草業(yè)科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)改革探討

王建芳 曹讓 呼天明 楊培志

摘要 分析了草業(yè)科學(xué)專業(yè)本科實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和存在問題，從教學(xué)實驗項目優(yōu)化整合、教師引導(dǎo)式課堂講解與討論到以學(xué)生為中心的開環(huán)式研究型實驗教學(xué)過程，從加強(qiáng)實驗儀器設(shè)備、場地及時間等條件保障、建立互動式考核評價體系等方面對草業(yè)科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)改革進(jìn)行了實踐和探討。提出了引入奧爾堡PBL（problem-based learning）模式，結(jié)合草業(yè)科學(xué)專業(yè)的特點，對本科實驗教學(xué)改革提出設(shè)想并進(jìn)行了初步實施，旨在為建立草業(yè)科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)新體系奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 奧爾堡PBL模式;草業(yè)科學(xué)專業(yè);實驗教學(xué)改革

中圖分類號 S-01;G 642.0? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）16-0277-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.16.074?? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Discussion on the Experimental Teaching Reform of Pratacultural Science Speciality

WANG Jian-fang， CAO Rang，HU Tian-ming et al

（College of Grassland Agriculture， Northwest A & F University， Yangling，Shaanxi? 712100）

Abstract This paper analyzed the status and existing problems of the experiment teaching of pratacultural science speciality. The reform of experimental teaching of pratacultural science speciality was practiced and discussed from the optimization and integration of teaching experiment projects， teacher-guided explanation and discussion in class to student-centered open-loop research-oriented experimental teaching process， strengthening the guarantee of experimental equipment，site and time， and establishing an interactive evaluation system. And Aalborg problem-based learning （PBL） mode was introduced. Combined with the characteristics of? pratacultural science speciality， the experiment teaching reform was designed and preliminary carried out， in order to lay the foundation for establishing a new experimental teaching system for pratacultural science speciality.

Key words Aalborg PBL model;Pratacultural science specialty;Experimental teaching reform

為落實黨的十九大精神，樹立和踐行習(xí)總書記“綠水青山”理念，服務(wù)國家林草科技發(fā)展戰(zhàn)略。2018年，西北農(nóng)林科技大學(xué)以國家戰(zhàn)略為指導(dǎo)，正式成立了草業(yè)與草原學(xué)院，對國家草業(yè)科學(xué)與草原生態(tài)行業(yè)人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新具有重要意義和積極影響。具有悠久發(fā)展歷史的西北農(nóng)林科技大學(xué)草學(xué)學(xué)科成為國家“雙一流”高校擬重點建設(shè)的一流學(xué)科，也是引領(lǐng)新學(xué)院發(fā)展的主流專業(yè)。草業(yè)科學(xué)專業(yè)具有與養(yǎng)殖、種植以及生態(tài)等多領(lǐng)域、多學(xué)科的關(guān)聯(lián)性，是一個實踐性較強(qiáng)的學(xué)科專業(yè)，實驗、實踐環(huán)節(jié)作為本科階段專業(yè)課教學(xué)的重要組成部分，在培養(yǎng)新時代草業(yè)科學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用型專業(yè)人才過程中發(fā)揮著重要作用。多年來草業(yè)科學(xué)專業(yè)的教師們一直在不斷探索中推進(jìn)草業(yè)科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)改革和學(xué)科發(fā)展。

1 草業(yè)科學(xué)專業(yè)本科實驗教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

目前草業(yè)科學(xué)專業(yè)主要開設(shè)牧草栽培學(xué)實驗、牧草育種學(xué)實驗等9門課程30多個實驗項目，它們與相應(yīng)的理論課程互為支撐、相互關(guān)聯(lián)，成為草業(yè)科學(xué)專業(yè)的支柱課程，也是培養(yǎng)學(xué)生實踐操作能力、綜合應(yīng)用能力及解決實際問題能力的重要環(huán)節(jié)。

筆者在對往屆學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們對實驗課程項目設(shè)置的滿意度僅52%;近50%的學(xué)生課后很快就會忘記自己做過的實驗內(nèi)容，甚至有個別學(xué)生在課堂上都不知道自己在做什么實驗;還有學(xué)生希望實驗儀器使用起來能像手機(jī)那樣智能化、信息化等。當(dāng)前的實驗項目設(shè)置和實驗教學(xué)模式很難激起學(xué)生的學(xué)習(xí)和實踐興趣，一些學(xué)生對實驗、實踐過程沒有參與感和獲得感?？偠灾?，目前的實驗課程在項目設(shè)置、教學(xué)模式及實驗條件保障等方面還存在一些問題。

1.1 教學(xué)實驗項目設(shè)置不合理

目前9門實驗課程各自獨立，不同課程任課教師間缺乏溝通，實驗課程體系與項目設(shè)置缺乏系統(tǒng)性，導(dǎo)致一些實驗項目設(shè)置重復(fù)，而針對本科生將來不同發(fā)展方向的實用性、綜合性以及研究性實驗項目相對較少。

1.2 實驗教學(xué)模式跟不上時代發(fā)展需要

目前大部分實驗課都是學(xué)生先進(jìn)入實驗室等待教師布置實驗任務(wù)，教師講解操作方法和注意事項后，學(xué)生按要求操作并記錄實驗結(jié)果，學(xué)生課后完成實驗報告，最后教師根據(jù)學(xué)生的操作和實驗報告評分。這種實驗教學(xué)過程能順利完成教學(xué)任務(wù)，但不利于學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，對教師過度依賴，不利于培養(yǎng)具有現(xiàn)代化思維和解決問題能力的專業(yè)人才[1]。

1.3 實驗條件保障不到位

由于新學(xué)院剛成立，草業(yè)科學(xué)教學(xué)實驗室也剛從原來的學(xué)院分離出來，以前的實驗教學(xué)條件及管理方式顯然已不能滿足新學(xué)院對本科教學(xué)的需要，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和新時代對人才培養(yǎng)的需求，無論是對教學(xué)實驗儀器設(shè)備配置還是對管理制度及運(yùn)行模式都提出了更高的要求。因此，新的教學(xué)實驗室建設(shè)成為當(dāng)前的一項首要任務(wù)。

2 對草業(yè)科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)改革的設(shè)想

針對草業(yè)科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及存在問題，該研究引入奧爾堡PBL模式，結(jié)合草業(yè)科學(xué)專業(yè)的特點，從以下方面設(shè)計教改思路，對草業(yè)科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)進(jìn)行探索改革。

2.1 引入奧爾堡PBL教學(xué)模式

首先要求師生充分學(xué)習(xí)、了解奧爾堡PBL（problem-based learning）教學(xué)模式的理念和方法。丹麥奧爾堡大學(xué)PBL模式[2]是在教師的引導(dǎo)下，“以學(xué)生為中心，以問題為導(dǎo)向”，采用小組討論的形式，圍繞問題，由學(xué)生自行收集資料，制訂實驗方案，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，并進(jìn)行師生互動交流學(xué)習(xí)、信息反饋等[3-4]（圖1）。

這種模式在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、提高團(tuán)隊合作能力以及提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力等方面效果明顯[5]，是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的一種教學(xué)模式。近年來，該模式在世界各國教育界受到廣泛推崇和運(yùn)用，并取得了顯著的教學(xué)效果[2-6]。在專業(yè)課實驗教學(xué)中引入PBL模式，可以激發(fā)學(xué)生對專業(yè)實驗的興趣，盡快建立起對本專業(yè)的喜愛和獲取更多專業(yè)知識的渴望。

2.2 實驗課程內(nèi)容的優(yōu)化

2.2.1

整合、更換重復(fù)性實驗項目。加強(qiáng)各任課教師之間的溝通、交流與合作，從專業(yè)整體角度系統(tǒng)性設(shè)置教學(xué)實驗項目。將課程中設(shè)置重復(fù)的實驗更換為具有實際應(yīng)用價值的項目，比如牧草中各類功能性營養(yǎng)成分的提取鑒定和檢測、環(huán)境重金屬污染在牧草各部位的富集程度分析、不同貯存條件下牧草種子中各種酶活性的變化等，以更好地達(dá)到本科階段培養(yǎng)目標(biāo)，向社會輸送有知識、有能力的專業(yè)人才。

2.2.2 延伸、更新實驗內(nèi)容。根據(jù)當(dāng)前草業(yè)科學(xué)專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案，配合理論課內(nèi)容，在驗證實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸，增加一些綜合性、設(shè)計性實驗項目，提升本科生綜合運(yùn)用各學(xué)科知識設(shè)計實驗和解決實際問題的能力，使得實驗課程內(nèi)容與當(dāng)前科技發(fā)展相適應(yīng)，體現(xiàn)科學(xué)實驗現(xiàn)代化、智能化等特點[6]。比如，學(xué)習(xí)利用雜種優(yōu)勢來培育牧草新品種、利用分子生物技術(shù)探索開發(fā)草資源新的利用途徑等內(nèi)容，使學(xué)生明確草業(yè)科學(xué)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用，同時懂得科學(xué)知識如何結(jié)合生產(chǎn)實踐才能更有力地推動國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2.3 學(xué)生自主性課前預(yù)習(xí)和實驗設(shè)計

（1）學(xué)生自由組合成4～5人/組的小組，在以后的實驗課預(yù)習(xí)、討論、實驗操作、評比等各個環(huán)節(jié)都以此小組為單位，形成分工合作、協(xié)調(diào)一致完成實驗任務(wù)的各團(tuán)隊。

（2）按照PBL模式，教師提前7 d通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)告每次實驗課的具體內(nèi)容，要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)，并以小組為單位提出問題，然后進(jìn)行文獻(xiàn)查閱、資料收集、研究討論[7];每個同學(xué)還可以將自己的預(yù)習(xí)筆記或?qū)W習(xí)體會共享到小組群里，共同學(xué)習(xí);各小組可以提出不同的實驗方案，在群里展開討論等。

這個過程將充分發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓他們在提出問題、分析問題和解決問題的過程中獲取知識并使其有效運(yùn)用。

2.4 教師引導(dǎo)式實驗課堂講解和答疑

進(jìn)入正式實驗課堂時，學(xué)生對此次實驗是帶著問題來的，教師只需針對學(xué)生提出的問題進(jìn)行引導(dǎo)式講解，然后再與學(xué)生一起討論如何解決問題，無須再講解實驗過程，也不必限定具體實驗方法。接下來學(xué)生就可以按照自己的設(shè)計和預(yù)先分配給各小組的實驗任務(wù)進(jìn)行實際操作。比如在“飼草蛋白含量測定”實驗中，課前預(yù)習(xí)時同學(xué)們已經(jīng)了解到多種蛋白質(zhì)測定方法，就可以讓他們選擇自己認(rèn)為最合適的方法來完成實驗，并對所得結(jié)果進(jìn)行比較與討論，評判各種方法的特點、優(yōu)缺點等。每次實驗課在教師的宏觀把控和引導(dǎo)下，由學(xué)生自主完成。

2.5 開環(huán)式研究性實驗教學(xué)

奧爾堡PBL模式主張打破學(xué)科壁壘，建立“以學(xué)生為中心、以問題為導(dǎo)向”的開環(huán)式教學(xué)體系[5-6]。結(jié)合草業(yè)科學(xué)專業(yè)的特點，一方面，實驗不必拘泥于實驗室內(nèi)的課堂實驗操作，可以延伸到課前、課后和田間地頭的開環(huán)式實驗教學(xué);另一方面，實驗過程中所用的理論知識不應(yīng)局限于該門課程，要引導(dǎo)學(xué)生打破課程甚至學(xué)科界限，跨專業(yè)、跨領(lǐng)域開環(huán)式學(xué)習(xí)和思考問題，在完成實驗任務(wù)的過程中充分做到多學(xué)科、多領(lǐng)域理論知識與實驗實踐的深度融合。教師可以將科研項目中與授課內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的研究問題植入本科實驗教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注當(dāng)前草業(yè)科學(xué)發(fā)展新動態(tài)和新技術(shù)，以問題為導(dǎo)向開展各類研究性實驗項目[8]，將專業(yè)課程實驗和學(xué)科發(fā)展緊密聯(lián)系起來。與傳統(tǒng)演示性、驗證性實驗教學(xué)相比，研究性實驗教學(xué)重在強(qiáng)化學(xué)生實驗活動的主動性，激發(fā)學(xué)生對本專業(yè)的熱情和興趣，圍繞所學(xué)專業(yè)知識發(fā)揮自主創(chuàng)造性。在教學(xué)實驗過程中，學(xué)生還可能會發(fā)現(xiàn)自己感興趣和擅長的專業(yè)領(lǐng)域，為今后就業(yè)或升學(xué)確立發(fā)展方向。

2.6 開放式教學(xué)實驗條件保障

按照PBL模式，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，是教學(xué)實驗項目的主動參與者[8]。為配合師生完成教學(xué)實驗任務(wù)，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)、選擇和設(shè)計實驗方案，獨立、正確地使用儀器設(shè)備完成實驗操作和數(shù)據(jù)采集等方面的能力，教學(xué)實驗管理要以學(xué)生為中心，提供必要的條件支持，包括場地、時間、儀器設(shè)備以及技術(shù)指導(dǎo)等方面的條件保障。

2.6.1 實驗場地、時間保障。在保證安全的情況下，對于學(xué)生進(jìn)入試驗田和實驗室的時間不作特別限制，實行課前、課后開放式實驗管理模式，既鍛煉了學(xué)生的時間管理意識和能力，又滿足了試驗研究的條件需求。

2.6.2 大型儀器設(shè)備共享保障。根據(jù)教學(xué)實驗課程改革需求，做好教學(xué)實驗室建設(shè)，改進(jìn)實驗設(shè)施，購置更新儀器設(shè)備，并加強(qiáng)實驗室運(yùn)行管理，保證實驗儀器的先進(jìn)性和完好率，最大限度滿足本科教學(xué)實驗需要。為此，西北農(nóng)林科技大學(xué)草業(yè)與草原學(xué)院為本科教學(xué)實驗室購置了先進(jìn)的高效液相色譜系統(tǒng)、離子色譜系統(tǒng)、PCR儀、植物組織滲透儀、凝膠電泳成像系統(tǒng)、人工智能氣候室等，構(gòu)建了大型儀器設(shè)備共享平臺，對本科教學(xué)進(jìn)行開放式共享。對于一些成本高、維護(hù)工作量大的大型精密儀器，提前對學(xué)生進(jìn)行安全操作培訓(xùn)，指導(dǎo)他們正確使用和維護(hù)儀器，在提高學(xué)生運(yùn)用高端實驗儀器技術(shù)水平的同時，不斷提高學(xué)生的安全意識和工作責(zé)任感，養(yǎng)成良好的實驗操作習(xí)慣和職業(yè)素養(yǎng)。

2.6.3 答疑解惑保障。智能手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)為師生答疑解惑提供了便利和保障。對于學(xué)生在實驗操作學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，專業(yè)實驗課指導(dǎo)教師可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實時指導(dǎo)、交流和探討，并對學(xué)生的研究性實驗給予導(dǎo)向性把握。

2.7 互動式考核評價體系

PBL教學(xué)模式對實驗教學(xué)效果的評價基于信息反饋[9-10]，一方面要了解學(xué)生在這種教學(xué)模式下獲取專業(yè)實驗技能和專業(yè)知識的效果，另一方面要了解學(xué)生對實驗教學(xué)模式的滿意度和接受程度?；邮娇己嗽u價體系包括問卷調(diào)查、網(wǎng)絡(luò)互動、測試考評及小組評價等多方位評價、反饋環(huán)節(jié)（圖2）。

通過這種互動式評價，教師可以及時了解學(xué)生對實驗操作技能的掌握、對知識點的理解、對小組活動的參與程度及取得成果等，從而對學(xué)生的實驗實踐環(huán)節(jié)給出正確的考核評分;針對學(xué)生在實驗實踐環(huán)節(jié)中的新需求和對實驗課程的意見反饋，教師可以實時動態(tài)調(diào)整、改進(jìn)實驗教學(xué)方式方法。通過互動式考核評價體系的建立，可以達(dá)到師生雙向評價[10]，形成信息反饋和教改的良性循環(huán)。

3 結(jié)語

實驗教學(xué)要充分體現(xiàn)專業(yè)特色和專業(yè)要求，要有利于學(xué)生在實驗過程中激發(fā)專業(yè)興趣，鞏固專業(yè)思想，提高專業(yè)技能，促使其從掌握知識向形成技能的轉(zhuǎn)換[11-13]，更要符合新時期對專業(yè)人才的要求，提高專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量和效率。引入PBL教學(xué)模式，可以實現(xiàn)對草業(yè)科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)的改進(jìn)，這是一項任重而道遠(yuǎn)的持續(xù)性工作。項目實施過程中，既要學(xué)習(xí)運(yùn)用PBL模式的優(yōu)勢和方法，又要結(jié)合學(xué)科特點和學(xué)院實際情況，改進(jìn)調(diào)整各環(huán)節(jié)、各步驟，在不斷探索中完善，在不斷改進(jìn)中提升，最終形成一套適合本專業(yè)實驗教學(xué)的方法體系，助力草業(yè)科學(xué)專業(yè)教學(xué)改革與發(fā)展。

新學(xué)院的成立給草業(yè)學(xué)科發(fā)展帶來了良好的機(jī)遇，為草業(yè)科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)改革提供了有力的條件保障，為培養(yǎng)優(yōu)秀的現(xiàn)代化專業(yè)人才奠定了基礎(chǔ)。

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