基于多元互動的昆蟲學基礎實驗設計與應用

摘 要：昆蟲學基礎實驗是昆蟲學教學中最基礎也是最重要的一系列實驗，內容豐富，覆蓋面廣。傳統的昆蟲學基礎實驗教學中，實驗過程以觀察為主，實驗方式主要是驗證性實驗，教學方式單向性強。通過對實驗內容和過程的優化設計，期望在有限的課時中，探索一種新的模式，促進學生主動探究式學習，豐富實驗層次，及時反饋實驗效果，達到提升實驗效果的目標。

關鍵詞：多元互動；昆蟲學實驗；教學設計；實踐效果；教學改進

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）23-0097-05

Abstract： The Basic Experiment of Entomology is the most basic and important series of experiments in entomology teaching， with rich content and wide coverage. In the traditional experimental teaching of Basic Entomology， the experimental process is mainly based on observation， the experimental method is mainly a confirmatory experiment， and the teaching method is unidirectional. Through the optimization design of the experimental content and process， it hopes to explore a new model in the limited class hours to promote students' active inquiry learning， enrich the experimental level， timely feedback on the experimental result and finally and achieve the goal of improving the experimental results.

Keywords： multiple interactions; entomological experiment; teaching design; practice effect; teaching improvement

昆蟲學基礎實驗是植物保護專業最重要的專業核心課程之一——普通昆蟲學的實驗內容，也是農學、園藝、園林和茶學等專業必修的植保類課程中非常重要的實驗內容，是一系列實操性很強的實驗課程，是昆蟲學研究的基本實驗能力和害蟲防治技能培養的基礎。在新農科建設的背景下，改變傳統的昆蟲學基礎實驗教學方法單一、課堂效率不高、教學層次扁平的現狀，從“教與學”入手，逐步探索智慧環境下教學組織模式改革，創新課內外師生互動機制，以昆蟲學最基礎最核心的實驗課程的改革優化為基點，踐行新農科建設“以人為本，德育為先，能力為重，全面發展”的總體要求，積極嘗試探索多種形式的實驗教學方式，促進優秀學生脫穎而出，助力拔尖創新型農林人才和復合應用型卓越農林人才的培養。

一 昆蟲學基礎實驗現狀

昆蟲學基礎實驗涵蓋植物保護專業的核心課程基礎昆蟲學的實驗課，農學、園藝、林學、茶學和園林等專業植物保護學和生物學、動物科學專業普通動物學等課程的部分實驗內容，是最基礎最核心的一系列實驗，主要包括昆蟲外部形態、昆蟲生理及內部解剖、昆蟲生物學和昆蟲分類及識別四大模塊。昆蟲學基礎實驗教學既具有傳統優勢，也面臨著一些新的問題。

（一） 教學內容經典充實但課時不足

教學內容經典充實但課時不足是許多專業課程面臨的問題，尤其是對于需要進行實驗的課程而言。昆蟲學基礎實驗的內容經歷數十年沉淀，非常經典和精要。同時，實驗內容覆蓋面廣、知識點多，而目前大部分專業課時有不同程度的壓縮，面臨一些實驗內容的取舍[1]，還有一些有助于理解理論知識但耗時較長或擴展性的實驗內容較難開展。特別是非植物保護專業的相關實驗課程，課時非常寶貴，實驗注意事項、內容介紹等都占用實驗時間，實驗作業和報告需參照實驗標本實物完成，也需占用課上時間，實驗有效時間不足，實驗完成率較低。此外，由于時間緊迫，很多實驗無法深入開展，只能做一些表面性的觀察和記錄，不能讓學生真正理解和掌握昆蟲的特征和規律。另一方面，由于課程設置過于固定，很多新穎有趣的實驗內容無法納入教學計劃，不能反映昆蟲學的最新進展和熱點問題，也不能滿足學生的個性化需求和創新意識。

（二） 實驗以驗證性實驗為主，教學方式較單一

昆蟲學基礎實驗的內容以觀察為主，傳統的實驗教學主要以教師給出觀察內容和結論[2]，學生根據實驗指導書或者課件來印證的驗證性實驗[3]，或者通過已給出的昆蟲類群名稱來觀察特征。這種教學方式有利于培養學生對昆蟲形態結構、生物特性等基本知識的感性認識和記憶能力，也有利于培養學生遵循科學規范、嚴謹細致地進行實驗操作的能力。然而，驗證性實驗也存在一些不足之處。首先，驗證性實驗缺乏創新性和探索性，不能激發學生對未知問題的好奇心和求知欲；其次，驗證性實驗過于依賴教師指導或者標準答案，學生被動接受，對實驗內容記憶不深，理解不夠[4]，缺乏主動思考和靈活應用，不能培養學生自主思考、分析問題和解決問題的能力；再次，驗證性實驗往往只涉及單一或者局部的內容或者現象，并不能反映昆蟲作為一個復雜系統在自然界中所呈現出來的多樣性和動態性。這種情況下，實驗課程難以激發學生的學習興趣和積極性，無法達到教育教學的最終目的。

（三） 學生對實驗內容需求不同但目前教學內容層次扁平

課堂實驗內容對象是全體學生，目標是所有同學都掌握大綱要求的實驗內容。完成基本實驗內容后，部分學有余力的同學對其他內容還會有想法想進一步探索實驗或進行自主實驗，雖然現在實驗室完全開放，但尚缺乏系統管理，學生探索實驗比較隨意，對實驗內容和過程把握不甚嚴謹，探究實驗和自主實驗效果還有待提高，沒有達到提升知識層次、創新研究思維的目的[5]。此外，由于昆蟲的多樣性和復雜性，不同的學生對實驗內容的需求可能有所不同。有些學生可能更感興趣于昆蟲的形態結構和分類方法，有些學生可能更關注昆蟲的內部解剖和生理功能，有些學生可能更傾向于探索昆蟲的生物學特征和行為規律。因此，如何根據不同學生的需求設計合適的實驗內容，是提高昆蟲學實驗課教學質量和效果的關鍵問題。

（四） 評價體系簡單

目前大部分觀察類實驗課的評價主要是實驗操作＋實驗報告兩部分，但由于都是驗證性實驗，目前大部分觀察類實驗課的評價方式存在一定的局限性和不足。一方面，由于這些實驗都是驗證性的，即根據已知的理論或規律進行操作和觀察，并不需要學生進行創造性或探索性的思考和解決問題。因此，在上課時老師會給出詳細的步驟和指導，并對每個環節進行示范。這樣做雖然可以保證操作規范和安全，但也使得不同學生之間在操作水平上沒有明顯區別，并不能體現出他們對昆蟲特征或現象的理解程度或深度[6]。另一方面，在這些觀察類實驗中，往往需要通過科學繪圖來記錄或展示昆蟲形態結構、分類特征、行為模式等信息。然而，在評價時卻沒有考慮到不同學生在繪圖技巧或美感上可能存在差異，并且也沒有給出統一或客觀的標準來衡量繪圖質量或準確度。這就導致了一些情況下，即使某些同學對昆蟲有較深入或獨到的見解，但由于他們在繪圖方面不夠優秀而被低估了成績；反之亦然。在適當增加探究性、綜合性實驗和改變實驗教學互動模式的情況下，改變現有評價體系，預期會反作用于教學效果，有利于學生主動探索和自主創新[7]。

二 改進內容和措施

針對昆蟲學基礎實驗現狀的分析，進行以下五方面的改進（圖1）。

（一） 改變預習和實驗報告形式和內容

通過學校線上智慧課堂（學在浙大）和實驗課程公眾號增加線上預習內容，充分釋放課堂有效時間。我們在這兩個平臺上發布了討論、整理、精煉課前需預知內容，如實驗室管理規定、每次實驗內容要點解析、實驗操作注意事項、擬解決問題、實驗過程中的思考問題和實驗報告要求（如繪圖、制表、檢索表規范等）等，采用視頻、圖文結合等方式將實驗前應知應會的內容直觀化、可視化，上傳后利于學生提前了解、反復回看，提高課堂時間利用效率。強化預習測試和反饋機制，激發學生主動學習的動力。我們在每次線上預習后設置了一些簡單的測試題目，要求學生在規定時間內完成并提交。我們及時批改并給出評分和建議，讓學生能夠及時了解自己的預習情況和存在的問題，并進行針對性的復習或補充。同時，我們也鼓勵學生在平臺上提出自己對于實驗內容或方法的疑問或建議，并及時給予回復或采納。

（二） 優化課堂實驗過程

將部分有條件改變的驗證性實驗逐步轉變為探究實驗；將簡單的示范灌輸轉變為以引導學生思考、自發探究式的互動式教學。這樣可以激發學生的主動性和創造性，培養他們的科學素養和探究能力。

在觀察識別類和解剖類驗證實驗中（如昆蟲各部位觀察、識別鑒定、內部器官解剖等實驗內容），通過預習實驗要求和思考內容、去除指示標簽，減少教師提前指示，在實驗過程中引導提問、學生提問求證等措施，減少傳統驗證性實驗的比重，增加探究性實驗的應用。例如，在昆蟲各部位觀察與鑒定的課堂上，教師可以先讓學生根據理論課上所學的知識或圖書資料對不同種類的昆蟲進行分類，并給出分類依據。然后再讓學生用體視顯微鏡觀察不同昆蟲的頭部、胸部和腹部結構，并記錄下來。最后再讓學生根據自己的觀察結果與標準答案進行對比，并分析原因。這樣既能讓學生體會到分類方法的科學性，又能鍛煉他們的觀察細節和分析問題的能力。

（三） 擴展實驗內容

為了適應“卓越農林人才”教育培養計劃的要求，提高昆蟲學實驗課的教學質量和效果，激發學生的創新意識和能力，本課程在保證基礎實驗內容的前提下，線上平臺增列可擴展實驗列表，設置可參與的實驗實踐內容。對學習有更高要求的學生可在擴展列表中選擇更深入、更自主化的實驗內容，或提出自己感興趣的自主實驗內容。擴展實驗列表包括以下幾個方面：①昆蟲標本制作與鑒定。學生可以根據自己的興趣和條件，采集不同類群、不同地區、不同季節的昆蟲標本，按照規范的方法進行制作、保存、標注和鑒定，并編制分類檢索表或圖鑒。此外，還可以嘗試使用新型的水晶滴膠標本制作技術，制作出逼真、美觀、耐久的昆蟲標本。②昆蟲形態結構與功能觀察。學生可以選擇感興趣的昆蟲器官或部位（如頭部、胸部、腹部、翅膀、觸角和口器等），利用體視鏡或顯微鏡進行詳細觀察，并結合相關文獻資料分析其形態特征與功能關系。③昆蟲發育變態過程記錄。學生可以選擇一種或幾種常見或重要的農業害蟲（如家蠶、粘蟲、棉鈴蟲等），在適宜的條件下人工飼養并記錄其各個發育階段（如卵期、幼蟲期、蛹期和成蟲期）的形態變化和行為特點，并探究其變態機制和調控因素。④昆蟲行為與生態實驗。學生可以設計并開展一些有關昆蟲行為與生態方面的簡單實驗（如取食行為、趨性行為、群集行為和擬態現象等），觀察并記錄實驗結果，并分析其可能的原因和意義。以上擴展實驗內容不僅可以讓學生深入了解昆蟲世界的奧妙，還可以培養他們動手操作和科學探究的能力。任課教師協調安排，學生可選擇在實驗課后或其他預約時間完成。任課教師將根據擴展實驗列表中各項內容所需求具備知識水平及難易程度給出相應建議和指導，并對完成情況進行評價。

（四） 完善評價體系

根據改進的實驗過程，優化細化實驗評價標準：預先學習+師生/生生互動+實驗內容思考+實驗過程操作綜合過程評價。預先學習：要求學生在上課前閱讀相關教材、參考書或網絡資源，了解本次實驗的目的、內容、方法和要求，并做好相應的準備工作。通過預先測試或問卷調查等方式檢測學生的預習效果，并給予適當的激勵或指導。師生/生生互動：鼓勵學生在課堂上積極提問、回答、討論和交流，增強師生之間和同學之間的溝通與合作。通過小組討論、案例分析、問題解決等方式激發學生的思維活躍度和創新能力，并及時給予反饋和評價。實驗內容思考：要求學生在完成每個實驗項目后，對本次實驗的目標、原理、步驟、結果和結論進行總結和分析，并與理論知識相聯系，深入探究昆蟲形態、分類、發育和行為等方面的規律性問題。通過書面報告或口頭匯報等方式展示學生的思考成果，并進行互相評議。實驗過程操作：要求學生按照規范化的操作流程進行昆蟲標本制作、解剖觀察、分類鑒定等各項技能訓練，并注意安全防護和儀器設備使用保養。通過監督、檢查或抽查等方式評估學生的操作水平，并給予相應的批改或點評。

以上四個方面構成了我們對實驗教學過程中各個環節進行綜合性評價的標準。除了根據這些標準給予最終成績外，我們還重視對實驗效果進行及時有效地反饋。我們不僅關注課堂表現、報告質量等可量化指標，也關注對教師教法、課程設計等方面進行改進建議。我們采用線下反饋或每次實驗后及時線上平臺反饋兩種方式收集意見，并根據意見進行調整優化。我們認為這樣可以更好地促進教師與學生之間以及同伴之間溝通交流，提高雙方滿意度和參與度。

三 實施方法舉例

以昆蟲翅的觀察實驗為例，說明實驗課總體設計思路（表1）。

四 實踐效果分析

在進行過2輪教學改革實踐后，針對教學改革目標，設計了7個主要滿意度問題。問卷調查包括7個主要問題：①能更清楚掌握實驗流程；②能更主動思考實驗內容；③師生、生生互動積極有效；④實驗內容設計有助加深理論理解；⑤對實驗內容有啟發和引導；⑥有助于提高學習效率；⑦更喜歡課上及時評價、反饋實驗效果。對教學過程中學生的問卷反饋進行了統計，得到反饋數據見表2。對教學改革的整體滿意度較高，數據反映出明確實驗流程和課上及時反饋方面的改革效果最好，滿意率均達到了100%。但在師生、生生互動環節有欠缺，通過與學生交流發現在互動的靈活性和覆蓋面上還有所欠缺，有些互動環節設計學生參與度不夠。在所有“滿意”選項中，每個題目有30%的滿意度為基本滿意，還有很多需要改進之處。在分析調研了學生和老師的反饋后，會在相應問題上繼續改進。

五 結束語

在實驗教學過程中，我們總結出現在昆蟲學基礎實驗課堂上存在的主要問題：實驗課時有限但內容多、知識點分散；以觀察為主的實驗內容容易隨著實驗結束而迅速淡忘；實驗以驗證性實驗為主，教學方式單向性強；對植保專業學生而言實驗深度不足、對其他農學和動物學相關專業學生來說又廣度不夠；評價體系簡單。在本次實驗課改進實施過程中，針對這些不足之處，著眼于實驗課前準備、課堂過程改造、課外內容擴展和評價體系微調等方面，以期對傳統實驗課程激發出新的活力，適合當下農科專業課要求，更適應學生學習成長需求。

參考文獻：

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[3] 邢濟春.昆蟲識別與鑒定課程教學改革探索[J].教育教學論壇，2020（25）：215-216.

[4] 劉軍和，楊艷麗，禹明甫.昆蟲分類學互動教學應用模式探討[J].生物學雜志，2017，34（4）：124-126.

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[6] 趙偉，郭振，李旭，等.移動信息時代下生物學課程互動的課堂建設和探索[J].高校生物學教學研究：電子版，2019，9（2）：8-12.

[7] 陳文倩，宋軍，顏忠誠，等.高校實驗教學體系創新性構建研究[J].實驗技術與管理，2019，36（3）：44-46，62.

基金項目：國家科技基礎條件平臺工作重點項目“動物標本標準化整理與數字化表達”（2005DKA21402）；中央高校基本科研業務費專項資金項目“浙江大學本科教學研究項目”（zdjg21093）

第一作者簡介：吳瓊（1980-），女，漢族，山西長治人，碩士，高級實驗師。研究方向為昆蟲分類學。

*通信作者：唐璞（1986-），男，土家族，湖南常德人，博士，副教授。研究方向為昆蟲分類學。