“课堂+项目”研究型教学提升学生知识整合与思辨能力的探索实践

［摘 要］ 新农科建设是推进高等农林教育创新发展的重要举措，是新生态教育发展的原动力。“自然资源生态学”作为生态学专业连接基础理论与应用技术的桥梁课程，着力培养学生从“生态学基础理论”向“生态学思维”转换，旨在提升学生知识整合与思辨能力。以“课堂＋项目”的教学模式，通过翻转课堂、学生自主研究、科学研究汇报等，探索了以研究为基础的研究型教学模式对知识整合与思辨能力提升的可行性，结果表明这一途径对生态学专业教育具有重要借鉴意义。

［关键词］ 科教协同；研究型教学；思辨能力；知识整合能力

［基金项目］

［作者简介］ 卢伟志（1985—），男，湖南岳阳人，博士，中南林业科技大学生命科学与技术学院副教授，硕士生导师，主要从事湿地生态学研究；李郑杰（1989—），女，河南周口人，博士，中南林业科技大学生命科学与技术学院讲师，硕士生导师，主要从事稳定同位素生态学研究；王光军（1966—），男，河南信阳人，博士，中南林业科技大学生命科学与技术学院教授，博士生导师，主要从事森林生态学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）45-0091-06 ［收稿日期］ 2023-07-10

2019年，新农科建设奏响“安吉共识”、“北大仓行动”和“北京指南”三部曲。2022年，教育部提出面向新农业、新乡村、新农民、新生态，加快新农科建设，推进高等农林教育创新发展。为更好地支撑服务农业强国建设，高水平农林院校需统筹推进科教协同培养创新性农林生态人才，要求学生在熟练掌握基础理论与专业技能的同时，具备较强的知识整合能力与思辨能力［1］。知识整合能力是实现知识转化与重新组合的能力，拥有整合能力才能将不同行业领域、技术水平、文化氛围以及思想内涵的资源进行整合，使之发挥最大的作用［2］。而思辨能力主要体现在对事物的分析、推理和评价能力上，包括情感和认知两个维度［3］。知识整合与思辨能力是学生能力培养的关键，也是国内生态学专业教育急需培养的能力。

尽管当代大学生知识面较宽，通过互联网便可获取大量生态学前沿，但长期追求“短”、“平”、“快” 导致获取的知识“碎片化”程度高，缺乏从宏观到微观、从理论到应用的知识整合能力，更缺少质疑与思考环境，导致思辨能力严重不足［3］。如何在生态学专业教育中提升知识整合与思辨能力，前期研究从教学方法改革多个维度进行了探究［4-7］，研究结果逐步表明研究型教学在知识整合与思辨能力提升上有积极意义［6］。研究型教学强调研究内容与过程，突出以研究为讲授对象、基础、纲领和导向［8］，且教师与学生改变“教”与“学”的关系转向“导”与“研”的形式，这种模式有利于培养学生的探索精神和知识应用能力，进而实现知识整合与思辨能力的培养［6，9-10］。

虽然研究型教学在专业培养中得到认可，但生态学科课程理论体系多而复杂，同时受研究平台与研究周期限制，在本科生生态学课堂内融入以研究为基础的研究型教学并不多见。然而生态学作为实践性学科，若有充足的研究型教学作为支撑，则可能会大幅度提升学生的知识整合与思辨能力［11］。“自然资源生态学”是一门新生态专业的核心应用创新课程，也是新生态专业研究与应用复合型人才培养的必修课程，理论性、技术性和实践性都很强，作为生态学专业连接基础理论与应用技术教学的核心课程，重点培养和提升学生知识应用能力、实践能力和团队协作能力，着力培养学生“生态学基础理论”向“生态学思维”转换，是开展研究型教学的绝佳实践课程。

一、自然资源生态学研究型教学模式构建

结合课程性质与教学目标，本研究采用“课堂＋项目”研究型教学模式对“自然资源生态学”进行课程改革，重点从研究项目选题与方案设计、项目实践与验证、过程评价与考核等进行研究型教学模式构建。

（一）项目选题与方案设计

研究型教学模式不再局限于传统课堂师生的问答互动，重点转变为学生主动发现课程相关研究问题，并进行科学选题与研究方案设计。教师首先对前沿性、研究性和基础生态研究过程进行展示，鼓励学生阅读相关材料，结合已掌握的知识点发现与提出问题，然后师生共同回答问题，建立探索式师生互动关系。例如在湿地资源的利用与保育章节中，通过讲授学生身边的例子“洞庭湖芦苇的刈割与弃收”，完整展示洞庭湖湿地生态相关理论与芦苇资源保护的矛盾关系，揭示科研探索自然资源、服务国家需求的科学启示。这一过程老师与学生及时互动获取学生知识掌握情况，回应学生的问题并鼓励学生将课堂所学引入社会所需。在此基础上进行科学合理的项目选题与研究方案的设计，形成譬如“洞庭湖芦苇与南荻的生态之争”、“冬季增温如何影响洞庭湖短尖薹草的生长”等系列项目。

项目实施之前，学生将拟订的选题与研究方案在课堂上汇报，通过课堂讨论和完善方可进行。课下组织学生认识科研平台，结合科研平台进一步确定可落地项目。通过这一系列过程，共同衍生出“课堂+项目”的研究型教学模式，课堂关系也由师生“教与学”变成师生“共研”。

（二）项目实践与实施

良好的科研实践平台是“课堂+项目”研究型教学成败的关键和基本保证。通过2022年和2023年项目实践，研究平台由校内温室平台逐步向校内温室、生态站、中宇宙控制平台扩展，实现了学生开展的项目研究逐步从短期的植物适应环境向长时序研究工作延伸。在此基础上，学生可以通过感兴趣或者拟定的自然资源生态学选题参加国家级、省级、校级等科研立项和学科竞赛，做到真正以课程为基础、以项目为驱动，引导学生利用学到的自然资源生态学知识分析问题、设计研究方案与验证方案，让学生真正将理论运用于实际问题的解决。

在这一过程中，任课教师对学生项目的指导并不随课堂教学和考试结束而终止，甚至于在项目结束后，还需组织学生进行项目的成果提炼和发表。以2023年课程实践过程为例，有学生针对“湖草植物的生殖生长如何响应全球变暖”进行了选题研究，探究增温对湖草生殖生长的影响过程与机制。项目开展过程极大驱动学生的兴趣，整个研究过程持续了六个月，最后将成果提炼并撰写论文，这一研究也引导了学生开展后续更深层次的研究。

（三）过程评价与考核

“课堂+项目”研究性教学模式不仅要求学生对生态学基础知识熟练运用，还要求学生具有思维的创新、分析和解决问题的能力，对学生的知识整合能力、思辨能力均有较高要求［12-13］。因此，课程的考核评价也需随之调整，除了包括纸质试卷，还将项目相关的过程与成果列入考核指标，同步考查课堂互动与项目执行过程中的表现。本项目将学习评价与多元教学活动过程有机融合，建立基于“课程档案袋”的评价体系，实现全过程考核与期终考核有机融合（表1）。基于课程档案袋着力探索高等教育中认可的综合素质教学评价方法，结合考试命题形式也逐步多样化、合理安排识记型、理解型和应用型实体的比例，做到科学考查学生运用“自然资源生态学”理论知识分析和解决问题的能力。

本研究中，“自然资源生态学”的考核注重了多元化和过程化，课程成绩主要由“试卷+课堂表现+项目”三部分构成，其中项目得分不仅占比较高，且相关元素在考试命题以分析题中再次呈现，重点考查学生运用所学知识分析和解决生态学问题的能力。项目的相关成果与过程性考查也使得学生保持探索热情，支持学生项目顺利完成。

二、“课堂+项目”研究型教学对知识整合与思辨能力提升的方案设计

（一）研究方案设计

研究关注并验证的问题是在生态学专业教育中如何通过一学期的“自然资源生态学”研究型教学实践来提升学生的知识整合与思辨能力。在研究型教学课程实施过程中，采用研究型教学的理念及模式，突出以研究为基础，要求学生在学期内独立完成一项研究，强调学生自主探索新知识，课程主要包括以下设计：

1.课程开始之初确定研究课题，以分组的形式开展持续一个学期的研究，研究后进行汇总与结果汇报，鼓励进行科研报告或论文的撰写。

2.本课程在讲授基础知识、基本概念的同时，还重点介绍当前研究进展，围绕讲授内容开展若干研究专题领域的讨论，并引导学生阅读本领域中知名的期刊论文。

3.课程内不定期与学生互动，开展研究过程的讨论与分析，指导学生采用生态学方法进行研究。

4.课程结束要求学生汇报研究情况，重点包括研究过程、研究内容、研究结果与经验教训。

（二） 研究方法

如表2所示，在评估指标选取上，知识整合能力重点评估探索式和利用式知识整合能力［14］，前者包含新型知识元素的组合和强化组合，后者包含基础知识元素的组合和强化组合，评测方式包括试卷评估与研究报告分析。思辨能力评估重点根据层级理论模型提出的认知与情感技能分析［3］，其中认知包括分析、推理和评价能力三方面，而情感包括好奇、开放、自信和正直坚毅四方面，评测方式包括板结构式访谈与研究报告分析（表2）。

（三）研究对象

本研究数据来自中南林业科技大学生命科学与技术学院生态学专业2020级学生。研究分为两组，其中实验组进行研究型教学（共两个班，62人），对照组（两个班，60人）实施传统语言知识点授课。这些学生在大一、大二上学期重点进行了生态学基本技能的训练，从二年级下学期开始进行应用生态学专业的学习。本研究的“自然资源生态学”这门课是已经学习了“生态学”这一课程，对生态学具有整体认知的基础。

（四）数据收集

本研究采用以下三种方法收集数据：

1.试题评估分析。知识整合能力包含基础知识的应用、课程专业知识水平的融合和课外知识能力的综合展示，此项通过设置试卷论述题考查学生知识整合能力，其中一道题为利用式知识整合题，考查对课堂知识的整合情况，另一道题为探索式知识整合题，对学科知识有适当延伸。比较实验组与对照组同学的论述题得分，反映出研究型教学有助于对生态学知识整合能力的提升。

2.半结构式访谈。在课程结束后，与选课学生进行面对面对话，深入了解学生对开展的研究型教学实践的看法。访谈内容主要围绕以下几个问题展开：对课程内容及授课方式是否感兴趣？研究工作开展过程是否有助于自己的分析、推理和评价等方面的能力？研究工作及其报告是否有助于对生态学知识整合能力的提升？在听课及完成研究作业阶段感觉有何困难？对自身的知识情况有无效应？本课程有30名学生参加了访谈，每个学生访谈时间为15分钟。

3.研究报告分析。由于研究汇报内容包括学生研究论文与研究课程报告，包括研究项目设计思路与思想、课程专业知识水平融合与项目成果之外，还包括演讲内容、语言表达、图表规范与团队协作能力。研究报告依据学生分析能力、推理能力和评价能力这三项标准来进行评估，依据好奇、开放、自信、正直坚毅四项标准进行情感评分。评估采用5分制评分，1分表示最差，5分表示最好，62个同学共分为12个小组，每组5～6人，以此评估学生的知识整合与思辨能力。

三、研究型教学对知识整合与思辨能力提升的结果分析

（一）研究型教学对知识整合能力的提升

通过期末试卷论述题对学生探索式与利用式知识整合能力进行评估，配对的双尾t检验结果表明实验组与对照组的探索式知识整合能力评分具有显著差异（p＜0.001）（表3），但对利用式知识整合能力差异并不显著（p＞0.05）。这一结果表明研究型教学使得学生探索式知识整合能力显著提高，但对利用式知识整合能力影响不显著。

分析不同类型教学对学生知识整合能力的影响发现，高达8组（共12组）对探索式知识整合能力评分可达5分，占到总组数的2/3；另有3组得分为4分，仅有1组得分为3分（图1）。然而对于利用式知识整合能力而言，有6组可达5分，5组得分为4分，有1组得分为3分（图1）。总体而言，以研究为基础的研究型教学对知识整合能力有正向影响，但相较而言，探索式知识整合能力比利用式知识整合能力提升幅度大，这一结果与试题评估分析结果表现一致。

（二）研究型教学对思辨能力的提升