)課思維分值占總分的5%，如圖2所示。

圖2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)課實(shí)施STH和BRM對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和總評(píng)成績(jī)的影響及總評(píng)成績(jī)分布

2.2 對(duì)實(shí)驗(yàn)技能提升的調(diào)研問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)分析

設(shè)計(jì)和發(fā)放20道教學(xué)改革的調(diào)研問(wèn)卷，收集原始數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。采取無(wú)記名答題形式，用問(wèn)卷星設(shè)計(jì)好調(diào)研問(wèn)卷題目，發(fā)放到在校的本系學(xué)生。調(diào)研問(wèn)卷題目主要有四大部分：（1）客觀題，如性別、年級(jí)以及所完成的實(shí)驗(yàn)數(shù)量等；（2）主觀題，包括對(duì)思政元素的理解；（3）實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新能力培養(yǎng)；科學(xué)思維方式的培養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)課教改理念STH、BRM、OBE、PDT等對(duì)一流課程實(shí)驗(yàn)技能提升的作用；（4）實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)估合理性等。

回收問(wèn)卷50份，其中，男生24名，女生26名，主要是大二到大四的學(xué)生；完成十門課50次以上實(shí)驗(yàn)的學(xué)生占32%，完成五門課30次以上的學(xué)生占48%，完成三門課15次以上的學(xué)生占10%。60%的學(xué)生對(duì)思政元素融入實(shí)驗(yàn)課有一定的了解，40%的學(xué)生比較模糊。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)課的主要目的，有58%的學(xué)生傾向于“驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果”；90%的學(xué)生認(rèn)為是“熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”；但也有高達(dá)98%的學(xué)生選擇“理解實(shí)驗(yàn)原理和邏輯思維”。22%的學(xué)生認(rèn)為“實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證性”影響了他們對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣，24%的學(xué)生認(rèn)為“實(shí)驗(yàn)原理的求證性”影響了他們對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣；48%的學(xué)生認(rèn)為“實(shí)驗(yàn)過(guò)程的探索性”使實(shí)驗(yàn)課變得冗長(zhǎng)，造成實(shí)驗(yàn)課無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。94%的學(xué)生認(rèn)同“實(shí)驗(yàn)課對(duì)實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的必要性”。82%的學(xué)生認(rèn)為“更透徹理解理論課內(nèi)容”是創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的體現(xiàn)。90%的學(xué)生認(rèn)為是“了解生化實(shí)驗(yàn)過(guò)程”，另有80%的學(xué)生選擇“創(chuàng)造性地用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過(guò)程”。對(duì)于一流課程（實(shí)驗(yàn)課）高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，調(diào)研結(jié)果顯示，只有48%的學(xué)生認(rèn)同“實(shí)驗(yàn)有一定難度”，大部分學(xué)生希望實(shí)驗(yàn)不能太難。同時(shí)，對(duì)于“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有前沿性和時(shí)代性”和“培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維”的認(rèn)同率分別達(dá)到了80%和90%；只有16%的學(xué)生“非常希望”設(shè)置“具有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)”，22%的學(xué)生不希望設(shè)置。在動(dòng)物生化實(shí)驗(yàn)課中，BRM和STH兩種思維模式創(chuàng)新收獲最大。調(diào)研結(jié)果顯示，蠶學(xué)班的動(dòng)物生化實(shí)驗(yàn)課對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，90%的學(xué)生認(rèn)為鞏固了理論知識(shí)，76%的學(xué)生認(rèn)為引導(dǎo)了學(xué)生的“創(chuàng)新思維”，另有72%的學(xué)生認(rèn)為“對(duì)今后工作有正向推動(dòng)力”。

此外，有72%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫的基本模式需要進(jìn)行改革，只有6%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的多樣化對(duì)實(shí)驗(yàn)興趣的影響不大。由此可以看到，“八股文”式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告給學(xué)生充分利用學(xué)習(xí)時(shí)間、發(fā)揮主觀能動(dòng)性帶來(lái)了負(fù)面影響，而更多學(xué)生追求多元化的評(píng)分模式。

3 討論

一流課程實(shí)施團(tuán)隊(duì)必須站在同類課程優(yōu)秀建設(shè)成果的基礎(chǔ)上，對(duì)課程進(jìn)行深入研究、分析、運(yùn)用。新時(shí)代高校課程研究的重點(diǎn)是課程思政，其難點(diǎn)是聚焦思政元素，遴選課程知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建與思政元素緊密相關(guān)、密不可分的課程知識(shí)體系。這些成果體現(xiàn)為一體化設(shè)計(jì)的“金課”、一流課程與課程教材[11]。為了更好地實(shí)施教學(xué)評(píng)價(jià)，應(yīng)遵循“建立明確的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、使用易于操作的評(píng)價(jià)方法、有側(cè)重地評(píng)價(jià)、量化與質(zhì)性評(píng)價(jià)相結(jié)合”原則，并鼓勵(lì)實(shí)行“自評(píng)、互評(píng)、教師實(shí)名評(píng)價(jià)，以及多樣化評(píng)價(jià)方式”等改進(jìn)的教學(xué)評(píng)價(jià)方法[12]。同時(shí)，不少高校開始引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，以本科生專業(yè)能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育等為基礎(chǔ)，在本科生實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中引入專業(yè)課教師的科研項(xiàng)目，構(gòu)建科研項(xiàng)目促進(jìn)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的新模式[13]。將這種模式引入本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)，非常符合一流課程“兩性一度”的要求，但對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定性、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的探索性、實(shí)驗(yàn)材料的可塑性等，無(wú)疑是極具挑戰(zhàn)性的。如何使本科生在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)間內(nèi)“跳一跳，夠得著”，這對(duì)實(shí)驗(yàn)課任課教師來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)挑戰(zhàn)。

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G642

A

2095-1205(2023)11-18-04

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華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（JG21124）