基于多元互动的昆虫学基础实验设计与应用

摘 要：昆虫学基础实验是昆虫学教学中最基础也是最重要的一系列实验，内容丰富，覆盖面广。传统的昆虫学基础实验教学中，实验过程以观察为主，实验方式主要是验证性实验，教学方式单向性强。通过对实验内容和过程的优化设计，期望在有限的课时中，探索一种新的模式，促进学生主动探究式学习，丰富实验层次，及时反馈实验效果，达到提升实验效果的目标。

关键词：多元互动；昆虫学实验；教学设计；实践效果；教学改进

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）23-0097-05

Abstract： The Basic Experiment of Entomology is the most basic and important series of experiments in entomology teaching， with rich content and wide coverage. In the traditional experimental teaching of Basic Entomology， the experimental process is mainly based on observation， the experimental method is mainly a confirmatory experiment， and the teaching method is unidirectional. Through the optimization design of the experimental content and process， it hopes to explore a new model in the limited class hours to promote students' active inquiry learning， enrich the experimental level， timely feedback on the experimental result and finally and achieve the goal of improving the experimental results.

Keywords： multiple interactions; entomological experiment; teaching design; practice effect; teaching improvement

昆虫学基础实验是植物保护专业最重要的专业核心课程之一——普通昆虫学的实验内容，也是农学、园艺、园林和茶学等专业必修的植保类课程中非常重要的实验内容，是一系列实操性很强的实验课程，是昆虫学研究的基本实验能力和害虫防治技能培养的基础。在新农科建设的背景下，改变传统的昆虫学基础实验教学方法单一、课堂效率不高、教学层次扁平的现状，从“教与学”入手，逐步探索智慧环境下教学组织模式改革，创新课内外师生互动机制，以昆虫学最基础最核心的实验课程的改革优化为基点，践行新农科建设“以人为本，德育为先，能力为重，全面发展”的总体要求，积极尝试探索多种形式的实验教学方式，促进优秀学生脱颖而出，助力拔尖创新型农林人才和复合应用型卓越农林人才的培养。

一 昆虫学基础实验现状

昆虫学基础实验涵盖植物保护专业的核心课程基础昆虫学的实验课，农学、园艺、林学、茶学和园林等专业植物保护学和生物学、动物科学专业普通动物学等课程的部分实验内容，是最基础最核心的一系列实验，主要包括昆虫外部形态、昆虫生理及内部解剖、昆虫生物学和昆虫分类及识别四大模块。昆虫学基础实验教学既具有传统优势，也面临着一些新的问题。

（一） 教学内容经典充实但课时不足

教学内容经典充实但课时不足是许多专业课程面临的问题，尤其是对于需要进行实验的课程而言。昆虫学基础实验的内容经历数十年沉淀，非常经典和精要。同时，实验内容覆盖面广、知识点多，而目前大部分专业课时有不同程度的压缩，面临一些实验内容的取舍[1]，还有一些有助于理解理论知识但耗时较长或扩展性的实验内容较难开展。特别是非植物保护专业的相关实验课程，课时非常宝贵，实验注意事项、内容介绍等都占用实验时间，实验作业和报告需参照实验标本实物完成，也需占用课上时间，实验有效时间不足，实验完成率较低。此外，由于时间紧迫，很多实验无法深入开展，只能做一些表面性的观察和记录，不能让学生真正理解和掌握昆虫的特征和规律。另一方面，由于课程设置过于固定，很多新颖有趣的实验内容无法纳入教学计划，不能反映昆虫学的最新进展和热点问题，也不能满足学生的个性化需求和创新意识。

（二） 实验以验证性实验为主，教学方式较单一

昆虫学基础实验的内容以观察为主，传统的实验教学主要以教师给出观察内容和结论[2]，学生根据实验指导书或者课件来印证的验证性实验[3]，或者通过已给出的昆虫类群名称来观察特征。这种教学方式有利于培养学生对昆虫形态结构、生物特性等基本知识的感性认识和记忆能力，也有利于培养学生遵循科学规范、严谨细致地进行实验操作的能力。然而，验证性实验也存在一些不足之处。首先，验证性实验缺乏创新性和探索性，不能激发学生对未知问题的好奇心和求知欲；其次，验证性实验过于依赖教师指导或者标准答案，学生被动接受，对实验内容记忆不深，理解不够[4]，缺乏主动思考和灵活应用，不能培养学生自主思考、分析问题和解决问题的能力；再次，验证性实验往往只涉及单一或者局部的内容或者现象，并不能反映昆虫作为一个复杂系统在自然界中所呈现出来的多样性和动态性。这种情况下，实验课程难以激发学生的学习兴趣和积极性，无法达到教育教学的最终目的。

（三） 学生对实验内容需求不同但目前教学内容层次扁平

课堂实验内容对象是全体学生，目标是所有同学都掌握大纲要求的实验内容。完成基本实验内容后，部分学有余力的同学对其他内容还会有想法想进一步探索实验或进行自主实验，虽然现在实验室完全开放，但尚缺乏系统管理，学生探索实验比较随意，对实验内容和过程把握不甚严谨，探究实验和自主实验效果还有待提高，没有达到提升知识层次、创新研究思维的目的[5]。此外，由于昆虫的多样性和复杂性，不同的学生对实验内容的需求可能有所不同。有些学生可能更感兴趣于昆虫的形态结构和分类方法，有些学生可能更关注昆虫的内部解剖和生理功能，有些学生可能更倾向于探索昆虫的生物学特征和行为规律。因此，如何根据不同学生的需求设计合适的实验内容，是提高昆虫学实验课教学质量和效果的关键问题。

（四） 评价体系简单

目前大部分观察类实验课的评价主要是实验操作＋实验报告两部分，但由于都是验证性实验，目前大部分观察类实验课的评价方式存在一定的局限性和不足。一方面，由于这些实验都是验证性的，即根据已知的理论或规律进行操作和观察，并不需要学生进行创造性或探索性的思考和解决问题。因此，在上课时老师会给出详细的步骤和指导，并对每个环节进行示范。这样做虽然可以保证操作规范和安全，但也使得不同学生之间在操作水平上没有明显区别，并不能体现出他们对昆虫特征或现象的理解程度或深度[6]。另一方面，在这些观察类实验中，往往需要通过科学绘图来记录或展示昆虫形态结构、分类特征、行为模式等信息。然而，在评价时却没有考虑到不同学生在绘图技巧或美感上可能存在差异，并且也没有给出统一或客观的标准来衡量绘图质量或准确度。这就导致了一些情况下，即使某些同学对昆虫有较深入或独到的见解，但由于他们在绘图方面不够优秀而被低估了成绩；反之亦然。在适当增加探究性、综合性实验和改变实验教学互动模式的情况下，改变现有评价体系，预期会反作用于教学效果，有利于学生主动探索和自主创新[7]。

二 改进内容和措施

针对昆虫学基础实验现状的分析，进行以下五方面的改进（图1）。

（一） 改变预习和实验报告形式和内容

通过学校线上智慧课堂（学在浙大）和实验课程公众号增加线上预习内容，充分释放课堂有效时间。我们在这两个平台上发布了讨论、整理、精炼课前需预知内容，如实验室管理规定、每次实验内容要点解析、实验操作注意事项、拟解决问题、实验过程中的思考问题和实验报告要求（如绘图、制表、检索表规范等）等，采用视频、图文结合等方式将实验前应知应会的内容直观化、可视化，上传后利于学生提前了解、反复回看，提高课堂时间利用效率。强化预习测试和反馈机制，激发学生主动学习的动力。我们在每次线上预习后设置了一些简单的测试题目，要求学生在规定时间内完成并提交。我们及时批改并给出评分和建议，让学生能够及时了解自己的预习情况和存在的问题，并进行针对性的复习或补充。同时，我们也鼓励学生在平台上提出自己对于实验内容或方法的疑问或建议，并及时给予回复或采纳。

（二） 优化课堂实验过程

将部分有条件改变的验证性实验逐步转变为探究实验；将简单的示范灌输转变为以引导学生思考、自发探究式的互动式教学。这样可以激发学生的主动性和创造性，培养他们的科学素养和探究能力。

在观察识别类和解剖类验证实验中（如昆虫各部位观察、识别鉴定、内部器官解剖等实验内容），通过预习实验要求和思考内容、去除指示标签，减少教师提前指示，在实验过程中引导提问、学生提问求证等措施，减少传统验证性实验的比重，增加探究性实验的应用。例如，在昆虫各部位观察与鉴定的课堂上，教师可以先让学生根据理论课上所学的知识或图书资料对不同种类的昆虫进行分类，并给出分类依据。然后再让学生用体视显微镜观察不同昆虫的头部、胸部和腹部结构，并记录下来。最后再让学生根据自己的观察结果与标准答案进行对比，并分析原因。这样既能让学生体会到分类方法的科学性，又能锻炼他们的观察细节和分析问题的能力。

（三） 扩展实验内容

为了适应“卓越农林人才”教育培养计划的要求，提高昆虫学实验课的教学质量和效果，激发学生的创新意识和能力，本课程在保证基础实验内容的前提下，线上平台增列可扩展实验列表，设置可参与的实验实践内容。对学习有更高要求的学生可在扩展列表中选择更深入、更自主化的实验内容，或提出自己感兴趣的自主实验内容。扩展实验列表包括以下几个方面：①昆虫标本制作与鉴定。学生可以根据自己的兴趣和条件，采集不同类群、不同地区、不同季节的昆虫标本，按照规范的方法进行制作、保存、标注和鉴定，并编制分类检索表或图鉴。此外，还可以尝试使用新型的水晶滴胶标本制作技术，制作出逼真、美观、耐久的昆虫标本。②昆虫形态结构与功能观察。学生可以选择感兴趣的昆虫器官或部位（如头部、胸部、腹部、翅膀、触角和口器等），利用体视镜或显微镜进行详细观察，并结合相关文献资料分析其形态特征与功能关系。③昆虫发育变态过程记录。学生可以选择一种或几种常见或重要的农业害虫（如家蚕、粘虫、棉铃虫等），在适宜的条件下人工饲养并记录其各个发育阶段（如卵期、幼虫期、蛹期和成虫期）的形态变化和行为特点，并探究其变态机制和调控因素。④昆虫行为与生态实验。学生可以设计并开展一些有关昆虫行为与生态方面的简单实验（如取食行为、趋性行为、群集行为和拟态现象等），观察并记录实验结果，并分析其可能的原因和意义。以上扩展实验内容不仅可以让学生深入了解昆虫世界的奥妙，还可以培养他们动手操作和科学探究的能力。任课教师协调安排，学生可选择在实验课后或其他预约时间完成。任课教师将根据扩展实验列表中各项内容所需求具备知识水平及难易程度给出相应建议和指导，并对完成情况进行评价。

（四） 完善评价体系

根据改进的实验过程，优化细化实验评价标准：预先学习+师生/生生互动+实验内容思考+实验过程操作综合过程评价。预先学习：要求学生在上课前阅读相关教材、参考书或网络资源，了解本次实验的目的、内容、方法和要求，并做好相应的准备工作。通过预先测试或问卷调查等方式检测学生的预习效果，并给予适当的激励或指导。师生/生生互动：鼓励学生在课堂上积极提问、回答、讨论和交流，增强师生之间和同学之间的沟通与合作。通过小组讨论、案例分析、问题解决等方式激发学生的思维活跃度和创新能力，并及时给予反馈和评价。实验内容思考：要求学生在完成每个实验项目后，对本次实验的目标、原理、步骤、结果和结论进行总结和分析，并与理论知识相联系，深入探究昆虫形态、分类、发育和行为等方面的规律性问题。通过书面报告或口头汇报等方式展示学生的思考成果，并进行互相评议。实验过程操作：要求学生按照规范化的操作流程进行昆虫标本制作、解剖观察、分类鉴定等各项技能训练，并注意安全防护和仪器设备使用保养。通过监督、检查或抽查等方式评估学生的操作水平，并给予相应的批改或点评。

以上四个方面构成了我们对实验教学过程中各个环节进行综合性评价的标准。除了根据这些标准给予最终成绩外，我们还重视对实验效果进行及时有效地反馈。我们不仅关注课堂表现、报告质量等可量化指标，也关注对教师教法、课程设计等方面进行改进建议。我们采用线下反馈或每次实验后及时线上平台反馈两种方式收集意见，并根据意见进行调整优化。我们认为这样可以更好地促进教师与学生之间以及同伴之间沟通交流，提高双方满意度和参与度。

三 实施方法举例

以昆虫翅的观察实验为例，说明实验课总体设计思路（表1）。

四 实践效果分析

在进行过2轮教学改革实践后，针对教学改革目标，设计了7个主要满意度问题。问卷调查包括7个主要问题：①能更清楚掌握实验流程；②能更主动思考实验内容；③师生、生生互动积极有效；④实验内容设计有助加深理论理解；⑤对实验内容有启发和引导；⑥有助于提高学习效率；⑦更喜欢课上及时评价、反馈实验效果。对教学过程中学生的问卷反馈进行了统计，得到反馈数据见表2。对教学改革的整体满意度较高，数据反映出明确实验流程和课上及时反馈方面的改革效果最好，满意率均达到了100%。但在师生、生生互动环节有欠缺，通过与学生交流发现在互动的灵活性和覆盖面上还有所欠缺，有些互动环节设计学生参与度不够。在所有“满意”选项中，每个题目有30%的满意度为基本满意，还有很多需要改进之处。在分析调研了学生和老师的反馈后，会在相应问题上继续改进。

五 结束语

在实验教学过程中，我们总结出现在昆虫学基础实验课堂上存在的主要问题：实验课时有限但内容多、知识点分散；以观察为主的实验内容容易随着实验结束而迅速淡忘；实验以验证性实验为主，教学方式单向性强；对植保专业学生而言实验深度不足、对其他农学和动物学相关专业学生来说又广度不够；评价体系简单。在本次实验课改进实施过程中，针对这些不足之处，着眼于实验课前准备、课堂过程改造、课外内容扩展和评价体系微调等方面，以期对传统实验课程激发出新的活力，适合当下农科专业课要求，更适应学生学习成长需求。

参考文献：

[1] 骆爽，马明，宋森，等.生物多样性实验“翻转课堂”的设计与效果评估——以昆虫纲分类实验为例[J].高校生物学教学研究：电子版，2021，11（3）：48-53.

[2] 史丽，李顺德，刘淼.昆虫分类学课程实践教学改革探索[J].教育教学论坛，2020（32）：241-243.

[3] 邢济春.昆虫识别与鉴定课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2020（25）：215-216.

[4] 刘军和，杨艳丽，禹明甫.昆虫分类学互动教学应用模式探讨[J].生物学杂志，2017，34（4）：124-126.

[5] 张莉，尹龙，谢红燕，等.基于创新创业能力培养的“五位一体”实践教学模式研究[J].实验技术与管理，2018，35（4）：186-188，198.

[6] 赵伟，郭振，李旭，等.移动信息时代下生物学课程互动的课堂建设和探索[J].高校生物学教学研究：电子版，2019，9（2）：8-12.

[7] 陈文倩，宋军，颜忠诚，等.高校实验教学体系创新性构建研究[J].实验技术与管理，2019，36（3）：44-46，62.

基金项目：国家科技基础条件平台工作重点项目“动物标本标准化整理与数字化表达”（2005DKA21402）；中央高校基本科研业务费专项资金项目“浙江大学本科教学研究项目”（zdjg21093）

第一作者简介：吴琼（1980-），女，汉族，山西长治人，硕士，高级实验师。研究方向为昆虫分类学。

*通信作者：唐璞（1986-），男，土家族，湖南常德人，博士，副教授。研究方向为昆虫分类学。