立体式学案在高校实验课程中的应用研究

刘为浒， 叶海霞， 黄 骥

(南京农业大学a.农学院;b.《中国农业教育》编辑部， 南京 210095)

立体式学案在高校实验课程中的应用研究

刘为浒a， 叶海霞b， 黄 骥a

(南京农业大学a.农学院;b.《中国农业教育》编辑部， 南京 210095)

高校的实验课程存在着教学流程化、教材学术化、资源贫瘠化的问题，由此导致的实验教学忽视学生的主体地位，无法深度提升学生的科学素养和实践能力。立体式实验学案是从学生的视角考虑和编排实验方案，以有机整合资源为目标，以学案文本为载体，借助于网络技术通过二维码的镶嵌和读取，链接网络课程平台上的文本、图片、课件、动画、视频等多媒体资源，全方位的指导和帮助学生进行实验探索。实践证明编制“立体式学案”，可以搭建师生、学生、实验内容、教学资源之间的多回路交流平台，能有效的无缝对接实验理论与操作，个性化的指导和训练学生的实验技能，对改变实验教学普遍低效的现状具有积极改善作用，更能促进教学方式、学习方式的改变。

实验教学； 立体式学案； 主体地位； 实验指导

0 引 言

实验课程的顺利高效实施对培养大学生的科学思维和创新能力具有得天独厚的作用，在学生科学素养形成中占有举足轻重的地位。通过实验课的学习，学生不仅能够加深领悟理论课程的知识体系，夯实专业基础，还能锻炼其实验、实践的技能技巧，提高其解决实际问题的动手能力，并能进一步培养其综合分析和研究专业领域复杂问题的能力。另外实验过程中的相互交流合作、协同创新也能养成学生良好的团队精神。

然而现实中高校实验课程普遍得不到应有的重视，导致其教学效率一直低位徘徊，不能持续有效地提升。通过多年的实践探索，我们认为编制“立体式学案”引导实验教学对改善教学现状，提高教学效率具有很好的作用。

1 从高校实验课程中的问题探讨编制立体式学案的必要性

1.1 实验教学流程化，不利于深度提升学生的科学素养和实践能力

由于目前本科生的实验教学课大多采取班级授课制，班级规模一般都要达到20～40人，授课形式一般是任课教师先对实验目的、原理、仪器装置、内容步骤以及注意事项进行十分详细的讲解，然后学生分组“照方抓药式”的操作实验，课堂效果以学生能否顺利完成实验为考察标准。这种模式的课程优点是效率非常高，学生、教师都比较省心，实验按部就班进行成功率高，学生的实验报告整齐划一，教学检查时资料齐备，有说服力。缺点是课程流程化程度很高，容易将本应作为高素质人才培养的大学生降格为实验操作工，缺乏独创性，无法深度激发学生的思维能力和创新能力，不利于学生科学素养的养成[1-3]。

教学实践中还发现，这种流程化程度很高的实验课堂极易消解学生的科学精神，因为顺利完成实验的条件是比较苛刻的。首先学生要真正理解实验的原理，熟悉实验的步骤，然后实验仪器的精度要达到标准而且要经常维护，才能保证系统误差很小；仪器药品的操作要准确恰当不偏离，以免偶然误差增大；最后数据的收集整理要及时正确。全部满足以上条件才能得到跟实验预期完全一致的实验结果。实际上以现有的本科教学实验室的管理水平很难达到以上的要求，翻阅分组实验中学生基本一致正确的实验结果，其可信度是值得商榷的。随机访谈中相当数量的学生也都坦诚囿于实验过程的时空限制和学习群体的压力，实验过程中难免会出现修改拼凑相关数据的现象。

1.2 实验教材建设中注重学术性，忽视立足于学生角度的学习方案建设

实验教材是引导教师教、学生学的重要工具，是实验技能技巧的重要物质载体，是传播科学文化的重要手段，因此各个高校都非常重视实验教材的建设。但是实验教材也有其原生的不可避免的弊端，比如为了保证教材在指导实践上的权威地位，内容上要求全面深入、论述结构上要求严谨专业、行文上要求注重学术语言的使用，导致教材的编排往往立足于教师的“教”，服务于教师的“教”，经典实验方案、成熟实验命题占有主要篇幅[4-5]。这样的实验教材作为学术著作有其存在的价值和必要性，但是用在日常的实验教学课堂中效果却差强人意，而且纸质教材一般发行量有限，售价也较贵，学生人手一册不仅难办到而且也会加重经济困难学生的负担。

因此现实中指导学生实验的往往还是教师在课堂上的讲授，实验的步骤、结果还是要求学生自己撰写实验报告。我们收集和审阅了近两年本专业学生上交的实验报告，发现学生基本也是照抄实验教材或教师讲义的内容，真实反映其实验过程的文字很少，看不到学生操作技能技巧的提高痕迹，反映其独立思考的内容更是难以找寻，整个实验报告反映的大多是无效的抄写劳动。

1.3 实验课程资源形式单一，不能便捷获取

任何课程要想实现良好的教育教学效果，都必需重视其课程资源的建设。但是现行的高校实验课程，其课程资源除了任课教师的课堂讲授和教学实验室的仪器药品，基本只剩下纸本的实验指导教材了，这与现今高速发展的教学技术完全不相匹配。诚然随着多媒体技术、互联网技术的普及，课程的建设者们也在逐渐打破传统的局限，使教材由单一的纸本呈现形态变成纸本与其他媒体有机结合的教材形态[6-9]。然而考察新版的立体化建设的教材，不难发现所谓的立体化只是附带了一个光盘，里面加入了教师上课的PPT，或者相关的图片、视频资源。其中的教材文本和多媒体资源是各自建设的，没有从使用者的角度进行深入的整合和交融，制作与应用环境完全脱节，没有有效的无缝对接机制，缺乏使用的便捷性，所以使用率并不高。

理想的实验教学应当能提供较齐全的参考文献、学习资料以及方便调取的网络化多媒体资源，以便于学生做实验时可以随时查找自己需要的资料，遇到困难和挫折时也能很方便地在课程的网页上查到自己所需的实验指导资料或相关的实验视频，实验心得体会也能及时与同伴互动分享。

要想改善上述问题，提升高校实验教学水平，必须立体融合各种资源，建立方便存储、方便增改、方便调用的课程资源库。并且应该从学生的视角出发，以帮助学生的实际操作为目标，整合和编排各类资源。实践证明编制立足于学生的“学”，服务于学生的“学”的“立体式学案”能无缝对接课程理论与实验操作，个性化的指导和训练学生的实验技能技巧，有助于凸显学生的主体地位，有利于激发学生的探究兴趣，提升其实验技能。

2 高校实验课程中立体式学案的编制模式

实验的本质在于学习先进的实验思路、尝试正确的探索过程、分析判断实验结果以及提升学生的实验技能。这些蕴含智识性的教学目标如果仅仅靠单纯的模仿是永远无法企及的。所以实验教学必须强调学生的主体地位，应该放手让学生自主的实践探索，切身的体会实验的挫折与滞顿，欣喜与收获。但是实际教学中不难发现实验教学极易一放就乱，由于每个学生的动手能力差异很大，如果脱离教师的指导，就无法完成教学任务，部分学生也会茫无头绪毫无收获。

如何在实验教学中建立以教师为主导，学生为主体的教学模式一直是高校实验教学改革的重要命题，近年来我们创制了立体式实验学案来指导学生的实验，取得了较高的教学效益，实验教学的效果得到很大提高，学生的实验技能普遍得到提升，实践证明是一条可供借鉴的、操作性很强的实验教学的改革路径。

2.1 立体式学案的编制原则

学案是指在教学过程中教师根据教学要求，依据学生的认知水平和原有的学习经验，从引导学生自主学习的角度，对教材深度开发后创编的适合学生进行主动知识建构而编制的学习方案[10]。立体式实验学案更进一步以有机整合资源为目标，以学案文本为载体，通过二维码的镶嵌和读取，链接网络课程平台上的文本、图片、课件、动画、视频等多媒体资源，全方位的指导和帮助学生进行实验探索[11-14]。其编制的原则应该遵循以下3点：

(1) 要立足于学生的学。学案不同于教案的最重要一点就是要从学生的视角考虑和编排实验的方案，编制前除了要考量教学内容，更重要的是分析和研究学生实验能力的最近发展区，设计和优化实验方案的呈现形式，既不能事无巨细长篇累牍的编成详细方案，也不能排列大纲简单勾画梗概，要在学生已掌握的部分简省，学生需要指导的部分详细。也就是要在分析“学情”的基础上，恰当的把握好教学引导的“度”。

(2) 要立足于资源的整合。随着教学技术的极大发展，实验的多媒体资源越来越丰富，如何积累整合这些资源，使其深度融合进教学实践中，便于学生需要时方便获取是立体式实验学案真正的价值所在。

(3) 要立足于学习共同体的交流。实验教学中教师和学生，学生和学生构成了一个学习的共同体，立体式实验学案应该借助于网络技术构建师生、学生互动交流平台。很多实验所需的技能、技巧都非教学的实施者所能预设传授的，但却能在顺畅的交流互动中潜移默化的获得。

2.2 立体式学案的各模块编制要点

以苎麻种子生产实验技术作为立体式学案的实例(见表1)，表中各模块的编制要点分别为：

(1) 实验前模块。主要是提供实验的相关理论背景，其中重要的部分是文献资料的整理，现行的实验教材都会附上参考文献，但是实际教学中发现很少有学生会去搜索这些资料，能阅读的就更少了。究其原因无非是文献没有链接机制，调取不方便，而且文献的重要程度也没有很好分级，学生很难把握重点。所以在编制学案时我们就将相关文献提要整理出来，核心文献可供学生揣摩模仿的全文加入，放在课程的支撑网站或手机APP上，学生通过扫描二维码就可方便调阅。

另外最重要的创新就是设计了“问题串”，以供学生思考解答，指导学生进行有效的实验预习，如果能完整回答问题就可免看文献，不能回答或有疑问的学生也能方便的通过阅读文献进行了解。相当于提供了实验相关的理论资源包，利用网络的易存储、易获取的特征，助力学生的学习。

考虑到学生选课的自主性，可能有些学生还没有学过先修课程，或者没有很好地掌握相关仪器的使用方法，我们在学案中也链接了主要仪器和涉及安全性的仪器的使用视频。学生在实验前和实验中参考视频的讲解，给每位需要的学生提供了一个个性化的辅导教师，掌握熟练的学生也可略过去，从而节约更多时间进行高层次的实验探究。

由于实验前提供了内容丰富的资源包，可以将不同层次的学生提升到同一水平上，节约了授课教师当堂教学的时间和精力，也就可以加强课堂巡视，针对个别学生进行有效的指导。

(2) 实验中模块。采取流程图的形式先大体勾画出实验的步骤，由文本框和箭头组成实验过程，这种可视化的呈现形式让原来拖沓冗长的文字叙述得到大大改进，以前的教学中发现学生几乎没有从头到尾阅读实验步骤的习惯，这也是实验中学生经常出现各种问题的重要原因。流程图可以简明扼要的展现实验步骤，学生也能认识到哪些步骤需要进一步学习才能掌握，从而有针对性的提高自己的实验能力[16]。

操作要点和技巧提示部分，利用填空题的形式让学生填写关键操作，并采取图片、动画、视频等多媒体形式，展示实验的技能技巧，供学生参照学习。由于这些资源都是蕴含在学案之中，学生只要想学习就可非常方便的调取，学习的意愿就会大大增强。同时也能结合多媒体资源的垂范作用，提升和优化学生的实验能力和技巧。

(3) 实验后模块。除了一般都有的数据记录整理内容，还增加了历届学生实践成果区和实验心得交流区，这些都会保存在课程支撑网站的BBS，以此来加强师生、学生互动交流，让学习优秀的学生能够有一个展示其实验技能的平台，增强其精益求精的提升实验技巧的心理诉求，在学生的集体交流评判中，增加其互相学习的过程。同时也能方便的收集整理学生实验过程中的感悟与问题，方便教师了解真实学情，为提高实验教学效果打下坚实的基础。

表1 立体式学案实例一苎麻种子生产实验技术[15]

*表格中的二维码只是示例。

3 结 语

经过近两年教学实践，参与实验的学生都感觉到“立体式学案”在帮助他们实验，引领他们探究方面发挥了极大的作用。有同学感慨“真的不再按照教材的实验步骤不假思索的做实验了，自主探究的感觉真好！”也有同学赞叹“学案真的帮助我彻底弄懂了实验的原理,学到很多相关的知识，而且还学会怎样独立处理实验中出现的问题。”“学案助学的教学模式对我们十分有用，我们不仅经历了查阅资料、设计实验、独立完成实验的过程，而且也能将实验中的欣喜与同伴分享，没有比这更酷的了！”

同时参加教改实验的教师也感觉到“立体式学案”不仅能真实的凸显学生的主体地位，培养其自我学习的能力，也能有效减轻教师的课堂讲解负担，使教师有更多精力进行个性化的辅导、巡查，“立体式学案”的运用确实能有效地促进实验教学效果的提高。

综上所述，以“立体式学案”为载体，可以搭建师生、学生、实验内容、教学资源之间的多回路交流平台，对改变实验教学普遍低效的现状具有积极作用，更能从根本上促进教学方式、学习方式的改变。因此 “立体式学案”作为实验教学改革的重要举措具有真实有效地提升实验教学效果的价值，是一条操作性很强的教改路径。

[1] 王化忠. 中美大学物理实验教学模式的比较研究[J]. 云南农业大学学报(社会科学版),2013(1):54-58.

[2] 厉旭云,梅汝焕,叶治国,等. 高校实验教学研究的发展及趋势[J]. 实验室研究与探索,2014(3):131-135,197.

[3] 陈名红. 关于提高实验教学质量的探索和思考[J]. 高校实验室工作研究,2009(4):66-68.

[4] 朱伟利,张 颖,陈 笑,等. 关于实验教材编写模式的思考与实践[J]. 大学物理,2011(8):43-45，65.

[5] 胡章程. 实验教材出版应注意的五大问题[J]. 中国出版,2009(7):54-55.

[6] 陈 琳,蒋艳红,李 凡,等. 高校教材建设的时代性要求研究[J]. 现代教育技术,2011(10):20-23.

[7] 李 彬,高荣发,李 英,等. 新建本科院校立体化教材建设探析[J]. 教育与职业,2007(33):34-36.

[8] 何唐梅. 论立体化实验教材建设[J]. 科技信息(科学教研),2008(13):172.

[9] 张浩宇. 立体化教材建设的思考[J]. 重庆文理学院学报(自然科学版),2008(1):87-88.

[10] 龚国胜. 学案创编:问题及改进策略[J]. 中国教育学刊,2011(5):54-56.

[11] 郝琦蕾. “学案导学”模式的理论与实践研究[J]. 当代教育与文化,2014(6):55-61.

[12] 张 旸,蒙泽察. “导学案教学”与“翻转课堂”的价值、限度与共生[J]. 全球教育展望,2013(7):10-17，94.

[13] 刘 岗. 我国学案教学研究的回顾与反思[J]. 课程.教材.教法,2014(8):98-103.

[14] 吴育红,贾凤梅. 实施学案导学的关键点[J]. 教育理论与实践,2009(35):51-52.

[15] 洪德林. 种子生产学实验技术[M]. 北京：科学出版社, 2014： 72-73.

[16] 王春台,刘学群,刘新琼，等. 高校实验教材编写方法探讨[J]. 实验科学与技术,2011(6):147-148.

Study on Application of Three-dimensional Learning Case in the Experimental Courses in Universities

LIUWeihua,YEHaixiab,HUANGJia

(a. College of Agriculture; b. Editorial Board of China Agricultural Education，Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

There are problems of experiment courses in universities such as teaching is too proceduring, textbooks are too academic, resource is quite poor. Breaking through the low efficiency of the experimental class has been a bottleneck of the experiment teaching reform. Practice has proved that the preparation of "three-dimensional learning case" can get good results in guiding students' experiment. Based on the teaching cases a variety of multimedia teaching resources are integrated, advanced education information technologies are introduced, the dominant position of students is highlighted., These measures promote students' experimental skills and scientific literacy.

experimental teaching; three-dimensional learning case; dominant position; experimental guidance

2016-06-20

江苏省品牌专业建设项目资助(编号：PPZY2015A059); 江苏省教改重点项目(编号：2015JSJG025); 南京农业大学校级教改项目(编号：2015Y005)

刘为浒(1975-),男,江苏江宁人，硕士，实验师，研究方向：实验教学、实验室管理。

Tel.:025-84395604,13776547532; E-mail: njlwh@njau.edu.cn

黄 骥(1978-)，男，江苏涟水人，博士，教授，南京农业大学农学院教学院长，研究方向:教育管理，植物分子遗传与育种。

Tel.: 025-84396075; E-mail: huangji@njau.edu.cn

G 642

B

1006-7167(2017)06-0227-05