“基因工程”翻轉課堂教學模式改革案例分析

姚丹 關淑艷 劉思言 劉樹英 孫喆

摘 要：“基因工程”是高等院校生物科學專業一門重要的核心課程，在工業、農業、基礎醫學等領域具有重要的支撐作用。本文以“聚合酶鏈反應（PCR）”為教學案例，對翻轉課堂教學模式在“基因工程”課程中的應用進行了研究與實踐，探討其在提升教學效果中的優勢和特點，為今后“基因工程”課程教學改革提供了新的思路。

關鍵詞：基因工程 翻轉課堂 教學模式

21世紀是“生物技術”的時代，生物技術產業的迅速發展，使得基因工程術語成為了現代生命科學的共同語言，并使得“基因工程”成為了生物科學專業學生最為重要的必修課程之一^[1]。該課程以生物化學、遺傳學、細胞生物學、分子生物學為基礎，重點講述基因克隆的原理及操作技術，了解基因克隆和DNA分析在生物技術、農業、醫學、法醫學等領域在研究進展、存在問題及新策略等內容，拓寬學生在生命科學領域的知識面，為日后其它專業課程的學習及就業打下堅實的基礎。

一、“基因工程”教學模式改革的必要性

“基因工程”作為生物學研究領域中的一門新興學科，其講授的內容不僅涉及基本原理，而且涉及到許多基本研究方法和操作技術，該課程內容抽象，實踐性較強。但是目前，國內“基因工程”課程的教學模式多采取傳統的“滿堂灌”方式，以教師教為主，學生聽為輔，要使學生在有限的課時內完全理解和掌握這門晦澀的課程，面臨巨大的問題和挑戰。學生在課堂上接收大量的知識信息，如果課后不能及時進行認真系統的復習，是很難完全理解和消化的。日積月累，學生就會逐漸喪失學習的自信心，進而失去學習興趣^[2]。吉林農業大學基因工程課程具有良好的前期基礎，2008年被評為“省級優秀課程”，2009年被評為“省級精品課程”，2010年被評為“雙語教學示范課程”，2017年該課程被列我校首批重點建設的省級在線課程^[1，3]。基于以上課程教學特點和前期基礎，近年來課程組嘗試采用翻轉課堂的授課形式。目的是激發學生學習的積極性，使學生主動參與到教學過程中來，變被動聽課為主動學習，解決 “基因工程”課程教學內容繁多與課時數短缺的矛盾，探索更加高效的教學模式。

二、翻轉課堂在“基因工程”教學中的案例分析

“基因工程”課程內容主要包括重組DNA技術、基因工程載體、全細胞DNA提取、限制性內切酶、外源DNA轉化、核酸雜交、聚合酶鏈反應PCR、轉錄組學、蛋白質組學、功能基因組學等諸多內容。其中“聚合酶鏈式反應（PCR）”是基因工程的核心技術，其應用性較強，我們以這一章節內容進行翻轉課堂教學模式的案例分析，具有一定的代表性。

1.課前準備階段

要進行翻轉課堂設計，首先建立課程討論網絡平臺，明確翻轉的原則及教學目的。優質的教學資源是翻轉課堂教學效果的重要保障。首先基因工程課程組的主講教師以教學大綱為主導，以解決實際問題為目標，將“聚合酶鏈反應（PCR）”這一章節中的重點、難點和要求學生必須掌握的知識點列出。然后由主講教師將精心準備的教學資源，即在線課程的PPT講解視頻、與聚合酶鏈反應（PCR）內容相關的Flash動畫、電子圖書以及相關的預習習題等上傳至授課班級的QQ群中，除此以外，還提供了一些與“聚合酶鏈反應（PCR）”研究內容相關的綜述及研究論文。與此同時，主講教師還利用班級QQ平臺建立課程討論小組，有計劃地組織學生在課前就該章節中涉及到的一些重點和難于理解的問題進行討論，引導學生更深入地理解相關內容。學生可以利用互聯網及電腦、平板、智能手機等各種移動終端進行個性學習、在線學習、碎片化學習^[2]。這種方式使學生的學習不再拘泥于特定的時間和空間，針對個體差異，一方面學生可以按照自己的學習節奏在輕松的氛圍中學習，另一方面學生還可以對教學資源中涉及到的重點和難點內容進行反復學習。這種方式可以有效地彌補“基因工程”課程授課時數少、內容繁多的問題，并能兼顧不同層次學生的接受能力，有利于新知識的消化和吸收。

2.課上實施階段

充分的課前準備階段可以有效地提高翻轉課堂的教學效率。教師通過課前與學生的互動答疑，可以提前了解到學生的學習困難，可以針對性的在課上實施階段給予有效的指導^[4]。在課堂上授課教師可以組織同學以學習小組的形式進行互動、交流，更有助于促進學生知識的吸收內化過程。以“聚合酶鏈反應（PCR）”這一章節的學習為例，主講教師通過課前互動交流了解到學生通過課前準備階段的學習，已經能夠了解和掌握“聚合酶鏈反應（PCR）”的基本原理、操作步驟、影響因素和應用等重點內容，但是學生對于“如何設計引物、如何分析和解決PCR反應中常見的問題”還是一頭霧水。針對這一情況，主講教師在課堂上首先以案例講解的形式先提出問題，然后引導學生利用不同的軟件設計引物，并結合引物設計的原則和方法對設計結果進行比對分析，讓學生不僅能夠掌握理論知識，更能夠了解軟件的使用，最終通過比對分析設計出最為理想的引物序列;同時主講教師還將學生分成不同的學習討論組，由教師先給出一些PCR電泳結果的案例，讓學生針對電泳結果討論“導致該現象出現的原因及提出合理的解決方案”，教師可以隨時參與到小組討論的過程，鼓勵學生參與解決問題，提出和討論問題，并根據討論的情況給予一定的指導，這樣才能真正突出翻轉課堂的教學理念，強化學生自主學習地位，讓學生在課堂討論中鍛煉思考問題和解決問題的能力^[2]。

3.課后鞏固階段

課堂教學結束后主講教師要根據授課的實際情況，及時進行課后反思，梳理課上實施階段學生參與討論出現的問題，并針對性的提出解決問題的新思路和新方法。對翻轉課堂教學模式下“聚合酶鏈反應（PCR）”這一章節的教學效果進行測評，一方面是檢測學生的學習效果，另一方面也是對現有教學資源進行測評。如果主講教師發現大部分學生通過反復學習仍然無法理解某些知識點，這時就要針對性的改變講解方式，例如更新教學短片或講解視頻，或者增加一些輔助資料。此外，課堂教學結束后，主講教師及時針對課上教學情況做好總結，并將重點學習內容和相關測試題發布到網絡，供學生課后復習和自我檢測。通過幾輪的課堂授課實踐可以看出，將翻轉課堂教學模式應用于本章節的教學中，學生的學習熱情更高，主動性更強，氣氛更活躍，學生對知識的掌握和運用能力都有明顯的提升，提高了教學效果。

結語

在 “基因工程”教學實踐中，我們發現采用翻轉課堂這種“先學后教”的方式更符合教學規律。從學生的角度考慮，翻轉課堂教學改變了傳統教學中“一刀切”模式，改“一刀切”為“個性化”教學，使學生可以根據自己的學習能力和消化水平定制出個性化的學習計劃，在一定程度上解決了因材施教的問題。但是我們也應該清楚的看到，目前大多數國內學生因為長期受傳統教學方式的影響，在學習中缺乏主動性和創新精神，不擅于提問和主動學習，這兩點在很大程度上影響和制約了翻轉課堂的教學效果。從教師的角度考慮，翻轉堂課教學不僅要求教師能夠在課堂上傳授知識，更能夠通過提問、通過和學生之間的互動、交流，把握學生的學習效果。從某種角度講，教師的教學任務不是減少了，而是有所加強，特別是組織和駕馭課堂的能力有了更高的要求。如何才能更好地發揮翻轉課堂教學模式的優勢，需要在以后的教學實踐中不斷摸索和總結^[5]。

參考文獻

[1]姚丹，王丕武，關淑艷，等.關于“基因工程”精品課程建設的實踐與思考[J].長春理工大學學報，2012（1）：135-136.

[2]孫飛龍，孫先鋒，王曉軍，等.“分子生物學”翻轉課堂教學模式研究與實踐[J].新課程研究旬刊，2017（8）：44-45.

[3]王廣印，陳碧華，李新崢，等.蔬菜栽培學實踐性教學模式的創新與實踐[J].實驗室研究與探索，2010（4）：127-130，170.

[4]賈和平.基于翻轉課堂的翻譯工作坊教學模式研究[J].現代教育科學，2015（9）：114-118.

[5]黃榮，趙延君，劉金紅."翻轉課堂"在高職市場營銷教學中的問題和對策探析[J].新課程（下），2015（10）：21-21.

作者簡介

姚丹（1977—），女，吉林長春人，教授，碩士生導師，主要從事基因工程課程的教學與研究。