基于學習體驗重構的高校實驗教學模式探索

顧欣 王新譜 李培富 于大華

摘 ?要：高校實驗教學中存在學生學習體驗不佳、創造性思維訓練不足等問題，有必要開展基于學習體驗重構的實驗教學模式研究。文章以農業微生物學實驗教學為例，以建構主義為理論基礎，遵循“以學生為中心”的理念，運用線上線下混合式教學，基于教學目標、學習內容、學習者和學習環境分析，形成學習活動、教學策略與資源等設計方案。教學效果評價表明，學生獲得自主性、挑戰性和創新性的學習體驗，教學效果得到提升。

關鍵詞：學習體驗;實驗教學;創造性思維; 線上線下混合式教學

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2022）15-0111-04

Abstract： Many problems exist in the experimental teaching in colleges and universities， such as the poor learning experience of students， the lack of creative thinking training and so on. It is necessary to carry out the research of experimental teaching mode based on learning experience reconstruction. This paper discusses the above problems， taking the experimental teaching of Agricultural Microbiology as an example. Constructivism is regarded as the theoretical basis， following the idea of student-centered. Online-offline hybrid teaching is used. The research has formed the design scheme of learning activities， teaching strategies and teaching resources， based on the analysis of teaching objectives， learning contents， learners and environment. The evaluation of teaching effect shows that the students get autonomous， challenging and innovative learning experience， and the teaching effect is improved.

Keywords： learning experience; experimental teaching; creative thinking; online-offline teaching

目前，我國高校農林專業以“卓越農林人才教育培訓計劃2.0”為指引，深化農科教結合，通過多學科的現代科學技術融合，建設中國特色、世界水平的一流農林專業，培養“一懂兩愛”的一流農林人才[1]。農業微生物學是我校涉農專業的必修課程，涉及國家一流學科1個，一流專業以“培養能夠適應和引領未來農林發展需要的卓越農林人才”為育人總目標，以“多學科融合與創新創業融合”為教學改革方向，堅持“以學生為中心，以教師為引導”的教學思想。課程實驗教學的目標是通過觀測與分析使學生獲得專業知識和發展能力，能夠評價農業生產中有關問題和現象，“一懂兩愛”，樹立正確的職業價值觀，具備創新意識、創新能力和團隊精神。

隨著人才培養目標和教育理念的變化，傳統實驗教學模式已難以適應當代卓越農林人才培養的需要。實驗教學設計和教學活動過于偏重技能訓練。學生的“參與感低”“主觀感受不被重視”“聽得多、討論得少”“按部就班多、創新思考少”的現象不同程度地存在。學生的實驗學習體驗總體缺乏自主性、能動性，難以獲得自信和合作的學習氛圍，使教學中創造性思維和情感培養難以見效。針對以上問題，實驗教學改革勢在必行。當前，線上線下混合式教學模式以其在時間和空間、教與學的方式和技術支持等方面的顯著優勢，有利于學生獲得新的學習體驗[2]，吸引了大批教師將其運用到實驗教學中[3-5]。近年來，在國家級和自治區級教改項目的支持下，農業微生物學課程進行了一系列改革，建設配套慕課，施行線上線下混合式教學，完善了實驗室軟硬件條件，構建了“基于學習體驗重構的實驗教學模式”（以下簡稱改革模式），取得了良好的教學效果。

一、重構學習體驗的根本是“以學生為中心”的教學理念

建構主義指導下的教學觀強調學生的主動性，認為教學“以學生為中心”。學生在學習情境中通過意義建構而獲得知識[6]。因此，學生在學習過程中建立起來的主觀心理感受——即學習體驗與學生知識的建構直接相關。研究表明，通過教學活動，學生在心理上形成自信、自主性和自我滿足等體驗。這種積極、良好的情緒和情感構成學生學習的內在動力，影響學生的學習策略和對知識建構的狀態[7]。因此，良好的學習體驗是獲得良好教學效果的重要前提。

農業微生物學實驗教學遵循“以學生為中心”的教學思想，兼顧不同實驗教學情境的共性和個性，通過協調學習環境（包括實驗室內、外和線上線下的學習環境）的時空銜接，采用創造性思維訓練活動，優化學生協作與會話的場景，助力學生形成自主性、挑戰性和創新性學習體驗，訓練創造性思維，實現學生的意義建構。

二、重構學習體驗的教學設計

在建構主義指導下，實驗課程教學設計遵循“以學生為中心”的教學思想，兼顧不同實驗教學情境的共性和個性，通過協調學習環境的時空銜接，采用創造性思維訓練活動，優化學生協作與會話的場景，助力學生形成自主性、挑戰性和創新性學習體驗，訓練創造性思維，實現學生的意義建構。

（一）學習目標確定

傳統教學目標幾乎全部以知識理解和技能掌握為主要內容。改革模式確立了不同的能力目標和情感目標，即學生通過學習，在能力維度上不僅能夠分析實驗結果，還能夠運用專業知識與技能解決實驗中出現的問題，并能將所學運用于專業實踐;在情感維度上具備團隊合作意識、創新意識和創新能力。由此自淺至深，由單一技能的分析延伸到技能應用、崗位需求，再提升至創新構想、發明構想和創業設想，其間融入“一懂兩愛”思政教育元素。

（二）學習者和學習環境分析

學習本課程的農林專業學生對實驗教學具有較強的好奇心，期待所學知識與未來工作具有關聯性。因此，農業微生物學實驗教學既重視基礎實驗知識與技能的培訓，又兼顧各專業需求，在教學事例、應用實例上增加專業特色問題。在學習環境上。當代大學生對教學的信息化、時空的自由度具有更高的要求和期待。為此，在實驗中采用線上線下混合式教學。“線上線下融合”“課內課外銜接”的實驗教學環境促使學生能快速融入教學中，在積極自主的氛圍中形成認知，擁有更強烈的自信與獲得感。

（三）學習活動設計

多維度的教學目標對實驗教學活動設計提出了更高的要求。學習是行動，通過行動學習[8]，即通過學生的學習行為建構意義。與之相適，原來以教師講授為主，學生積極性較低、互動弱、類型少的教學活動，需要變成以學生在多樣化環境中完成學習任務為主[9]，學生積極性較高、互動強、類型多的教學活動，才能激發學生學習的能動性。結合線上線下混合式教學模式，除了實踐操作活動外，在課堂內外主要采用小組討論、協作解惑、學生講解、探究等創新思維訓練活動，使學生“講-做-教”融合。鼓勵學生間的協作和會話，培養其質疑精神和創造性思維，促進認知形成，達到知識內化的學習效果。

（四）教學策略設計

圍繞“以學生為中心”進行教學預設，遵循意義建構的規律，預設學生從舊知到新知、從經驗到理論、從專業到創新創業的有意義的學習過程。采用的教學策略有：發放課程任務單，使教學目標明確化;利用實驗主題相關案例或事件作為教學素材，使知識呈現情境化;采用多種教學活動使學習方式多樣化;實驗課多媒體展示與總結圖示化、精美化等[10]。總之，通過教師有效地引導，促進學生有效地學習，使學生依次達到主動參與、鍛煉思維、迸發靈感、開啟創造性思維的狀態。教師負責實驗的全程指導，主要引導學生形成解決問題的思路，從而在重構學生學習體驗的基礎上實現創造性思維培養目標。

（五）教學媒體或資源的開發與整合

改革模式采用大量網絡教學資源。課程組研發了農業微生物學慕課，實驗型微課與理論型微課配套使用，實踐與理論互為佐證，輔以學習通軟件，使線上線下教學順暢融合，使學生學習的時空自由度和體驗感更強[11]。同時編制實驗教材。新教材打破傳統實驗教材與實驗報告的界限，使學生清晰地知曉學習目標、學習內容和考核標準，可快速融入教學流程。其中，“預習內容”提供了慕課、專業網站的二維碼，使預習不受時空約束;“小組活動”預告活動主題和形式，提供討論題目，供學生提前做準備，可激發生生協作與會話，使合作過程貫穿課堂內外;“拓展性專業應用和創造發明訓練”提供與專業領域相關的應用場景或問題，具有一定挑戰度，不設置標準答案，強調學生個體通過深度學習、思考辯論和自由探索發出自己的聲音，在實現知識內化的同時訓練創造性思維。

（六）學習效果評價

采用“3+1”模式，即基于學習態度、科學實踐、科學知識構成的學習內容[12]和創新思維的心理加工水平對學習效果進行分析和評價。評價內容涵蓋預習、實驗操作、團隊協作、實驗報告和拓展問題等。改革模式強調對學生的預習成果開展評價，具有重視預習、提高實驗效率的雙重推動作用;設置學生自評，促使學生在教學情意中由被動變為主動，對自身學習情況形成清晰的判斷[13-14]。為避免評價的盲目性和隨機性，考核評價表對各教學環節分別列出對應等級（由高到低依次為A、B、C、D、E）的評價標準。學生在進入學習情境初期就能清晰獲知評價要素，有利于其明確努力方向，結合自身認知特征揚長補短。伴隨著教學進程，教師根據教學活動中的學生表現和學生自評進行分項評價和綜合評價。教學總結與評價既是教師開展教學反思的重要部分，又給學生提供了審視自己的時機，促進了教學效果的提升。

三、重構實驗課程學習體驗的路徑

改革模式具有線上線下混合式教學模式的部分特征，與傳統模式有一定區別。

（一）課前階段

改革模式與傳統模式的主要差異涉及教材、學生角色和預習準備等。教師發放本次實驗的課程任務單和教材，開放網絡教學資源，在線督促和引導學生預習，反饋學生的疑問，調整和優化實驗教學設計。學生根據教學任務單和實驗教材的要求，利用線上線下資源預習;根據活動提示，為課堂小組協作和討論活動做準備，目標更清晰。

（二）課內階段

在培養學生學習自主性的同時，要達到“講-做-教”融合，需要靈活多樣的課堂活動與之契合[15]。根據不同教學環節的目標要求，設計以學生為主的系列活動。

1. 引入環節。對應不同的實驗，以典型案例或社會事件作為教學素材，如微生物物種的發現、創新實例、專利發明研發過程、生產生活現象和時事等思政元素，提出問題，激發學生好奇心和求知欲[16]，使學生感知發明創造與創新并非遙不可及，微生物標本和儀器設備都有了生機和活力。

2. 預習考核環節。預習為實驗教學提供了重要保障，可顯著提升教學效率[17]。改革模式主要通過“白板活動”促使學生形成預習習慣并查漏補缺，實現預習到位。

白板活動屬于分析式教學活動。以小組為單位，基于預習，將實驗目的、基本步驟、注意事項和拓展問題寫在白板或白紙上。隨機抽取一組向全班匯報。其他小組經過討論，對匯報組進行補充、糾正、質疑和答疑。教師負責評價與打分。設計依據與原理：傳統模式以教師講授或演示為主，學生模仿并重復操作，常感無趣，不具有挑戰性，不利于批判性思維的培養。該活動讓學生在實際操作前自檢是否真正了解原理、操作要求和重難點，而檢視的最佳方法就是看學生能否準確地挑出錯誤并清晰地表達、準確地糾正。正是這種辨錯能力為學生提供了部分學習動力[18]。實踐表明，學生的預習欲望更強烈;對理論和流程掌握度較高者向掌握度較低者講解，加深對實驗的認識，培養了自信心和表達能力;尚未掌握者可快速跟進，保證學習的流暢。這種“學生教學生”的活動對提升學生的主觀能動性[19]、交流能力、邏輯思辨能力和批判性思維培養具有很好的促進作用。

3. 實操環節。輔助學生自主性探索和形成認知的教學資料主要有兩部分，一是實驗教材，二是實驗慕課。學生可以根據實操步驟和個人學習需求，隨時隨地通過手機端觀看學習。

小組協作：學生基于探索性操作，通過小組協作、生生會話、師生交流，思考并討論實驗中的困難，對教材中設置的問題擬定解決方案，將結果和設想記錄在報告中。教師在指導中側重引導學生思考與分析，在糾偏改錯的同時，使學生明白“怎么做”“為什么這樣做”，進而延伸思考“是否可以用其他方法解決”。

“找錯誤”活動：基于課堂觀察與目標選擇，教師或學生用手機攝錄部分學習情境，包括規范和錯誤操作行為、正常和異常試驗結果、實驗中其他非常規現象等。待實操環節臨近結束時，播放影像并進行師生點評。教師營造鼓勵的氛圍，對表現優秀者給予表揚，引導學生辨識和糾正錯誤或問題，最后進行綜合評價，有利于形成良好的師生關系[20]。學生的課堂身份在質疑者與被質疑者之間變換，提升探求新知的能動性[21]，在積極的氛圍中面對問題、解決問題，形成意義。

4. 總結環節。涉及課堂教學總結、實驗教材中報告模塊完成情況抽查、課后作業與拓展學習訓練安排、預告新實驗和預習要求、課后拓展學習資源的提供等。通過梳理教學，再次讓學生審視自己的學習。與此同時，教學中的收獲給學生滿足感，存疑引起探索欲，不足導致反思并推動創新思考。

（三）課后階段

在改革模式中，創新思維訓練以拓展學習訓練的方式延伸至課下。為了更好地培養發散性思維，激發學生產生創新設想，在訓練題目設計上突出了個性化、挑戰性、與實踐的關聯性。每一個拓展學習訓練題目對應一個實驗。例如實驗“微生物菌落觀察”，對應的拓展學習訓練題目是：假設你是農業技術人員，田間調查發現作物上的微生物感染癥狀較為復雜，需要取樣并帶回實驗室。請設計一個實驗方案，以判斷引起該病害的是哪類微生物？要求撰寫實驗技術路線圖，并用文字說明其原理。該教學活動促使學生查文獻，找方法，綜合運用實驗所學，活躍思考，解決問題。這種將專業知識與農業科技工作銜接的教學設計，激發了學生的興趣，其學習收獲適用于實踐和未來專業工作崗位，同時推動了創新思維訓練目標的達成。

此外，學生在課后利用慕課和教材進行實驗回顧、復習、師生或生生互動，完成教材中設置的問題、作業、訓練題目和自我評價，線上線下進行教學意見反饋等。教學助手收集實驗報告、教學影像和文字資料，交給教學團隊歸檔。教師根據學生的實驗報告完成情況和課堂各環節表現，結合學生自評，對其學習效果進行綜合評估并評定等級;依據教學資料和學生反饋開展教學反思，通過總結、歸納進行教學改進。

四、結束語

感知體驗和學習者滿意度是評價學生學習體驗的核心指標[22]。通過慕課平臺在線問卷功能對新實驗教學模式開展教學效果評價，共有三個專業123名學生完成問卷。統計結果顯示：學生認為，與傳統模式相比，改革模式更有利于創新思維的形成（69.11%）;促進了對專業知識和實驗技能的深入思考和理解（63.41%）;有利于培養團隊協作精神，促進生生和師生交流（63.41%）;能夠更有針對性地掌握微生物學實驗關鍵技能（53.66%）;能夠開闊視野，學到書本上沒有的知識（48.78%）。學生對該教學模式感興趣和比較感興趣的占95.12%;對新型實驗教材表示適合和基本適合的占98.37%;認為實驗教材中設置的拓展問題對專業學習和拓展新知具有促進作用的占92.68%。對教學模式表示非常滿意的占24.39%，滿意的占59.35%，一般的占16.26%。學生在反饋意見中表達，希望教學活動更為多樣化，拓展訓練進一步增加。

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