张 真,李 胜,宿俊吉,栗孟飞,马绍英

(1.甘肃农业大学 生命科学技术学院,甘肃 兰州 730070;2.甘肃农业大学 农学院,甘肃 兰州 730070;3.甘肃农业大学 基础实验教学中心,甘肃 兰州 730070)

2018年8月,教育部专门印发了《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》,提出:“各高校要全面梳理各门课程的教学内容,淘汰‘水课’、打造‘金课’,合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度,切实提高课程教学质量。”所谓“金课”可以归结为“两性一度”,即高阶性、创新性和挑战度[1]。

《田间试验与统计分析》(以下简称《田统》)作为甘肃农业大学农学、种子、资环、植保、园艺、草业、林学等植物生产类专业的必修课程之一,知识面广,理论性、实用性强。并且它是每一个农业科技工作者必须掌握的基本工具,对提高农业生产水平、推动农业科学发展均具有举足轻重的作用。因此,响应国家号召,以学生作为主体,将知识、能力与素质有机融合在一起,使学生在获得有效知识的同时能够获得良好的课程主观感知,提高这门课程的“含金量”势在必行!

《田统》的教学内容主要包含“田间试验设计”与“数据统计分析”两部分。通过课程教学,可使学生掌握以下三方面的技能:第一,能够制定合理可行的试验方案;第二,能够科学的整理、描述所收集到的具有变异的资料,揭示出隐藏在内部的规律性,并能根据生物统计学原理正确选用统计分析模型,进行数据的处理与分析,给出科学的结论;第三,能够熟练应用数据分析软件绘制适宜的统计图表、对试验数据进行正确的统计分析。但《田统》学习过程中会涉及大量的数学公式以及一些抽象的概念,具有内容多、公式多、概念多、难记、难理解(简称“三多两难”)等特点。针对以上教学目标及课程特点,从金课的“两性一度”出发,笔者对《田统》教学体系的建设提出以下改革思路。

一、改进教学模式,丰富学习方式,强化课程创新性

(一)“学习金字塔”理论指导下的翻转课堂

“学习金字塔模型”的研究成果来自美国缅因州的国家训练实验室,它是利用数字形式记录了学习者通过采用不同学习方式,在两周以后还能记住的内容量(用平均保持率表示)。研究结果显示:如采用听讲、阅读、声音、图片、示范、演示等被动学习方式,学习效果在30%及以下;而采用小组讨论、实际演练、做中学、马上应用、教别人等主动教学方式的学习效果均在50%以上[2]。笔者在该理论的启发下采用了“角色翻转”的课堂模式,学生满意度高,教学效果好。

例如,“参数区间估计”是基于理论分布和统计假设检验知识内容的拓展,为了考查学生对学过内容的理解和掌握情况及独立探索学习的能力,把“参数区间估计”作为学生课后自学内容,并以小组为单位,将学习成果在课堂上以板书或PPT形式进行教学展示,还包括有其他小组向展示小组提问环节,从而使学生能够对所学知识深入理解、融会贯通、举一反三,同时,也锻炼了学生的语言组织及表达能力,并体现了团队协作的精神。

(二)案例式教学

案例教学(Case Method)是一种让学生把自己纳入一些模拟或现实生活中的场景来进行学习研讨的一种教学方法,整个过程中,要求学生自己去思考、去创作,不但能最大限度地调动学生学习的自主性,而且能培养学生独立思考和解决问题的能力[3]。我们在《田统》教学当中也验证了这种教学模式的优势。

例如,卡平方测验的应用之一就是独立性测验,即根据某一质量性状的各个属性类别与某一因素的各个水平利用统计次数法得来的次数资料判断某一质量性状的各个属性类别的构成比与某一因素是否有关,如种子是否灭菌与植株发病率是否有关;杀虫率与杀虫剂种类是否有关等。但由于农业科学研究中试验对象是生物体材料,相关试验周期较长,需要空间较大,不便于开展《田统》实践教学,因此,我们以理论知识为依据,将统计方法与实际生活联系,采用案例式教学,要求学生以小组为单位自行研讨设计试验方案,将调查融入生活,变换试验因素及性状,如抽样调查并分析我校男生、女生对面食和米饭的喜好程度是否相同,即主食的喜好是否与性别相关。通过这种教学模式的引入,将理论与实践联系起来,很大程度上提高了学生对这门课程的兴趣,也提升了对理论知识的掌握和应用水平,同时提高了学生独立思考问题、解决问题的能力。

(三)参与式教学

“参与式”教学是一种能够激发学生兴趣和自我探索的教学方式。在一些统计概念的教学中准备一些“参与式”教学的素材,能够让学生更加深刻地掌握统计数和参数背后的真正含义。

例如,在开展“平均数与变异数”的教学内容之前,要求同学们预习相关章节并以宿舍为单位收集身高及体重数据,并计算样本的平均数、方差、标准差及变异系数。课堂当中,会将结果收集并展示,告知学生通过这些数据能够获得哪些信息,该如何去理解和应用。比如,平均数就是说明资料集中性质的统计量,可以作为资料的代表值,身高平均数最大的一组同学和身高平均数最小的一组同学同时站在讲台上,可明显看出前者高于后者;变异数是说明资料离散程度的统计量,标准差最大的一组同学与标准差最小的一组同学站在一起比较,很明显能够看出变异数大的一组同学身高更加的参差不齐,而变异数小的一组同学高度比较均匀。再比如,从数据中选出一组身高变异系数大,但体重变异系数较小的学生站在前排,可以看出这组同学虽然身高参差不齐,但胖瘦却很均匀,从而教授学生可以利用变异系数对于单位不同的试验指标的离散程度大小进行比较。通过这种方式,能够使每位同学参与到教学过程,使学习内容能够更加直观地呈现出来,一方面增加了学生的学习积极性和课程的趣味性,另一方面也降低了课程的难度,便于学生理解和接受。

(四)线上线下混合式教学

混合式教学是一种将线上的数字化在线教育与线下的课堂教学相结合的教学方法,强调以学生为中心,充分发挥学生作为学习主体的积极性、主动性、创造性,并借助在线教育资源与信息技术促进课程教学,以达到更加有效的学习效果[4]。

契合新课程改革精神,《田统》课程基于网络教学平台,开展了线上线下混合式教学,主要是对线上教育平台中的课程资源进行了完善。首先,将每一章节的重点难点内容录成小视频(播放时间5min之内)支持学生课后复习巩固,如果学生在课堂上没有很好地掌握,课后也可通过观看视频查缺补漏。如“小概率事件实际不可能性原理”,是统计推断的基本依据,是贯穿各种假设检验方法的指导思想,在小视频中,讲述如何利用该原理简单地解决科学问题,通过图文并茂,形象生动的事例,录制了3分钟26秒的小视频;制作此类在线知识点小视频共46个,学生反馈良好。其次,将课后作业习题讲解录制成小视频,可提高教师的工作效率及学生的学习效率;再次,学生在线提问,老师可及时获知学生学习过程中遇到的问题并随时答疑,促进师生互动,为学生的学习提供个性化的帮助和指引;最后,增加线上测试及讨论环节,为过程性考核提供依据。

(五)其他

首先,课程虽然具有“三多两难”的特点,但该课程作为一门工具,不应过度注重于公式的推导,而是引导学生如何正确地去理解、使用和分析,否则对于一些数学基础薄弱学生,会削弱其学习兴趣;其次,不要求学生千篇一律地大量抄写笔记或者PPT内容;该课程章节之间衔接性强,应给学生建立一个完善知识体系的框架,从每一章到每一节至每一个知识点,有重点地切入,且在讲授的过程中,要求学生应专心听、专心思考,先“吸收”,再通过相关练习去“消化”,“消化”后根据自己对知识点的理解用文字记录,形成适合“自己的笔记”,这样可以非常有效地加强知识点的记忆,从“被动学”转变为“主动学”。此外,在课程后期,针对学生所学专业选择相关的高质量科技论文,对其中的研究目的、意义,采用的试验设计的方法,数据的收集,以及文章中所采用的数据分析的方法、图表的制作,结果的分析描述等方面结合所学知识进行全面的剖析,这对于学生将来解决科学问题具有非常重要的意义和作用,同时能够体现该课程的科学价值,使学生获得良好的课程主观感知。

二、建立多元评价考核体系,提高课程挑战度

考试是教学的重要环节,是检验学生学习效果并衡量教师教学效果的重要方式和渠道。传统的考核体系主要包括期末成绩(60%)、期中成绩(10%)、实验成绩(20%)、平时成绩(10%,由考勤、作业及课堂表现构成),这种对学生在学习过程中的真实表现并未全面客观地体现出来。因此以人才培养目标为核心内容,在确保考核工作的科学合理、公平公正的基础上,探讨实施多元化、多维度、多角度的考核依据及标准尤为重要。

《田统》课程在线上线下混合式教学的基础上,也对评价考核体系进行了优化:过程性考核成绩比例占50%,综合成绩比例占50%。其中,综合成绩包括期中成绩、实验成绩和期末成绩,分别占到10%、10%和30%。过程性考核成绩反馈了线上学习的状况,包括考勤、预习、视频观看、线上测试、讨论次数等,此外,还反馈了线下翻转课堂及课堂教学活动的参与度及学习效果。

另外,我校双六十政策(最终成绩和期末成绩必须均达到60分)的落实也推动了学生学习的积极性和主动性,使期末成绩显著上升,挂科率明显降低。

三、强化实践教学

实践教学在高等教育教学中具有重要的作用,是理论教学的补充与延伸,是深化课堂知识不可缺少的环节。教学过程中,学生在掌握了试验的要求、目的、性质和步骤的基础上,亲自参与试验实施的整个过程,这样对学生今后从事相关工作将有很大的帮助。

因此,在新的课程体系建设中,我们将之前配套在课程中的6课时实验分离出来,形成具有单独课程代码的《田间试验与统计分析实验》,共16学时,由两大部分构成:田间试验的设计与实施和基于Excel、SPSS统计软件的应用,前者包括田间试验计划的制订、试验地的准备和区划、田间试验的观察记载和常规的取样测定方法等;后者包括数据整理、录入与统计描述、资料的整理、统计图的制作、t检验、方差分析、卡平方检验及直线回归分析等。使学生学以致用,既能动手参与又能动脑参与,凸显学习的能动过程[5]。

四、将思政教育思路融入课程教学中,思政育人

高校教师的职责是教书育人,即讲授专业知识的同时,注重德育元素的融入与渗透,发挥课程的隐性思政教育功能,从而达到大学立德树人的根本目的,包括引领学生热爱专业、诚实守信、学术规范、重视实践、尊重客观规律,不弄虚作假等。

《田统》课程旨在培养的统计素养,一是使学生建立专业自信,强化社会责任感,如开讲第一课,我们会告知学生进行农业科学研究的目的是解决我国农业生产中目前及将来所面临的实际问题,发展我国的农业生产力,这也是农业工作者的使命与责任,也是我们的初心;二是注重制定试验方案的合理性、可行性及科学性,体现专业素养,如我们强调,仅仅掌握试验设计的方法是远远不够的,没有夯实的专业基础知识作为指导,就只能纸上谈兵罢了,所以要注重课程之间的关联性;三是试验实施过程中具备认真严谨、一丝不苟的工作态度,由于试验结果是要指导农业生产的,试验过程的不严谨就会得到错误的结论,而错误的结论就会导致农业生产受创;四是收集数据时严谨求真的务实态度;五是处理数据时应具备精益求精的工匠精神;六是分析数据时应具备唯物辩证的科学思维;七是解释数据时需要理性实证的谨慎探索。这些都是农业人必备的基本科学素养。

五、教学反思

笔者认为,检验课堂质量的重要依据及本质为“是否能够唤起学生对知识的渴望,学生是否收获到实实在在的知识,学到的内容对大学生今后的发展是否有用,学生是否能感知到其价值”,这是至关重要的,而非通过课程的“过度包装”,打造华而不实的教学过程哗众取宠,所以过程固然重要,但过于注重表面上的“热闹”,反而会忽略教学的本质[6],本末倒置,何谈提高课程含金量!