新农科背景下基于PBL 的情景式混合教学探索——以动物生理学实验为例

白华毅， 程志斌， 杨 曦， 程美玲

（1. 云南农业大学 动物医学院，云南 昆明 650201；2. 云南农业大学 动物科学技术学院，云南 昆明 650201；3. 云南农业大学 现代教育中心，云南 昆明 650201）

党的十九大报告提出的实施乡村振兴战略、大力发展新农科的时代背景下，原先注重高度专业化、技术化的教育教学方式和人才培养模式已无法适应新时代的新需求，迫切要求我国农林高校大力推进课程体系、实践教学、协同育人等方面的改革，探索实现农科学生全面发展与人生价值的“新农科”建设之路[1]。马克思指出：“人的全面而自由发展”本质上就是人的实践活动的全面与自由发展，可见实践活动对于人的全面自由发展处于核心地位[2]。当前我国农科院校多数基础课程的实践项目过于强调专业化，云南农业大学大部分基础实验课程尚采用网络教学与传统教学相结合的普通混合教学模式。基础性实验课都是多年固定不变的“经典实验”，所学知识单一且与实际应用的关系不紧，严重影响学生的学习兴趣，致使学生学习主动性不够、无创新意识，学生的全面自由发展更无从谈起。因此，要实现学生全面发展的目标，最为有效的切入点应是从实践入手，改变当前的教学模式并探索符合新时代培养全面发展人才要求的新的实验教学模式。

动物生理学实验等课程是农业院校动物科学、动物医学、动物药学、蜂学等专业学生的重要专业基础课。包含动物生理学在内的一系列专业基础课一般都综合了从事这些领域工作所需要的基本操作技能和基本研究方法，是培养学生基本操作能力、科学研究能力、综合创新能力的重要实践环节，决定着其诸多后续课程的学习质量，开展符合新农科建设要求的基础性实验课程对培养全面发展的创新型高素质人才发挥着举足轻重的作用。因此，本文以云南农业大学动物生理学实验教学为例，探索构建基于PBL 的情景式混合实验教学模式，以期找到一种符合新农科发展人才需求的基础性实验的教学模式。

一、 当前混合式教学的优势与存在问题

随着当下网络信息化的快速发展，网络教学与传统课堂式教学相结合的混合式教学模式已被广泛应用。虽然这种混合式教学模式可以打破学生学习时间和空间的限制，增强课后学生与教师之间的互动，学生学习的效果和积极性有一定的提高，但从近几年动物生理学实验教学实践情况来看，混合式教学模式还存在一些问题。主要是混合教学模式其本质上还是沿用了传统的教师讲授为主的被动式学习，极易使学生丧失兴趣，形成被动的学习模式，学生会慢慢地丧失创新思维和创新意识。多数教师更多地侧重于学习资源的创建、共享和互动等环节，却严重忽略学习环境的真实性对于学习的重要作用。这样极易导致教学与工作实际结合不紧，甚至出现严重的教学与实际脱节，致使学生学习兴趣和主动性不足，创新意识差，团队协作、沟通能力和分析解决问题能力低下，不能满足新时代的新型全面型人才需求。

二、 基于PBL 的情景式混合教学模式的构建与教学效果评估

（一） 构建基于PBL 的情景式混合教学模式的意义

对未知事物的好奇和探索是人的本能，由好奇心驱动的学习记忆往往具有主动、高效、深刻等特点。基于问题的学习（Problem-based Learning, PBL）教学法正是基于人的这一重要认知规律而被提出和应用的。PBL 教学法于1969 年由美国神经病学教授Barrow 在加拿大麦克马斯特大学最早提出并于1993 年在爱丁堡世界医学教育高峰会议中得到了推荐，目前已成为国际上一种十分流行的教学方法[3]，在我国多个学科也已进行了多年的实践与推广，取得了较好的效果[4]。该教学方法以问题为导向，学生变成了的学习主体，有利于激发学生的学习主动性，培养学生的自主学习能力、创新意识和思维[5]。情景式教学是由J. S.Power 等提出的“情景性学习”发展而来的，认为活动和感知化比抽象的概念化在认知论上更具有优越性，其核心是通过创设具体生动的学习情景，激发学生的学习兴趣，将知识与任务情境有机结合，从而解决情境性的问题，从中获取知识和技能[6-7]。真实的情景也有利于将学生的实践学习与社会需求相接轨。因此，如能将PBL 教学法和情景式教学二者有机结合起来，不限形式地将各种传统的和基于网络的新型教学手段利用起来，形成一种基于PBL 的真实情景式混合教学，让学生直接接触到今后可能将要进入的真实工作环境并开展实验，将可能产生很好的教学效果，大大有利于学生的全面发展。具体来讲，就是教研组教师经过调研探讨，设计包含有预设知识点的问题，要求学生进入真实环境进行调查研究，通过预设问题启发学生在真实的情景中进行学习。学生则通过查阅书籍、网络、咨询、讨论等各种知识获取渠道，对问题进行主动的分析，讨论和思考后设计出问题的解决方案，然后在真实环境或接近真实应用的场景里进行实践探索。这种将PBL 教学与情景式教学结合到一起的教学方式一是让学生真正接触到今后可能进入的真实工作环境，不仅可以大大提高学生的学习兴趣，有效地培养学生的搜集和处理知识的能力、分析和解决问题的能力和团队的沟通与协作能力等，还能让学生能提前进行思考，对自身学习目标和方式进行及时调整，从而更加自由和全面地发展；二是促进教师随时研究和了解涉及本专业的相关职业的技术和发展需要，根据社会需求不断改进和更新实验的教学内容与方法，满足实践教学紧贴新农科建设与发展的需求。

（二） 基于PBL 的情景式混合教学模式的构建

将云南农业大学2017 级动物医学专业学生（共有58 名，其中32 名男生，26 名女生）随机分为基于PBL 的情景式混合教学组(共29 名学生，其中15 名男生，14 名女生）和普通混合教学组(共29 名学生，其中17 名男生，12 名女生）。

作为对照，普通混合教学组采用网络教学与传统教学结合的混合教学模式，教师要求学生在课前通过教材和教师推荐的网络学习平台预习预定好的实验，实验开始前教师再以微信雨课堂授课方式，用PPT 课件为学生讲授实验方案。在实验过程中，教师巡回指导学生实验操作，实验后学生整理实验结果并撰写实验报告，学生课后还可线上、线下自由学习，与教师进行讨论和提问等。基于PBL 的情景式混合教学核心是根据教师设置的问题进入到真实的环境中开展实践，具体依照如下步骤展开。

（1）按每5～8 名学生自由组合进行分组，教师为学生设计并提出问题。教研组教师首先进行研究探讨，将课程涉及的全部内容归类分为血液、消化吸收、呼吸、神经肌肉及内分泌等板块，然后讨论设定实验情景并发布问题。

（2）要求每一小组学生必须到宠物医院、养殖场、兽医站、动物疫控中心等至少一个真实场景进行实地调研，自定试验项目，各小组学生自行进行任务分工，然后围绕问题，查阅资料，讨论并撰写各组的实验方案。学生可通过各种线上、线下渠道和手段获取相关知识，并可与教师、同学进行讨论等改进完善试验方案。

（3）在实验开始前，首先由各小组组长作实验方案的介绍，并开展答疑环节，对其它组同学提出的问题进行解答，而后由教师做出评价和建议，各小组根据其他小组和教师的建议和意见对实验方案进行修改。各小组按修改后的最终实验方案展开实验，教师可根据的学生要求提供指导与协助，实验后学生整理实验结果并提交实验报告。

以血液生理为例，为让学生更好掌握血液生理相关若干实验，设计了“假如现在你是一名养殖场员工/基层兽医/宠物医生，现欲对某（些）动物(猪、鸡、牛、羊、狗等)采血，通过检测血液生理指标对其健康状况进行初步评估，你准备怎么做？” 这样的问题。带着问题，学生们分别到了某养鸡场、当地兽医站、动物疫病预防与控制中心等地调研，与相关人员进行充分交流并了解了相关实验在工作中的应用，研究哪些方法简便实用，设计完善实验方案后，利用本校实验室仪器完成了实验。设计的实验不仅涵盖了教学大纲要求的内容，还增加了许多临床工作和现实生产中常用的实验和检测的技术。在实地调研和讨论过程中学生们通过课程专门的微信群进行交流，学习热情高涨，学习气氛热烈。通过视频、照片、文字等各种形式交流各自实验中遇到的问题、方法和心得体会，进一步加深对实验技术的理解和认识，并开阔了视野。同时，经过接触真实的社会环境，大部分学生们开始思考今后发展从业方向，主动与教师进行讨论，对将来的学习方向和重点进行了重新思考与定位，表示本教学方式对其产生了较大的影响，提振了他们从事养殖、动物医学和相关行业信心。很多学生表示经过学习启发后产生的很多新的想法和发展思路，提出了要将生物信息检测、自动控制、人工智能、大数据等技术等新技术应用到健康和生态养殖中疫情的检测与防控中去的想法。对教师来说，也增加了与本专业相关部门和人员的交流，听取了大量对教学内容和方法建议，将对后续的实验教学内容与方法改进产生重要作用。

（三） 教学效果评估

课程全部结束后，使用同一份试卷对普通混合教学组和基于PBL 的情景式混合教学组进行闭卷考试，由未参与本次实验教学的教师采用机读卡方式阅卷之后进行考试成绩总分和各大题得分的统计、分析和比较。发放调查问卷，调查两组学生对于教学效果的满意度。问卷设计为量化问卷，收回问卷后使用SPSS 20.0 进行数据统计，试卷总分、各大题得分和调查问卷得分均采用平均值±标准差表示，组间比较用独立样本的t 检验，P＜0.05 为差异显著，P＜0.01 为差异极显著。

1. 考试成绩结果

考试后，统计普通混合教学组和基于PBL 的情景式混合教学组学生的考试成绩并进行比较。结果显示，与普通混合教学组相比，基于PBL 的情景式混合教学组试卷的总成绩平均得分更高 (P＜0.01)；在单选题、判断题、名词解释题的得分方面，两组之间无显著差异（P＞0.05），但在多选题、简答题和论述题上，基于PBL 的情景式混合教学组得分显著高于普通混合教学组（P＜0.01），见表1。

2. 课程满意度调查结果

课程结束后，发放调查问卷并由两组学生不记名填写，收回后统计满意度评分情况。发放调查问卷58 份，收回58 份。统计结果显示，试验组满意度的总评分显著高于对照组（P＜0.01）；两组对“是否有助于知识点的掌握” 和“是否有助于对实验原理的理解”这2 个调查项目的评分差异不显著（P＞0.05）；在对“是否提高了你的学习积极性”“是否有助于培养创新意识”“是否有助于培养分析和解决问题的能力”“是否提高了团队协作能力”“是否提高了个人沟通能力” 这5 个调查项目中，试验组的评分均显著高于对照组（P＜0.01 或P＜0.05），见表2。

三、 讨论与结论

（一） 讨论

整个教学过程中，基于PBL 的情景式混合教学组学生表现出很高的学习热情，尤其是进行实地调研和方案讨论时都有很高的参与度，非常积极地表达的自己的观点。量化调查表的统计结果显示：对涉及学习积极性、创新意识、分析和解决问题的能力、团队协作和个人沟通能力各项调查满意度评分中，基于PBL 的情景式混合教学组显著高于普通混合教学组（P＜0.01 或P＜0.05），进一步证明学生在主观上对基于PBL 的情景式混合教学有很好的体验。期末成绩统计结果显示：普通混合教学组和基于PBL 的情景式混合教学组试卷成绩在单选题、判断题、名词解释题得分方面无显著差异（P＞0.05），但后者在多选题、简答题、论述题以及总成绩平均得分更高 (P＜0.01)。这说明基于PBL 的情景式混合教学模式虽然对学生单一知识点的掌握能力的提高不显著，但对学生的综合分析能力有显著的提高的作用。当然，教学过程中也发现了目前基于PBL 的情景式混合教学还面临的一些问题和困难，还需要进一步研究并解决当前尚存在的问题才能使之真正成为可行的教学方式。

表 1 普通混合教学组和基于PBL 的情景式混合教学组考试成绩比较

表 2 普通混合教学组和基于PBL 的情景式混合教学组满意度比较

一是当前国内尚缺乏PBL 情景式教学专用教材，现有教材都是按传统教学法编订的教材，一定程度上影响了学生思维的拓展。教师们只能自行根据教学目标来讨论和设计教学情景和问题，这可能由于教师的知识结构、学习经历、教学经验等原因，在问题的设置上可能在合理性、完整性等方面存在一些问题。所以，如果能有更多的教师们开展相关研究并编写较为规范的专用教材，则更有利于开展基于PBL 的情景式教学。

二是教学条件亟待提高。基于PBL 的情景式混合教学中，学生设计的实验方案与传统教学法存在很大差异，不同的小组所用到的材料和试剂存在较大差异，对实验条件的要求也相对较高，传统教学方案所用的仪器不能完全满足需求。因此，要很好地开展基于PBL 的情景式混合教学，就需要从整体上提升实验教学条件，安排一定的经费用于更新仪器和购买实验材料和试剂。同时还要为学生安排相应的进行小组讨论、学习的场所，安排一定的外出走访调研的经费。因此，还需要高校从上到下引起重视，加快提升必要的教学条件，才能很好地解决这一问题。

三是需要进一步研究如何优化和高效安排时间。教师在设计实验情景前要查阅大量资料，而后教研组老师还需要引导、组织学生讨论实验方案；在实验中要监督学生进行实验、协助学生解决实验过程中出现的各种问题等，所花费的时间和精力远大于普通的教学方法。学生也要根据情景、问题和任务，实地走访，查阅大量资料，讨论和撰写实验方案，设计出来的实验方案也不像传统实验方案那样经过反复推敲验证，执行起来存在一些问题，花费更多的时间才能完成。这样很容易占用其他课程的时间，从而影响其他课程的学习。因此，需有2 人或以上的教师组成教学小组，分工协作，控制好教学中的各个关键节点，同时考虑更多地采用一次实地走访同时进行多门课程调研或建设更多校内实习基地或合作单位等，指导学生合理、高效地安排和利用时间，才具有更高的可行性。

（二） 结论

基于PBL 的情景式教学模式适用于基础性实验的教学，大大提高了学生的学习兴趣和参与度以及他们的创新、团队协作、个人社交、分析和解决问题等全方位的能力，这与当前新农科背景下培养全面发展的人才目标相适应。