新時代背景下高校生態學本科實驗教學改革探究

孫寶茹

（中國農業大學資源與環境學院，北京 100193）

0 引言

生態學是一門實驗性、實踐性和應用性很強的學科，其實驗教學是驗證和發展生態學理論的重要環節，是學生接觸實際問題、提高應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、推進實驗教學改革是高校生態學本科教學的重要工作內容，是提高生態學人才培養質量的重要任務[2-3]。為了響應國家和社會對生態學應用創新型人才的需求以及教育部的指示，中國農業大學以學生為中心，以實踐和創新能力提升為核心，通過構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化教學評價四個層面的實施，全面推進生態學本科實驗教學改革，加強學生專業和綜合素質以及競爭力培養，提高生態學人才培養質量。本文對其加以介紹，以期為高校生態學本科實驗教學改革提供一定的借鑒，促進生態學實踐教學的改革與發展。

1 多層次實驗教學體系的構建

我們秉承“以學生為中心，以實踐和創新能力提升為核心”的教學理念，對原有實驗教學內容進行了整合和優化，推陳出新，構建了由基礎性實驗、專業性實驗和研究創新性實驗構成的多層次實驗教學體系。

1.1 基礎性實驗

基礎性實驗是專業性和研究創新性實驗得以開展的基礎和前提，主要以《基礎生態學實驗》為主，從生物個體、種群、群落和生態系統四個方面設計實驗內容。學生通過驗證性實驗，掌握生態學實驗最基本的技能和研究方法，深入理解和掌握生態學基礎理論和基本知識，培養正確的生態學理念和基本素養。

1.2 專業性實驗

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

1.3 研究創新性實驗

研究創新性實驗是生態學實驗教學體系的最高層次，是在基礎性和專業性實驗教學基礎上，以學生為主體，由學生自主設計和實施，教師輔以指導，通過探究創新性實驗，培養和提升學生的創新、研究、應用、總結和表達等綜合素質和能力。具體來說，教師講解相關知識原理后，學生以小組為單位，根據當前研究熱點、現實問題、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，討論并設計實驗方案；實驗方案實施過程中，記錄實驗現象和結果，并根據實際問題和現象進行探索、研究和解決；對所得數據進行處理、分析和討論，結合所學理論知識或查閱資料解釋所得實驗現象和結果，思考其中蘊含的生態學機理及其在實際生產、生活中的應用；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學研究、體會不足、提升自我。研究創新型實驗能夠充分調動學生的研究興趣、主動性和積極性，激發、培養學生的創新能力和思維能力；學生全程參與、與團隊合作自行設計研究課題，不僅能夠培養學生的動手能力、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學科學研究工作，培養嚴謹的科學研究態度和作風以及勇于開拓的創新意識和科學精神，提高專業綜合素養，增強實踐應用能力和社會競爭力。

2 教師團隊的強化

生態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，是生態學實驗教學質量保障和提升的關鍵因素。因此，強化實驗教學教師團隊是新時代生態學本科實驗教學改革的重要層面。

2.1 教師團隊的構建

為了提升生態學實驗教學質量，我們合理配置并構建了專業實驗教師團隊。具體來說，優選專業理論知識扎實、實踐經驗豐富、教學指導能力強的教師擔任生態學實驗授課教師，配以專門的實驗準備教師，充分發揮各位教師專長，全方位保障實驗教學質量。生態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，我們具有一支專業化程度高、業務能力強、年齡結構優化的實驗教學團隊，為提高生態學實驗教學質量奠定了雄厚的師資基礎。

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實驗，但是學生作為初學者，難免實驗結果不理想或失敗。因此，實驗成功率是激發學生學習興趣、保障實驗教學質量的重要因素。為此，生態學實驗教師團隊從課程設計、實驗準備、課程教學到工作總結全力做好并細化每個工作環節。首先，制定系統、完善的課程方案和規劃，并對課程實驗設計、進度安排和教學方法等深入研討，確保課程設計科學、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容所需的所有器材外，而且在課前完成預實驗。通過反復預實驗，確定最適的實驗條件，及時發現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，每學期實驗課程結束后，教師撰寫工作總結，重點分析和總結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。總之，教師團隊認真做好實驗教學的每一個環節和細節，全面保障和提升生態學實驗教學質量。

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、成果轉化、技術咨詢、校企合作等方式，了解新時代社會發展和需求，及時優化教學內容和方式，有效促進實驗教學質量的提高。

3 教學方法的改進

新時代的實驗教學改革要轉變傳統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，激發學生的學習興趣、積極性和主動性，培養學生的實踐能力和創新意識，提高學生的綜合素質。因此，我們必須利用現代教學手段，改變教學模式，豐富教學內容，以提升生態學實驗教學質量。

3.1 巧用現代教學手段

生態學實驗教學內容多抽象，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、理解和掌握所學內容，提升實驗教學效果。學生實驗過程中，有些儀器設備容易操作不規范或者課后忘記，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。隨著互聯網技術的發展，慕課、云課堂、雨課堂、騰訊會議等新的教學手段不斷涌現[4]。在生態學實驗教學中，我們巧妙、合理利用線上教學手段，與線下教學相結合，提高了學生實驗課程參與度、自主學習力和思考創新能力，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

生態學實驗教學中，我們綜合運用啟發式、問題式、任務驅動式、討論式等教學方法，充分調動學生的主動性和積極性，引導學生思考、分析和判斷，激發學生的創新思維和創造力，培養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課堂進行實驗教學，最大限度地發揮學生的主體作用[5]。翻轉課堂的運用不僅加深了學生對教學內容的認知和理解，增強了與師生之間的互動與交流，提升了課堂的表現力和趣味性，更重要的是培養和提升了學生創新、思維、靈活應用、分析和解決問題、交流表達和團結協作等綜合能力，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，生態學相關的理論、技術和研究方法也在不斷地更新和發展。為了及時了解生態學領域的前沿科學和技術，生態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，實時更新教學內容、傳授最新研究方法和技術，激發學生的創新思維和應用能力；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實踐，在“做中學、學中做、教-學-做一體化”中全面提升實踐應用能力和創新能力[6]。同時，教師在實驗教學中巧妙地融入思政要素，培養學生綜合運用生態學原理和方法踐行新時代生態文明和美麗中國建設。

4 教學評價的優化

教學評價是反映教學體系優化效果的直接方式。我們突破了傳統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，基礎性和專業性實驗采取課堂評估與實驗報告相結合的方式，教師根據學生的出勤、課堂表現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果的記錄情況。對于研究創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、結果、討論、結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、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新能力、分析和解決問題能力、靈活應用能力以及對研究結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學專業綜合素養以及實踐應用創新能力，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，我們綜合借鑒國內外一流大學教學評價經驗，結合生態學專業具體情況，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關聯課程的支撐情況等進行綜合評價。相關評價結果不僅利于教師成長和發展，而且有助于促進實驗課程的改進、實驗教學質量的提升以及實驗教學管理的完善。

5 結語

新時代背景下，中國農業大學響應國家和社會對高校生態學人才培養的需求，以學生為中心，以實踐和創新能力提升為核心，對生態學本科實驗教學進行了全面改革。構建了由基礎性實驗、專業性實驗和研究創新性實驗構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化的共同實施，全面促進學生實踐和創新能力的培養，提升生態學人才培養質量。調查問卷發現，95%以上學生認為通過生態學實驗的學習深入感知、理解和鞏固了生態學相關理論知識，學習主觀能動性和積極性被激發，而且創新思維、實踐應用和分析表達等綜合能力得到明顯提升。