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基于OBE和科教融合理念的创新型教学模式的探索与实践以“高级草地生态学”研究生课程为例

花匠小妙招
2024-11-12 18:04

研究生教育是实施创新驱动发展战略和建设创新型国家的重要支撑力量。推进研究生创新人才培养和高质量发展，是我国高等教育领域当前面临的重要任务之一。在研究生教育中，课程体系对于研究生知识结构的构建、创新思维的培养和综合能力的提升具有非常重要的作用[1-2]。当前的研究生教育已将提升课程知识的基础性和延展性，培养学生的创新能力和实践技能作为重要目标[3]。科教融合，作为国际一流大学的核心办学理念，代表了高等教育人才培养的理性认识和前瞻性的教学模式[4],其尊重学生的“求知本性”，引领学生开展探究式学习，旨在激发学生的创新潜能和创造力[5]。研究生既是教学对象又是科研主体，这种双重身份凸显了教学与科研目标的高度契合性。科教融合正是依托研究型高校的创新优势，将科研的精髓和前沿知识融入教学，因而成为培养高水平复合型创新人才的重要途径。

相比本科教育，研究生教育普遍存在重科研、轻教学等现象，任课教师对教学的重视程度不足，采用的教学方法较为单一，未能有效地实现从本科到研究生阶段教学方式的有效转变。尽管科教融合的教学理念已在国内外众多研究生课程中得到了推广和应用[6-7]，但不同学科体系下的研究生培养模式各具特色，需针对各学科的特色设计个性化的教学模式。为此，本文以“高级草地生态学”研究生课程为例，通过引入成果导向教育（outcome-based education，OBE）理念和教学方法，实现科研与教学在理念和实践中的双重融合，以期为我国培养具有高素质和创新精神的卓越农林研究型人才提供有效途径，也为研究生教育模式的创新与发展提供有益的参考。

一. 基于OBE和科教融合理念实施课程教学改革的重要意义

OBE是一种以学生学习成果产出为导向的教教育理念，于20世纪80年代在美国兴起，重点关注学生能力的提升和预期学习成果的达成，强调以学生为中心合理安排教学活动[8]。在OBE理念的指引下，整个教学设计和实施的全过程都紧密围绕学生如何达到预定的学习成果来展开。这意味着教学内容、学习时间以及学习方式都会根据学生的个体差异和需求而采取多元化、个性化的调整。在工程教育领域，OBE理念推动了工程教育的深度改革，提高了工程人才的培养质量，已成为国内工科院校广泛关注的焦点，引领着工程教育的发展方向。

OBE理念与科教融合的教学模式在教育中能实现协同互补。首先，OBE理念以学生为中心，通过激发学生的主观能动性，鼓励学生主动探索而非被动接受知识，注重培养学生的自主学习能力和创新精神。其次，OBE理念倡导个性化教学，能够突破传统“车厢”式教学的局限性，通过实施目标导向的教学设计，结合提问和深度讨论，使课堂从单纯的知识传授转变为以探究为核心的“问号”课堂。教学内容也不再局限于教材的理论学习，而是扩充到课堂外的实际运用，将知识转化为能力，实现“第二课堂”的育人成效。此外，OBE理念强调研究型教学而非传统的灌输型教学，注重将科研成果与教学内容深度融合，将课堂理论知识转化为实际操作能力，使学术研究与教育实践相互促进，不仅能够提升学生的科研信念、团队合作能力和解决实际问题的能力，同时在培养学生态度、信念和价值观方面具有重要意义。

科教融合理念强调科学研究与教育教学的紧密结合，有助于将最新的科研成果和理论知识融入教学过程，引导学生深入学习前沿知识和技术；同时，能够打破学科壁垒，促进不同学科间的交叉融合，培养学生的跨学科思维和综合素质。因此，将OBE和科教融合理念协同耦合，有助于培养具有创新精神和实践能力的研究生人才。

BOPPPS教学模式是将传统的教学过程细化为6个环节，即引入（bridge）、目标（objective）、课前评估（pre-assessment）、学生参与学习（participatory learning）、课后评估（post-assessment）和总结（summary）。将OBE理念与BOPPPS教学模式相结合在教学实践中取得了较好的教学效果。而将OBE与科教融合理念相结合的创新型教学模式仍有待进一步深入研究。因此，探索基于OBE和科教融合理念的课程教学改革实践对于培养具有创新精神和实践能力的研究生人才具有重要意义。

二. “高级草地生态学”研究生课程教学的特点及存在的问题

一 “高级草地生态学”研究生课程教学特点

“高级草地生态学”是北京林业大学草学专业方向针对研一学生开设的选修课，其课程内容在当前草原生态保护修复、草原生态文明建设和“双碳”目标实现中发挥着重要作用。鉴于研究生在本科阶段已系统学习了“生态学”“草地生态学”等前序课程，对生态学领域的基础概念和理论有了较为深入的了解，因此“高级草地生态学”课程在深入贯彻OBE和科教融合理念时具备一定的基础。首先，研究生对课程基础知识已较为熟悉，为课程的深化学习提供坚实的基础，能够更有效地进行知识的拓展和应用。其次，经过半学期的课程学习，研究生对研究生课程的授课方式也有了较为清晰的认知和适应，这为教师摆脱传统授课方式，采用创新型教学方式提供了有利条件。教师可以通过增加课程知识的应用和实践环节，有效提升学生的创新能力和解决问题的能力。此外，课程教学人数不超过15人的小班制教学模式，为实施研讨式、案例式和项目式等研究型教学方法提供了有力保障，使得教师能够更深入地了解每位学生的学习情况，确保每一位学生都能得到个性化的教学指导和关注，满足不同学生的学习需求，进而提升教学效果。

二 “高级草地生态学”传统课程教学存在的问题 1 教学理念和模式传统滞后，难以满足个性化的教学需求

在传统的教学模式中，教师将学生对课程内容的理解和掌握程度作为教学的终极目标。然而，对于“高级草地生态学”这门系统性较强的课程来说，依赖于教师的单向知识传授和学生被动听课的机械化的教学方式很容易让学生感到枯燥无味、产生厌学情绪、丧失主动学习的兴趣和动力，进而导致教学效果大打折扣。另外，传统的教学内容和古板的教学过程已无法适应新时期知识时代的飞速发展和学生的个性化需求。因此，随着教学需求的日益多元化和个性化，对“高级草地生态学”课程融合创新的需求变得更为迫切，传统的授课模式已逐渐难以适应这种教学模式的发展。

2 教材内容更新不及时，教学案例脱离学生实际

由于国内缺乏针对性的研究生教材，因此“高级草地生态学”课程选用高等教育出版社的生态学名著译丛《禾草与草地生态学（Grasses and Grassland Ecology）》作为教材。该教材发行于2018年，然而该译著的国外版本是2009年出版的，教材内容相对陈旧滞后，无法展现草地生态学领域的研究进展，导致学生无法在课堂上获得最新的研究技术、方法和理论，从而限制了学生科研能力和科研素养的提升。此外，教材中的大多数教学案例来自北美草原，这些案例所描述的生态系统类型、动植物种类及其生长特性对于国内学生来说较为陌生。由于缺乏对案例内容直接体验和感性认识，学生难以产生深刻的共鸣，进而影响了案例式教学的授课效果。因此，急需寻求更为新颖、贴合国内实际的教材和案例资源，以确保学生能够获得最新、最实用的知识和技能，提升他们的科研能力和实践水平。

3 人才培养模式较为单一，缺乏多元化人才培养策略

当前，传统的课程教学以理论知识的传授和灌输为主，未能有效地提供给学生将理论知识与实践相结合的机会，也缺乏将所学课程知识综合运用的训练环节。传统的教学模式过于注重草地生态学研究型人才的培养，专注于提高学生的科研思维和科研创新能力，而在思想引领和价值观塑造方面尚显不足。此外，未能有效实施因材施教，导致学生的个性化培养受限，难以激发他们的自主学习能力，同时也缺乏多维能力的提升途径，极大地限制了学生的全面发展。因此，在“思想引领、知识传授、能力提升”三位一体的课程建设的要求下，传统的“高级草地生态学”课程教学已无法满足新时期国家对研究生人才培养的多元化、高层次需求，迫切需要对现有的教学模式进行革新，实现理论与实践的紧密结合，推进个性化培养，并加强思想引领和价值观的塑造，以培养出综合素质高，能够适应时代需求的高层次人才。

三. 基于OBE和科教融合理念的“高级草地生态学”课程教学改革思路

“高级草地生态学”课程的教学目标是致力于培养科教融合的创新型和复合型人才。为实现这一目标，提出了具体的教学改革思路（见图1）。课程充分尊重研究生的主体地位，着重从基础性和适应性2个维度培养研究生的创新能力。首先，基于OBE理念，鼓励学生根据自己的兴趣选择独立的研究方向。在课程教学过程中，实施项目式教学，引导学生以课程知识为基础，通过发现问题、提出假设、设计实验、验证假设、解决问题的全过程，逐步培养学生的基础性创新能力。其次，结合课程内容开展针对性的案例分析和小组讨论等，以结果为导向，激发学生的学习兴趣，鼓励研究生积极探索，将理论知识与实际相结合，加深课程知识的运用能力，不断提升研究生的适应性创新能力。

图 1 基于OBE和科教融合理念的“高级草地生态学”课程教学方案

“高级草地生态学”课程注重培养研究生的知识获取、学术鉴别、独立研究以及解决实际问题的能力，积极营造民主的学术氛围，鼓励学生间相互协作，促进师生间、生生间的深入交流与互动。课程教学效果的评价以过程性考核方式为主，不再拘泥于传统的以课程知识掌握程度为主的考核，而是强调对学生创新思维能力和实践技能的培养。

四. 基于OBE和科教融合理念的“高级草地生态学”的教学实践

一构建满足学生个性化需求的课程体系

在构建课程体系时，深入贯彻OBE理念，精心设计和完善教学内容，为学生提供3类研究方向，包括基础研究、应用研究和生态工程管理。任课教师明确介绍每个研究方向的学习目标和学习方案，鼓励学生根据个人兴趣和职业规划自由选择。在制定课程教学大纲时，更加突出科研导向，确保学时分配能够兼顾理论知识学习、创新思维训练和科研实践设计等多个方面。实施项目式人才培养模式，以问题为导向，引入实际问题案例，引导学生主动探索并解决问题。根据学生的不同兴趣提出特异性的学习目标，以满足他们的个性化需求。在课程成绩评价方面，突出成果为导向，不仅关注学生的学习成果，也注重学生在学习过程中的表现和成长。同时，根据课程进程和教学反馈不断优化课程教学体系，以提高教学效果。

二构建融合科教理念、紧跟科学前沿的教学案例库

结合研究生人才培养需求，在授课前，任课教师深入分析上年度课程的教学反馈，及时调整和优化课程内容，修订教学大纲和教案，力求在传授理论知识的同时，强化科教融合理念与教学内容的深度融合。在理论知识的讲授过程中，案例教学作为一种高效的教学手段，能够将前沿研究成果生动地引入课堂教学，相较于枯燥的传统教材，更能激发学生的学习兴趣。因此，在教学中任课教师特别注重融入前沿案例和研究项目，使教学内容呈现出层次递进的特点，激发研究生的创新思维，培养他们解决实际问题的能力。例如，在讲授草地固碳功能这一关键的生态系统服务功能时，引入学院在读博士研究生在我国内蒙古地区开展的草地碳汇估算的研究案例，使学生们直观地理解野外调查与科学研究是如何相互融合和相互促进的，从而深入理解草地碳库的组成部分、计量方法以及草地的碳汇固碳潜力。同时，引入2022年《Science》中有关草地固碳潜力的前沿研究论文，给学生们提供一个国际视野下的学术参照，帮助学生将课堂上学到的理论知识与实际应用紧密结合，引导他们站在更高的角度理解草地固碳的重要性，思考如何实现科学研究服务于国家战略和可持续发展的目标。案例教学强调理论与实践相结合，进一步提升了学生对知识的理解和运用能力以及解决问题的能力。

同时，“高级草地生态学”研究生课程依托“草地生态学”“恢复生态学前沿”等前序课程，并结合学院自身的特色，构建了一个从本科到研究生阶段的系统教学案例库。这个案例库不断根据学科发展和科研进展进行扩充，紧跟前沿科学研究，深化了学生对课程知识的理解和运用能力。

三构建特色鲜明的科教融合创新实践平台

科教平台的构建是实现科教融合的基础和前提。“高级草地生态学”课程摒弃了传统的讲授方式，充分利用日益开放的学术资源平台。在每次授课之余，任课教师分享与课程内容紧密相关的前沿学术报告，引导学生在深刻理解课程精髓的同时，洞察研究的前沿动态和热点，进一步推动科教融合的实现。当前，国内“高级草地生态学”课程大多开设在农业院校，课程内容更多地倾向于草学与农学或畜牧学的融合，而对于学生的农学创新思维和实践技能的训练略显不足。因此，“高级草地生态学”课程紧扣学校特色，突出草原生态修复、草原生态工程、林草复合系统构建等特色的课程知识体系，依托学院在内蒙古科右前旗林草过渡区的草原科研基地作为科教融合的创新实践平台，围绕草地生态修复、林草复合系统构建和智慧草原建设等领域开展项目式创新实践，培养学生从自然规律中发现问题，将共性知识与创新思维相结合，吸纳借鉴林业系统科研的先进经验，并融入课程创新和实践，从而突显课程的林草行业特色。此外，积极探索“理论—实践—研究”三方协同育人模式，为学生提供实验室、野外教学实践基地等多元化的科教平台，并结合项目式教学模式，以问题为导向，鼓励学生在课程学习过程中自主设计实验，课程结束后利用科教平台开展相关实验，加强实践技能的培养，促进教学和科研相辅相成、相得益彰。

四构建多元化的人才培养模式

个性化人才培养是OBE理念的核心，是新时代研究生教育中人才培养工作的重点。“高级草地生态学”课程涵盖面较广，既包含生态学领域的基础研究，也包含草原生态修复和重大生态工程等应用性较强的课题。因此，该课程既注重培养学生掌握草原生态修复和草原管理等的应用技能，又强调激发学生的研究兴趣，提升他们探究学科前沿和进行基础研究的能力，从而满足个性化人才培养的需求。任课教师基于OBE理念和科教融合的创新实践平台，在课程开始前鼓励学生根据个人的研究兴趣选定研究方向，设定课程教学目标，并围绕这些目标进行问题的发掘和研讨。学生通过系统学习课程理论知识、教学案例和前沿学术报告，以问题为导向自主查阅文献，进行文献调查、数据搜集与分析、设计研究方案或科学实验、课程汇报等，将课程知识与科研方向相融合，从而实现自身的个性化需求。任课教师在授课过程中，实时回答学生的疑问并鼓励学生积极探索，通过师生交流、生生交流等方式，及时掌握学生对课程知识的学习效果，结合过程性考核模式，实现对学生培养过程的积极参与和培养效果的实时感知，为学生提供个性化和多元化的学习路径，并鼓励学生相互协作共同完成研究目标。在这一过程中，学生的创新思维和团队合作能力得到了充分的锻炼和提升，教师的角色也发生了转变，他们不再是教学的主体，而是致力于为学生提供解决问题的思路和方法，培养学生分析和解决实际问题的能力，并为不同志向的研究生量身定制特定的学习目标和学习方案。

五. 基于OBE和科教融合理念的“高级草地生态学”研究生课程的教学改革成效

2021年，“高级草地生态学”进行了全面而深入的教学改革实践。为了确保教学改革的成效，笔者广泛收集了学生的教学反馈，并对教学改革前后的教学效果进行了评估。

一学生的主观能动性不断提高

相比传统教学模式，基于OBE和科教融合理念的教学模式改变了以教师为中心、学生被动听的“灌输式”模式，学生能够积极主动地探究专业知识的深层次运用，学习的主动性明显提升。同时，学生对课程教学的评价也从2021年教学改革前的93.45分提升至2023年的97.27分，并一致反馈新的教学模式切实有效地提升了课程理论知识的深度和广度，表明学生对课程的教学理念和教学效果较为认可。

二研究生的培养模式不断丰富

本次教学改革突出成果导向，注重学生的多元化培养。学生在进行结课汇报时，能够根据自身的兴趣选择研究方向，且选择的方向基本无重合，充分体现了兴趣的多元化和个性化。同时，小班授课的方式也让学生们互相借鉴学习经验，通过提问、答疑等方式拓展了课程知识，提高了课堂参与度和学习热情，结课论文质量大幅度提高，创新思维能力明显提升。相比传统的以单一课程知识掌握为主的教学模式，新的教学模式切实有效地实现了多元化和个性化的研究生人才培养，提升了学生的科研素养、理论联系实际的能力和团队合作能力，为不同领域的创新型优秀人才培养提供了参考。

三学生的价值观念不断强化

草原生态保护和修复、草原生物多样性保护、退化草原恢复与治理等课程内容，与当前国家生态文明建设和“山水林田湖草沙”系统治理理念紧密相连，精心设计这些课程内容，系统强化了学生的价值观念。学生在研究相关资料的过程中，能深入理解草原生态的复杂性和脆弱性，也能主动感知到国家对于生态文明建设的决心和信心，极大地提升了研究生的家国情怀，激发了他们主动参与草原保护和修复的使命感和荣誉感。学生不再仅仅是被动的接受者，而是成为了草原保护事业的积极参与者和推动者，从而实现了课程思政教育的预期目标。这种结合实践和研究的教学方式更能深入人心、产生更为深远且持久的思政教育效果。

研究生人才培养的核心是提升科研创新能力和解决实际问题的能力。科教融合是培养创新人才与实现协同创新的重要途径。本文以“高级草地生态学”研究生课程为例，基于OBE理念，以成果为导向，深化科教融合，构建了特色鲜明的研究生课程体系，确立基础研究、应用研究和生态工程等多元化的研究方向，根据学生的科研兴趣制定个性化的学习目标；从课程知识学习、创新思维训练和实践技能提升3个方面，探索了科教融合协同创新模式的实现路径，促进了学生的多元化发展；搭建了科教融合创新实践平台，转变了传统的“以教师为中心”的教学模式，提升了学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，从而培养出既具备理论深度，又拥有实践能力和创新精神的高水平科研创新型人才。