《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)研究

《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)研究摘要：當(dāng)前，《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)存在教學(xué)方法僵化單一、教學(xué)內(nèi)容陳舊零散、教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果至上等問題，不能很好地適應(yīng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要?；诜D(zhuǎn)課堂的《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)設(shè)計(jì)，是以建構(gòu)主義理論、掌握學(xué)習(xí)理論為理論支撐，以問題為導(dǎo)向，利用信息技術(shù)幫助學(xué)生消化課前材料和進(jìn)行線上討論，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。翻轉(zhuǎn)課堂下的《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生學(xué)習(xí)方式更加多元，學(xué)習(xí)主動(dòng)性和合作能力增強(qiáng)，課堂關(guān)注度提升。關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;分子生物學(xué)；實(shí)驗(yàn)課教學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)；混合式教學(xué)ADesignofMolecularBiologyExperimentalTeachingAbstract'.Atpresent,therearesomeproblemsintheexperimentalteachingofMolecularBiology,suchasrigidandsingleteachingmethods,outdatedandscatteredteachingcontents,andthesupremacyofteachingevaluationresults.TheteachingdesignofexperimentcourseofMolecularBiologybasedonflippedclassroomissupportedbyconstructivismtheoryandmasteringlearningtheory,andisproblem-oriented.Inthispaper,informationtechnologyisusedtohelpstudentsdigestpre一classmaterialsandconductonlinediscussionstomeetthelearningneedsofdifferentstudents.UndertheflippedclassroomteachingdesignofexperimentcourseofMolecularBiology,students)learningstylesaremorediversi-fied，learninginitiativeandcooperationabilityareenhanced，andclassroomattentionisenhanced.Keywords：flippedclassroom;MolecularBiology;experimentalteaching;teachingdesign;blendedteaching《分子生物學(xué)》在生命科學(xué)中居于核心地位，其基本理論和研究方法已經(jīng)滲透到遺傳學(xué)、生理學(xué)、微生物學(xué)等各個(gè)學(xué)科之中，因此高等院校中凡專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中包含掌握現(xiàn)代生物技術(shù)，《分子生物學(xué)》都是其必備基礎(chǔ)課之一*實(shí)驗(yàn)課教學(xué)是《分子生物學(xué)》課程教學(xué)中的重要組成部分，是基礎(chǔ)理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐力量的主渠道*高效的《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，不僅能讓學(xué)生對(duì)課程的應(yīng)用和意義有具體而全面的理解，還能提高學(xué)生的實(shí)踐操作技能，提出問題、分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新性思維?！胺D(zhuǎn)課堂”尊重學(xué)生的主體性地位，其核心是先學(xué)后教和以教促學(xué)E*2018年9月，教育部印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》，提出“要以學(xué)生發(fā)展為中心,通過教學(xué)改革促進(jìn)學(xué)習(xí)革命，積極推廣小班化教學(xué)、混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂”⑵*因此，結(jié)合自身教學(xué)改革實(shí)際情況，逐步探索出一套基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課混合式教學(xué)模式，對(duì)于提升課程教學(xué)效果，對(duì)于學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和理論知識(shí)的內(nèi)化至關(guān)重要。1《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)現(xiàn)狀在《分子生物學(xué)》教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力的重要環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)，除了驗(yàn)證和鞏固分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)踐操作能力外，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、歸納綜合以及設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的能力。然而，當(dāng)前《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)存在教學(xué)方法僵化單一、教學(xué)內(nèi)容陳舊零散、教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果至上等問題，不能更好地滿足培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的需要。1.1教學(xué)模式僵化單一，學(xué)生學(xué)習(xí)消極被動(dòng)教學(xué)方法是教師在組織和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的過程中，為達(dá)到教學(xué)目標(biāo)而采取的策略方法等。在教學(xué)方法上，教師要激勵(lì)學(xué)生自主、合作、探究，要引導(dǎo)學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)問題、善于思考分析、敢于發(fā)表自己觀點(diǎn)。注入式、教師專制的“一言堂”式教學(xué)方法無形地剝奪了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，抑制了學(xué)生本應(yīng)該活躍的創(chuàng)新思維，使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，惰于深入思考和探究。沒有一種教學(xué)模式能適應(yīng)所有的學(xué)生，為此，教學(xué)模式不能固定不變，教學(xué)方法也不能抱殘守缺，否則，難以取得很好的教學(xué)效果。長期以來,教師在《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課按照傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?shí)驗(yàn)操作等程序進(jìn)行講授教學(xué)，這種教學(xué)模式在給學(xué)生傳授學(xué)科知識(shí)方面有其積極的一面，但是在實(shí)際教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)學(xué)生的積極主動(dòng)性不高，參與度不夠等問題。學(xué)生只是被動(dòng)地認(rèn)為“實(shí)驗(yàn)課的主要目標(biāo)是對(duì)理論課知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證”，往往教師講授完畢，學(xué)生就開始按部就班的操作，缺乏對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的獨(dú)立思考,難以培養(yǎng)出學(xué)生對(duì)于科學(xué)研究的興趣。1.2課程內(nèi)容組織零散，學(xué)生體驗(yàn)枯燥乏味課程內(nèi)容要考慮到各種課程要素，使之組織成課程結(jié)構(gòu)，并使這些要素在動(dòng)態(tài)運(yùn)行中產(chǎn)生合力，以有效地實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)。為此泰勒提出三條基本原則:連續(xù)性、順序性和整合性⑶。課程組織過程中，首先要關(guān)注課程內(nèi)容本身的邏輯順序，即教學(xué)內(nèi)容是否符合學(xué)科體系；同時(shí)也要關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)課程內(nèi)容時(shí)的心理過程（心理順序），即教學(xué)內(nèi)容需為學(xué)生而設(shè)計(jì)，應(yīng)符合學(xué)生的心理認(rèn)知習(xí)慣，如若不然，學(xué)生理解有困難就容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒，教師就會(huì)事倍功半。當(dāng)前，《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課大多都是教師僅憑教材去教學(xué)，而教材的內(nèi)容大多陳舊過時(shí),沒有跟隨時(shí)代的變化而變化，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間孤立且沒有關(guān)聯(lián)，難以形成統(tǒng)一的教學(xué)體系。1.3評(píng)價(jià)結(jié)果至上，學(xué)生發(fā)展片面畸形一般而言，教學(xué)評(píng)價(jià)的范圍是較為寬泛的，它常常設(shè)計(jì)到對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)管理、教師、學(xué)生等因素的全面的評(píng)價(jià)，其中最主要是對(duì)教師的教和學(xué)生的學(xué)做出評(píng)價(jià)。其評(píng)價(jià)結(jié)果意在為總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)教學(xué)提供反饋信息。對(duì)著課程標(biāo)準(zhǔn)，我們就會(huì)檢查出差距。在實(shí)際教學(xué)中，《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)對(duì)于學(xué)生的考核很少包括實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面，多以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)整體把握的努力沒有考核指標(biāo)的衡量。這種缺乏過程性的考核評(píng)價(jià)體系使得學(xué)生機(jī)械式地按照實(shí)驗(yàn)操作流程去完成實(shí)驗(yàn)，無法客觀反映學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解和實(shí)驗(yàn)技能的掌握程度，更容易滋生應(yīng)付實(shí)驗(yàn)、修正結(jié)果、抄襲報(bào)告等現(xiàn)象。2分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)的講授法不同，旨在借助現(xiàn)在普及的信息技術(shù)，讓學(xué)生在課前完成基礎(chǔ)知識(shí)的精學(xué),課堂上通過師生合作進(jìn)行知識(shí)應(yīng)用與問題解決,是一種教學(xué)流程的“翻轉(zhuǎn)”。同時(shí)，這種翻轉(zhuǎn)也會(huì)帶來師生角色、教育理念、課程內(nèi)容、授課方式與教學(xué)評(píng)價(jià)等產(chǎn)生變革,進(jìn)而帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更強(qiáng)，學(xué)習(xí)參與感和主動(dòng)性增加以及知識(shí)的應(yīng)用效果提升⑴。它以建構(gòu)主義理論、掌握學(xué)習(xí)理論為理論支撐，以問題為導(dǎo)向，利用信息技術(shù)幫助學(xué)生消化課前材料和進(jìn)行線上討論，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，能有效地?cái)[脫傳統(tǒng)的“課上傳授知識(shí)+課下內(nèi)化知識(shí)”的教學(xué)模式的束縛,是一種全新的、深層次的混合學(xué)習(xí)模式血。結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)優(yōu)勢，對(duì)《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行探索，主要步驟包括以下幾個(gè)方面：2.1整合課程內(nèi)容，搭建雙線平臺(tái)《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)是《分子生物學(xué)》課程教學(xué)中的重要內(nèi)容，主要包括:實(shí)驗(yàn)一、植物DNA的提取和質(zhì)量檢測;實(shí)驗(yàn)二、目的基因的PCR擴(kuò)增及產(chǎn)物純化;實(shí)驗(yàn)三、質(zhì)粒DNA的提取和瓊脂糖凝膠電泳檢測;實(shí)驗(yàn)四、重組質(zhì)粒的構(gòu)建和大腸桿菌感受態(tài)的轉(zhuǎn)化;實(shí)驗(yàn)五、陽性重組子的篩選和鑒定;實(shí)驗(yàn)六、PCR產(chǎn)物測序結(jié)果的生信分析；實(shí)驗(yàn)七、植物總蛋白提取;實(shí)驗(yàn)八'Westernblot檢測蛋白表達(dá)量。結(jié)合實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容，首先充分挖掘和整合了線上與線下的實(shí)驗(yàn)課素材,搭建雙線教學(xué)平臺(tái)。對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涉及的諸多知識(shí)點(diǎn)和操作要點(diǎn)視頻進(jìn)行了收集和整理,來源包括中國MOOC（慕課）平臺(tái)中北京師范大學(xué)《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》、中山大學(xué)《生物化學(xué)與基礎(chǔ)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》、廈門大學(xué)《遺傳與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》等。還有國外優(yōu)秀生物實(shí)驗(yàn)操作視頻欄目如BiologywithAnimations#MrSimpleScience#ShomusBiology等。其次,合并和刪減重復(fù)內(nèi)容，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源如瓊脂糖凝膠制備、SDS-PAGE凝膠制備、PCR擴(kuò)增儀程序設(shè)計(jì)輸入指南等進(jìn)行記錄、比較、合并、刪減和整合。再次,對(duì)學(xué)生需要但網(wǎng)絡(luò)資源中沒有的，我們就利用實(shí)驗(yàn)室自有設(shè)備對(duì)未覆蓋的重難點(diǎn)進(jìn)行講解并錄制短視頻微課予以補(bǔ)充。最后，將其中與實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容緊密相關(guān)的部分剪輯整理成一套完整視頻，視頻中加入中英文雙語字幕方便學(xué)生觀看學(xué)習(xí)。2.2改變傳統(tǒng)模式，活用翻轉(zhuǎn)策略講授式的教學(xué)模式利于傳授系統(tǒng)化的知識(shí)，但其僵化死板的課堂教學(xué)形式，不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，學(xué)生處于被動(dòng)接受狀態(tài)，久而久之形成了填鴨式的教學(xué)。為了克服這一劣勢,首先將原有的大量需要在課堂上講授的板書或PPT內(nèi)容替換為制作后的慕課和微課視頻，并在課前發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、QQ群或微信群等公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，同時(shí)在作業(yè)區(qū)或發(fā)帖討論區(qū)布置觀看慕課視頻后需要解答或討論的問題。其次,結(jié)合學(xué)生對(duì)觀看視頻的接受程度，形成常見問題回答表（frequentlyaskedquestions）并利用課程平臺(tái)監(jiān)測學(xué)生學(xué)習(xí)行為并計(jì)入過程性評(píng)價(jià)。最后,著重解答預(yù)習(xí)報(bào)告中的開放性問題和學(xué)生觀看視頻后自主提出的問題，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論。一些常見和學(xué)生可以自學(xué)理解的問題，自學(xué)即可。這些問題內(nèi)容涵蓋實(shí)驗(yàn)核心理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作需注意的細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可改進(jìn)部分。2.3采用多元評(píng)價(jià)，兼顧過程結(jié)果實(shí)驗(yàn)教學(xué)深層目標(biāo)是讓學(xué)生能夠掌握本學(xué)科核心實(shí)驗(yàn)技術(shù)、技能，學(xué)會(huì)將理論知識(shí)應(yīng)用到科研活動(dòng)中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，并且通過嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練幫助學(xué)生形成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣⑸。改進(jìn)后的《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)考核增加對(duì)學(xué)生是否掌握本學(xué)科實(shí)驗(yàn)技能、獨(dú)立思考解決科學(xué)問題能力和總結(jié)分析科研實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ炔糠值目己吮戎?。具體分為三部分:過程性考核成績（50%）主要包含線上學(xué)習(xí)行為成績（10%）、慕課自學(xué)成績（10%）、課堂討論成績（10%）、實(shí)驗(yàn)操作成績（20%）。其中，線上學(xué)習(xí)行為成績主要考察后臺(tái)統(tǒng)計(jì)的視頻觀看完整度、在線時(shí)長等指標(biāo);慕課自學(xué)成績主要指學(xué)生線上報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績（30%）主要包含實(shí)驗(yàn)原理理解（10%）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果真實(shí)性（10%）、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、分析和討論（10%）。自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成績（20%）主要指學(xué)生基于已掌握的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能撰寫綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的成績。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作流程、預(yù)期結(jié)果等內(nèi)容。教師在根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性、完整性、科學(xué)性進(jìn)行批改并及時(shí)將問題反饋學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生積極思考，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的敏銳性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。3翻轉(zhuǎn)課堂下的《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)設(shè)計(jì)的成效為了驗(yàn)證教學(xué)設(shè)計(jì)的成效，選取了對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組各30人（性別和年齡無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,P>0.05）對(duì)《分子生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課同一教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，翻轉(zhuǎn)課堂改變了常規(guī)的以“教師為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，利于學(xué)生自主探究和創(chuàng)新（表1和表2）#表1兩組學(xué)生一般情況比較分組性別年齡男性女性對(duì)照組（n;30）191122.03±0.89實(shí)驗(yàn)組（n=30）161421.60±0.86x2(t)值1.6171.923P值0.4320.929表2兩組學(xué)生的教學(xué)評(píng)價(jià)比較對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組調(diào)杳項(xiàng)目(n;30)(n;30)x2值P值是否對(duì)課程很感興趣121820104.2860.038課程成績達(dá)到良好及以上12182194.3440.037小組協(xié)作效果較好2215154.2860.038學(xué)習(xí)熱情較高111919114.2670.039主動(dòng)與教師互動(dòng)討論72316145.7110.0173.1學(xué)生學(xué)習(xí)方式更加多元，學(xué)習(xí)主動(dòng)性增強(qiáng)翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)觀念進(jìn)行了顛覆,使課堂成為師生答疑解惑、討論交流的場域,課外變成了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主陣地⑹。傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師在課堂上無法實(shí)施針對(duì)不同學(xué)生的個(gè)性化教學(xué)，沒有時(shí)間組織學(xué)生討論，不能為學(xué)生解惑答疑。而翻轉(zhuǎn)課堂則能更大程度上實(shí)現(xiàn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)「刃*學(xué)生可以選擇自己喜歡的方式去觀看教學(xué)視頻，他們可以對(duì)視頻進(jìn)行暫停、慢放和重播等操作*學(xué)生還可以獨(dú)立地，隨時(shí)、隨地、隨意地，一遍又一遍地訪問課程內(nèi)容,根據(jù)自身情況調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)計(jì)劃、學(xué)習(xí)環(huán)境等，真正實(shí)現(xiàn)了“按自己的步驟學(xué)習(xí)”。調(diào)研結(jié)果顯示，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組在“課程興趣”上有顯著性差異，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)興趣更濃（P<0.05,表2）#在“翻轉(zhuǎn)課堂”里，實(shí)驗(yàn)知識(shí)的初步講授過程在課下完成*學(xué)生通過學(xué)習(xí)視頻資料、在線課程等途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的初步接受與建構(gòu)過程，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更為濃厚*而在傳統(tǒng)課堂上，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下通過生生互助來達(dá)到對(duì)知識(shí)深層次的理解和能力的提升，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性*3.2學(xué)生合作能力增強(qiáng)，課堂專注度提高與傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式相比，翻轉(zhuǎn)課堂提升了學(xué)習(xí)者之間的交流和溝通能力以及協(xié)作能力*調(diào)研結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的小組協(xié)作效果顯著優(yōu)于對(duì)照組;從學(xué)生的課堂測試成績可以看出，實(shí)驗(yàn)