过程性评价在生物学实验课程中的应用实践

王咸寿 冯秋芳 唐 敏 王小英 郑 琳

海南医学院 海南海口 571199

教育评价事关教育发展方向,有什么样的评价指挥棒,就有什么样的办学导向。2020年10月,中共中央、国务院印发的《深化新时代教育评价改革总体方案》明确指出:要改革学生评价,促进德智体美劳全面发展,要树立科学成才观念。坚持以德为先、能力为重、全面发展,坚持面向人人、因材施教、知行合一,坚决改变用分数给学生贴标签的做法,创新德智体美劳过程性评价办法,完善综合素质评价体系[1]。

《生物化学与分子生物学实验》是我校医学、药学、护理学、生物学等众多专业必修的实验课程之一,对于考查学生对生物化学与分子生物学知识以及相关实验技能的掌握程度具有重要的意义。其评价体系直接影响实验教学质量,但目前我校大部分实验室实验主要是通过实验报告、考勤、考试三项加和来进行评分。这种评分方式存在考核形式单一、考试内容和形式固化、学情的反馈与持续改进制度缺失等问题[2],导致学生的参与积极性不高,普遍存在做实验不认真、照搬实验书上的步骤等现象,学生在实验过程中没有自主思考,理论与实际脱节,不利于学生掌握实验技能,不利于对学生进行全面评价。因此在课程中引入过程性评价十分必要。

1 基于“互联网+”“五位一体”的过程性评价体系

美国芝加哥大学斯克瑞文于1967年首次提出过程性评价(formative evaluation)的概念,而后美国教育学家布鲁姆将其引入教学领域,已逐渐成为现代教育重要的教学评价类型,其定义为:“过程性评价是师生在教学过程中所进行的一种教学反馈,由反馈信息对教学过程进行调节,以改善学生的学习状况而获得预期的学习成果”[3-4]。过程性评价是教师和学生都参与教学的动态过程,更注重教学的变化和发展过程,强调师生之间的相互交流,并根据收集和反馈信息适当地修改教学内容,进行必要补充[5-6]。

过程性评价在实验教学中对实现“教与学相长”具有明显优势:

(1)以评促教。在实验课程中,实验项目的开设通常都是相对独立的,学生敷衍操作而错过某一实验项目,可能就失去了掌握某一种实验技能的机会,因此,教师根据学生学情的及时反馈来及时调整教学行为以保证学习效果十分重要。

(2)以评促学。过程性评价关注的是整个学习的全过程。课前学生是否预习,预习效果如何是实验课是否顺利开展,学生是否能效率融入课堂的基础;课中通过随堂测验,考核学生对本节课知识的掌握程度;课后通过实验报告的规范书写、实验结果进行科学探讨,初步培养和训练的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力。这些评价要点贯穿了整个学习的全过程,使学生在整个教学活动中都积极参与,更加注重全过程的学习,同时教师是从多维度给学生以有效评价,而非是简单地以单一考核评价学生,这就加强了学生学习的积极性和主动性,提高了他们的学习兴趣[7]。

随着“互联网+”时代的来临,“互联网+教育”已成为教育新常态,因其有着资源丰富、传递快速、反馈及时等优势,依托互联网支持下的多元化、多维度的评价考核模式得到广泛应用[8]。本研究构建的“五位一体”过程性评价,就是要利用手机客户端和电脑平台客户端,不受空间时间的限制,利用碎片化的时间对学生进行考核,或者学生通过网络进行各种自评、互评,或者通过电子实验报告的批改反馈等,方便和科学性地进行评价,有利于教师实现“问题及时解决、反馈及时奏效”。

在借鉴国内有关学者等研究成果基础之上,结合我校的实际情况和课程特点,构建了“互联网+”背景下的“五位一体”过程性评价考核体系,并运用于“生物化学与分子生物学实验”课程。其考核内容及占总成绩的百分比如下图所示:

“五位一体”过程性评价体系考核内容及占总成绩百分比图

2 该评价体系的实践探索

我实验室承担的“生物化学与分子生物学实验”共有“92实验学时+18理论学时”,分为大二下学期和大三上学期两个学期开课,共开设有18个实验项目,涵盖从生物化学中蛋白质提取、分离纯化、含量测定到分子生物学实验分子克隆的基本操作。自2021年起,就对该课程进行了一系列的改革,依托超星学习通平台搭建了线上课程,同时,实行了“五位一体”的过程性评价考核,对学生进行了课前—课中—课后的全方位考核,充分发挥学生自主学习的能力和积极性,有效地提高了教学效果。

2.1 预习测试

课前预习是高效率课堂教学的关键。为了能在预习过程中丰富学生的知识结构,除了教材上的实验指导之外,我们还在“学习通”平台上构建了完善的预习资料库,具体为包括所有实验项目的教程、每一实验所对应的自制实验操作视频、试剂说明书、参考文献等拓展资料等。为了检验学生的预习效果,还专门构建了预习测试的习题库,预习测试的内容相对较为基础,主要考核要点为实验目的、简单的实验原理、前期学生应该了解的与本实验有关的操作技能。

课前一周左右,学生便可以使用学号登录“学习通”平台,点击进入本门课程,观看相关资料,观看过程所产生的学习时长、章节任务点等以及纸质的预习报告均会纳入平时成绩,作为预习测试成绩组成的一部分。

正式上课的时候,利用5分钟左右的时间,通过线上平台发送设置好的试题,考核学生预习情况。学生通过手机端扫码答题,同时教师登录教室电脑,及时查看答题情况。根据学生答题情况进行点评讲解。在这过程中,教师对于预习涉及的基础知识少讲甚至不讲,主讲重难点、注意事项以及进行实验示教,充分高效地利用课堂时间,把实验课时更多地给予学生去进行实验操作。

2.2 随堂测试

随堂测试是检测学生学习效果的必要手段。在过去两年的实验教学中,笔者陆续在实验课程中进行随堂测试,考核内容既有实验原理,也有仪器的现场操作使用等。从课程的问卷调查情况来看,学生反馈积极,2021—2022学年度的授课学生中有87%认为随堂测试十分必要。随堂测试能让学生感受到学习被关注、所“学”即有所“获”,学习注意力提高,课堂氛围会更加活跃。依托互联网技术,随堂测试效率更高,学情能及时反馈,学情分析更加精准。同时在实验课程中,随堂测试内容与手段更加丰富,既可以是“答题式”,也可以是“实操式”,还可以是“分组讨论式”。

(1)答题式:适用于内容多、操作复杂的实验项目。例如:聚丙烯酰胺凝胶电泳检测蛋白质分子大小。

(2)实操式:主要现场考查学生对于仪器的操作熟练程度,或者是对于某一实验技能的熟悉程度。例如:分光光度计的使用、分子克隆中的转化、涂布操作等。

(3)分组讨论:学生分组,对实验现象、实验结果等进行发言讨论。在实验过程中,由于学生操作的差异,经常会出现非预期的实验结果,教师可以引导学生对这一实验结果进行讨论分析。例如,在分子克隆实验中,如何对空白对照、阳性对照、阴性对照、实验组平板上的菌落进行分析讨论等。

2.3 实验报告

书写内容包括目的、原理、实验步骤、实验结果、讨论分析等,主要考查步骤及结果的真实性、数据处理的准确性、语言表达的科学严谨逻辑性、报告书写的规范性。应做到“内容完整、条理清楚、数据准确、讨论严谨”。

具体而言:(1)实验的原理和步骤部分,我们鼓励学生吸收消化所学,利用流程图的形式再现,而非把教材上内容再抄写一遍。同时考查学生是否如实记录实验过程。特别是在具体实验中,某些试剂/样品的用量往往与实验指导不一致的时候。例如,在分子克隆中的载体与片段连接的实验中,DNA的加入量需要学生根据上一步实验结果进行计算。(2)实验结果部分,如果有具体测量数值的,我们要求学生根据实验结果,将数据进行汇总处理,得出相关数据,以图表的形式打印在报告本上。例如,在双缩脲法测定总蛋白质含量的实验中,就要求学生利用Excel以三线表的形式记录测量的吸光值、各管的蛋白浓度等,并以之绘制标准曲线图,再根据标准曲线计算出最后的结果。另外,还有部分实验的结果为电泳图、平板菌落等,就要求学生拍照、粘贴图片、标记图片的时候要规范,一切以科研论文的标准为具体要求。(3)在讨论分析部分,考查的是学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,要求学生综合分析实验结果,根据实验原理提出改善现有条件或寻找新的方法改进的建议和对策;或是对本次实验得出的相关结论做出总结并做出评价,评价可以从总体上,也可以从某些细节上来进行评价,并分析其中的利弊关系;或是对所做实验提出自己粗浅的见解,提出相应建议。

2.4 设计性实验

设计性实验培养学生自己查阅文献、梳理原理,设计实验的科研思维和解决问题的能力。其教学流程安排如下:学生分组→布置题目→查阅文献→设计方案→教师指导→修改完善→实验实施→提交实验日志和实验报告→学生PPT成果汇报展示→打分及讲评。在过去两年的实践中,我们已形成较为完整的带教经验。设计性实验一般安排在实验课程的最后阶段,作为学生对于整门课程的一次总结和凝练升华,共安排22学时,其中2学时用于学生最后汇报总结。在授课前一个月左右时间,对学生进行分组,一般为4人/组,同时给学生布置相应的题目。目前实验室建立了设计性实验项目库,库内成熟的实验项目有11个,每学期根据学情从库中选取,尽可能做到每学期项目不一样,每组之间项目也不一样,防止学生之间相互借鉴。

以2022年秋季学期开展的《植物源性超氧化物歧化酶(SOD)的提取、分离纯化及其生物学研究》为例,学生需要通过查阅文献,了解SOD的概念、分类、分布、结构、反应机理、测定方法等,并且从中选取合适的实验方法,设计恰当的实验流程,并形成实验方案提交给带教教师,经过教师指导修改,最终形成具有可行性的实验设计。在一般的基础性实验中,学生实验所需的试剂往往都是由实验室统一提供,学生不关注试剂的组分构成、浓度、pH值等具体信息,也缺少动手配制试剂的经验。但在设计性实验中这一点得到了弥补,实验实施阶段,学生根据所需的量,自己动手配制各类试剂,学生才算是真正深入参与到一个科学实验的全过程,而试剂配制是否正确又直接关系着实验是否能顺利进行。学生根据制定好的实验流程进行实验操作,实验结束后,每组学生分别就整个实验进行一个系统的汇报展示。在整个设计性实验中,贯彻以学生为主导的思想,教师作为辅助,为了能在实验中对学生进行全过程考核,制定了设计性实验评价标准(见表1),包括实验设计、课堂表现、实验操作、实验报告、汇报展示等5个一级指标,考查学生查阅文献的能力、整体课堂表现、实验中的协作精神、实操能力、实验报告的规范性、汇报的表达能力、回答问题的准确性等。

表1 设计性实验考核评价标准

2.5 期末考试

本课程的所有理论教学和实验教学结束之后,将组织一次期末考试。采用纸笔形式与实验考核相结合的形式进行,其分数权重各占50%。试题偏向于实验原理的理解、实验技能的掌握,每一位学生都需要从试题库中抽题,作答完纸面试题之后再进行实验操作。例如,考查电泳相关技术的题目设置为:书面形式:请简述SDS-PAGE电泳中的浓缩效应。实验考核:请制备浓度为10%的分离胶。通过学生的回答及操作,可以检验学生对相关知识和技能的掌握是否牢固。

3 教学效果

为了评价“五位一体”过程性评价在“生物化学与分子生物学实验”中的应用效果,笔者对2019、2020级生物技术本科班的共92名学生进行了问卷调查,共回收89份答卷,具体结果见表2。在对过程性评价体系的满意程度上,61.80%的同学非常满意,另有35.96%的同学满意,2.25%同学认为一般。据了解,是有同学认为过程性评价中包含了五个部分,特别是在预习阶段所需要学习的资料、视频较多,压力较大,因此可能会加重某些基础不好的同学的负担,因此我们后期也会精简一些项目。对于预习等线上教学资源的满意程度上,57.30%的同学非常满意,另有38.20%的同学表示满意,4.49%的同学认为一般,大部分同学表示线上教学资源丰富,特别是实验室自拍的实验操作视频对于理解掌握实验技能有很大帮助,也有同学认为拓展资料较多较杂,学习强度较大。对设计性实验的满意程度来看,69.66%的同学非常满意,认为设计性实验能把所学的实验技能融会贯通,是很好的方式,不满意的同学表示分组之后缺少教师直接带教,动手的机会不均等,学习体检不佳。在随堂测试以及期末考核的认可程度来看,90%以上的同学均认可这种考核方式,认为能加强知识的理解与记忆;认为一般的同学则是认为期末考核的时候抽题考核具有随机性,可能会抽到自己不熟悉的内容。总体而言,学生对过程性评价的满意度较高,并希望能在今后的实验教学中继续使用。

表2 学生对过程性评价的效果满意度调查

结语

本研究适应我国评价体系的改革趋势,结合我校的实际情况,以“生物化学与分子生物学实验”课程为载体,依托互联网技术,借助学习通、问卷星等平台开展了包含“预习、随堂测试、实验报告、设计性实验、期末考核”五个环节的过程性评价。强调了对学生课前、课中和课后各环节的全过程考核,注重平时的学习与考查,增强了学生的学习积极性和获得感,有力提高了学生的学习成效,这种方式对其他课程具有一定参考意义。