新时代背景下高校生态学本科实验教学改革探究

孙宝茹

（中国农业大学资源与环境学院，北京 100193）

0 引言

生态学是一门实验性、实践性和应用性很强的学科，其实验教学是验证和发展生态学理论的重要环节，是学生接触实际问题、提高应用理论认识和解决实际问题的最直接途径，是对学生进行综合能力训练的重要教学手段[1]。新时代背景下，加强实验教学建设、推进实验教学改革是高校生态学本科教学的重要工作内容，是提高生态学人才培养质量的重要任务[2-3]。为了响应国家和社会对生态学应用创新型人才的需求以及教育部的指示，中国农业大学以学生为中心，以实践和创新能力提升为核心，通过构建多层次实验教学体系、强化教师团队、改进教学方法以及优化教学评价四个层面的实施，全面推进生态学本科实验教学改革，加强学生专业和综合素质以及竞争力培养，提高生态学人才培养质量。本文对其加以介绍，以期为高校生态学本科实验教学改革提供一定的借鉴，促进生态学实践教学的改革与发展。

1 多层次实验教学体系的构建

我们秉承“以学生为中心，以实践和创新能力提升为核心”的教学理念，对原有实验教学内容进行了整合和优化，推陈出新，构建了由基础性实验、专业性实验和研究创新性实验构成的多层次实验教学体系。

1.1 基础性实验

基础性实验是专业性和研究创新性实验得以开展的基础和前提，主要以《基础生态学实验》为主，从生物个体、种群、群落和生态系统四个方面设计实验内容。学生通过验证性实验，掌握生态学实验最基本的技能和研究方法，深入理解和掌握生态学基础理论和基本知识，培养正确的生态学理念和基本素养。

1.2 专业性实验

专业性实验是生态学实验教学体系的第二层次，重点在于提升学生专业基础和实践能力。主要从土壤、微生物和分子三个方面分别设计实验内容，采用验证性和探究性实验相结合的方式，让学生掌握生态学专业性实验技能和研究方法，提升专业技能和素养以及实践能力，培养创新意识，为研究创新性模块实验内容的开展奠定专业和创新实践基础。

1.3 研究创新性实验

研究创新性实验是生态学实验教学体系的最高层次，是在基础性和专业性实验教学基础上，以学生为主体，由学生自主设计和实施，教师辅以指导，通过探究创新性实验，培养和提升学生的创新、研究、应用、总结和表达等综合素质和能力。具体来说，教师讲解相关知识原理后，学生以小组为单位，根据当前研究热点、现实问题、研究兴趣或特长讨论并确定研究课题；学生以科学问题为导向，查阅资料，讨论并设计实验方案；实验方案实施过程中，记录实验现象和结果，并根据实际问题和现象进行探索、研究和解决；对所得数据进行处理、分析和讨论，结合所学理论知识或查阅资料解释所得实验现象和结果，思考其中蕴含的生态学机理及其在实际生产、生活中的应用；最后，撰写研究论文，并制作PPT进行口头汇报。教师对课题从设计、实施、分析讨论到研究报告和口头汇报进行综合评价和指导，使学生在实践和教师指导双重作用下感悟生态学研究、体会不足、提升自我。研究创新型实验能够充分调动学生的研究兴趣、主动性和积极性，激发、培养学生的创新能力和思维能力；学生全程参与、与团队合作自行设计研究课题，不仅能够培养学生的动手能力、观察能力、分析和解决问题能力、灵活运用能力、团队合作能力、交流和表达能力，而且能够让学生切身感受生态学科学研究工作，培养严谨的科学研究态度和作风以及勇于开拓的创新意识和科学精神，提高专业综合素养，增强实践应用能力和社会竞争力。

2 教师团队的强化

生态学本科实验教学虽然以学生为中心，但是教师是实验教学的实施者，是生态学实验教学质量保障和提升的关键因素。因此，强化实验教学教师团队是新时代生态学本科实验教学改革的重要层面。

2.1 教师团队的构建

为了提升生态学实验教学质量，我们合理配置并构建了专业实验教师团队。具体来说，优选专业理论知识扎实、实践经验丰富、教学指导能力强的教师担任生态学实验授课教师，配以专门的实验准备教师，充分发挥各位教师专长，全方位保障实验教学质量。生态学实验教师团队共有8人，其中教授2人，副教授5人，实验师1人；46～59岁中年教师2人，45岁以下青年教师6人。因此，我们具有一支专业化程度高、业务能力强、年龄结构优化的实验教学团队，为提高生态学实验教学质量奠定了雄厚的师资基础。

2.2 教师工作的细化

实验教学由于课时限制，一般很难有机会让学生重复实验，但是学生作为初学者，难免实验结果不理想或失败。因此，实验成功率是激发学生学习兴趣、保障实验教学质量的重要因素。为此，生态学实验教师团队从课程设计、实验准备、课程教学到工作总结全力做好并细化每个工作环节。首先，制定系统、完善的课程方案和规划，并对课程实验设计、进度安排和教学方法等深入研讨，确保课程设计科学、合理、可行。其次，实验准备教师不仅精准地为学生准备实验内容所需的所有器材外，而且在课前完成预实验。通过反复预实验，确定最适的实验条件，及时发现并解决其中可能存在的问题，提升实验成功率。再次，课程教学中，授课教师不仅对实验原理、关键操作步骤和注意进行事项详细讲解，而且时刻观察学生操作准确性和规范性，遇到问题及时提醒、纠正，确保实验准确性。最后，每学期实验课程结束后，教师撰写工作总结，重点分析和总结当次实验教学的可取和不足之处，为下次教学提供借鉴和参考。总之，教师团队认真做好实验教学的每一个环节和细节，全面保障和提升生态学实验教学质量。

2.3 教师能力的提升

新时代背景下，实验教学的改革对实验教师的专业能力、教学水平和教学理念都提出了更高、更深层次的要求，因此，我们注重教师特别是青年教师能力的不断提升。首先，在实验教学中，资深教师和青年教师通过“以老带新”和“一对一”传帮带的方式培养青年教师、促进其快速成长和进步。其次，教师团队定期开展实验教学研讨活动，互相交流教学方法和教学技能，探讨教学重点和难点，学习最新教学成果，开展教学改革研究。团队整体互相促进、共同提高，教研氛围积极向上，提升了团队整体的教学水平。最后，实验教师团队还通过专家讲座、教师培训和教学观摩等学习，提升自身教学水平；通过科技扶贫、成果转化、技术咨询、校企合作等方式，了解新时代社会发展和需求，及时优化教学内容和方式，有效促进实验教学质量的提高。

3 教学方法的改进

新时代的实验教学改革要转变传统的以教师为中心的单向传输教学，形成以学生为中心的自主学习模式，激发学生的学习兴趣、积极性和主动性，培养学生的实践能力和创新意识，提高学生的综合素质。因此，我们必须利用现代教学手段，改变教学模式，丰富教学内容，以提升生态学实验教学质量。

3.1 巧用现代教学手段

生态学实验教学内容多抽象，单一的讲授容易使学生难以理解、枯燥乏味。我们在课堂教学中充分运用多媒体教学手段，包括PPT、图片、视频和链接等，同时注重多媒体与板书的互补互济，让学生形象地感知、理解和掌握所学内容，提升实验教学效果。学生实验过程中，有些仪器设备容易操作不规范或者课后忘记，我们通过实地拍摄小视频的方式录制教学视频，让学生在需要时能够随时查看、学习，保障实验教学效果。随着互联网技术的发展，慕课、云课堂、雨课堂、腾讯会议等新的教学手段不断涌现[4]。在生态学实验教学中，我们巧妙、合理利用线上教学手段，与线下教学相结合，提高了学生实验课程参与度、自主学习力和思考创新能力，提升了实验教学效果。特别是在新冠疫情期间，线上教学打破了教与学的时间和空间限制，实现了“停课不停教、停课不停学”，高效保障了实验教学。

3.2 教学模式多样化

生态学实验教学中，我们综合运用启发式、问题式、任务驱动式、讨论式等教学方法，充分调动学生的主动性和积极性，引导学生思考、分析和判断，激发学生的创新思维和创造力，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。同时，我们采用新的模式如翻转课堂进行实验教学，最大限度地发挥学生的主体作用[5]。翻转课堂的运用不仅加深了学生对教学内容的认知和理解，增强了与师生之间的互动与交流，提升了课堂的表现力和趣味性，更重要的是培养和提升了学生创新、思维、灵活应用、分析和解决问题、交流表达和团结协作等综合能力，增强了社会竞争力。

3.3 寓教于研，注重思政教育

新时代背景下，生态学相关的理论、技术和研究方法也在不断地更新和发展。为了及时了解生态学领域的前沿科学和技术，生态学实验教学注重寓教于研。教师把最新科研项目和科研成果等融入实验教学，实时更新教学内容、传授最新研究方法和技术，激发学生的创新思维和应用能力；以“项目带动式”“校企合作”等模式拓展学生第二课堂，让学生切实参与科学研究和生产实践，在“做中学、学中做、教-学-做一体化”中全面提升实践应用能力和创新能力[6]。同时，教师在实验教学中巧妙地融入思政要素，培养学生综合运用生态学原理和方法践行新时代生态文明和美丽中国建设。

4 教学评价的优化

教学评价是反映教学体系优化效果的直接方式。我们突破了传统的实验课程评价模式，从学生学习效果考评和教师教学评价两方面优化了教学评价体系。

4.1 学生学习效果考评

在学生学习效果考评方面，我们采用分层次考评的方式。具体来说，基础性和专业性实验采取课堂评估与实验报告相结合的方式，教师根据学生的出勤、课堂表现和实验报告撰写情况，按照10%、30%和60%的比例进行赋分，重点考查学生对实验课程知识点、实验技能和研究方法的掌握情况以及对实验过程和结果的记录情况。对于研究创新性实验除了考评学生上述情况外，增加了对学生课题参与程度、讨论活跃度、研究论文（包括摘要、前言、材料与方法、结果、讨论、结论与展望和参考文献7个部分）以及口头汇报的考核，特别是在口头汇报中，学生成绩由教师评价和学生互评两部分组成。课堂表现、课题研讨与实施、研究论文和口头汇报分别按照10%、35%、40%和15%的比例进行赋分，重点考查学生课题研究中的创新能力、分析和解决问题能力、灵活应用能力以及对研究结果的分析和汇报能力。学生学习效果的分层次考评方式既能综合考查学生对生态学实践技能和研究方法的掌握情况，又能有效考查学生的生态学专业综合素养以及实践应用创新能力，全面且有重点地评估学生的学习效果。

4.2 教师教学评价

对于教师教学评价，我们综合借鉴国内外一流大学教学评价经验，结合生态学专业具体情况，形成了新的教师教学评价体系。在每学年，由学生、实验教师团队（包括互评和自评）、学院和本科生院教学评估组分别对教师实验课程教学全过程的课堂效果、学生实验报告或研究论文完成情况、学生学习效果以及对后续关联课程的支撑情况等进行综合评价。相关评价结果不仅利于教师成长和发展，而且有助于促进实验课程的改进、实验教学质量的提升以及实验教学管理的完善。

5 结语

新时代背景下，中国农业大学响应国家和社会对高校生态学人才培养的需求，以学生为中心，以实践和创新能力提升为核心，对生态学本科实验教学进行了全面改革。构建了由基础性实验、专业性实验和研究创新性实验构成的多层次实验教学体系，同时通过教师团队强化、教学方法改进和教学评价优化的共同实施，全面促进学生实践和创新能力的培养，提升生态学人才培养质量。调查问卷发现，95%以上学生认为通过生态学实验的学习深入感知、理解和巩固了生态学相关理论知识，学习主观能动性和积极性被激发，而且创新思维、实践应用和分析表达等综合能力得到明显提升。