连接课堂教学与科学前沿的动物学项目式作业

雷 蕾， 姜晓东

(华东师范大学 生命科学学院，上海200241)

作业是教学活动的有机组成，是对课堂教学的补充和延伸，也是检测学生对课堂知识的掌握程度和反馈教学效果的重要途径[1]。一份好的作业不应仅仅拘泥于书本知识，而要能够拓展学生的思维，培养学生的自主学习能力[2]。长期以来，教学内容和方式的改革被给予高度重视，而作业的教学改革却经常被忽视。创新高校作业理念，设计新型作业模式，是当前大学教学改革的难题之一。笔者以动物学课程为例，设计并实践了一种连接课堂教学与科学前沿的项目式作业。

1 当前动物学课程作业的不足

动物学是生物科学与生物技术专业的专业基础课，传统的动物学课程作业仅仅局限于课本知识的理解和记忆。以普通高等教育“十二五”国家级规划教材《普通动物学》第四版为例，第三章“原生动物门”的课后作业为 “原生动物门的主要特征是什么？理解并掌握原生动物如何完成运动、营养、呼吸等各种生活机能”等[3]。这种作业方式，虽然有益于学生对课本基础知识的掌握，但忽略了对学生能动性和创造性的培养，传统的作业设计模式已经不能适应新时代创新型人才培养的目标要求，设计新型作业方案势在必行[4]。

2 动物学项目式作业的操作流程

笔者曾在生物科学的专业选修课水生生物学中，建立了以发表在Nature和Science的学术论文为载体的课堂研讨式报告，让学生大胆交流，既活跃了课堂气氛，又激发了学生主动学习的兴趣[5]。但是专业基础课动物学由于学生专业知识尚未构建、课堂教学课时紧等特点，无法直接采用这种研讨式教学模式。笔者在布置动物学作业时，除保留课后习题的传统形式外，借鉴水生生物学基于高水平学术论文的研讨式报告，设计并实践了连接课堂教学和科学前沿的项目式作业，详细操作流程如下。

2.1 人员分配

教师先根据《普通动物学》每一章节的内容量进行相应的人数设置[3]，然后以班级为单位，两人一组，每一小组分配一个章节，确保人员分配能覆盖每个章节。

2.2 论文检索

各小组从自己所在的章节中自由选择关键词。例如，负责腔肠动物门一章的小组可将代表动物水螅(Hydra)作为关键词[3]。然后将该关键词输入Nature或者Science网站进行文献检索，或者在Web of Science数据库中同时检索两大期刊(图1)。学生选择一篇自己感兴趣的论文，经教师审核后方可敲定。审核的重点是前沿论文与课程教学的相关性。比如有学生选择2014年发表于Nature期刊上的“Nodal signaling determines biradial asymmetry inHydra”(图1)。该文报道了节点信号在水螅体型中的作用，与教学内容腔肠动物辐射对称紧密相关。

图1 项目式作业的文献检索与论文选择

2.3 论文阅读

小组内自行协调和分配阅读任务，重点把握文章的摘要和图表。大学一年级学生阅读英文全文有一定的困难，只阅读摘要和图表增加了项目式作业的可行性。对项目式作业2015—2017年连续3年的匿名问卷显示，完成该作业所用的时间并没有给学生带来明显负担，大部分学生只需2～10 h就可以读懂一篇Nature或Science论文的摘要和图表(图2)。

2.4 在线提交

各小组需登陆华东师范大学的在线教学平台，在普通动物学课程板块的讨论区，上传文献的题目、中文摘要、图表及对所读文献的个人评价等内容(图3)。

2.5 在线讨论

作业上传后，其他学生和教师可以通过在线平台浏览各个小组的作业，并就作业中不了解或感兴趣的地方进行跟帖提问，或提出自己的见解。发帖人需及时回复并尽可能与提问人进行深入交流(图4)。

2.6 作业评分

教师制定了项目式作业的评价量规：展示有效性、内容相关性、理解透彻性、反思深刻性及互动活跃性。根据这些量规，教师对学生的作业进行合理评价，并及时反馈给学生。

2.7 作业归档

对于一些完成情况良好的作业，教师都将其放入了课程管理版面的“论文阅读精选”模块中，作为优秀作业的典范展示给大家。每一届学生都会形成这样的档案，经过多年积累后，就会形成一个内容丰富且与教学内容紧密相关的“科学前沿”(图5)。

图2 学生读懂一篇Nature或Science论文所用小时数

图 3 项目式作业的阅读理解与在线提交

3 项目式作业教学效果

3.1 增强学生主动学习热情

项目式作业的论文检索、阅读理解、在线提交与讨论等环节，形成了一个线上线下混合式教学活动，充分体现了“以学生为主体，以教师为主导”的教学理念[6]。该模式调动了学生主动学习的热情，借助在线教学平台的在线讨论功能，鼓励学生进行多角度、多层次的认识互动。而且每位学生的作业内容都不同，尊重个人选择，鼓励个性发展，为每个学生提供了适合的教育[4]。连续3年的调查表明，70%左右的学生认为该教学模式具有“一定的效果”，认为“效果很好”的学生约占20%(图6)。

3.2 促进学生感受科学前沿

项目式作业及时将学术研究、科技发展前沿成果引入到动物学课程中，体现了课程教学资源的科学性和时代性[7]。教师选择Nature和Science的期刊论文作为学生作业的载体是基于这两种期刊长期以来在学术界的影响力和其不可撼动的公认地位[8]。在选修本课程前，大部分学生没有阅读过Nature或Science论文(图7)。本课程不仅要求学生阅读一篇Nature或Science论文的摘要和图表，还要求学生在教学平台上阅读其他学生的作业展示。一学期下来，学生们可以接触到许多发表在Nature和Science上跟课程相关的学术论文，有效了地填补了学生阅读高水平论文的空白。

图4 项目式作业的在线讨论

图 5 由历年优秀作业形成的动物学课程平台“学术前沿”栏目

图6 学生对项目式作业教学效果的评价

3.3 辅助学生理解教材知识

学生阅读的Nature和Science论文与动物学教材上的知识点和理论密切相关，是对教科书内容的补充和深化。连续3年调查表明，仅有不到10%的学生认为阅读的Nature和Science论文对动物学的学习没有帮助，大多数学生认为该作业联系了教科书与学科前沿，对动物学的学习有一点点帮助，约40%的学生认为该作业对动物学的学习有较多帮助和有很大帮助。

图7 学生在选修本课程前阅读过Nature和Science论文的篇数

3.4 帮助教师反馈课堂教学

动物学项目式作业不仅能改善课后作业，还能反馈课堂教学。教师对项目式作业进行全面筛选，对那些与课堂教学内容紧密相关、学生自发讨论激烈的作业进行再加工，将其纳入到教学课件中，融入课堂讲授。笔者已经引入12个学生喜欢、与课程知识点相关度高的项目式作业，由教师插入课堂授课(表1)。例如，在讲解扁形动物“涡虫纲”一节时，教材仅仅提到了“再生现象”[3]。而发表在Nature上的“Reactivating head regrowth in a regeneration-deficient planarian species”这篇论文报道了一种再生缺失型涡虫的特征及其再生能力的恢复(表1)。该文介绍了被切去头部的后半段涡虫并不能像正常涡虫一样再生出头部，并且会最终死亡。研究揭示再生缺失型涡虫的经典Wnt通路被抑制。通过RNA干扰，敲降Wnt通路的信号转导分子后，再生缺失型涡虫可重新获得头部再生的能力。该文不仅为学生讲明了涡虫再生现象的分子机制，而且提供了非常丰富的涡虫再生和梯型神经系统的真实照片，这些都是教材所没有的。

表1 项目式作业反馈课堂教学的案例

图8 学生对其他同学作业的阅读情况

4 应用前景探讨

改革创新是教学发展的强大动力[4]。连接课堂教学和科学前沿的动物学项目式作业在实践探索中总结出了一套可操作的、标准化的流程，具有一定的可复制性。在实施项目式作业的过程中，笔者也发现了一些问题。学生主动去阅读其他小组高水平论文的积极性还不是很高。我们在调查中发现，经常阅读其他组文献的人数仅占到10%左右(图8)。对文章表达的意思不是很清楚。此外，项目式作业也对教师的教学及学术素养提出了较高的要求。教师需及时查看学生的作业情况并对学生进行正确引导，更需储备丰富的专业基本理论，掌握最新的学术前沿进展。课程是人才培养的核心要素，继续大力探索项目式、探究式、论文式、答辩式等新型作业模式，将是有效提升课程学习挑战性的重要途径[9]。