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