大學(xué)生實驗探究能力的培養(yǎng)及評價

楊滿元 楊寧

摘? ? 要：在客觀分析農(nóng)林類植物生理課程大學(xué)生實驗探究能力培養(yǎng)及評價問題的基礎(chǔ)上，以湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院園林學(xué)院植物生理實驗課為例，提出開展大學(xué)生實驗探究能力培養(yǎng)及評價的方法，并針對實踐效果進行了分析與總結(jié)，實驗組經(jīng)過探究過程訓(xùn)練后，其學(xué)生實驗探究能力明顯優(yōu)于對照組，特別是“發(fā)現(xiàn)并提出問題”、“猜想與假設(shè)”、“制定實驗方案”、“實驗操作”和“分析現(xiàn)象與數(shù)據(jù)”的能力分別比對照組提高24.50%，27.93%，7.86%，21.68%，13.76%。研究結(jié)果可為大學(xué)生實驗探究能力的培養(yǎng)及評價提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué);探究能力;培養(yǎng)與評價;植物生理

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.04.017

Abstract： Under objectively analyzing the question of cultivation and evaluation of college students experimental exploration ability in Plant Physiology of agriculture and forestry type， based on the objective analysis of the current situation， taking the experiment of Plant Physiology of College of Landscape Architecture， Hunan Environmental Biological Polytechnic College as an example， the methods of cultivation and evaluation of college students experimental exploration ability were put forward， and the practical effect was analyzed and summarized. After the exploration ability drill， the ability of exploration ability in the experimental group was obviously better than? the control group， especially the capacity of finding and raising a question， conjecture and hypothesis， formulating experiment project， experiment operation， analyze phenomena and data in the experimental group increased by 24.50%， 27.93%， 7.86%， 21.68% and 13.76% than the control group， respectively.The study could provide a scientific basis for the cultivation and evaluation of college students' experimental exploration ability.

Key words： experimental teaching; exploration ability; cultivation and evaluation; Plant Physiology

實驗探究能力（Experimental exploration ability），是指運用尚無確切的知識或經(jīng)驗來探究事物本質(zhì)和規(guī)律的能力，是教學(xué)一個重要的課程標(biāo)準(zhǔn)[1-2]。學(xué)生必須具備一定的實驗探究能力，才能在以后工作實踐中具備一定的觀察和邏輯思維能力以及聯(lián)系實踐和動手能力。

國外從20世紀(jì)60年代致力于學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)與評價模式的探索[3-4]，從2001年伊始，中國開展新課程改革，學(xué)生實驗探究能力培養(yǎng)與評價成為一個備受關(guān)注的話題[5-7]，但多集中于中小學(xué)階段學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)與評價的研究[8-9]，對大學(xué)生尤其是有關(guān)農(nóng)林類植物生理課程學(xué)生實驗探究能力培養(yǎng)與評價鮮見報道，不利于農(nóng)林類學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)[10]。

植物生理是農(nóng)林類專業(yè)理論性較強且較抽象的專業(yè)基礎(chǔ)課程。本文以植物生理實驗課為載體，分析大學(xué)生植物生理實驗探究能力培養(yǎng)與評價存在的問題，針對問題提出相應(yīng)改革措施，應(yīng)用于實際教學(xué)中取得一定效果，促進教與學(xué)的協(xié)同發(fā)展。

1 傳統(tǒng)實驗探究能力培養(yǎng)與評價存在的問題

在傳統(tǒng)植物生理實驗教學(xué)中，實驗教學(xué)大多采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即學(xué)生通過被動簡單地模仿教師的實驗過程，獲得實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)并完成實驗報告。這樣的教學(xué)方式，學(xué)生缺乏自主意識，所學(xué)知識不深刻，學(xué)生實驗探究能力現(xiàn)狀不樂觀，嚴(yán)重扼殺了學(xué)生的探索與創(chuàng)新精神[11]。傳統(tǒng)的實驗探究能力培養(yǎng)與評價存在諸多問題，具體表現(xiàn)為以下幾個方面：

（1）實驗課教學(xué)時間過短。由于傳統(tǒng)實驗課對學(xué)生的評價只是簡單的分?jǐn)?shù)或等級，無法真實客觀地對學(xué)生實驗探究過程的每個子能力進行評價等。大多實驗課沒有課前預(yù)習(xí)，在短短的2節(jié)課（90 min）內(nèi)，學(xué)生無法完成“確定與觀察對象、發(fā)現(xiàn)新問題、確定主題、設(shè)計方案、進行操作，以及搜集、分析和解釋現(xiàn)象或數(shù)據(jù)并對結(jié)果作出解釋或得出結(jié)論”等實驗探究能力中的每一過程（或子能力）。同時，植物生理實驗大多裝置復(fù)雜，影響因素較多，學(xué)生基本上是模仿教師操作，勉強完成實驗。

（2）能力評價指標(biāo)模糊。湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院園林學(xué)院教學(xué)實驗課占用總教學(xué)工作量的50%，但學(xué)分只占該門課程的30%，且最終實驗報告占實驗成績的權(quán)重又過大，達50%，這些現(xiàn)象使老師很難在短時間內(nèi)對學(xué)生的實驗探究能力做出客觀的評價，造成學(xué)生的學(xué)科分?jǐn)?shù)（或等級）失真，這些因素嚴(yán)重影響了學(xué)生在實驗室做實驗的積極性，造成了學(xué)生只重視理論課，對實驗課探究能力的培養(yǎng)的重要性缺乏足夠的認(rèn)識。

（3）實驗課教學(xué)方法單一。不同教學(xué)方法，對學(xué)生實驗探究能力培養(yǎng)有很大影響。目前，大多教師在植物生理的實驗教學(xué)方法過于單一，基本采用“教師講解實驗原理，學(xué)生模擬教師操作”的形式進行。這種簡單重復(fù)的教學(xué)方法，學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，缺乏自主學(xué)習(xí)的意識，不利于學(xué)生能力的提升與培養(yǎng)。

2 科學(xué)實驗探究能力培養(yǎng)與評價的改革策略

培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗探究能力不能一蹴而就，而是一個循序漸進的過程。在這一過程中，著力于學(xué)生對科學(xué)問題的理解與思考以及探究思想的形成與發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生主體意識，引領(lǐng)學(xué)生參與生產(chǎn)實踐與科學(xué)實驗活動，激發(fā)學(xué)生對生產(chǎn)實踐與科學(xué)實驗探究的興趣，提高學(xué)生實踐與解決實際問題能力，幫助他們摸索科學(xué)實驗探究方法，提高實驗課的教學(xué)質(zhì)量與效果[12]。

針對目前植物生理實驗課程中存在的問題，對學(xué)生科學(xué)實驗探究能力培養(yǎng)與評價的改革策略如下：

（1）通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺將課前預(yù)習(xí)模塊化。為了充分發(fā)揮學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺這種全新的教學(xué)模式在植物生理實驗教學(xué)中的作用，將過去只在實驗課評價學(xué)生實驗探究能力的評價模式，修改為教師提前將實驗教學(xué)預(yù)習(xí)內(nèi)容模塊化，結(jié)合已錄制的實驗教學(xué)視頻，通過學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提前向?qū)W生公布，使學(xué)生對所做的實驗有充足的思考與時間準(zhǔn)備，并且還可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺與學(xué)生展開互動，充分掌握實驗難點，豐富實驗課教學(xué)形式，提高實驗課教學(xué)效果[13]。教師還可以根據(jù)學(xué)生對提前布置知識模塊預(yù)習(xí)的反饋情況，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動機以及對該實驗相關(guān)知識模塊的掌握，從而調(diào)整實驗教學(xué)的內(nèi)容和難度，改進實驗課的教學(xué)方法，提高實驗課的教學(xué)質(zhì)量。

以植物生理實驗“環(huán)境因素對光合作用的影響（真空滲入法）”為例，將實驗課前預(yù)習(xí)模塊設(shè)置為：

問題（1）：什么是光合作用？其生理生態(tài)意義是什么？

問題（2）：根據(jù)我們所學(xué)知識，光合作用的生理指標(biāo)有哪些？

問題（3）：影響光合作用的內(nèi)部因素與外部因素有哪些？

問題（4）：什么是光的飽和點與補償點？什么是CO2的飽和點與補償點？

問題（5）：根據(jù)你所觀看的“環(huán)境因素對光合作用有影響（真空滲入法）”實驗教學(xué)視頻，說明葉圓片上浮的原因。

問題（6）：請舉例說明，光合作用在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。

（2）將培養(yǎng)與評價的子能力具體化。學(xué)生的實驗探究能力包括發(fā)現(xiàn)問題、假設(shè)與推理、實驗設(shè)計與操作、觀察與分析現(xiàn)象（或數(shù)據(jù)）及實驗總結(jié)等多方面的能力。應(yīng)根據(jù)不同的實驗，每個具體的能力要求有所差異，所占的權(quán)重（或比例）不同。為了避免過去長期以來實驗課培養(yǎng)與評價的能力籠統(tǒng)化，在每個具體的實驗課中，明確學(xué)生需要培養(yǎng)的具體能力以及各具體能力所占據(jù)的權(quán)重（或比例），對于更好地實現(xiàn)實驗課的教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實驗探究、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力具有重大的現(xiàn)實意義[14-15]。同樣“環(huán)境因素對光合作用的影響（真空滲入法）”的子能力以及評分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

（3）將課后評價目標(biāo)多元化。以前教師對學(xué)生的實驗成績，多為簡單等級或分?jǐn)?shù)，學(xué)生難以把握自己的薄弱環(huán)節(jié)。

由于教師對學(xué)生實驗探究過程的總體評價（簡單等級或分?jǐn)?shù)）存在較強的主觀分析，稍有不慎容易造成評分（或等級）不可靠，教師應(yīng)制定明確具體、針對性強、多元化的評價指標(biāo)體系，課后按照指標(biāo)體系采取自評、互評的方式對學(xué)生實驗探究能力進行打分，保證評價結(jié)果的合理性。

以實驗“環(huán)境因素對光合作用的影響（真空滲入法）”為例，按表2對該實驗探究過程進行評價打分，并且及時將評價結(jié)果反饋給學(xué)生，對照著評價標(biāo)準(zhǔn)來反思自己不足，以便改善自己的實驗探究水平。同時也促使教師及時調(diào)整實驗教學(xué)方法，提高實驗教學(xué)水平，構(gòu)建教學(xué)相長新局面[16]。

3 實驗探究能力的培養(yǎng)及評價的實踐與效果

參照表2內(nèi)容，采用實驗探究能力培養(yǎng)效果自我評價法，對比分析湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院園林學(xué)院的2019屆學(xué)生中實驗組學(xué)生（參與實驗探究能力的課程培養(yǎng)）與對照組學(xué)生（常規(guī)實驗課程培養(yǎng)，沒有參與實驗探究能力課程培養(yǎng)）的實驗探究能力的發(fā)展?fàn)顩r（圖1）。自我評價法采用無記名方式，發(fā)放問卷402份（實驗組與對照組各201份），有效回收問卷400份（實驗組與對照組各200份），回收率為99.50%。從圖1可以看出，與對照組比較，實驗組的學(xué)生實驗探究能力明顯優(yōu)于對照組，特別是“發(fā)現(xiàn)并提出問題”、“猜想與假設(shè)”、“制定實驗方案”、“實驗操作”和“分析現(xiàn)象與數(shù)據(jù)”的能力比對照組分別提高24.50%，27.93%，7.86%，21.68%和13.76%。這說明通過一段時間的自主與協(xié)作學(xué)習(xí)、自我摸索之后，實驗組學(xué)生的“發(fā)現(xiàn)并提出問題”、“猜想與假設(shè)”、“制定實驗方案”、“實驗操作”和“分析現(xiàn)象與數(shù)據(jù)”的能力明顯優(yōu)于對照組學(xué)生[17-18]，實驗組學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及主觀能動性明顯增強，極大培養(yǎng)了他們獲得信息、解決實際問題、獨立的科研和創(chuàng)新能力[19-20]。在“發(fā)現(xiàn)并收集實驗現(xiàn)象”與“實驗總結(jié)”的能力方面，實驗組學(xué)生與對照組學(xué)生的差異不大（實驗組比對照組僅提高0.11%），主要原因可能是實驗課時間較短（為90 min），部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)并收集實驗現(xiàn)象比較緊，無法在規(guī)定時間內(nèi)按要求完成實驗總結(jié)。

4 結(jié) 語

植物生理研究植物生命活動規(guī)律及機理的科學(xué)，是農(nóng)林類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，以培養(yǎng)大學(xué)生實驗探究能力的實驗課。教學(xué)是根據(jù)以“學(xué)為主體，教為主導(dǎo)”的原則，即教師采用的不是“以理論知識為導(dǎo)向”而是突出“以問題為導(dǎo)向”，學(xué)生通過強烈的內(nèi)生動力來解決實踐過程中迫切需要解決的問題以及多方面、長期培養(yǎng)學(xué)生探究、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力的重要平臺[21-22]。教師可以利用各種教學(xué)環(huán)境設(shè)計更多具有探索性的實驗課題，給學(xué)生足夠充分的情景設(shè)置，提高實驗課的教學(xué)質(zhì)量與效果，培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究與科研創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力，鍛煉學(xué)生主動學(xué)習(xí)習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和實踐的潛力，以便培養(yǎng)更多出具有扎實的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力的應(yīng)用型人才，滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

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