大學生實驗探究能力的培養及評價

楊滿元 楊寧

摘? ? 要：在客觀分析農林類植物生理課程大學生實驗探究能力培養及評價問題的基礎上，以湖南環境生物職業技術學院園林學院植物生理實驗課為例，提出開展大學生實驗探究能力培養及評價的方法，并針對實踐效果進行了分析與總結，實驗組經過探究過程訓練后，其學生實驗探究能力明顯優于對照組，特別是“發現并提出問題”、“猜想與假設”、“制定實驗方案”、“實驗操作”和“分析現象與數據”的能力分別比對照組提高24.50%，27.93%，7.86%，21.68%，13.76%。研究結果可為大學生實驗探究能力的培養及評價提供科學依據。

關鍵詞：實驗教學;探究能力;培養與評價;植物生理

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：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驗來探究事物本質和規律的能力，是教學一個重要的課程標準[1-2]。學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系實踐和動手能力。

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

植物生理是農林類專業理論性較強且較抽象的專業基礎課程。本文以植物生理實驗課為載體，分析大學生植物生理實驗探究能力培養與評價存在的問題，針對問題提出相應改革措施，應用于實際教學中取得一定效果，促進教與學的協同發展。

1 傳統實驗探究能力培養與評價存在的問題

在傳統植物生理實驗教學中，實驗教學大多采用傳統的教學模式，即學生通過被動簡單地模仿教師的實驗過程，獲得實驗現象或數據并完成實驗報告。這樣的教學方式，學生缺乏自主意識，所學知識不深刻，學生實驗探究能力現狀不樂觀，嚴重扼殺了學生的探索與創新精神[11]。傳統的實驗探究能力培養與評價存在諸多問題，具體表現為以下幾個方面：

（1）實驗課教學時間過短。由于傳統實驗課對學生的評價只是簡單的分數或等級，無法真實客觀地對學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習，在短短的2節課（90 min）內，學生無法完成“確定與觀察對象、發現新問題、確定主題、設計方案、進行操作，以及搜集、分析和解釋現象或數據并對結果作出解釋或得出結論”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雜，影響因素較多，學生基本上是模仿教師操作，勉強完成實驗。

（2）能力評價指標模糊。湖南環境生物職業技術學院園林學院教學實驗課占用總教學工作量的50%，但學分只占該門課程的30%，且最終實驗報告占實驗成績的權重又過大，達50%，這些現象使老師很難在短時間內對學生的實驗探究能力做出客觀的評價，造成學生的學科分數（或等級）失真，這些因素嚴重影響了學生在實驗室做實驗的積極性，造成了學生只重視理論課，對實驗課探究能力的培養的重要性缺乏足夠的認識。

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

2 科學實驗探究能力培養與評價的改革策略

培養學生科學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，著力于學生對科學問題的理解與思考以及探究思想的形成與發展，培養學生主體意識，引領學生參與生產實踐與科學實驗活動，激發學生對生產實踐與科學實驗探究的興趣，提高學生實踐與解決實際問題能力，幫助他們摸索科學實驗探究方法，提高實驗課的教學質量與效果[12]。

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

（1）通過網絡教學平臺將課前預習模塊化。為了充分發揮學校網絡教學平臺這種全新的教學模式在植物生理實驗教學中的作用，將過去只在實驗課評價學生實驗探究能力的評價模式，修改為教師提前將實驗教學預習內容模塊化，結合已錄制的實驗教學視頻，通過學校網絡教學平臺提前向學生公布，使學生對所做的實驗有充足的思考與時間準備，并且還可以結合網絡教學平臺與學生展開互動，充分掌握實驗難點，豐富實驗課教學形式，提高實驗課教學效果[13]。教師還可以根據學生對提前布置知識模塊預習的反饋情況，了解學生的學習動機以及對該實驗相關知識模塊的掌握，從而調整實驗教學的內容和難度，改進實驗課的教學方法，提高實驗課的教學質量。

以植物生理實驗“環境因素對光合作用的影響（真空滲入法）”為例，將實驗課前預習模塊設置為：

問題（1）：什么是光合作用？其生理生態意義是什么？

問題（2）：根據我們所學知識，光合作用的生理指標有哪些？

問題（3）：影響光合作用的內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）：根據你所觀看的“環境因素對光合作用有影響（真空滲入法）”實驗教學視頻，說明葉圓片上浮的原因。

問題（6）：請舉例說明，光合作用在生產實踐中的應用。

（2）將培養與評價的子能力具體化。學生的實驗探究能力包括發現問題、假設與推理、實驗設計與操作、觀察與分析現象（或數據）及實驗總結等多方面的能力。應根據不同的實驗，每個具體的能力要求有所差異，所占的權重（或比例）不同。為了避免過去長期以來實驗課培養與評價的能力籠統化，在每個具體的實驗課中，明確學生需要培養的具體能力以及各具體能力所占據的權重（或比例），對于更好地實現實驗課的教學目標，培養學生的科學實驗探究、創業創新能力具有重大的現實意義[14-15]。同樣“環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準如表1所示。

（3）將課后評價目標多元化。以前教師對學生的實驗成績，多為簡單等級或分數，學生難以把握自己的薄弱環節。

由于教師對學生實驗探究過程的總體評價（簡單等級或分數）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，教師應制定明確具體、針對性強、多元化的評價指標體系，課后按照指標體系采取自評、互評的方式對學生實驗探究能力進行打分，保證評價結果的合理性。

以實驗“環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，并且及時將評價結果反饋給學生，對照著評價標準來反思自己不足，以便改善自己的實驗探究水平。同時也促使教師及時調整實驗教學方法，提高實驗教學水平，構建教學相長新局面[16]。

3 實驗探究能力的培養及評價的實踐與效果

參照表2內容，采用實驗探究能力培養效果自我評價法，對比分析湖南環境生物職業技術學院園林學院的2019屆學生中實驗組學生（參與實驗探究能力的課程培養）與對照組學生（常規實驗課程培養，沒有參與實驗探究能力課程培養）的實驗探究能力的發展狀況（圖1）。自我評價法采用無記名方式，發放問卷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，實驗組的學生實驗探究能力明顯優于對照組，特別是“發現并提出問題”、“猜想與假設”、“制定實驗方案”、“實驗操作”和“分析現象與數據”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作學習、自我摸索之后，實驗組學生的“發現并提出問題”、“猜想與假設”、“制定實驗方案”、“實驗操作”和“分析現象與數據”的能力明顯優于對照組學生[17-18]，實驗組學生的學習興趣以及主觀能動性明顯增強，極大培養了他們獲得信息、解決實際問題、獨立的科研和創新能力[19-20]。在“發現并收集實驗現象”與“實驗總結”的能力方面，實驗組學生與對照組學生的差異不大（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），部分學生發現并收集實驗現象比較緊，無法在規定時間內按要求完成實驗總結。

4 結 語

植物生理研究植物生命活動規律及機理的科學，是農林類專業的一門專業基礎課程，以培養大學生實驗探究能力的實驗課。教學是根據以“學為主體，教為主導”的原則，即教師采用的不是“以理論知識為導向”而是突出“以問題為導向”，學生通過強烈的內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、長期培養學生探究、創業創新能力的重要平臺[21-22]。教師可以利用各種教學環境設計更多具有探索性的實驗課題，給學生足夠充分的情景設置，提高實驗課的教學質量與效果，培養學生的實驗探究與科研創業創新能力，鍛煉學生主動學習習慣，激發學生的學習和實踐的潛力，以便培養更多出具有扎實的專業知識、嚴謹的思維能力的應用型人才，滿足“互聯網+”背景下創業創新人才培養的目標。

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