生命科学中“以学生为中心”的教学改革实践*

马燕天 张 赫 孔召玉 吴 兰

（1.南昌大学 生命科学学院，江西 南昌 330031；2.江西科技师范大学 生命科学学院，江西 南昌 330013）

生命科学是一门综合利用其他学科技术手段,探究生命起源与发展、生命现象及其内在机制、生物与环境关系演化等方面奥妙的综合性学科。得益于现代数学、物理、化学等基础学科的快速发展,近年来生物学发展迅猛,生物技术相关产业被认为是21世纪最具发展潜力的朝阳产业[1]。目前,在全世界范围内的大多数高校和研究机构中,生物类学科的规模和发展速度都十分突出。我国对生物学科的发展十分重视,生物学教育和研究中取得了很好的成绩,培养了一大批高素质的专业人才,也获得科学领域的最高奖励——诺贝尔奖。但相较于生物学研究的突出成就,生物学教学的发展却比较滞后,国内自主培养的生物学人才难以满足我国生物学发展的需求。

在生物学教学中,学生一方面需要学习其他学科的理论知识,如数学、物理、化学、计算机甚至一些工程类学科,知识体系庞杂,学习压力较大；另一方面,生物学也是一门以实验为主的实践性学科,需要通过实验课程的教学训练学生的实验设计、动手操作、仪器分析等方面的能力。因此,在实际的生物学教学实践中,部分学生会觉得学习压力大,学习过程枯燥乏味；而有另外一部分学生认为应该掌握更多的生物学前沿研究知识,引入研究型教学模式。而从教师的角度来讲,按照传统的教学方式,生物学教学工作量较大,长时间的课堂讲解往往让人筋疲力尽,而实际的教学效果也是差强人意[2]。因此,进行生物学教学的改革与实践,既体现了学生的学习诉求,也能将教师从繁重而低效的课堂灌输任务中解放出来,转而寻求一种学生喜闻乐见的教学方式,激发学生的学习热情,提高教学效率。

一、生物学教学中的“学生中心”教学改革

教育的实质在于把人类优秀的文明成果转化为内在的心智结构,促进人的全面发展和进步。在教育教学活动中,学生是教育的主体,学生的发展是教育教学的出发点和根本目标。“以学生为中心”的教育理念,便是现代教育理论对于学生主体作用的强化和拓展。实际上,无论是杜威的“儿童中心论”还是罗杰斯的“学生中心论”,无论是人本主义还是建构主义,无论是多元智力理论还是发现学习理论,都在强调这一点[3-4]。现代教育教学技术的发展为“以学生为中心”的教育理念的实施提供了技术保障,使之从理论变成现实,在高等教育教学改革中发挥了重要作用。

以学生为中心的教育教学,是以教师为主导、以学生为主体、以学生的发展为核心的教学。在高等教育的过程中,教师的主要职责不再是灌输已有的知识和技能,而是引导学生进行自主学习,培养创新思维[5]。因此,实施以学生为中心的教学改革,首先要让教师完成教学理念和角色的转变,要将原本以教师为主导的课堂转换为以学生为主导的课堂。其次要对教学效果评价的方式和方法进行合理的改革[6]。以往的教学评估往往只征求教师层面和领导层面的意见,对学生的感受有所忽略。而传统的学生成绩评判方式过于依赖卷面成绩,对学生的学习过程缺乏评估[7]。因此,在学校的生物学教学中,我们全面开展了“以学生为中心”的教学改革,分别从理论课程教学和实验课程教学两个方面同时进行了一系列改革实践,取得了较好的效果。

（一）生物学理论课程改革

翻转课堂作为一种新兴的教学模式,在本质上强调学生的主动学习过程,体现了以学生为中心的教育理念[8]。因此在生物学理论课程的改革中,我们首先引入翻转课堂的改革理念。在具体改革方案中,首先强调学生对于课堂的参与,教师要做到和学生分享课堂权力。在课程开始前,教师给学生提供课程详细的教学大纲,包括每节课需要掌握的重要知识点,让学生事先知道自己需要学习和掌握哪些知识,并主动做好相应的准备。通过课前预习和网络课程学习,能够明确自己期望从老师处获得哪些帮助。在课程开展过程中,通过邀请学生讲解、小组讨论、同学帮扶等方式,发展学生自我学习的意识,提高课堂参与积极性,适当减少教师的主导性,转而加强引导和组织作用。其次,翻转课堂需要高质量的教学视频和其他网络资源。鼓励教师设计和制作适合学生的课程视频,同时提供网络上已有的优质慕课资源,供学生线上自主学习使用。尽管目前的线上教育平台中都有一些生物学课程的教学视频,但大多数视频因为受众的不同,并不能作为理想的翻转课堂学习视频。任课教师需要根据学生的不同需求,结合课程的教学目标制作个性化的教学视频,才能提高学生线上学习的热情。同时提供一些国内外其他高校的相关资源作为扩展,并鼓励学生自主寻求需要的学习资源,培养主动学习的意识。再次,翻转课堂强调了学生的主体作用,但教师对于课堂的引导和组织依然十分重要。翻转课堂本身具有线上线下教育相结合、个人与集体学习相互促进、学习时间和知识来源碎片化的特点,这种特点一方面有利于学生的自主个性化学习,另一方面容易出现基础知识缺乏,专业知识体系不完善的情况。因此在课堂学习中,教师要全面掌握学生线上学习的效果,有针对性地引导学生去加强尚未理解掌握的知识,并且要经常进行知识的总结和整合,加强学习的深度。最后,对于教师教学效果和学生学习效果的评价,要关注整个教学过程,而不仅仅是课程及格率和卷面成绩[9-10]。对于教师教学效果的评价,一方面要从教师层面客观评判教学水平并提出改进的方案,另一方面要从学生层面了解学生对于教学方法的接受程度,根据学生需求灵活调整教学方式。但需要注意的是,以学生为中心的教学改革,是以满足学生的学习需求为中心,而不是满足学生的个人喜好。任何专业知识的学习都需要付出努力,这一点是任何先进的教育技术都不能避免的,因此在教学改革过程中也要避免学生的放任自流。对于学生学习效果的评价,应当以学习过程评价为主,以考试评价为辅,这也是现代西方高校常见的人才评价方式。常见的过程考查成绩主要包含课堂参与、班级测试、课后作业、口头报告、论文写作、考试成绩等多个方面。这样的过程考查方式有利于指导学生的学习过程,激发学生的自主学习热情,可以更好地达到学习的目标[11]。以生物化学课程为例,改革之前的课堂都是教师在讲台上讲得津津有味,而学生被动接受知识,其中部分学生就会觉得百无聊赖,甚至昏昏欲睡。而改革之后的课堂上讲话最多的是学生,由他们提出问题进行讨论,教师帮助解决问题,引导他们寻求正确的答案。在改革之前的生物化学课程考试中,学生总是抱怨试卷题目太难,或者不是书本上的内容。究其原因是学生在课后不去主动学习,只会死记硬背一些概念来应付考试,一旦考试题目比较灵活就无所适从。而改革之后的考试中,学生对于题目的理解往往超出了教师的预期和预定的标准答案范围,学生往往具有自己独特的思考。因此改革之后的考试过程中,如何准备一套考试试卷以及相应的标准答案,成了任课教师既高兴又头疼的事情。

（二）实验课程改革

在大学生物课程的实验教学过程中,我们发现许多学生并不能很好地理解实验现象背后的本质,在课堂上表现出积极性不高,实验动手能力不足等问题。因此在近年的实验教学中,我们对实验教学的具体内容进行了改革,减少了验证性实验的数量,适当地增加了一些专业层面的研究性教学[12]。一些经典的验证性实验有助于学生掌握基础知识,但由于实验结果的可预见性,会让学生觉得缺乏挑战。因此,针对这些实验内容,我们需要巧妙设计一些科学问题,让学生带着这些问题去开展实验,往往能够提高他们实验的积极性[13-14]。而研究性教学的开展,让学生真正接触到了专业研究的领域,不仅能够掌握基础实验技巧,还能真正做到活学活用,利用各种实验技术来解决提出的科学问题。综合两种不同的教学内容及对应的教学方式,能够兼顾基础知识的掌握和专业知识的扩展,提高生物实验课堂教学的质量,提高学生的学习效率[15-17]。

以生物工程专业综合实验课程教学为例,我们首先设立具体的科学问题,如“不同植被下土壤微生物群落多样性研究”“果汁发酵过程中微生物群落演变动态”等,然后围绕科学问题设计实验技术路线,即将以前彼此独立的实验内容串联起来形成技术方案。教师需要合理安排实验时间,帮助和引导学生完成实验内容,最后进行数据统计与分析,并在课堂上完成实验结果的汇报和展示。在此过程中,学生需要掌握的实验技术和课程改革前大体相同,只是通过科学问题将所有内容串联起来,转变为研究性的教学方式。通过此类实验课程的改革,激发了学生的学习热情,也让他们初步体会到了学科研究的基本思路,有利于他们之后的学业发展。

现代信息技术的发展,极大地促进了教育技术的进步。网络辅助教学是其中一种最为普遍的技术手段,依靠网络教学平台,学生通过自学能够进行资料浏览、作业完成、话题讨论、试题测验等功能操作,而且学生能够较容易地实现线上交流和互动[18-19]。我们在生物实验课程教学过程中使用网络教学结合课堂教学的混合式教学方法。学生在课堂教学之前可以在网络教学平台上学习教师提供的实验课程资料,还可以根据自主需求搜索网络平台上的其他资料,然后把疑难问题反馈给教师。教师可以在网络平台上进行答疑,也可以对一些普遍性的问题在课堂上进行讲解。这种混合式教学方法极大地促进了学生与教师之间的交流和沟通,同时有利于学生在课堂之外扩展学习,也为学生自主学习能力的提高提供指导。

网络教学和课堂教学的相互促进,极大地提高了实验教学的效果,在实验课堂上学生的积极性和参与度有了很大的提升,对于实验原理的理解和对于课外知识的扩展有很大的进步。随着课堂教学方式的改革,学生课程成绩的评价方式也要做出对应的改动[10,20]。实验课程的成绩由网络教学平台成绩、课堂实验成绩、实验报告成绩和考试成绩构成。其中学生在平时课堂上的实验操作和实验结果占了较大的比重(40%),其次是实验考试(20%),实验报告(20%)和教学平台成绩(20%)。另外在成绩的评判上采用了十级制的分级制度,代替百分制,在一定程度能够减轻学生的学业负担和心理压力,同时也具有比较准确的区分度。

二、学生和教师对于课程改革的感受

随着教学改革的实施和不断深化,以学生为中心的教学改革理念不仅获得了教师和学生层面上的认可,也在一定程度上简化了学校层面的教学管理,使学校对于教学过程的监管也更加公开透明。从教师层面来说,新的教学理念和方式的引入,不仅避免了以往大量重复性的照本宣科工作,而且使得教师在教学的过程中与时俱进,紧跟学科前沿,实现了教师和学生的共同进步。而从教学效果上来说,新的教学方式更容易吸引学生的注意力,课堂也更加生动活泼,学生学习的主动性有所增强。我们也注意到有些教师对于教学改革的热情并不高,其中一个很重要的原因,就是在实际教学改革过程中如果使用翻转课堂的教学模式,学生的专业成绩往往会比传统教学差一些。我们认为这一方面是由于现行的考试方式过于注重考查专业知识的掌握,而对于深层次的知识利用和理解的考查较少。另一方面,翻转课堂培养的是一种综合的能力,考试成绩只是学生能力培养的一个方面,并不能够如实、全面地反映学生真实的学习能力。

从学生层面来讲,教学改革之后的课堂教学的确更加具有吸引力,但同时课后的自学压力也增大了。以翻转课堂为例,传统教学在课后主要包括了预习、复习和课后作业等内容,但翻转课堂还要求线上的慕课学习,网络教学平台也会有一些在线作业和讨论。因此在学生的课程教学安排上,首先要保证充足的课外时间。为了评估学生层面对于翻转课堂的接受程度,我们以生物化学课程为例,通过网络教学平台发布教学问卷调查,整个调查过程以自愿、匿名的形式进行。根据学生返回的调查结果,我们去除一些回答问卷时间非常短的结果,统计了生化课程中学生对于课程教学方式的感受与期望。结果表明学生对于翻转课堂的反应并不一致,大部分同学是持欢迎的态度,但也有部分同学认为翻转课堂加重了课后的学业负担(约占23%),同时课堂学习效率也不如传统教学(约占16%)。另外,翻转课堂上频繁的课堂讨论和积极发言,会让少数同学感到压力和挫败感(约占7%),而这些学生往往在人际交往能力上较弱。事实上,这些情况在国外其他大学的课堂上也是广泛存在的,最主要的原因可能是这部分学生不能深刻理解主动学习的意义[21]。

最后,从学校管理的层面来讲,由于线上课程与网络教学平台的引入,学校教务管理部门可以通过网络数据监管学生平时的学习过程,在一定程度上有利于保障学校教学工作的顺利进行,并促进教学质量的提升。

三、总结

“以学生为中心”的教育理念,虽然是由卡尔·罗杰斯在1952年首次提出,但这种思想并非突然出现,而是贯穿于整个教育的发展历程[22]。即便在传统的课堂教学活动中,学生依然是最重要的主体,教学的根本目的在于学生对于人类文明成果的传承以及自身能力的提高。而现代教育技术和教育心理学的发展,为教育教学提供了更为多样化的实施途径,也提出了更高的要求。以学生为中心的教育理念,真正注重学生能力的培养,而不是知识的灌输。培养学生自主学习和终身学习的能力,这一点在科学技术快速发展的当今社会十分重要。对于主动学习的培养,我们认为翻转课堂是一种有效的教学途径。同时我们也清楚地认识到,每一种教学方式都有优缺点,只有真正符合学生自身发展需求的教学方式才是最合适的方式[23]。目前在全国大多数高校中都在进行教学改革研究,甚至不少学校以“赶时髦”的心态全面开展各种教学改革,有的甚至是线上自主学习和传统课堂教学同时开展,不仅扰乱了正常的教学计划,还增加了学生的学业负担,让学生疲于应付,无法专心学习。在高校教学改革过程中,需要采用什么样的教学模式,应当根据学科特点、教师和学生的教学方式、学校现有的教学资源等诸多现实情况而定,而不能没有目的地为改革而改革。另外,对于教育教学的改革,应当在做好全面的准备之后开展,而不应当让学生成为教学改革的实验品。因此,以学生为中心,主动学习的教学模式的开展,不能是浮于表面,而是要从学生的实际需求出发,教师制定合理的教学计划,学校进行适当的政策支持,在一个协调的氛围中推进教学改革,真正提高学生的综合素质和学校的教育水平。