新時代背景下高校生態(tài)學本科實驗教學改革探究

孫寶茹

（中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京 100193）

0 引言

生態(tài)學是一門實驗性、實踐性和應(yīng)用性很強的學科，其實驗教學是驗證和發(fā)展生態(tài)學理論的重要環(huán)節(jié)，是學生接觸實際問題、提高應(yīng)用理論認識和解決實際問題的最直接途徑，是對學生進行綜合能力訓練的重要教學手段[1]。新時代背景下，加強實驗教學建設(shè)、推進實驗教學改革是高校生態(tài)學本科教學的重要工作內(nèi)容，是提高生態(tài)學人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要任務(wù)[2-3]。為了響應(yīng)國家和社會對生態(tài)學應(yīng)用創(chuàng)新型人才的需求以及教育部的指示，中國農(nóng)業(yè)大學以學生為中心，以實踐和創(chuàng)新能力提升為核心，通過構(gòu)建多層次實驗教學體系、強化教師團隊、改進教學方法以及優(yōu)化教學評價四個層面的實施，全面推進生態(tài)學本科實驗教學改革，加強學生專業(yè)和綜合素質(zhì)以及競爭力培養(yǎng)，提高生態(tài)學人才培養(yǎng)質(zhì)量。本文對其加以介紹，以期為高校生態(tài)學本科實驗教學改革提供一定的借鑒，促進生態(tài)學實踐教學的改革與發(fā)展。

1 多層次實驗教學體系的構(gòu)建

我們秉承“以學生為中心，以實踐和創(chuàng)新能力提升為核心”的教學理念，對原有實驗教學內(nèi)容進行了整合和優(yōu)化，推陳出新，構(gòu)建了由基礎(chǔ)性實驗、專業(yè)性實驗和研究創(chuàng)新性實驗構(gòu)成的多層次實驗教學體系。

1.1 基礎(chǔ)性實驗

基礎(chǔ)性實驗是專業(yè)性和研究創(chuàng)新性實驗得以開展的基礎(chǔ)和前提，主要以《基礎(chǔ)生態(tài)學實驗》為主，從生物個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)四個方面設(shè)計實驗內(nèi)容。學生通過驗證性實驗，掌握生態(tài)學實驗最基本的技能和研究方法，深入理解和掌握生態(tài)學基礎(chǔ)理論和基本知識，培養(yǎng)正確的生態(tài)學理念和基本素養(yǎng)。

1.2 專業(yè)性實驗

專業(yè)性實驗是生態(tài)學實驗教學體系的第二層次，重點在于提升學生專業(yè)基礎(chǔ)和實踐能力。主要從土壤、微生物和分子三個方面分別設(shè)計實驗內(nèi)容，采用驗證性和探究性實驗相結(jié)合的方式，讓學生掌握生態(tài)學專業(yè)性實驗技能和研究方法，提升專業(yè)技能和素養(yǎng)以及實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，為研究創(chuàng)新性模塊實驗內(nèi)容的開展奠定專業(yè)和創(chuàng)新實踐基礎(chǔ)。

1.3 研究創(chuàng)新性實驗

研究創(chuàng)新性實驗是生態(tài)學實驗教學體系的最高層次，是在基礎(chǔ)性和專業(yè)性實驗教學基礎(chǔ)上，以學生為主體，由學生自主設(shè)計和實施，教師輔以指導，通過探究創(chuàng)新性實驗，培養(yǎng)和提升學生的創(chuàng)新、研究、應(yīng)用、總結(jié)和表達等綜合素質(zhì)和能力。具體來說，教師講解相關(guān)知識原理后，學生以小組為單位，根據(jù)當前研究熱點、現(xiàn)實問題、研究興趣或特長討論并確定研究課題；學生以科學問題為導向，查閱資料，討論并設(shè)計實驗方案；實驗方案實施過程中，記錄實驗現(xiàn)象和結(jié)果，并根據(jù)實際問題和現(xiàn)象進行探索、研究和解決；對所得數(shù)據(jù)進行處理、分析和討論，結(jié)合所學理論知識或查閱資料解釋所得實驗現(xiàn)象和結(jié)果，思考其中蘊含的生態(tài)學機理及其在實際生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用；最后，撰寫研究論文，并制作PPT進行口頭匯報。教師對課題從設(shè)計、實施、分析討論到研究報告和口頭匯報進行綜合評價和指導，使學生在實踐和教師指導雙重作用下感悟生態(tài)學研究、體會不足、提升自我。研究創(chuàng)新型實驗?zāi)軌虺浞终{(diào)動學生的研究興趣、主動性和積極性，激發(fā)、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和思維能力；學生全程參與、與團隊合作自行設(shè)計研究課題，不僅能夠培養(yǎng)學生的動手能力、觀察能力、分析和解決問題能力、靈活運用能力、團隊合作能力、交流和表達能力，而且能夠讓學生切身感受生態(tài)學科學研究工作，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W研究態(tài)度和作風以及勇于開拓的創(chuàng)新意識和科學精神，提高專業(yè)綜合素養(yǎng)，增強實踐應(yīng)用能力和社會競爭力。

2 教師團隊的強化

生態(tài)學本科實驗教學雖然以學生為中心，但是教師是實驗教學的實施者，是生態(tài)學實驗教學質(zhì)量保障和提升的關(guān)鍵因素。因此，強化實驗教學教師團隊是新時代生態(tài)學本科實驗教學改革的重要層面。

2.1 教師團隊的構(gòu)建

為了提升生態(tài)學實驗教學質(zhì)量，我們合理配置并構(gòu)建了專業(yè)實驗教師團隊。具體來說，優(yōu)選專業(yè)理論知識扎實、實踐經(jīng)驗豐富、教學指導能力強的教師擔任生態(tài)學實驗授課教師，配以專門的實驗準備教師，充分發(fā)揮各位教師專長，全方位保障實驗教學質(zhì)量。生態(tài)學實驗教師團隊共有8人，其中教授2人，副教授5人，實驗師1人；46～59歲中年教師2人，45歲以下青年教師6人。因此，我們具有一支專業(yè)化程度高、業(yè)務(wù)能力強、年齡結(jié)構(gòu)優(yōu)化的實驗教學團隊，為提高生態(tài)學實驗教學質(zhì)量奠定了雄厚的師資基礎(chǔ)。

2.2 教師工作的細化

實驗教學由于課時限制，一般很難有機會讓學生重復(fù)實驗，但是學生作為初學者，難免實驗結(jié)果不理想或失敗。因此，實驗成功率是激發(fā)學生學習興趣、保障實驗教學質(zhì)量的重要因素。為此，生態(tài)學實驗教師團隊從課程設(shè)計、實驗準備、課程教學到工作總結(jié)全力做好并細化每個工作環(huán)節(jié)。首先，制定系統(tǒng)、完善的課程方案和規(guī)劃，并對課程實驗設(shè)計、進度安排和教學方法等深入研討，確保課程設(shè)計科學、合理、可行。其次，實驗準備教師不僅精準地為學生準備實驗內(nèi)容所需的所有器材外，而且在課前完成預(yù)實驗。通過反復(fù)預(yù)實驗，確定最適的實驗條件，及時發(fā)現(xiàn)并解決其中可能存在的問題，提升實驗成功率。再次，課程教學中，授課教師不僅對實驗原理、關(guān)鍵操作步驟和注意進行事項詳細講解，而且時刻觀察學生操作準確性和規(guī)范性，遇到問題及時提醒、糾正，確保實驗準確性。最后，每學期實驗課程結(jié)束后，教師撰寫工作總結(jié)，重點分析和總結(jié)當次實驗教學的可取和不足之處，為下次教學提供借鑒和參考?？傊處焾F隊認真做好實驗教學的每一個環(huán)節(jié)和細節(jié)，全面保障和提升生態(tài)學實驗教學質(zhì)量。

2.3 教師能力的提升

新時代背景下，實驗教學的改革對實驗教師的專業(yè)能力、教學水平和教學理念都提出了更高、更深層次的要求，因此，我們注重教師特別是青年教師能力的不斷提升。首先，在實驗教學中，資深教師和青年教師通過“以老帶新”和“一對一”傳幫帶的方式培養(yǎng)青年教師、促進其快速成長和進步。其次，教師團隊定期開展實驗教學研討活動，互相交流教學方法和教學技能，探討教學重點和難點，學習最新教學成果，開展教學改革研究。團隊整體互相促進、共同提高，教研氛圍積極向上，提升了團隊整體的教學水平。最后，實驗教師團隊還通過專家講座、教師培訓和教學觀摩等學習，提升自身教學水平；通過科技扶貧、成果轉(zhuǎn)化、技術(shù)咨詢、校企合作等方式，了解新時代社會發(fā)展和需求，及時優(yōu)化教學內(nèi)容和方式，有效促進實驗教學質(zhì)量的提高。

3 教學方法的改進

新時代的實驗教學改革要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以教師為中心的單向傳輸教學，形成以學生為中心的自主學習模式，激發(fā)學生的學習興趣、積極性和主動性，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，提高學生的綜合素質(zhì)。因此，我們必須利用現(xiàn)代教學手段，改變教學模式，豐富教學內(nèi)容，以提升生態(tài)學實驗教學質(zhì)量。

3.1 巧用現(xiàn)代教學手段

生態(tài)學實驗教學內(nèi)容多抽象，單一的講授容易使學生難以理解、枯燥乏味。我們在課堂教學中充分運用多媒體教學手段，包括PPT、圖片、視頻和鏈接等，同時注重多媒體與板書的互補互濟，讓學生形象地感知、理解和掌握所學內(nèi)容，提升實驗教學效果。學生實驗過程中，有些儀器設(shè)備容易操作不規(guī)范或者課后忘記，我們通過實地拍攝小視頻的方式錄制教學視頻，讓學生在需要時能夠隨時查看、學習，保障實驗教學效果。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，慕課、云課堂、雨課堂、騰訊會議等新的教學手段不斷涌現(xiàn)[4]。在生態(tài)學實驗教學中，我們巧妙、合理利用線上教學手段，與線下教學相結(jié)合，提高了學生實驗課程參與度、自主學習力和思考創(chuàng)新能力，提升了實驗教學效果。特別是在新冠疫情期間，線上教學打破了教與學的時間和空間限制，實現(xiàn)了“停課不停教、停課不停學”，高效保障了實驗教學。

3.2 教學模式多樣化

生態(tài)學實驗教學中，我們綜合運用啟發(fā)式、問題式、任務(wù)驅(qū)動式、討論式等教學方法，充分調(diào)動學生的主動性和積極性，引導學生思考、分析和判斷，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學生運用所學知識解決實際問題的能力。同時，我們采用新的模式如翻轉(zhuǎn)課堂進行實驗教學，最大限度地發(fā)揮學生的主體作用[5]。翻轉(zhuǎn)課堂的運用不僅加深了學生對教學內(nèi)容的認知和理解，增強了與師生之間的互動與交流，提升了課堂的表現(xiàn)力和趣味性，更重要的是培養(yǎng)和提升了學生創(chuàng)新、思維、靈活應(yīng)用、分析和解決問題、交流表達和團結(jié)協(xié)作等綜合能力，增強了社會競爭力。

3.3 寓教于研，注重思政教育

新時代背景下，生態(tài)學相關(guān)的理論、技術(shù)和研究方法也在不斷地更新和發(fā)展。為了及時了解生態(tài)學領(lǐng)域的前沿科學和技術(shù)，生態(tài)學實驗教學注重寓教于研。教師把最新科研項目和科研成果等融入實驗教學，實時更新教學內(nèi)容、傳授最新研究方法和技術(shù)，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和應(yīng)用能力；以“項目帶動式”“校企合作”等模式拓展學生第二課堂，讓學生切實參與科學研究和生產(chǎn)實踐，在“做中學、學中做、教-學-做一體化”中全面提升實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力[6]。同時，教師在實驗教學中巧妙地融入思政要素，培養(yǎng)學生綜合運用生態(tài)學原理和方法踐行新時代生態(tài)文明和美麗中國建設(shè)。

4 教學評價的優(yōu)化

教學評價是反映教學體系優(yōu)化效果的直接方式。我們突破了傳統(tǒng)的實驗課程評價模式，從學生學習效果考評和教師教學評價兩方面優(yōu)化了教學評價體系。

4.1 學生學習效果考評

在學生學習效果考評方面，我們采用分層次考評的方式。具體來說，基礎(chǔ)性和專業(yè)性實驗采取課堂評估與實驗報告相結(jié)合的方式，教師根據(jù)學生的出勤、課堂表現(xiàn)和實驗報告撰寫情況，按照10%、30%和60%的比例進行賦分，重點考查學生對實驗課程知識點、實驗技能和研究方法的掌握情況以及對實驗過程和結(jié)果的記錄情況。對于研究創(chuàng)新性實驗除了考評學生上述情況外，增加了對學生課題參與程度、討論活躍度、研究論文（包括摘要、前言、材料與方法、結(jié)果、討論、結(jié)論與展望和參考文獻7個部分）以及口頭匯報的考核，特別是在口頭匯報中，學生成績由教師評價和學生互評兩部分組成。課堂表現(xiàn)、課題研討與實施、研究論文和口頭匯報分別按照10%、35%、40%和15%的比例進行賦分，重點考查學生課題研究中的創(chuàng)新能力、分析和解決問題能力、靈活應(yīng)用能力以及對研究結(jié)果的分析和匯報能力。學生學習效果的分層次考評方式既能綜合考查學生對生態(tài)學實踐技能和研究方法的掌握情況，又能有效考查學生的生態(tài)學專業(yè)綜合素養(yǎng)以及實踐應(yīng)用創(chuàng)新能力，全面且有重點地評估學生的學習效果。

4.2 教師教學評價

對于教師教學評價，我們綜合借鑒國內(nèi)外一流大學教學評價經(jīng)驗，結(jié)合生態(tài)學專業(yè)具體情況，形成了新的教師教學評價體系。在每學年，由學生、實驗教師團隊（包括互評和自評）、學院和本科生院教學評估組分別對教師實驗課程教學全過程的課堂效果、學生實驗報告或研究論文完成情況、學生學習效果以及對后續(xù)關(guān)聯(lián)課程的支撐情況等進行綜合評價。相關(guān)評價結(jié)果不僅利于教師成長和發(fā)展，而且有助于促進實驗課程的改進、實驗教學質(zhì)量的提升以及實驗教學管理的完善。

5 結(jié)語

新時代背景下，中國農(nóng)業(yè)大學響應(yīng)國家和社會對高校生態(tài)學人才培養(yǎng)的需求，以學生為中心，以實踐和創(chuàng)新能力提升為核心，對生態(tài)學本科實驗教學進行了全面改革。構(gòu)建了由基礎(chǔ)性實驗、專業(yè)性實驗和研究創(chuàng)新性實驗構(gòu)成的多層次實驗教學體系，同時通過教師團隊強化、教學方法改進和教學評價優(yōu)化的共同實施，全面促進學生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提升生態(tài)學人才培養(yǎng)質(zhì)量。調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn)，95%以上學生認為通過生態(tài)學實驗的學習深入感知、理解和鞏固了生態(tài)學相關(guān)理論知識，學習主觀能動性和積極性被激發(fā)，而且創(chuàng)新思維、實踐應(yīng)用和分析表達等綜合能力得到明顯提升。