基于PBL結合多媒體教學模式在生物技術教學上的應用

丁忠慶,盧衛紅,井 晶,姜 華,張蘭威,王振宇

(哈爾濱工業大學化學與化工學院，哈爾濱 150090)

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基于PBL結合多媒體教學模式在生物技術教學上的應用

丁忠慶,盧衛紅*,井 晶,姜 華,張蘭威,王振宇

(哈爾濱工業大學化學與化工學院，哈爾濱 150090)

為提升學生學習興趣，培養學生自主學習的能力是當前教育關注的首要問題。本文針對在生物技術課堂上遇到的實際問題，提出建立多媒體資料庫，引導學生自己提出問題并加以解決，拓展學生思路，提高了教學效果，學生反響良好。

PBL教學；多媒體技術；生物技術

現代生物技術是一門新興、綜合性極強的學科，它以微生物學、分子生物學、生物化學等基礎學科為支撐，結合化學、化工、計算機、微電子等學科，形成的一門多學科互相滲透的綜合性學科。在教學過程當中，由于其涉及面十分廣泛，新技術發展非常迅速，學生學習起來會有不同程度的困難。針對這種情況，我們嘗試以PBL(Problem-based learning，以問題為基礎的學習)模式結合多媒體教學方式，引導學生自主學習，提升學生學習興趣，變被動灌輸為主動求索，在學生中反饋效果良好。

1 建立PBL結合多媒體教學模式的必要性

1.1 需求分析

生物技術是發展迅速的前沿學科，也是生物學方向的基礎課程，其涉及、涵蓋、支撐的學科不下十余種。其教學不僅向學生傳授生物學技術的基礎理論知識和基本的實驗技能，更重要的是幫助學生建立以現有技術不斷進行創新的思維模式，逐步培養學生在學習及工作中分析和處理問題的能力。生物技術涉及面廣，不同專業的學生由于學習基礎不同，在學習的過程中會遇到非本專業的知識，難免會有“力不從心”的感覺。在傳統教學中注重知識結構的完整性、邏輯性，并采取循序漸進的方法，這雖然有利于培養學生扎實的理論基礎，但也不可避免地讓學生在學習時產生枯燥乏味的感覺。其實，正因為生物技術涉及面廣泛，也就更容易從實際入手，引領學生自己去發現與自身切實相關的問題，讓他們找到本門知識的興趣點，并且自己從學習的知識當中去尋找答案、解決問題。讓學生對知識感興趣，化被動為主動，培養學生分析問題、解決問題的能力，也是每一個老師一直追求的目標。

1.2 建立多媒體資料庫的必要性

生物技術課程以基因工程為核心，學習的內容以微觀、抽象為主，如果不配合圖片、照片、影像等資料，學生很難理解掌握。多媒體可從視覺、聽覺兩方面去調動學生的認知模式，將復雜內容簡單化、靜態教材動態化、抽象內容直觀化、呆板內容生動化，從而形成一個良好的教學氛圍，提高教學效果[1-3]。

1.3 PBL法的優勢

PBL(Problem-based learning, PBL)法是指基于問題的學習方法，該法目前已成為國際上較流行的一種教學方法。PBL教學法是以學生為主體，運用在生物技術上是以待解決的問題為驅動、以教師為引領、配合學習小組探討的啟發式教育，以培養學生的能力為教學目標[4-5]。PBL法在教學上應用的成功之處在于培養了學生提出問題、分析問題、解決問題的能力，調動了學生的主動性和積極性。作為基礎課程，不同研究方向的學生在學習生物技術時興趣點也不一致，應用PBL結合多媒體教學模式，把學習置于復雜且具有實際意義的問題情境中，讓學生組建興趣小組，隨時與教師和組員交流、有目的和有針對性地自主獲取知識并積極構建或重組自己的知識體系，這不僅可激發學生的興趣和創造力，而且可提高學生的推理與評判性思維等多方面能力，還可提高學生的自學能力，變被動學習為主動探索，從而達到教育以人為本的目的[6-7]。

2 多媒體資料庫的構建

2.1 建立資料庫的原則

(1)依托現有教材與教學大綱

以現有教學大綱為框架，根據該課程的教學目的、教學要求、課時安排及相應章節的內容，對總論中基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質工程和發酵工程等基礎知識提供教學方案、課程指導、參考文獻，對課程的延伸內容及衍生問題采用PBL教學法，讓學生就感興趣的問題進一步探討解析，既強化基礎知識的記憶，又拓展了知識面。

(2)根據暴露的問題與當前科研進展，隨時完善、更新資料庫

資料庫在開放使用的過程當中，不可避免會發現問題，針對這一情況，需要隨時進行資料庫的維護與修復。互聯網時代，信息量大，科研進展迅速，內容陳舊、一成不變的資料庫不會被學生接受，所以資料庫需要不斷充實內容，更新界面，簡化操作。

(3)條理清晰，易于使用

建立資料庫要以使用者為本，目的是為了激發學生主動學習的興趣，這就要求資料庫界面友好，條理清晰，路徑分明，在學生使用過程中可以一目了然，操作方便。

(4)資源開放，提高學習效率

依托學校提供的服務器存儲空間，建立FTP、網頁共享平臺，使用瀏覽器即可調用、下載，打開庫存文件。對資料庫進行科學有效的實時維護，對共享及使用的教學資源進行有效的管理與整合，下設專門的管理權限、使用權限和訪問權限，真正的實現教學網絡資源科學與規范的“開放式”鏈接使用與管理，同時也可以為學生提供相關資源鏈接。

2.2 PBL結合多媒體資料庫的設計

多媒體資料庫的設計包括圖片、音像、文獻、習題、電子教案等內容，涉及大量理論基礎知識，研究發展簡史，社會關注熱點，內涵豐富、外延龐大。多媒體資料庫設計方案見圖1。

(1)圖片資源庫設計

圖片庫包括名人圖片、例題圖片、模式圖片等資源。名人圖片采用對本門課程涉及內容上有杰出貢獻的人物照片，如某領域獲得諾貝爾獎的科學家，借以引起學生興趣，了解研究歷史。例題圖片與模式圖片既可以利用網絡資源，也可以自行制作，為學生直觀展示不易理解的研究內容。

(2)音像資源庫設計

音像資料也有不同的來源。一是來源于實驗課堂或討論小組的研究，對于基礎研究的實驗，由于其技術技巧與本課程切實相關，我們可以用高像素相機全程記錄實驗過程，包括實驗前準備、操作過程、實驗結果記錄等，然后也制成照片，或制成錄像，對于不同的實驗結果，可以組織同學討論并記錄過程。二是利用網絡資源采集現有音頻、視頻、動畫，配合相應的文本，將抽象難懂的學術問題轉化為易于理解的直觀資料，便于學生理解思考。

(3)文獻資源庫設計

目前我國高校教學資源庫的建設已經較為普及，資源數量較為豐富，但在教學實踐中被師生認可的優質資源卻仍然稀缺[8]。我們需要組成專業教師團隊從海量文獻中提取優質資源，并將傳統教材、優秀教材直接數字化，制作高水平文獻資源數據庫。

(4)習題庫設計

教師以教學大綱的要求為依據，根據授課內容、自己的教學經驗、學生的知識水平，按章節歸納總結課程要點并提出相應問題。精心撰寫PBL教案，循序漸進，逐漸增加難度，設計問題應把前后章節所學知識有機結合起來，此部分應為學生必須掌握。對于當前研究熱點、爭議話題、前沿問題，設置學生自由討論板塊，學生科根據現有資料自己分析討論，教師從旁協助指導。學生難以解決的問題，教師可為其提供參考文獻、解題依據，學生之間也可以探討解決。

圖1 多媒體資源庫設計Fig. 1 Design of multimedia resource database

(5)電子教案庫設計

電子教案包括教師課堂授課時所用多媒體課件以及文字版教案。幻燈片所需要的文本和相關知識的聯系主要是來自以上系統文本的采集、自己動手制作的flash動畫以及網上下載的相關資料等。最后根據教學的目標要求，將這些音像、文本、動畫有機融合，制成幻燈片，并反復演示、討論、修改，制成多媒體課件存檔。

(6)提供互聯網檢索

基于校園網絡平臺，為學生提供已授權的優秀網站鏈接，如中國知網、樂學網等，充分利用優質資源，為學生提供便利條件。為學生推薦相關線上教學課程，補充、拓展其知識面。學生也可利用網站鏈接進行下載課件、申請專利等相關操作。

3 效果評價

建立多媒體教學資料庫，并動態管理，不斷完善，可以充分調動學生學習興趣，有效提高學習效率，加深印象，降低時間成本。對于教師來說，雖然要隨時關注科研動態以便及時更新資料庫內容，隨時解答學生疑問，加重了教師課堂以外的勞動量，但可以拓展教學能力，活躍課堂氣氛，提升教學效果[9-13]。

不同的學生在不同的階段學習不同的知識，會有不同的問題。所以，要想用一個教學軟件解決所有學生在所有階段的所有問題是不可能的。但是，如果我們對學生不同階段的學習的目標、任務、方法、認知能力層次、存在的主要問題進行深入細致的分析，會發現很多學生在各個階段存在的問題及其原因有相當程度的共性。對于共性的問題，可以設置特定目錄，引領學生少走彎路，方便找到相應學習資料，在打下良好的理論基礎上，進行更深層次的分析討論。目前來看，這種學習方式在學生中反響良好。

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Application of PBL teaching combining with multimedia technology in biotechnology teaching

DING Zhongqing, LU Weihong*, JING Jing, JIANG Hua, ZHANG Lanwei, WANG Zhenyu

(Haerbininstituteoftechnologyschoolofchemistryandchemicalengineering,Haerbin150090，China)

It is the most important issue for education to enhance students’ learning interest and cultivate students’ autonomous learning ability. Facing the practical issue during the teaching of biotechnology course, we proposed a mode of PBL teaching combining with multimedia technology to build a multimedia store and initiate students to propose and solve problems, which expanded the thought, improved the teaching effect and received a good response form students.

Problem-based learning (PBL); Multimedia technology; Biotechnology

2016-05-19；

2016-06-22.

黑龍江省高等學校教改工程項目(JG2013010258)；全國工程專業學位研究生教育教改項目(2016-ZX-146)；哈工大研究生教育改革研究項目(JGYJ-201635)。

丁忠慶，女，博士，講師，研究方向：生物技術教學；E-mail: dingzhongqing@hit.edu.cn.

*通信作者：盧衛紅，女，教授、博導，研究方向：生物技術教學；E-mail: lwh@hit.edu.cn.

10.3969/j.issn.1672-5565.2016.03.05

TS201.2-33

A

1672-5565(2016)03-156-04