智慧教室在生物技術概論教學改革中的應用

成妮妮

【摘 要】課程教學改革是大學教育改革的主要內容。現代生物技術是一門理論性、實驗性和實踐性都很強的課程。在高等教育面臨著素質教育、培養創新人才的新形勢下，隨著智慧教室在高等教育領域的廣泛建設與應用，文章對如何構建智慧教室中促進學生深度學習的教學交互框架，提高高校師生的互動行為進行了分析，從教學思想、教學模式設計、反饋評價和知識拓展等方面闡述了在現代生物技術教學中的一些改革探索。

【關鍵詞】現代生物技術;智慧教室;教學改革;創新能力

中圖分類號： G642.0 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）26-0051-002

【Abstract】Course teaching reform is the main content of university education reform.Modern biotechnology is a theoretical，experimental and practical course.Facing the new situation of quality education and cultivating innovative talents in higher education，with the wisdom of the classroom construction and widespread application in the field of higher education，the article on how to build a wisdom promote students deep learning in the classroom teaching interaction framework，analyzes the interactions between teachers and students in colleges and universities，from the teaching idea，teaching mode design，feedback evaluation and knowledge development reform in the teaching of modern biological technology are expounded.

【Key words】Modern biotechnology;Smart classroom;Course teaching reform;Innovation capability

隨著互聯網技術的發展，網絡化資源、網絡化教室的建設與應用不僅拓展了教學活動的空間，更大大提升了老師的教學模式和學生個性化自主學習的改革。智慧教室就是指在網絡化背景下，一種能優化教學內容呈現、便利學習資源獲取、學生可以面對面交流互動，并具有情景感知和環境管理功能的新型教室[1]。智慧教室具備視聽、計算機、投影、白板等設備，以利于師生互動和操作。未來智慧教室的發展可能由數字媒體到網絡媒體，由電子化的課本、課桌、書包、白板等組成網絡云端教室，所有資源上傳教育云，進一步滿足個性化學習的需要[2]。

以DNA重組技術為核心的現代生物技術從20世紀70年代誕生以來，因其在生物科學領域的重大應用而發展迅速，新技術新方法層出不窮，其各項成果正滲透到我們生活的方方面面。現代生物技術最顯著的特點是分子水平的操作，細胞水平的表達，所涉及的內容抽象、深入、難以理解。如何充分利用互聯網資源和現代媒體手段來探索新的教學方法，提高課堂教學效率，使學生更直觀形象的了解現代生物技術的實驗技術和最新的進展，是我們每個老師必須不斷思考的問題。在互聯網+時代，智慧教育的發展推動了教育現代化，通過構建智慧學習環境，實現個性化、創造性的教與學過程，進而促進學習者的智慧學習是現代教育的發展方向[3，4]。因此，充分利用智慧教室的條件，結合專業課程的特點創立新型的教學模式是未來智慧教育的發展必然要求，對專業課程的課堂教學模式改革研究具有重要意義。

1 生物技術概論課程特點

1.1 現代生物技術定義

現代生物技術誕生于20世紀70年代，以分子生物學和遺傳學為核心理論基礎，以DNA重組技術為核心技術，同時結合化學、生物信息學、生物分離工程、人工智能等尖端技術形成的綜合性學科，其主要應用是可以按照人類的意愿對基因、基因組DNA等進行設計改造，以獲得新的生物性狀或者生物產品。

1.2 現代生物技術的主要研究內容

研究內容包括基因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程和蛋白質工程、途徑工程等領域，是一門具有廣闊應用前景的新興綜合性學科。其中基因工程是生物技術的核心內容，是研究其他工程技術的工具。其中限制性核酸內切酶的發現與DNA的切割、DNA連接酶的發現與DNA片段的連接、基因工程載體的研究與應用是基因工程最基本的技術。近年來，隨著生命科學理論的快速發展和實驗方法的不斷創新和改進，現代生物技術在揭示生命本質，物種的定向改造，新產品開發、生態環境保護以及疾病診斷和治療等方面發揮著巨大的作用。

2 基于智慧教室的教學模式及其特點

2.1 基于智慧教室的教學模式

智慧教室充分將網絡技術、數字媒體和人工智能模式等信息化技術應用到教學中，使教學內容呈現、學習知識的獲取和交互式教學和學習等方面更加形象、方便。基于智慧教室的教學模式是指在智慧教室環境下，結合課程自身知識特點，設計出“問題導向+情境設計+交互式”的教學模式，充分發揮學習者的主動性和創造性，形成師生互動、個性教學、解決傳統講授式、教師主導式單一教學模式的弊端，提升學生主體地位并獲得良好的教學效果[5]。

2.2 基于智慧教室的教學模式的特點

交互性與共享性是智慧教室的主要特征。在智慧課堂里，學生與學生、學生與老師、學生與平臺之間能夠進行交互，學習的內容以小組學習終端為主實時呈現。教學內容、每個小組成員就某一問題進行在線討論和結果評價都可以同時呈現在教室的多屏上，實現多屏互動，極大地幫助師生進行無縫展示交流[6]。此外，共享性是智慧教室的另一個重要特征，通過智慧教室的硬件和軟件設備及網絡資源，通過在線平臺實現資源的共享，使線上線下學習相結合，問題式、討論式、協作式等教學模式靈活運用，更有利于師生互動，相互學習[7]。

3 基于智慧教室的現代生物技術概論教學模式設計

現代生物技術的知識體系結構龐雜，涉及學科較多，而且各項技術發展迅速，新產品和新成果層出不窮，僅依賴于課本教學很難讓學生獲得最新的知識及發展動向，如何把先進的教學手段與課程的教學內容有效結合，呈現多元化的教學方式和獲得良好的教學效果，是現代生物技術概論教學過程中應該認真思考的問題，而智慧教室的應用為現代生物技術教學提供了很好的平臺。本文主要從個人學習模式和協作學習模式兩個方面，對基于智慧教室的現代生物技術概論教學模式設計進行分析，力爭達到最優的智慧教學效果。具體的教學流程如下。

3.1 個人學習模式

首先對授課班級學生進行學情分析，對學生的個人能力、前導知識掌握水平、學習進度及效果等進行分析評價，制定個人學習空間，使學習者有針對性的高效學習。

（1）自助式個人學習模式

該模式是指學習者充分利用教師上傳的云端資源，根據個人水平和偏好，自助選擇學習資源，該模式具有極強的自主性和自助性，學生猶如購物者，按需采購學習“物品”，獲取個性化的資源;教師猶如“配送員”和“導購”，為學習者提供資源和引導服務，使幫助學習者高效、準確地獲取所需資源。

（2）探究式個人學習模式

探究式教學是一個引導學生思考的過程，改變了滿堂灌輸的傳統模式，通過產品設計、項目驅動等教學設計，利用虛擬仿真技術模擬實驗或生產過程，運用全息投影創設可視化場景，使抽象的內容變成虛擬化的仿真場景。教師與學生利用在線思維導圖進行即時溝通，并對在探究過程中所遇到的難題進行遠程指導。

（3）創新訓練學習模式

在智慧教學中，學生是課堂的中心和主角。如何調動學生的積極性是課堂教學設計的標準。進行創新性訓練是培養學生發散思維和創造能力的最好方式。生物技術是一個熱點層出不窮，新技術快速發展的領域，老師利用智慧平臺提供研究熱點和未突破的問題，使學習者敢于突破“課程的框框”，敢于嘗試運用所學知識去設計生物產品、改造生物性狀、解決相關問題，達到創新訓練的目的。在實驗教學設計中，給學生提供開放的課題，結合學業導師的課題或者課程中的項目任務，自主設計，自助完成，達到創新訓練的目的。

3.2 協作學習模式

（1）學情分析、智慧分組

對學生的學習內容、學習風格、學習水平和學習需求等個人信息進行診斷，對學生進行智慧分組，而不是簡單地根據學生成績情況進行均衡分組。比如有考研需求的，更關注熱點和前沿知識，而以報考中學老師為目標的，對基礎知識全面掌握更好一些。合理、科學的分組可以使學生有更多共同交流的話題，更好的協作學習。

（2）成果展示、小組互評

結合組內討論形成統一的學習任務和學習計劃，依據每位成員的學習能力、學習風格、個性特征和學習需求進行分工，在任務完成過程中盡顯每位成員的最大化能力，對于出現的問題，可以通過移動設備與老師進行交流，獲取學習建議，對于各組的學習成果，每組輪流推薦組內各成員進行展示，共享學習成果，集體互評，形成學業成績的一部分。

4 反饋評價

4.1 診斷性評價

通過云計算、數據分析和情境感知獲取學習者的學習信息。在在課前編排不同的測試題目對學習者進行測試，了解其準備情況和水平，設計有針對性的教學方案和可行的教學程序，提供教學的有效性和有益性。

4.2 形成性評價

學習過程中，教師通過云平臺實時了解掌握學生的學習狀態，與學生進行溝通，進行答疑解惑和討論，對學生的學習態度、學習效果、學習潛質進行評價。

4.3 總結性評價

總結性評價是對學生整個學習過程和學習效果的評價。與傳統教學評價的不同，在以智慧教室為教學平臺的教學過程中，學習者的學習狀況是可視化的、可以量化的，可以利用大數據進行分析，由此（下轉第56頁）（上接第52頁）教師可以做成更真實全面的評價。在課程結束時對學生進行測試，結合學習過程、學習效果進行總結性的評價，得出該課程的最終成績。

5 學習效果總結，知識拓展

學習的有效性和可持續性是大學教學必須具備的特性，對每一個學習節點進行分析總結，是教學的必要環節。智慧教室具有可獲取、可感知、可評價、可管理和強交互等特征[1]，在智慧課堂中的智能感知系統和大數據分析系統可及時了解學生的課堂學習情況，判斷其是否達到了預期的學習效果和存在的問題。根據學生的學習水平，制定個性化的學習任務和資源向學習者智慧推送，為學習者課后學習提供幫助，并適當進行拓展探究，以達到可持續學習的目的。

【參考文獻】

[1]黃榮懷，胡永斌，楊俊鋒，等.智慧教室的概念及特征[J].開放教育研究，2012，（2）：22-27.

[2]胡旺，楊成.基于智慧教室的教學模式設計研究[J].廣東開放大學學報，2015，24（04）：87-92.

[3]朱云霞，張紅玲.“互聯網+”背景下高校教學改革初探[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2019（02）：61-63.

[4]朱慶莉，顧恒，許傳秀，楊慶鳳，李靜.互聯網背景下普通高校教學改革與發展的研究[J].當代教育實踐與教學研究，2019（01）：40-42.

[5]石映輝，彭常玲，張婧曼，等.智慧教室環境下的高校師生互動行為分析[J].現代教育技術，2019，29（01）：45-51.

[6]管玨琪，陳渠，樓一丹，等.智慧教室環境下的課堂教學結構分析[J].電化教育研究，2019，40（03）：75-82.

[7]易禎，吳美玉.信息化進程中智慧課堂教學模式研究[J].高教學刊，2018（24）：121-123.