大学生实验探究能力的培养及评价

杨满元 杨宁

摘    要：在客观分析农林类植物生理课程大学生实验探究能力培养及评价问题的基础上，以湖南环境生物职业技术学院园林学院植物生理实验课为例，提出开展大学生实验探究能力培养及评价的方法，并针对实践效果进行了分析与总结，实验组经过探究过程训练后，其学生实验探究能力明显优于对照组，特别是“发现并提出问题”、“猜想与假设”、“制定实验方案”、“实验操作”和“分析现象与数据”的能力分别比对照组提高24.50%，27.93%，7.86%，21.68%，13.76%。研究结果可为大学生实验探究能力的培养及评价提供科学依据。

关键词：实验教学;探究能力;培养与评价;植物生理

中图分类号：G642.0            文献标识码：A         DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.04.017

Abstract： Under objectively analyzing the question of cultivation and evaluation of college students experimental exploration ability in Plant Physiology of agriculture and forestry type， based on the objective analysis of the current situation， taking the experiment of Plant Physiology of College of Landscape Architecture， Hunan Environmental Biological Polytechnic College as an example， the methods of cultivation and evaluation of college students experimental exploration ability were put forward， and the practical effect was analyzed and summarized. After the exploration ability drill， the ability of exploration ability in the experimental group was obviously better than  the control group， especially the capacity of finding and raising a question， conjecture and hypothesis， formulating experiment project， experiment operation， analyze phenomena and data in the experimental group increased by 24.50%， 27.93%， 7.86%， 21.68% and 13.76% than the control group， respectively.The study could provide a scientific basis for the cultivation and evaluation of college students' experimental exploration ability.

Key words： experimental teaching; exploration ability; cultivation and evaluation; Plant Physiology

实验探究能力（Experimental exploration ability），是指运用尚无确切的知识或经验来探究事物本质和规律的能力，是教学一个重要的课程标准[1-2]。学生必须具备一定的实验探究能力，才能在以后工作实践中具备一定的观察和逻辑思维能力以及联系实践和动手能力。

国外从20世纪60年代致力于学生科学探究能力培养与评价模式的探索[3-4]，从2001年伊始，中国开展新课程改革，学生实验探究能力培养与评价成为一个备受关注的话题[5-7]，但多集中于中小学阶段学生科学探究能力培养与评价的研究[8-9]，对大学生尤其是有关农林类植物生理课程学生实验探究能力培养与评价鲜见报道，不利于农林类学生科学素质的培养[10]。

植物生理是农林类专业理论性较强且较抽象的专业基础课程。本文以植物生理实验课为载体，分析大学生植物生理实验探究能力培养与评价存在的问题，针对问题提出相应改革措施，应用于实际教学中取得一定效果，促进教与学的协同发展。

1 传统实验探究能力培养与评价存在的问题

在传统植物生理实验教学中，实验教学大多采用传统的教学模式，即学生通过被动简单地模仿教师的实验过程，获得实验现象或数据并完成实验报告。这样的教学方式，学生缺乏自主意识，所学知识不深刻，学生实验探究能力现状不乐观，严重扼杀了学生的探索与创新精神[11]。传统的实验探究能力培养与评价存在诸多问题，具体表现为以下几个方面：

（1）实验课教学时间过短。由于传统实验课对学生的评价只是简单的分数或等级，无法真实客觀地对学生实验探究过程的每个子能力进行评价等。大多实验课没有课前预习，在短短的2节课（90 min）内，学生无法完成“确定与观察对象、发现新问题、确定主题、设计方案、进行操作，以及搜集、分析和解释现象或数据并对结果作出解释或得出结论”等实验探究能力中的每一过程（或子能力）。同时，植物生理实验大多装置复杂，影响因素较多，学生基本上是模仿教师操作，勉强完成实验。

（2）能力评价指标模糊。湖南环境生物职业技术学院园林学院教学实验课占用总教学工作量的50%，但学分只占该门课程的30%，且最终实验报告占实验成绩的权重又过大，达50%，这些现象使老师很难在短时间内对学生的实验探究能力做出客观的评价，造成学生的学科分数（或等级）失真，这些因素严重影响了学生在实验室做实验的积极性，造成了学生只重视理论课，对实验课探究能力的培养的重要性缺乏足够的认识。

（3）实验课教学方法单一。不同教学方法，对学生实验探究能力培养有很大影响。目前，大多教师在植物生理的实验教学方法过于单一，基本采用“教师讲解实验原理，学生模拟教师操作”的形式进行。这种简单重复的教学方法，学生处于被动学习的状态，缺乏自主学习的意识，不利于学生能力的提升与培养。

2 科学实验探究能力培养与评价的改革策略

培养学生科学实验探究能力不能一蹴而就，而是一个循序渐进的过程。在这一过程中，着力于学生对科学问题的理解与思考以及探究思想的形成与发展，培养学生主体意识，引领学生参与生产实践与科学实验活动，激发学生对生产实践与科学实验探究的兴趣，提高学生实践与解决实际问题能力，帮助他们摸索科学实验探究方法，提高实验课的教学质量与效果[12]。

针对目前植物生理实验课程中存在的问题，对学生科学实验探究能力培养与评价的改革策略如下：

（1）通过网络教学平台将课前预习模块化。为了充分发挥学校网络教学平台这种全新的教学模式在植物生理实验教学中的作用，将过去只在实验课评价学生实验探究能力的评价模式，修改为教师提前将实验教学预习内容模块化，结合已录制的实验教学视频，通过学校网络教学平台提前向学生公布，使学生对所做的实验有充足的思考与时间准备，并且还可以结合网络教学平台与学生展开互动，充分掌握实验难点，丰富实验课教学形式，提高实验课教学效果[13]。教师还可以根据学生对提前布置知识模块预习的反馈情况，了解学生的学习动机以及对该实验相关知识模块的掌握，从而调整实验教学的内容和难度，改进实验课的教学方法，提高实验课的教学质量。

以植物生理实验“环境因素对光合作用的影响（真空渗入法）”为例，将实验课前预习模块设置为：

问题（1）：什么是光合作用？其生理生态意义是什么？

问题（2）：根据我们所学知识，光合作用的生理指标有哪些？

问题（3）：影响光合作用的内部因素与外部因素有哪些？

问题（4）：什么是光的饱和点与补偿点？什么是CO2的饱和点与补偿点？

问题（5）：根据你所观看的“环境因素对光合作用有影响（真空渗入法）”实验教学视频，说明叶圆片上浮的原因。

问题（6）：请举例说明，光合作用在生产实践中的应用。

（2）将培养与评价的子能力具体化。学生的实验探究能力包括发现问题、假设与推理、实验设计与操作、观察与分析现象（或数据）及实验总结等多方面的能力。应根据不同的实验，每个具体的能力要求有所差异，所占的权重（或比例）不同。为了避免过去长期以来实验课培养与评价的能力笼统化，在每个具体的实验课中，明确学生需要培养的具体能力以及各具体能力所占据的权重（或比例），对于更好地实现实验课的教学目标，培养学生的科学实验探究、创业创新能力具有重大的现实意义[14-15]。同样“环境因素对光合作用的影响（真空渗入法）”的子能力以及评分标准如表1所示。

（3）将课后评价目标多元化。以前教师对学生的实验成绩，多为简单等级或分数，学生难以把握自己的薄弱环节。

由于教师对学生实验探究过程的总体评价（简单等级或分数）存在较强的主观分析，稍有不慎容易造成評分（或等级）不可靠，教师应制定明确具体、针对性强、多元化的评价指标体系，课后按照指标体系采取自评、互评的方式对学生实验探究能力进行打分，保证评价结果的合理性。

以实验“环境因素对光合作用的影响（真空渗入法）”为例，按表2对该实验探究过程进行评价打分，并且及时将评价结果反馈给学生，对照着评价标准来反思自己不足，以便改善自己的实验探究水平。同时也促使教师及时调整实验教学方法，提高实验教学水平，构建教学相长新局面[16]。

3 实验探究能力的培养及评价的实践与效果

参照表2内容，采用实验探究能力培养效果自我评价法，对比分析湖南环境生物职业技术学院园林学院的2019届学生中实验组学生（参与实验探究能力的课程培养）与对照组学生（常规实验课程培养，没有参与实验探究能力课程培养）的实验探究能力的发展状况（图1）。自我评价法采用无记名方式，发放问卷402份（实验组与对照组各201份），有效回收问卷400份（实验组与对照组各200份），回收率为99.50%。从图1可以看出，与对照组比较，实验组的学生实验探究能力明显优于对照组，特别是“发现并提出问题”、“猜想与假设”、“制定实验方案”、“实验操作”和“分析现象与数据”的能力比对照组分别提高24.50%，27.93%，7.86%，21.68%和13.76%。这说明通过一段时间的自主与协作学习、自我摸索之后，实验组学生的“发现并提出问题”、“猜想与假设”、“制定实验方案”、“实验操作”和“分析现象与数据”的能力明显优于对照组学生[17-18]，实验组学生的学习兴趣以及主观能动性明显增强，极大培养了他们获得信息、解决实际问题、独立的科研和创新能力[19-20]。在“发现并收集实验现象”与“实验总结”的能力方面，实验组学生与对照组学生的差异不大（实验组比对照组仅提高0.11%），主要原因可能是实验课时间较短（为90 min），部分学生发现并收集实验现象比较紧，无法在规定时间内按要求完成实验总结。

4 结 语

植物生理研究植物生命活动规律及机理的科学，是农林类专业的一门专业基础课程，以培养大学生实验探究能力的实验课。教学是根据以“学为主体，教为主导”的原则，即教师采用的不是“以理论知识为导向”而是突出“以问题为导向”，学生通过强烈的内生动力来解决实践过程中迫切需要解决的问题以及多方面、长期培养学生探究、创业创新能力的重要平台[21-22]。教师可以利用各种教学环境设计更多具有探索性的实验课题，给学生足够充分的情景设置，提高实验课的教学质量与效果，培养学生的实验探究与科研创业创新能力，锻炼学生主动学习习惯，激发学生的学习和实践的潜力，以便培养更多出具有扎实的专业知识、严谨的思维能力的应用型人才，满足“互联网+”背景下创业创新人才培养的目标。

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