基于创新实践的第二课堂形成性评价体系建立

高国辉

(温州医科大学检验医学院(生命科学学院)生化与分子生物学系， 温州 325000)

近年来，各高校鼓励教师通过开展开放性实验教学、指导学生参加国家级学科竞赛、指导学生申报国家大学生创新创业项目等基于创新实践活动的第二课堂形式，启发学生创新意识、提高学生创新能力。这些基于创新实践活动的第二课堂主要面向学有余力、专业兴趣浓厚的学生。但是，如何评价这些基于创新实践活动的第二课堂教学效果没有统一标准，也未见系统性研究。目前，形成性评价在高等教育考核体系中的重要性已被深度认可[1]。形成性评价是一种对学生在课堂中学习环节进行评价的方式，可及时向教师反馈学习效果，便于及时调整教学，也可帮助学生了解学业薄弱点[2]。在必修课中，课堂提问、实验考核和布置作业等均是教师收集学习效果的手段，也属于形成性评价反馈依据[3]。学生实际掌握水平与教学大纲标准之间的差距信息是形成性评价体系设计中的主要参考标准。根据反馈的差距信息，教师及时制定相应指导策略，启发学生思维，让学生在学习中具有成就感。反馈、鼓励、指导是形成性评价的三要素[4]。然而，形成性评价在课堂外基于创新实践活动的第二课堂中是否适用报道较少，选择何种评价参数建立形成性评价体系也没有系统研究。本项目尝试将形成性评价应用到基于开放性实验形式创新实践活动的第二课堂，探索该形成性评价体系参考标准的选择及其合理性。

开放性实验是各高校专业教师开展的主要创新实践活动之一。由于开放性实验主体来自不同年级和专业、实验内容不受限制、实验目的各不相同、实验资源配置有一定差异，评价基于开放性实验形式的创新实践活动教学效果有一定难度[5,6]。开放性实验的实施从实验选题、实验方案及技术路线设计、实验结果分析全部由学生独立完成，教师只起到引导和监督作用。这种基于开放性实验的创新实践活动摒弃了传统的教师命题学生回答、机械重复固定的实验步骤。同时，开放性实验的整个实施过程鼓励学生发散思维，教学模式由“要我学”转变为“我要学”。教师向学有余力的学生开设开放性实验可引导学生在实验细节上学会科学推理以及评估实验结果之间的关系，培养学生动手能力和逻辑性思维，最终提高学生的创新能力。对于本校的医学生而言，如何评价开放性实验的教学效果也是我们一直探索的教学改革项目。本项目经连续3年的开放性实验教学活动实践，发现以实验设计的创新性、实验方案的可行性、实验结果的可信性、逻辑思维的科学性以及理论凝练的可能性等五个方面为考核指标建立形成性评价体系，可有效评价创新实践活动。

1 实验设计的创新性评价

在开放性实验开展之初，引导学生认识科学创新的重要性非常必要。本项目以开设诺贝尔生理学或医学奖中的创新文化的公共选修课形式，每学期介绍10个诺贝尔生理学或医学奖获得者的科学成就并分析创新过程，在潜移默化过程中启发学生创新意识。参与开放性实验的学生既面向全校医学类专业学生招收，更优先向选择本公共选修课的学生开放，一般选择8-10名学生作为一个开放性实验小组。通过小论文形式，让学生自主选择一位诺贝尔生理学或医学奖获得者的成就经历分析创新性，引导学生认识到科学创新需要站在国家战略、社会发展、科学发展三个层次思考，以赋分形式对小论文进行评价[7]。在此基础上，本教学团队分别抛出与生物医学专业背景相关的国家战略问题、社会发展问题、科学发展问题三个方向的题目，让学生自主选择并查阅资料，以获得感兴趣的研究内容，最终学生在教师引导下独自开展实验设计。为了让学生在实验设计过程中充分重视科学问题的创新性，教师先让学生对查阅的大量中外文专业资料进行反复比较，评判这些参考文献的有效性和新颖性。对于参考文献有效性的评价，项目组分别从学生是否正确使用专业数据库、是否正确选择有针对性的专业杂志、是否正确选择可靠的专业论著等方面开展[8]。通过查阅并比较有效文献，教师引导学生认识到提出的科学问题是否属于前沿或热点，使其充分认识到“理论创新”和“技术创新”的区别以及“知识创新”和“科学创新”的区别。尤其重要的是，启发学生意识到科学问题的解决方案和理论基础需要一个相对合理的具有一定创新的科学假设。本教学团队通过评选学生所选参考文献的有效性、科学问题的新颖性、科学假设的创新性等方面进行赋分。实验设计的创新性作为开放性实验的形成性评价体系指标之一，总占比20%，其中具备创新意识5%，科学问题紧抓前沿与热点5%，参考文献的新旧与有效5%，科学假设创新性5%。教师通过对实验设计过程中的细节进行赋分，让学生认识到创新性的重要及如何开展创新性研究的准备工作。

2 实验方案的可行性评价

一个创新性开放实验项目的科学假设需要可行性方案证明。因此，实验方案的可行性是评价基于开放性实验创新实践活动的第二课堂形成性评价体系的重要指标。通过3年的开放性实验教学实践，本项目将实验材料的可行、对照组与统计方法的正确选择、实验技术的可靠性、技术创新的占比等四方面作为实验方案可行的判断依据[9,10]。实验方案的可行性在形成性评价体系中总占比20%，其中实验材料的可行5%、对照组与统计方法的正确选择5%、实验技术的可靠性5%、技术的创新5%。本课题组统计发现，医学生在制定实验方案时为了追求“高”“大”“新”，在实验材料选择方面更倾向选择临床标本或实验动物，但是临床标本的收集具有长期性，动物模型的建立需要专业动物房，最终因实验材料不可行导致开放性实验缺少时间保障而无法完成。此外，在实验设计中对照与统计的错误使用也是实验方案不可行的重要影响因素。比如，学生在选择临床肿瘤标本时，没有选择癌旁正常组织做阴性对照组就属于典型的实验材料收集不完整，缺少对照组。在生物医学实验中，没有对照组的数据是无法进行评判的，选择错误的对照组，实验结果与结论又无法匹配。根据实验设计的内容，基于客观条件选择有代表性的可取材料是实验方案可行的首要评价指标。同时，根据每个实验结果的独立重复方法选择合理统计工具也是实验方案可行与否的参考指标之一。在实验方案的设计中，选择经典的实验技术或者“金标准”是实验顺利开展的保证。在选择实验技术时，实验室的平台是否可支持完成这个实验技术或者该实验技术有没有可供选择的替代技术在实验方案设计过程中也需要慎重考虑。对某一个指标的检测，我们经常引导学生用2-3个实验技术分别检测一个相同的指标，其中要选择1种最新发展的检测技术，从而引导学生学会从不同角度解读实验现象。此外，启发学生设计开发新的实验技术，引导学生勇于创新，也是未来在第二课堂形成性评价体系中考虑的重要因素。

3 实验结果的可信性评价

不论实验设计的创新性有多强，也不论实验方案设计有多合理可行，获得可信的实验结果才是最重要的。在开放性实验的形成性评价体系建立过程中，本教学团队将实验结果的可信性在形成性评价体系总占比设计为40%，其中实验结果的有无15%、实验结果的独立重复性10%、实验结果的统计学意义10%及实验结果的阳性率5%。在创新实践教学活动中，有些教师认为大学阶段第二课堂仅仅是让学生增加一次科研经历或开阔眼界，有无实验结果并不重要。本教学团队认为该教育理念有失偏颇[11,12]。在开放性实验中，我们始终强调实验能够彻底完成并获得实验结果是赋分的主要指标。有些学生在实验中途就打“退堂鼓”，认为实验的科学假设可能不对，而实际可能是在实验过程中技术失误甚至实验材料不具有代表性。因此，一个开放性实验的实验结果不管是否为阳性，如果没有结果，至少在形成性评价中应该扣除总成绩的15%。其次，实验结果的阳性率是否合理也很重要。研究目的不同，设定实验结果的判断标准也不一样。在实验过程中，有些数据明显是假阳性，而学生为了追求实验完美性，降低判断标准勉强将假阳性划分为阳性结果。这样的情况在教学过程中也时有发生。针对此，我们对实验数据的真实性通过检查原始数据、分析数据评价标准的合理性等措施进行严格把关，实验结果的阳性率在总成绩中占比设置为5%。此外，每个实验结果都需提供三次以上独立重复数据，只有可独立重复三次以上的数据才认为是可信的结果。本项目根据学生是否通过独立重复三次实验获得的实验数据在形成性评价体系中赋分为10%。最后，实验结果的统计学分析与结论的相关性占比10%。在实验方案设计中，如果没有进行统计或者选择错误的统计方法，根据实验数据得出的实验结论也是不可信的。例如，在单因素方差分析时，计算检验统计量的观测值和概率P值后，P≤0.05认为差异具有统计学意义。在形成性评价体系的建立过程中，实验结果的可信性评价在所有参数中最为重要。

4 逻辑思维的科学性评价

在第二课堂创新实践活动中，培养学生的逻辑思维非常重要，其中逻辑思维的科学性是形成性评价体系建立过程中的重要指标[13]。在生物医学领域，任何缺少“对照”“重复”“统计”的实验方案都会产生不可信的数据。在开放性实验中，本教学团队首先引导学生认识到实验组的结果是否有意义一般都是相对于对照组而言，而对照组又分为阴性对照和阳性对照，选择合适的对照组十分重要。学生根据实验设计的方案，考虑单因素还是多因素对实验结论的影响，从而选择正确的统计方法。由于大学在校生刚刚接触科研工作，往往容易忽视统计的重要性。针对这一问题，本教学团队根据实验方案的设计帮助学生选择合理的统计学方法并给学生讲解。一直以来，“对照”“重复”“统计”六字方针被我们称为小逻辑思维。教师通过“对照”“重复”“统计”，引导学生理解实验结果与实验结果之间的关系，帮助学生建立初步的逻辑思维。对于医学院校学生而言，所设计的研究内容理论上要在临床水平、动物水平及细胞水平进行重现。如果在细胞水平获得的数据和结论在动物水平和临床水平不能重现，则表明体内实验和体外实验具有差异，该研究没有临床意义。因此，考虑体内、体外实验差异的科学思维被我们称为大逻辑思维。在形成性评价体系建立过程中，本教学团队将实验设计或实验结果中是否考虑小逻辑思维在形成性评价体系中占比5%，是否考虑大逻辑思维在形成性评价体系中占比5%。此外，实验结果的逻辑深度分析在形成性评价体系中也占比5%。所谓逻辑深度分析主要体现在获得实验数据的先后顺序安排合理性、实验结果与结论的匹配性、技术路线的逻辑性等，从发现问题开始，依据何基础逻辑提出科学问题，从何逻辑出发选择合理的实验技术解决科学问题。教师根据实验结果的逻辑深度分析可推断学生在实验设计、结果分析等方面逻辑思维的训练水平。本教学团队基于创新实践为第二课堂的开放性实验开设目的是在启发创新意识的过程中培养学生科学思维，其中逻辑思维的科学性是我们关注的重点。因此，我们在开放性实验的教学效果形成性评价体系中设置逻辑思维科学性总占比15%，分别从小逻辑思维5%、大逻辑思维5%、逻辑深度分析5%三方面进行赋分。

5 理论凝练的可能性评价

创新实践活动本质也是一个创造知识的过程，而知识的创造最终需要上升到理论水平。因此，本教学团队在开放性实验实施过程中也有意培养学生凝练实验结论上升到理论水平的意识。由于本科生的理论水平有限，学生在开放性实验结束后将结论上升到理论水平有一定的难度。因此，我们仅仅将理论凝练的可能性在教学效果形成性评价体系中设置总占比5%。在赋分前，教师先引导学生认识知识创造与理论创新的相关性。通过严谨的实验设计和详实的实验数据证明本实验方案创造了新知识，而新知识获得是促成新理论形成的重要基础。在赋分时，教师需引导学生再一次确认实验材料是否具有代表性或者样本量是否足够大。没有代表性的实验材料获得的结论具有一定的偶然性，因此其结论无法上升到理论水平。在生物医学领域，每次重要的理论突破均体现出理论凝练的水平，也展现出想象力的重要性。在实验结束时，教师带领学生分析实验结果以获得最贴切的实验结论，鼓励学生大胆想象，勇于提出新理论、新观点，最终引导学生认识到理论创新的重要性。

本项目将形成性评价应用到基于开放性实验形式创新实践活动的第二课堂，通过3年教学实践，发现实验设计的创新性、实验方案的可行性、实验结果的可信性、逻辑思维的科学性以及理论凝练的可能性等五个方面的精细赋分逐渐提高了学生对科研细节的重视，对学生科学严谨性和创新精神都有明显的促进作用。由于部分开放性实验的难度和创新点不同，如何更加合理地应用形成性评价体系还需要更深入的研究。