本科生差异性发展的实验实践项目探索与研究

周权锁， 邹建文， 郑金伟

(南京农业大学 资源与环境科学学院，江苏 南京 210095)

0 引 言

学生实践能力、创新能力和综合素质大目标的实现需要建立在一个个具体的实验实践项目目标完成的基础上。开设实验实践项目是提高学生综合、创新、创造能力的重要途径，是高校教学改革的方向。

综观世界，出现的教学理论基础，主要包括霍兰的复杂适应系统(CAS)理论、奥苏伯尔的学习理论及建构主义学习理论等。各种理论各有特色，其中，建构主义理论改变了传统的教学理论，有利于学生学习效率的提高。建构主义的学习理论与教学理论认为：知识不是过感官被动获得的，而是认知主体的主动建构[1], 其核心是强调以学生为中心，无论是自主学习、还是协作学习，学生都是认知主体、知识意义的主动建构者，教师是组织者、促进者、帮助者和引路人[2]。建构主义理论有助于学生整体素质的培养，在实验教学中运用建构主义的“情景”、“协作”、“会话”、“意义建构”四大要素[3]，通过情境设置，设计和开发实验项目向学生提出问题，激发学习兴趣，启发思维，引发联想，使学生在学到扎实的专业实验技能的同时，逐步培养发现问题、分析问题和解决问题的能力。用此理论来指导高等教育的实验教学改革，对培养学生的创新思维和实践动手能力有着极为重要的指导意义[4]。

在学生差异性发展方面，近年来，高校本科生的毕业后去向主要为：读研和就业。由于毕业后去向不同，学生所需的实践技能侧重点也有所差异。对于直接就业的学生，应侧重于培养学生的应用实践能力；对于打算升学的学生，则应注重学生科研实践能力的培养[5]。以往，在实验项目的开发和研制上，没有考虑到学生毕业后的发展方向的差异性，没有设计开发不同的实验实践项目以满足本科生差异性发展的要求。为此，我们在这方面做了一些探索和研究。

1 开发适应本科生差异性发展的实验实践项目的探索

1.1 实验实践项目设计方向

高等教育要注重从同一性、规范性向多样性和创造性转变，实施因材施教、因人施教、因需施教，激发和培养学生的学习兴趣，发挥学生的特长和专长。在学生差异性发展方面，学生所需的实践技能侧重点也有所差异。有的应侧重于培养学生的应用实践能力；满足社会对其应用能力的需求；有的则应注重学生科研实践能力的培养，提高学生的科研水平和素养。实验项目设计方向包括：

(1) 侧重于培养学生应用实践能力的实验实践项目；

(2) 注重学生科研实践能力培养的实验实践项目。

1.2 基于建构主义理论，设计、开发的实验实践项目的方法和内容

在优化的专业实验教学体系中，按专业理清实验项目内涵，整合实验内容和实验选题，加强实验实践项目的设计、开发[6-9]。基于建构主义理论的不同方法，设计、开发的实验实践项目的实验教学内容[10]。

(1) 运用建构主义理论的“支架法”设计项目内容。该法要求教师围绕当前主题，站在稍稍超前于学生智力发展的边界上，通过提问引导讨论的方法，帮助学生实现对当前所学知识的意义建构。

(2) 运用建构主义理论的“抛锚式法”设计项目内容。该法要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上，也被称为“基于问题的教学”，教师按实验大纲列出实验项目后，由学生从资料查询、收集、整理,实验材料以及设备的准备让学生在现实世界的真实环境中去感受和体验该实验所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的联系，通过学生的自主学习和协助学习，来完成对所学知识的意义建构。

(3) 运用建构主义理论的“随机进入式法”设计项目内容。该法则是学生可以通过不同的途径、不同的方式进入对相同内容的学习，而获得对同一问题多方理解。学生通过学习不仅能完成所学知识的意义建构，还能实际创新。

1.3 实验实践项目运行方式

① 以“实验课程” 运行适应本科生差异性发展的实验实践项目的方式；② 以“社会实践”运行适应本科生差异性发展的实验实践项目的方式[11，12]；③ 以“专业以综合实践” 运行适应本科生差异性发展的实验实践项目的方式；④ 以“导师制”运行适应本科生差异性发展的实验实践项目的方式[13]；⑤ 以“SRT” 运行适应本科生差异性发展的实验实践项目的方式[14]；⑥ 以“本科毕业论文” 运行适应本科生差异性发展的实验实践项目的方式。

1.4 影响创新实验实践教学项目的各要素

①根据创新实验实践教学项目需求，科学合理的配置仪器设备，避免仪器设备的重复购置，挖掘现有仪器设备的使用潜力， 仪器设备统一管理，集中使用，做到资源共享[15]。

②制定仪器设备的建设规划与购置计划，加强了仪器设备购置的论证与调研，使仪器设备的结构和数量符合学科发展的需要，满足实验系统化和具有前瞻性的要求。

③研究相应的经费资助政策导向和激励机制,促进实验师资队伍的稳定和素质的提高，促进实验教学内容和教学方法的改进，以提高实验教学质量和水平。

④改革实验室教学管理体系，实验室开放包括时间上的开放、内容上的开放和操作上的开放[16]。可以采取阶段性开放模式、全阶段开放模式、提高性开放模式。

2 案例研究

2.1 运用“支架法”设计项目的案例

案例1：实验项目名称 噪声监测实验实践项目

噪声监测实验实践项目是依托课程及专业实验环节，将所学专业知识进一步深化和凝练，增加社会应用实践方面的内容，促进学生知识和能力发展。在设计综合学习活动中，“课程实验”是以校园为区域，用网格测量法监测区域环境噪声。“社会实践活动”是一种调查性学习。让学生走出校门，走出实验室，接触社会，了解社会。以“享受生活·远离噪音”为主题，通过问卷调研、噪声知识宣讲、横幅签名、噪声污染源调查、和定点测量法检测噪声等形式开展[17-18]。本项目是侧重于培养学生应用实践能力的实验实践项目。其社会实践活动的技术路线见图1。

图1 社会实践活动的技术路线

2.2 运用“抛锚式法”设计项目的案例

案例2：实验项目名称 南京月牙湖小水体污染源调查、水环境质量监测与评价

本项目将水环境监测、环境评价、水污染处理与控制等课程相关知识连贯起来，采用抛锚式法，进行创新性实验项目设计、开发。是侧重于培养学生应用实践能力的实验实践项目。

月牙湖位于南京城东，属于城市人工小型浅水湖泊，划分为南湖、北湖2湖区。根据湖泊水环境特征制定野外调查、采集样品和实验室分析相结合的研究方案。步骤如下：

(1) 污染源状况调查：调查外源污染，所有入湖进水口采集水样，监测水质。

(2) 采集样品：在月牙湖布设监测点16个。其中南、北湖各8个，湖心区1个，岸边区7个。采集水质样品。

(3) 实验室水质分析：监测的实验理化指标有pH 、DO 、CODCr、TN 、NH3-N、NO3-N、NO2-N、TP、砷浓度(As)、叶绿素(Chla)、悬浮物。

(4) 月牙湖小水体水环境质量状况评价。

(5) 提出改善月牙湖小水体水质的建议。

2.3 运用“随机进入式法”设计项目的案例

案例3：实验项目名称：不同土壤类型不同作物重金属(Cu、Cd、Pb)环境容量的研究。

本项目将土壤学、环境土壤学、土壤污染与修复、农业生态学和农产品认证等课程相关知识连贯起来，进行创新性实验项目整合设计。是注重学生科研实践能力培养的实验实践项目。采用随机进入式教学法，以生物盆栽试验进行，步骤如下：

(1) 试验方案及材料：自行设计重金属(Cu、Cd、Pb)外加系列浓度；自行选择供试作物和供试土壤类型。

(2) 生物盆栽试验管理、观察及收获。

(3) 实验分析测定：土壤重金属(Cu、Cd、Pb)背景值、土壤重金属(Cu、Cd、Pb)全量试验值、土壤重金属(Cu、Cd、Pb)有效态值；植株、籽粒重金属(Cu、Cd、Pb)全量；供试土壤CEC、pH和缓冲性能、有机质、质地等。

(4) 结果讨论。

(5) 得出结论。

3 结 语

以学生实践能力、创新能力和综合素质培养为主线，结合资源环境类专业的实验教学实际，通过包括优化专业实验教学体系，按专业加强专业核心实验系列课程设置；整合实验选题，理清创新性实验实践项目设计、开发方向；采用建构主义理论的不同方法设计满足本科生差异性发展需求的实验实践项目内容；有机结合影响实验教学的各要素，优化实验室资源配置等措施。有力地保障创新性实验实践项目开发、研制和运行。通过对案例的教学实践证明，具有较好的应用和推广价值。

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