基于省一流課程實驗課提升學生實驗技能探討

李文楚 鄧小娟 劉偉強

基于省一流課程實驗課提升學生實驗技能探討

李文楚 鄧小娟 劉偉強

（華南農業大學動物科學學院 廣東廣州 510642）

省一流課程具有高階性、創新性和挑戰度的典型特征，實驗教學是理論課的重要輔助，同時也能提升學生實驗技能。文章通過在省一流課程“昆蟲生理生化雙語課”配套實驗“動物生化實驗（蠶學班）”的實驗教學中引入“六頂思考帽”“頭腦風暴”等方法，力求解決本科實驗設計的結果驗證性和“兩性一度”之間的本體悖論。通過對在校本科生的問卷調研顯示，大多數學生具有較好的接受能力，多元化的實驗教學方法明顯地提升了學生實驗技能，從而得出結論，在一流課程的實驗課中采用項目驅動型教學，具有一定的可行性。

一流課程；實驗技能；問卷調研；實驗課教學；高等院校

根據國務院2022年２月發布的《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》，以及教育部、財政部、國家發展和改革委員會聯合發布的《關于深入推進世界一流大學和一流學科建設的若干意見》《統籌推進世界一流大學和一流學科建設實施辦法（暫行）》，經專家委員會認定，教育部等三部委研究并報國務院批準，公布了147所高等院校進入第二輪“雙一流”建設高校。其中，華南農業大學名列榜單。

一流課程是高校一流本科課程的簡稱，是指一流本科課程“雙萬計劃”中的萬門左右國家級一流本科課程和萬門左右省級一流本科課程。有學者認為一流課程就是金課。一流課程具有高階性、創新性和挑戰度的典型特征。其中，高階性是指通過培養學生的綜合能力和高級思維，實現知識、能力、素質有機融合；創新性是指課程內容具有前沿性和時代性，教學形式體現先進性和互動性，學習結果體現個性化；挑戰度是指課程有一定難度，需要學生“跳一跳”才能夠得著。一流課程對教師備課和學生課外學習均有較高的要求[1]。

“昆蟲生理生化雙語課”于2022年10月被認定為廣東省級一流課程，與之配套的實驗課是“動物生化實驗（蠶學班）”。省級一流課程建設突出了針對性和有效性，使課程更具有地方特色，并推動高校教師參與課程與教學改革。一流課程重要的組成部分是配套完善的本科生實驗教學課，同樣需要確保實驗內容與專業發展前沿切實相關，以促進學生發揮主觀能動性、提高專業實驗課的凝練和升華作用。通過培養學生的實踐能力和創新能力，提高其綜合素質，使其能夠在后續工作和科研過程中正確地觀察、判斷、分析和解決實際問題[2]。因此，教學內容的呈現可以增設綜合性實驗、融入思政元素并佐以微課程，采用基于問題導向式學習（Problem-Based Learning,PBL）的混合式教學模式、基于ARCS動機模式（A，Attention，注意；R，Relevance，相關性；C，Confidence，自信心；S，Satisfaction，滿足感）的認知負荷理論等各種教學方法和教學設計，以及階段性考核與總結性考核相結合的考核方式等[3]，成為一流課程實驗課實施的重要參考。

在一流課程具體實驗的設計上，既要體現高階性、創新性和挑戰度，還要落實實驗結果的可靠性和驗證性。這是一種本體悖論，如何處理好實驗設計的問題，關系到本科實驗教學的成效。

1 研究方法

1.1 實驗基本要素探究

根據教學大綱的預設實驗基本要素，應引入科學而辯證的思維方法，將思政元素融入實驗課，創新一流專業本科生思維模式，培養學生創新意識，推進多樣化人才培養。為了實現這一目標，可以圍繞蠶學省級一流專業的學科發展、產業發展新動態、新技術以及學科前沿，強化以學生為中心的實驗課基本技能訓練，培養具有創新思維、創新理念、創新能力、創新實踐的新型復合型人才。

實驗課是實踐理論知識的重要環節，也是升華理論認知的基石。實驗課的基本類型包括驗證型、演示型、模擬型和探索型，也可分為定性、定量和綜合性實驗。在設計和實施實驗課時，需要按照要求確保實驗原理、實驗步驟和試驗結果等都是可重復的，并保證實驗過程準確無誤。然而，隨著科學技術的發展，一些經典的實驗理論可能被現代知識所完善，實驗方法被現代先進儀器改進。但是，有些課程的實驗教學設計偏離了專業方向，教學方法呆板，學生缺乏能動性[4]；實驗教學內容表觀化，實驗過程走馬觀花，難以揭示生化實驗涉及的問題本質；缺乏連貫性和系統性，課程考核方法單一[5]；缺乏探索性和創新性[6-7]。

動物生化實驗課（蠶學班）的教學實踐，源于老一輩教師黃自然教授的提議，主要考慮的是實驗對象是家蠶，其次有利于小班教學，增加學生動手做實驗的機會。實驗課程開設5年以來，得到學院領導的大力支持和鼓勵，已經逐步摸索出一套適合蠶學班利用家蠶各組織、器官、血淋巴等材料進行生化實驗的原理和實驗方法。生物材料的基底變化較大，跟家蠶品種、飼養季節、氣候、環境條件等變化相關，但大體上不會有顯著的偏差。經過比對發現，幾屆學生的實驗結果基本接近，說明實驗設計比較成功。但也存在一些問題，目前的實驗課設置為32 h，包含8個實驗單元，平均每個實驗約為4個學時，但多數實驗需要等待生化反應完成，延時很長。在實驗類型上，多為驗證性實驗，學生可以按照實驗指導步驟直接完成，缺乏創新性。但明顯聚焦實驗課的探索、創新性和創造性，又與本科實驗的基本要求、實驗技能的培養存在一定的矛盾。如何辯證而科學地看待問題、解決矛盾，交出一份合理的答卷，也是教師要深思的問題之一。

自2018年以來，在幾屆學生中嘗試采用六頂思考帽法（Six Thinking Hats，STH）、頭腦風暴法（Brainstorm，BSM）、PBL法、成果導向教育法（Outcome Based Education，OBE）、項目驅動教學法（Project Driven Teaching，PDT）等多種教學方法，以及多元化實驗教學法引導學生進行創新思維，相關研究成果已陸續發表[8-9]。本文著重引入科學且辯證的思維方法，深度挖掘實驗課程蘊涵的思政元素，創新思維模式，提升本科生的基本技能。

1.2 思政元素融入實驗課程

本文探討和挖掘將思政元素融入實驗課，以加強每個實驗單元的思政教育。其層次關系如圖1所示，其中，思政元素作為實驗的根本，與實驗單元的基本原理和實驗步驟等是實驗設計的基石。科學辯證的思維模式創新是實現提升實驗技能的前提，最終達成實驗課的培養目標。

圖1 實驗課基本要素和思政元素的層次關系

總體實施方案為有度、有法地引入思政教育，適度挖掘思政元素[10-11]，應用科學而辯證的思維方法，引導學生創新思維模式。以專業知識為主，思政內容與所授專業內容相契合，形成協同效應，達成科學創新，以養成歷史思維、辯證思維、系統思維和創新思維。具體實施方案如表1所示。

表1 實驗課實施方案

續表1 實驗課實施方案

2 研究結果

2.1 STH和BRM對提升實驗技能的促進作用

在正常完成本科實驗教學任務后，直接的實驗成果反饋形式是學生實驗課成績。經過比較近三年學生實驗成績，多數學生較好地完成了實驗。在平時成績登記表中，學生實驗課思維分值占總分的5%，如圖2所示。

圖2 學生實驗課實施STH和BRM對實驗技能和總評成績的影響及總評成績分布

2.2 對實驗技能提升的調研問卷統計分析

設計和發放20道教學改革的調研問卷，收集原始數據進行研究分析。采取無記名答題形式，用問卷星設計好調研問卷題目，發放到在校的本系學生。調研問卷題目主要有四大部分：（1）客觀題，如性別、年級以及所完成的實驗數量等；（2）主觀題，包括對思政元素的理解；（3）實驗技能、創新能力培養；科學思維方式的培養；實驗課教改理念STH、BRM、OBE、PDT等對一流課程實驗技能提升的作用；（4）實驗成績的評估合理性等。

回收問卷50份，其中，男生24名，女生26名，主要是大二到大四的學生；完成十門課50次以上實驗的學生占32%，完成五門課30次以上的學生占48%，完成三門課15次以上的學生占10%。60%的學生對思政元素融入實驗課有一定的了解，40%的學生比較模糊。

對于實驗課的主要目的，有58%的學生傾向于“驗證實驗結果”；90%的學生認為是“熟悉實驗設計”；但也有高達98%的學生選擇“理解實驗原理和邏輯思維”。22%的學生認為“實驗結果的驗證性”影響了他們對實驗課的興趣，24%的學生認為“實驗原理的求證性”影響了他們對實驗課的興趣；48%的學生認為“實驗過程的探索性”使實驗課變得冗長，造成實驗課無法在規定的時間內完成。94%的學生認同“實驗課對實驗技能、創新創業能力培養的必要性”。82%的學生認為“更透徹理解理論課內容”是創新、創業能力培養的體現。90%的學生認為是“了解生化實驗過程”，另有80%的學生選擇“創造性地用理論知識指導實驗過程”。對于一流課程（實驗課）高階性、創新性和挑戰度，調研結果顯示，只有48%的學生認同“實驗有一定難度”，大部分學生希望實驗不能太難。同時，對于“實驗內容有前沿性和時代性”和“培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維”的認同率分別達到了80%和90%；只有16%的學生“非常希望”設置“具有挑戰性的實驗”，22%的學生不希望設置。在動物生化實驗課中，BRM和STH兩種思維模式創新收獲最大。調研結果顯示，蠶學班的動物生化實驗課對創新能力的培養，90%的學生認為鞏固了理論知識，76%的學生認為引導了學生的“創新思維”，另有72%的學生認為“對今后工作有正向推動力”。

此外，有72%的學生認為實驗報告撰寫的基本模式需要進行改革，只有6%的學生認為實驗課評分標準的多樣化對實驗興趣的影響不大。由此可以看到，“八股文”式的實驗報告給學生充分利用學習時間、發揮主觀能動性帶來了負面影響，而更多學生追求多元化的評分模式。

3 討論

一流課程實施團隊必須站在同類課程優秀建設成果的基礎上，對課程進行深入研究、分析、運用。新時代高校課程研究的重點是課程思政，其難點是聚焦思政元素，遴選課程知識點，構建與思政元素緊密相關、密不可分的課程知識體系。這些成果體現為一體化設計的“金課”、一流課程與課程教材[11]。為了更好地實施教學評價，應遵循“建立明確的評價指標體系、使用易于操作的評價方法、有側重地評價、量化與質性評價相結合”原則，并鼓勵實行“自評、互評、教師實名評價，以及多樣化評價方式”等改進的教學評價方法[12]。同時，不少高校開始引入項目驅動教學法，以本科生專業能力培養和素質教育等為基礎，在本科生實驗課教學中引入專業課教師的科研項目，構建科研項目促進實驗課教學的新模式[13]。將這種模式引入本科生實驗教學，非常符合一流課程“兩性一度”的要求，但對實驗結果的不確定性、實驗過程的探索性、實驗材料的可塑性等，無疑是極具挑戰性的。如何使本科生在有限的實驗課時間內“跳一跳，夠得著”，這對實驗課任課教師來說無疑是一個挑戰。

[1]吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學,2018(12):4-9.

[2]宋永臣,楊明軍,劉衛國,等.本科生專業實驗教學研究探討[J].實驗室研究與探索,2014,33(2):161-165.

[3]丁雪梅,逄大欣,白春艷,等.動物科學專業本科生實驗教學“三位一體”育人模式的研究[J].黑龍江畜牧獸醫,2021(21):134-138.

[4]樊江磊,李瑩,王艷,等.高校工程材料實驗課程教學與考核方法研究[J].大學教育,2021(5):68-70.

[5]王望,曹金珍,商俊博,等.項目驅動為導向的“木材保護與改性”實驗課改革[J].教育教學論壇,2021(25):64-67.

[6]艾尼瓦爾·吐米爾,袁禎燕,吳衛.生物科學專業生態學實踐教學體系的改革與探索[J].吉林省教育學院學報,2021,37(7):105-108.

[7]LI W C, QIU B L, ZHONG Y J. Bilingual Teaching Pedagogies in Academic Practice:Embed Teaching Approaches[J]. American Journal of Humanities and Social Science (AJHSS).2020,6:1-26.

[8]李文楚,鐘仰進,黃志君,等.基于問題導向的雙語課教學:SPSS評估模型與分析[J].教育現代化,2021,8(88):177-183.

[9]殷利眷,王洪彬,滿淑麗,等.微生物學實驗課程思政教學改革與探索[J].生物工程學報,2021,37(4):1434-1442.

[10]ZHAO X Y,ZHANG J L,ZHAO X, et al. The Analysis of Integration of Ideological Political Education with Innovation Entrepreneurship Education for College Students[J]. Frontiers in Psychology,2021,12:610409.

[11]楊祥,王強,高建.課程思政是方法不是“加法”：金課?一流課程及課程教材的認識和實踐[J].中國高等教育,2020(8):4-5.

[12]張剛,盛連喜,崔丹,等.本科生實踐類課程教學評價改進研究[J].實驗技術與管理,2013,30(1):180-183.

[13]才金玲,唐娜,崔永巖.科研項目引入本科實驗教學的探索[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2021(6):1-3.

G642

A

2095-1205(2023)11-18-04

10.3969/j.issn.2095-1205.2023.11.05

華南農業大學教學改革研究項目（JG21124）