高國輝

(溫州醫(yī)科大學檢驗醫(yī)學院(生命科學學院)生化與分子生物學系， 溫州 325000)

近年來，各高校鼓勵教師通過開展開放性實驗教學、指導學生參加國家級學科競賽、指導學生申報國家大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等基于創(chuàng)新實踐活動的第二課堂形式，啟發(fā)學生創(chuàng)新意識、提高學生創(chuàng)新能力。這些基于創(chuàng)新實踐活動的第二課堂主要面向學有余力、專業(yè)興趣濃厚的學生。但是，如何評價這些基于創(chuàng)新實踐活動的第二課堂教學效果沒有統(tǒng)一標準，也未見系統(tǒng)性研究。目前，形成性評價在高等教育考核體系中的重要性已被深度認可[1]。形成性評價是一種對學生在課堂中學習環(huán)節(jié)進行評價的方式，可及時向教師反饋學習效果，便于及時調整教學，也可幫助學生了解學業(yè)薄弱點[2]。在必修課中，課堂提問、實驗考核和布置作業(yè)等均是教師收集學習效果的手段，也屬于形成性評價反饋依據(jù)[3]。學生實際掌握水平與教學大綱標準之間的差距信息是形成性評價體系設計中的主要參考標準。根據(jù)反饋的差距信息，教師及時制定相應指導策略，啟發(fā)學生思維，讓學生在學習中具有成就感。反饋、鼓勵、指導是形成性評價的三要素[4]。然而，形成性評價在課堂外基于創(chuàng)新實踐活動的第二課堂中是否適用報道較少，選擇何種評價參數(shù)建立形成性評價體系也沒有系統(tǒng)研究。本項目嘗試將形成性評價應用到基于開放性實驗形式創(chuàng)新實踐活動的第二課堂，探索該形成性評價體系參考標準的選擇及其合理性。

開放性實驗是各高校專業(yè)教師開展的主要創(chuàng)新實踐活動之一。由于開放性實驗主體來自不同年級和專業(yè)、實驗內(nèi)容不受限制、實驗目的各不相同、實驗資源配置有一定差異，評價基于開放性實驗形式的創(chuàng)新實踐活動教學效果有一定難度[5,6]。開放性實驗的實施從實驗選題、實驗方案及技術路線設計、實驗結果分析全部由學生獨立完成，教師只起到引導和監(jiān)督作用。這種基于開放性實驗的創(chuàng)新實踐活動摒棄了傳統(tǒng)的教師命題學生回答、機械重復固定的實驗步驟。同時，開放性實驗的整個實施過程鼓勵學生發(fā)散思維，教學模式由“要我學”轉變?yōu)椤拔乙獙W”。教師向學有余力的學生開設開放性實驗可引導學生在實驗細節(jié)上學會科學推理以及評估實驗結果之間的關系，培養(yǎng)學生動手能力和邏輯性思維，最終提高學生的創(chuàng)新能力。對于本校的醫(yī)學生而言，如何評價開放性實驗的教學效果也是我們一直探索的教學改革項目。本項目經(jīng)連續(xù)3年的開放性實驗教學活動實踐，發(fā)現(xiàn)以實驗設計的創(chuàng)新性、實驗方案的可行性、實驗結果的可信性、邏輯思維的科學性以及理論凝練的可能性等五個方面為考核指標建立形成性評價體系，可有效評價創(chuàng)新實踐活動。

1 實驗設計的創(chuàng)新性評價

在開放性實驗開展之初，引導學生認識科學創(chuàng)新的重要性非常必要。本項目以開設諾貝爾生理學或醫(yī)學獎中的創(chuàng)新文化的公共選修課形式，每學期介紹10個諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獲得者的科學成就并分析創(chuàng)新過程，在潛移默化過程中啟發(fā)學生創(chuàng)新意識。參與開放性實驗的學生既面向全校醫(yī)學類專業(yè)學生招收，更優(yōu)先向選擇本公共選修課的學生開放，一般選擇8-10名學生作為一個開放性實驗小組。通過小論文形式，讓學生自主選擇一位諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獲得者的成就經(jīng)歷分析創(chuàng)新性，引導學生認識到科學創(chuàng)新需要站在國家戰(zhàn)略、社會發(fā)展、科學發(fā)展三個層次思考，以賦分形式對小論文進行評價[7]。在此基礎上，本教學團隊分別拋出與生物醫(yī)學專業(yè)背景相關的國家戰(zhàn)略問題、社會發(fā)展問題、科學發(fā)展問題三個方向的題目，讓學生自主選擇并查閱資料，以獲得感興趣的研究內(nèi)容，最終學生在教師引導下獨自開展實驗設計。為了讓學生在實驗設計過程中充分重視科學問題的創(chuàng)新性，教師先讓學生對查閱的大量中外文專業(yè)資料進行反復比較，評判這些參考文獻的有效性和新穎性。對于參考文獻有效性的評價，項目組分別從學生是否正確使用專業(yè)數(shù)據(jù)庫、是否正確選擇有針對性的專業(yè)雜志、是否正確選擇可靠的專業(yè)論著等方面開展[8]。通過查閱并比較有效文獻，教師引導學生認識到提出的科學問題是否屬于前沿或熱點，使其充分認識到“理論創(chuàng)新”和“技術創(chuàng)新”的區(qū)別以及“知識創(chuàng)新”和“科學創(chuàng)新”的區(qū)別。尤其重要的是，啟發(fā)學生意識到科學問題的解決方案和理論基礎需要一個相對合理的具有一定創(chuàng)新的科學假設。本教學團隊通過評選學生所選參考文獻的有效性、科學問題的新穎性、科學假設的創(chuàng)新性等方面進行賦分。實驗設計的創(chuàng)新性作為開放性實驗的形成性評價體系指標之一，總占比20%，其中具備創(chuàng)新意識5%，科學問題緊抓前沿與熱點5%，參考文獻的新舊與有效5%，科學假設創(chuàng)新性5%。教師通過對實驗設計過程中的細節(jié)進行賦分，讓學生認識到創(chuàng)新性的重要及如何開展創(chuàng)新性研究的準備工作。

2 實驗方案的可行性評價

一個創(chuàng)新性開放實驗項目的科學假設需要可行性方案證明。因此，實驗方案的可行性是評價基于開放性實驗創(chuàng)新實踐活動的第二課堂形成性評價體系的重要指標。通過3年的開放性實驗教學實踐，本項目將實驗材料的可行、對照組與統(tǒng)計方法的正確選擇、實驗技術的可靠性、技術創(chuàng)新的占比等四方面作為實驗方案可行的判斷依據(jù)[9,10]。實驗方案的可行性在形成性評價體系中總占比20%，其中實驗材料的可行5%、對照組與統(tǒng)計方法的正確選擇5%、實驗技術的可靠性5%、技術的創(chuàng)新5%。本課題組統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，醫(yī)學生在制定實驗方案時為了追求“高”“大”“新”，在實驗材料選擇方面更傾向選擇臨床標本或實驗動物，但是臨床標本的收集具有長期性，動物模型的建立需要專業(yè)動物房，最終因實驗材料不可行導致開放性實驗缺少時間保障而無法完成。此外，在實驗設計中對照與統(tǒng)計的錯誤使用也是實驗方案不可行的重要影響因素。比如，學生在選擇臨床腫瘤標本時，沒有選擇癌旁正常組織做陰性對照組就屬于典型的實驗材料收集不完整，缺少對照組。在生物醫(yī)學實驗中，沒有對照組的數(shù)據(jù)是無法進行評判的，選擇錯誤的對照組，實驗結果與結論又無法匹配。根據(jù)實驗設計的內(nèi)容，基于客觀條件選擇有代表性的可取材料是實驗方案可行的首要評價指標。同時，根據(jù)每個實驗結果的獨立重復方法選擇合理統(tǒng)計工具也是實驗方案可行與否的參考指標之一。在實驗方案的設計中，選擇經(jīng)典的實驗技術或者“金標準”是實驗順利開展的保證。在選擇實驗技術時，實驗室的平臺是否可支持完成這個實驗技術或者該實驗技術有沒有可供選擇的替代技術在實驗方案設計過程中也需要慎重考慮。對某一個指標的檢測，我們經(jīng)常引導學生用2-3個實驗技術分別檢測一個相同的指標，其中要選擇1種最新發(fā)展的檢測技術，從而引導學生學會從不同角度解讀實驗現(xiàn)象。此外，啟發(fā)學生設計開發(fā)新的實驗技術，引導學生勇于創(chuàng)新，也是未來在第二課堂形成性評價體系中考慮的重要因素。

3 實驗結果的可信性評價

不論實驗設計的創(chuàng)新性有多強，也不論實驗方案設計有多合理可行，獲得可信的實驗結果才是最重要的。在開放性實驗的形成性評價體系建立過程中，本教學團隊將實驗結果的可信性在形成性評價體系總占比設計為40%，其中實驗結果的有無15%、實驗結果的獨立重復性10%、實驗結果的統(tǒng)計學意義10%及實驗結果的陽性率5%。在創(chuàng)新實踐教學活動中，有些教師認為大學階段第二課堂僅僅是讓學生增加一次科研經(jīng)歷或開闊眼界，有無實驗結果并不重要。本教學團隊認為該教育理念有失偏頗[11,12]。在開放性實驗中，我們始終強調實驗能夠徹底完成并獲得實驗結果是賦分的主要指標。有些學生在實驗中途就打“退堂鼓”，認為實驗的科學假設可能不對，而實際可能是在實驗過程中技術失誤甚至實驗材料不具有代表性。因此，一個開放性實驗的實驗結果不管是否為陽性，如果沒有結果，至少在形成性評價中應該扣除總成績的15%。其次，實驗結果的陽性率是否合理也很重要。研究目的不同，設定實驗結果的判斷標準也不一樣。在實驗過程中，有些數(shù)據(jù)明顯是假陽性，而學生為了追求實驗完美性，降低判斷標準勉強將假陽性劃分為陽性結果。這樣的情況在教學過程中也時有發(fā)生。針對此，我們對實驗數(shù)據(jù)的真實性通過檢查原始數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)評價標準的合理性等措施進行嚴格把關，實驗結果的陽性率在總成績中占比設置為5%。此外，每個實驗結果都需提供三次以上獨立重復數(shù)據(jù)，只有可獨立重復三次以上的數(shù)據(jù)才認為是可信的結果。本項目根據(jù)學生是否通過獨立重復三次實驗獲得的實驗數(shù)據(jù)在形成性評價體系中賦分為10%。最后，實驗結果的統(tǒng)計學分析與結論的相關性占比10%。在實驗方案設計中，如果沒有進行統(tǒng)計或者選擇錯誤的統(tǒng)計方法，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出的實驗結論也是不可信的。例如，在單因素方差分析時，計算檢驗統(tǒng)計量的觀測值和概率P值后，P≤0.05認為差異具有統(tǒng)計學意義。在形成性評價體系的建立過程中，實驗結果的可信性評價在所有參數(shù)中最為重要。

4 邏輯思維的科學性評價

在第二課堂創(chuàng)新實踐活動中，培養(yǎng)學生的邏輯思維非常重要，其中邏輯思維的科學性是形成性評價體系建立過程中的重要指標[13]。在生物醫(yī)學領域，任何缺少“對照”“重復”“統(tǒng)計”的實驗方案都會產(chǎn)生不可信的數(shù)據(jù)。在開放性實驗中，本教學團隊首先引導學生認識到實驗組的結果是否有意義一般都是相對于對照組而言，而對照組又分為陰性對照和陽性對照，選擇合適的對照組十分重要。學生根據(jù)實驗設計的方案，考慮單因素還是多因素對實驗結論的影響，從而選擇正確的統(tǒng)計方法。由于大學在校生剛剛接觸科研工作，往往容易忽視統(tǒng)計的重要性。針對這一問題，本教學團隊根據(jù)實驗方案的設計幫助學生選擇合理的統(tǒng)計學方法并給學生講解。一直以來，“對照”“重復”“統(tǒng)計”六字方針被我們稱為小邏輯思維。教師通過“對照”“重復”“統(tǒng)計”，引導學生理解實驗結果與實驗結果之間的關系，幫助學生建立初步的邏輯思維。對于醫(yī)學院校學生而言，所設計的研究內(nèi)容理論上要在臨床水平、動物水平及細胞水平進行重現(xiàn)。如果在細胞水平獲得的數(shù)據(jù)和結論在動物水平和臨床水平不能重現(xiàn)，則表明體內(nèi)實驗和體外實驗具有差異，該研究沒有臨床意義。因此，考慮體內(nèi)、體外實驗差異的科學思維被我們稱為大邏輯思維。在形成性評價體系建立過程中，本教學團隊將實驗設計或實驗結果中是否考慮小邏輯思維在形成性評價體系中占比5%，是否考慮大邏輯思維在形成性評價體系中占比5%。此外，實驗結果的邏輯深度分析在形成性評價體系中也占比5%。所謂邏輯深度分析主要體現(xiàn)在獲得實驗數(shù)據(jù)的先后順序安排合理性、實驗結果與結論的匹配性、技術路線的邏輯性等，從發(fā)現(xiàn)問題開始，依據(jù)何基礎邏輯提出科學問題，從何邏輯出發(fā)選擇合理的實驗技術解決科學問題。教師根據(jù)實驗結果的邏輯深度分析可推斷學生在實驗設計、結果分析等方面邏輯思維的訓練水平。本教學團隊基于創(chuàng)新實踐為第二課堂的開放性實驗開設目的是在啟發(fā)創(chuàng)新意識的過程中培養(yǎng)學生科學思維，其中邏輯思維的科學性是我們關注的重點。因此，我們在開放性實驗的教學效果形成性評價體系中設置邏輯思維科學性總占比15%，分別從小邏輯思維5%、大邏輯思維5%、邏輯深度分析5%三方面進行賦分。

5 理論凝練的可能性評價

創(chuàng)新實踐活動本質也是一個創(chuàng)造知識的過程，而知識的創(chuàng)造最終需要上升到理論水平。因此，本教學團隊在開放性實驗實施過程中也有意培養(yǎng)學生凝練實驗結論上升到理論水平的意識。由于本科生的理論水平有限，學生在開放性實驗結束后將結論上升到理論水平有一定的難度。因此，我們僅僅將理論凝練的可能性在教學效果形成性評價體系中設置總占比5%。在賦分前，教師先引導學生認識知識創(chuàng)造與理論創(chuàng)新的相關性。通過嚴謹?shù)膶嶒炘O計和詳實的實驗數(shù)據(jù)證明本實驗方案創(chuàng)造了新知識，而新知識獲得是促成新理論形成的重要基礎。在賦分時，教師需引導學生再一次確認實驗材料是否具有代表性或者樣本量是否足夠大。沒有代表性的實驗材料獲得的結論具有一定的偶然性，因此其結論無法上升到理論水平。在生物醫(yī)學領域，每次重要的理論突破均體現(xiàn)出理論凝練的水平，也展現(xiàn)出想象力的重要性。在實驗結束時，教師帶領學生分析實驗結果以獲得最貼切的實驗結論，鼓勵學生大膽想象，勇于提出新理論、新觀點，最終引導學生認識到理論創(chuàng)新的重要性。

本項目將形成性評價應用到基于開放性實驗形式創(chuàng)新實踐活動的第二課堂，通過3年教學實踐，發(fā)現(xiàn)實驗設計的創(chuàng)新性、實驗方案的可行性、實驗結果的可信性、邏輯思維的科學性以及理論凝練的可能性等五個方面的精細賦分逐漸提高了學生對科研細節(jié)的重視，對學生科學嚴謹性和創(chuàng)新精神都有明顯的促進作用。由于部分開放性實驗的難度和創(chuàng)新點不同，如何更加合理地應用形成性評價體系還需要更深入的研究。