基于PBL的協同小組分工教－學法在草地保護學實踐教學中的應用

高立杰，周國娜，敖特根白音，吳春會，劉樹棟，陳寶江

（河北農業大學動物科技學院，河北保定 071000）

PBL(project-based learning)是基于真實情境、以驅動性問題啟動的“以學生為主體、以問題為中心、以小組為組織形式、以培養學生能力和素質為根本目的、將知識獲得與知識應用相結合的探究型學習模 式”[1]。德 國 物 理 學 家Harmann·HaKen 的 協 同(synergetics)理論認為協同學是“協調合作之學”[2]。“協同”是指協調兩個或者兩個以上的不同資源或者個體，協同一致地完成某一目標的過程或能力，強調組合效能大于個體功能[3]。協同學習是一種創新設計，由學習者以異質小組形式參與，學習者有共同的學習目標，協同學習不僅使自己獲益，而且他人乃至整個小組從中都能獲益[4]。小組或團隊學習是指根據某個項目或者實驗，將學生分為若干個小組，由幾個學科的教師聯合指導，讓學生通過合作去完成該項目或者實驗[5]。

PBL 教育在國外發展起步早，影響范圍廣。早在20世紀60年代，美國神經病教授Barrows便在加拿大麥克馬斯特大學提出了PBL教學模式，最開始只普遍應用于西醫教育領域，隨后PBL 教育模式在學習技能培養和知識遷移能力方面的顯著作用得到教育界的大力推崇，目前已成功實施到經濟學、設計學和心理學等眾多領域。美國普渡大學《PBL 跨學科期刊》的主編Peggy Ertmer 總結了項目式學習的5個關鍵：1)現實世界的聯系(real world learning)，即提出一個現實問題來驅動課程；2)學習的核心(core to learning)，即強調學術嚴謹性，增設學習單元，重視學習內容；3)結構化協作(structured collaboration)，即組建學習小組，增強團隊合作；4)學生驅動(student driven)，即將教師與學生的角色轉變，教師成為促進者，學生成為主動者；5)多方面評估(multifaceted assessment)，即將評估貫穿于教學全過程，重視形成性評估于學生自我評估PBL 教育在國內起步發展晚，且大部分仍然集中于西醫學教育領域[6]。

國內外關于PBL協同教學法用于課程建設的探討大多集中在傳統的問題驅動下小組討論或操作的視角，而以前沿生產實踐和科研實踐項目為目標驅動，以小組為主體全面多元化協同創新學習尚顯不足，缺乏實質的能動性。

自20世紀60年代初以來，國內一些高等農業院校開設了草地保護學課程。經過多年來的教學及生產實踐，草地保護學逐漸形成了自己的科學基礎和科學體系。目前草地保護學是河北農業大學草業科學專業一門重要的主干課，是一門應用性和實踐性很強的綜合性應用學科。該課程教學質量的高低，直接影響到學生畢業后從事草地保護工作的能力[7]。草地保護學課程主要講授草地有害生物的生物學特性、與環境的互作、發生與成災規律、預測預報以及防治措施與策略方面的理論與實踐知識，近幾年教學內容的內涵和外延得到了很大的調整和拓展[8]。目前草地保護學傳統的教學模式中，理論學時占主導地位，主要為課堂講授，實驗相對學時較少，且基本為室內實驗，很少接觸生產實際中的具體情況[9]，遠遠不能適應草業生產和草學的發展，不能服務于生產需要；實踐課各種有害生物相關實驗內容相互獨立，不符合系統防控理念，有的實踐課因任課教師在某一有害生物專長而忽略了其他有害生物的方面知識的傳授。因此，為探索如何提高有害生物綜合治理思想下的草地保護學草教學質量，體現專業特色和地域特色，緊跟社會、時代發展前沿，2019年以河北農業大學動科院草業科學專業1501、1601班學生為研究對象，探究以實際生產和科研項目為導向、以教師指導小組和學生學習小組為組織形式的基于PBL多元化協同創新實踐教學模式在草地保護學實踐課程的實施和應用效果，可為地方院校專業課程建設提供可借鑒的思路與方法。

1 基于PBL小組協同分工教–學法在草地保護學中的應用

1.1 以《草地保護學》教材為基礎，建立有害生物整體、系統協同防控理論體系

為進一步契合有害生物防控體現整體性和獨立性的統一的教學理念，21世紀，各高校建設了兩套“十一五”規劃教材。首先是由劉榮堂等主編的《草原保護學》第三版經過內涵外延擴展修訂后的《草地保護學》，保持了嚙齒動物、病理和昆蟲3個內容相互獨立的風格[8]；其次是劉長仲等主編的《草地保護學》，該教材以有害生物的生物學特性、與環境的互作關系、發生與成災規律、預測預報以及防治措施與策略為主線進行介紹，以有害生物的生物學特性、與環境的互作關系、發生與成災規律、預測預報以及防治措施與策略為主線進行介紹，將3種有害生物有機聯系起來[10]。河北農業大學動物科技學院草業科學系在專業培養計劃修訂時，將牧草病理學、牧草昆蟲學、雜草防除和草原嚙齒動物學整合為草地保護學，任課教師根據各自優勢分成病害組和鼠蟲害組分別講授。

1.2 拓展實踐教學途徑，以協同小組為單位進行線上線下混合教學

除了傳統的驗證性實踐項目外，草地保護學任課教師小組會經常根據課程目標設置綜合實驗教學情境問題，學生組成5個學習小組，自行分工組織課程知識材料設計實踐方案，適時組織線上討論和指導。例如：在進行草坪病蟲害調查與防治綜合實驗中，首先引導學生分組查閱各種草坪草常見蟲害的資料，再分別組織各組學生在河北農業大學分場草業教學實踐基地和校園草坪各種草坪植被進行蟲害調查，然后學生們以翻轉課堂的形式在線論證其可行性，同學們一起討論，最后教師進行總結、答疑解惑。線上實踐教學中，任課教師小組成員協同在線指導講解。此外，QQ作為手機中的社交軟件，能借助語言、語音、圖片、視頻及PPT等多種方式將草地保護學中的有害生物、防控方法形象的展示出來。因此，利用QQ平臺輔助進行PBL分組教學可以將學習融入學生的日常交流，讓他們以小組討論的方式充分利用課外的零散時間進行反復學習、思考、探討以及發現新問題。線下實踐課依托實驗室和學校實踐教學基地進行，學生依然以小組為學習單位，各小組實施各自設計的實踐方案并總結實施效果。教師小組以此為依據進行綜合評價作為實踐考核成績。

1.3 通過學院內“草地保護實踐技能大賽”提高學生的草地保護學實踐能力

為了“以賽促教、以賽促學、以賽促創”，使同學們通過課程實踐技能比賽將草地保護學理論和實踐緊密結合，在比賽中提高學生的技能和專業素養，同時增強團隊意識、競爭意識等自身的綜合素質。比賽前，指導教師小組對參賽選手在各種有害生物識別、綜合防控方案設計等技能方面進行了培訓，參賽選手小組利用業余時間進行積極準備。比賽環節分為病、蟲、草、鼠害形態識別，牧草危害癥狀識別，草地保護知識和學科發展前沿熱點搶答，有害生物綜合防控方案設計4輪環節。環環相扣，緊張有序，尤其是搶答部分，競爭激烈，意猶未盡。通過比賽大大提高了草業科學專業的學生對草地保護學課程的學習興趣，實踐能力普遍增強。

1.4 校外教學實習

根據學院草業科學專業培養目標定位(草原和飼草方向)，師生分地區分組協同進行實踐教學。任課教師組成實習指導教師小組，包括病害組和蟲鼠害組，分別指導有害生物調查和防治。根據五點取樣的調查法，學生分為5組，各調查一個樣方，統計有害生物發生情況，然后各小組自行設計防控方案并實施，最后實習指導教師小組進行評定。問題任務情境的設置緊跟科研與生產實踐前沿。例如，在河北省苜蓿主產區–滄州黃驊苜蓿種植合作社，以企業在苜蓿種植實踐中出現的病蟲害發生案例為任務目標，然后分組協同進行實際調查，在制定防控方案時應用最新的、有效的飼草有害生物綠色綜合防控措施，防控效果較好。這大大提高了學生分析、解決生產實踐問題及創新的能力。

1.4.1 栽培草地病蟲害防治教學實習

飼草保護教學實習在河北黃驊苜蓿種植基地(國家牧草體系滄州綜合試驗站)進行，目標任務根據實習時苜蓿種植企業田間病蟲害實際發生情況而定。結合苜蓿企業相關技術人員介紹和學生實際調查，在實習教師小組的指導下，學生小組分別進行病蟲害分類鑒定和數據統計處理，制定防治方案并進行試驗。由苜蓿企業技術人員小組和指導教師小組從不同角度分工協同評價學生實習過程和效果。

1.4.2 草原保護教學實習

草原保護實習在河北張家口沽源壩上和承德魚兒山牧場草原實習基地進行。新的草地保護理念是把有害生物與環境(包括自然環境、生物環境)看作一個生態系統，建立以生物防治和生態治理相結合的綠色綜合防控體系。印度蝗災的爆發，更加引起我國對蝗蟲發生動態監測與防控的高度重視。蝗蟲防治也是河北省草原災害生物防治中的一項重大工作，“防止飛蝗起飛和造成災害，防止河北蝗蟲擴散危害，防止入境蝗蟲遷徙和越境進入北京”。因此實習的任務目標是探究蝗蟲與天敵以及環境之間的互作關系、發生與成災規律、預測預報以及防治措施與策略的制定和實施為主要內容，除了分組調查草原昆蟲群落外，同時小組內分工調查植被、風速、海拔、土壤(土樣帶回實驗室測定土壤pH，有機質含量，土壤碳酸鈣、N、P、K 含量)等各種環境因子。返校后各小組進行數據統計整理。根據統計分析和相關性分析，找出所在樣區內影響蝗蟲發生的主要植被因子和環境因子，并提出有針對性的生態防控和生物藥劑防控的綜合防控方案，并在實施后調查防控效果。最后進入實習總結階段，指導教師小組協作對各組實習效果進行綜合評價。

1.4.3 暑期科研實踐

2019年夏，依托河北省產業技術體系有害生物防控創新團隊和河北省林業和草原局的草地保護科研項目，草業科學1601班師生在承德壩上紅松洼草原、河北省唐山青貯玉米種植區以及河北邢臺、廊坊苜蓿種植基地開展了進行了問題探究式草地保護學科研實踐，包括有害生物調查和綠色綜合防控。草地保護學任課教師均為同一科研團隊，和學院團委教師一起組成分工協同指導小組。同學們采取項目地距生源地就近原則組成若干暑期實踐小組。根據項目任務，學生小組在協作指導教師的指導下自行設計試驗方案并進行實施。例如，在紅松洼壩上草原開展的不同生境草地害蟲調查與綠色防控項目中，各組學生根據所在樣地的環境(生物環境和非生物環境)和害蟲發生情況協同制定了不同的綠色防治方案，防控效果良好。通過基于PBL小組協同分工式科研實踐，在項目創新目標驅動下，實行教師成果共享，對學生多元化評價，團委教師、任課教師和學生的積極性都大大提高，同時也增強了學生的草地保護學創新實踐能力和協作能力。這種分組協作方式可以防止學生的從眾行為，更好地發揮個性的優勢，達到人盡其才的教育效果。而且，由于團委做學生工作的教師的加入，這種管理方式還可以落實家訪制從而加強學校、家庭、社會對學生的教育三位一體化[11]。

1.5 邀請草業行業專家和企業家組成校外教學協同小組助力草地保護學實踐教學

草地保護學系統性、實踐性很強。而草業行業專家具有最前沿的科學的草地有害生物治理理念和方法，企業家具有系統的、豐富的實踐經驗。因此趁科研合作之際，經常利用周末等課余時間，邀請他們組成校外教學小組進行課程指導，舉行各種線上線下座談會和專題講座，播放大量代表學科前沿的科研實踐和系統的生產實踐視頻，針對草地保護學課程涉及的病、蟲、鼠、草害分別進行針對性生產實踐指導，講座結束后與同學們進行互動交流。

不同層次的校外專家、企業家教學小組授課角度不同，使學生從中也發現了一些亟待解決的問題，有利于學生在課上帶著問題去學，即探究式學習，大大提高了學生的學習興趣，學習效果明顯增強。

1.6 校地協同創新草地保護學實習內容

草地保護實習與草地植物調查實習相結合，同時調查草原有害生物的分布、發生情況并作出防治策略。京津冀一體化及畜牧業的健康、可持續發展為草業科學及草業管理工作提出了更高的要求，目前國家農業部對草地保護的總體方針是預防為主，加強監測預警。基于這種形式，草地保護任課教師參加學習了由農業部主辦的ARCGIS10.0和ERDAS IMAGINE 遙感圖像處理軟件培訓，回來后培訓學生使用方法，學生組成6個小組結合河北省張家口沽源林草局、豐寧林草局等6個草原監測點調查的基礎數據，賦以宜生指數，作出有害生物宜生指數圖，為草地有害生物的發生及災害預警作出相應的防治策略。采取與林草局草原工作人員合作的實習方式，解決了生產實踐所提出的新問題，創建了草地保護學實習的探究式學習的新思路、新方法，鍛煉了學生的創新能力及發現問題、解決問題的能力。

1.7 借助信息化手段進行多方面的實踐教學改革，以充分調動學生自主學習的積極性和主動性。

實驗室的現代化信息教學資源為草地保護學實驗課程的課堂改革提供了有力的平臺保障。網路互動光學顯微鏡為同學們進行自主實驗過程中的拍照、小組討論、課程論文整理等提供了硬件保障；同時，網絡信息系統為課堂活動，包括簽到、問卷、隨堂測驗、小組評分和PBL分組任務等提供技術支撐。

1.8 改革課程評價體系

建立以實驗實習報告、實踐過程評價、學生評價和行業企業評價為主體全鏈條多維度草地保護學實踐教學質量協同評價與保障體系，實現實踐教學質量的全流程全領域監測。將質量意識、質量標準、質量評價、質量管理等落實到草地保護學實踐教學各環節。

2 基于PBL產、學、研、地協同分工小組教學法在草地保護學課程實踐教學的應用效果評價

將草業科學專業1501 班學生作為對照班級，實行傳統教學法，以老師在實驗或實習前講授和傳統實踐項目為主導，學生按照老師既定的實踐內容和方法去進行實施，被動接受實踐方案。將實行基于PBL小組協同分工教學法的草業1601班作為試驗班，對比實驗班級與對照班級學生的草地保護學實踐課成績、行業主管部門、企業滿意度情況。兩班級學生在年齡、性別比例和入學成績等方面均無顯著差異(P>0.05)。兩個班級的授課教師和使用的教材均相同。

2.1 兩班學生成績比較

綜合實踐成績包括實踐過程表現成績(30%)和實驗報告成績(70%)，其中實踐過程表現成績由協同指導教師小組根據學生在實習過程中的實際表現綜合評分，包括考勤(5%)+實習態度是否認真(5%)+是否善于思考和創新(5%)+是否吃苦耐勞(5%)+是否團結協作(5%)+實踐效果(75%)。實驗報告成績評分標準：包括實驗設計和實驗方法的合理性(30%)+實驗數據處理是否得當(35%)+實驗結果分析的準確性(35%)。通過對綜合實踐成績進行比較，實驗班的成績普遍高于對照班級(圖1)。課程的改革使學生對于課程的積極性及學習興趣有所提高，能發揮主觀能動性，在實踐中做到積極動手，積極參與，不懂就問。其中，改革后實踐過程表現成績在90～100分的人數上升至20人，80～89分的人數上升至14人。實驗報告優秀率也顯著升高，其中90～100分的人數占總人數的88%(圖2)。

圖1 實踐過程表現成績分布Figure 1 Score distribution of practical performance

圖2 實驗報告成績分布Figure 2 Score distribution of lab report

2.2 學生滿意度問卷調查

對實施不同教學方法的兩個草業科學班學生的教學成效進行滿意度問卷調查(圖3)。調查內容包括兩種教學方法對教學成效、溝通能力、協作能力、自學能力、實踐操作能力、理論知識的理解與掌握的積極作用是否滿意；是否喜歡各自班級應用的教學方法。兩個班學生共發放調查問卷69份，收回問卷69份，有效回收率為100%。反饋結果如下：非常滿意度達到42%(全部來自實驗班)，比較滿意度達到10%(8%來自實驗班，2%來自對照班)，一般為38%(全部來自對照班)，不滿意為10%(全部來自對照班)。相對來說，實驗班學生對改革后的教學方式及教學效果認可度均遠遠超過對照班對傳統教學方法的認可度。

圖3 改革教學滿意度比較Figure3 Reformed teaching satisfaction comparison

2.3 行業滿意度問卷調查

對與動科院合作及實施不同教學方法的兩個草業科學班所進行實習的單位進行滿意度調查分析及學生實踐能力評價(表1)。調查問卷由草原紅松洼草原自然保護區、豐寧孤石牧場、河北黃驊茂盛園苜蓿種植專業合作社、河北艾禾草業有限公司提供。表中Yes或No代表企業對學生的表現好壞的評價。所有獲得數據采用SPSS 22.0統計軟件完成統計學分析。兩組間計數資料(%)比較采用χ2檢驗。比較計量資料(±s)采用t 檢驗。P<0.05為差異有顯著性差異。在對課程進行改革之后，學生的實踐操作能力普遍提高。課程實踐教學的改革使學生之間相互配合、協作的的意識逐漸加強，學生們在實習過程中遇到問題能做到共同分析、處理解決，提高了學生們的團隊協作意識和能力。

表1 行業滿意度調查Table 1 Industry and enterprise satisfaction survey

3 討論與結論

現代科技及技術的快速發展對目前的教學質量提出的新的要求，傳統意義上的授課已經不能夠滿足社會對人才的需求。同時基于草地保護學這一學科的特殊性，它涵蓋的內容非常多，包括病蟲鼠草四大類。每一大類中又涵蓋很多繁雜的知識點，如各種有害生物形態特征的識別、發生環境條件及規律、不同有害生物在植物上的為害狀、各類有害生物的調查、預測預報與防治方法等，實踐性很強。在科學高速發展的前提下，知識和方法更新的周期也越來越短，傳統教學法單純的被動學習實踐難以滿足學生對知識的需求和能力的培養。如：難以跟上草地保護的科研前沿和生產實踐，不能提高學生的創新能力和分析問題、解決問題的能力；另外，被動接受知識和方法使容易形成消極倦怠的厭學情緒，不能激發學生的學習積極性和學習興趣。

授人以魚不如授人以漁，與其以傳統講述的方式使學生被迫地接受知識，不如使學生化被動為主動，采用項目驅動，教師引導，學生分組探索思考進行實踐的教學模式。通過基于PBL的協同小組分工教學法進行實踐教學，顯著提高課堂學習成績和學習效果。這種以學生為中心的實踐教學模式，教師只是學生學習的幫助者和促進者，為學生自主學習提供了有利條件，培養了學生的科學素養和創新思維，有效提高了學生的自學能力和創新能力。通過增加實踐環節以及實踐過程考核成績不斷加大實踐考核的比例，使學生不僅僅注重實驗報告的寫作，也更加注重創新、協作及實踐能力的培養，保證了學生的全面發展。作為PBL 協同教學法的重要引導者，現實生產科研項目目標代替了傳統的教學目標，促進了教師的與時俱進和創新能力的培養。

通過對比實驗組與對照組的學習情況等，本研究發現實驗組學生的草地保護學教學效果、理論成績、自學能力、實驗成績、草地保護技術的操作能力、協作精神、草地有害生物防控效果高于對照組，實驗組學生教學效果、溝通能力、自學能力、基礎知識掌握、操作熟練度均高于對照組。

基于項目驅動的團隊協作學習為主的PBL 教學法效果明顯優于傳統教學法，此方法應在草地保護學教學中廣泛推廣。