高校生物學類實驗課程教學設計模式初探

高平

【摘要】在新時代發展中為社會培養高素質的人才是高等教育的基礎職責也是重點教育目標。要想培養高素質的生物學人才，不僅要傳授全面的理論性知識，還應重視實踐能力的培養，高校開設了生物學實驗課程，是培養學生實踐能力的一種方式，因此教師應深切分析當前生物領域發展情況，對實驗課程進一步更新，創新實驗教學模式，提升生物實驗教學效果。本文專門針對高校生物學類實驗課程教學設計模式進行分析，以供各界同仁參考。

【關鍵詞】高校生物學 ?實驗課程 ?教學設計

【中圖分類號】G642 ?【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）20-0123-02

在社會發展中科學技術不斷更新，生物學逐步被應用于各個領域，并取得了良好的成效。培養與當前發展需求相符的生物學人才是高等教育院校的很重要責任與目標。與其他學科相比，生物學類課程中的內容更多的需要通過實踐來完成學習。因此高校中的實驗課程教學質量與學生的學習成效有直接關聯。要想提升生物類學科的教學效果，應在生物實驗課程中結合社會發展形勢，創新實驗課程體系與設施，以此提升學生的學習質量與效果，培養與社會發展需求同步的生物學人才。

一、創新實驗教學內容

（一）更新實驗教學項目

當下高校中大部分的生物類實驗課程還在沿用傳統的教學項目與內容，教師在實驗中更多的會選用傳統的實驗方式與技術，這樣的教育方式十分陳舊、落后。從科學沿襲及基礎技術學習角度考量，將傳統實驗方式與技術應用于當代實驗教學中還是有一定優勢的，例如在分子生物學實驗中核酸提取及PCR等實驗流程所沿用的就是傳統方式，但是卻被廣泛應用在當前生物學發展實踐中，這樣的實驗程序不僅沒有過時，還具有極大的應用價值。但從另外的角度分析，科學技術不斷更新發展，很多實驗項目已經在發展中不斷地更新，并取得了突破性的進步。在這樣的情況下如果繼續沿用傳統的實驗方式與技術，就會限制生物學教育發展，同時這樣的教學方式也無法滿足當前的發展需求。結合以上內容高校生物學實驗課程應在多個層次進行教學改革。首先，應對社會發展形勢進行深度掌握，對實驗教學內容進行更新，保持內容與社會發展同步，運用科學的方式在實驗課程中引入新型教學內容。例如可以結合當前發展迅猛的基因編輯技術，在分子生物學及基因工程學科內開設實驗教學課程，運用講解與實踐同步進行的方式，幫助學生了解基因編輯技術的原理，同時掌握CRISPR基因編輯技術中導向RNA設計及相關基因編輯載體的構建方法，運用這樣的方式提升了學生對前沿生物知識的了解以及技能的掌握。其次，根據學科的發展面對原有的生物實驗項目進行技術更新與教學補充，例如在運用生物知識中的分子克隆技術進行重組質粒DNA時，在發展中出現了多種克隆技術與方式，創新了分子克隆的實踐，并在發展中廣泛應用于各項技術開發與實踐。所以教師在分子生物學及基因工程類實驗教學中，不僅要傳授酶切連接的傳統實驗技術方式，還要積極在實驗中引進當前盛行的無縫克隆實驗技術方法，并對原有的實驗項目的細節進行進一步更新，滿足當前發展中實踐所需的條件。

（二）開設綜合大實驗

在傳統實驗教學模式中常常受到時間、空間、實驗材料等因素影響了生物實驗成效，在傳統生物實驗課程中，大部分教師會采用將整體實驗流程進行分段實驗，學生在獨立完成實驗后對獨立的實驗項目有一定的了解，但是對每個實驗之間的關系卻不能有效銜接，這樣的方式無法培養學生形成綜合實踐能力。因此，校方能力允許的情況下應對各個零散的實驗室進行整合形成大型實驗室。可以將生物學領域中的多項內容設置在大型實驗室中，讓學生在空閑的時間就進入到實驗室中結合課程中的理論知識進行操作實驗，讓學生掌握各項生物技術的操作方法，幫助學生運用實踐驗證理論知識，促進學生全面了解生物學實驗詳細流程與原理，提升實驗教學質量與效率。

二、創新實驗教學模式

（一）在實驗課程中運用翻轉課堂

翻轉課堂是當前教育領域盛行的一種教學模式。在應用翻轉課堂進行授課時改變了傳統教師主導，學生被動學習的關系，突出了學生教育主體的地位。在信息技術的支持下，學生運用網絡自主學習知識，教師在課程中對重點、難點進行詳細解答，在有限的時間內幫助學生快速理解并吸收大量的知識內容。在生物實驗課程中開展翻轉課堂，由于課時受到限制，再加之實驗中存在許多的不確定情況，如果實驗產生失誤，必定會影響教學效果。所以教師可以在實驗課程開展之前，運用微信公眾號及網絡平臺等教學軟件，在網絡中為學生上傳實驗視頻，如實驗項目簡介、實驗原理、實驗注意事項等內容，讓學生在實驗課程開展前夕先對內容進行學習。如果有些實驗內容不易講解，如解剖動物實驗，教師就可以為學生上傳與解剖有關的詳細視頻內容，讓學生通過觀看視頻了解具體實驗方法，促進學生快速掌握生物實驗知識與操作方法，提升實驗教學效果。在實驗課程網絡學習中教師還可以運用慕課的形式為學生提供與生物學有關的課外學習資料。運用信息技術為學生提供課下學習機會，教師通過觀察不同平臺中學生的交流討論情況，了解學生的學習狀態，教師可以在評論區與學生一同交流并為學生答疑解惑。在生物實驗課程中運用翻轉課堂，有效提升了教學效果，促進學生充分地掌握生物實驗中的原理，并且節約了教師理論講解的時間，教師可以有更多的時間與學生進行實驗訓練及教學討論，能夠為學生科學實驗、細節研究及探索問題提供更多的時間，有利于學生深層次地學習生物知識。

（三）虛擬仿真實驗教學設計

在實驗課程進行改革時，可以在校內設置虛擬仿真教學平臺。運用虛擬仿真實驗教學平臺，創建多項生物實驗仿真課程，為學生生物實驗學習創建了新的學習方法。例如可以創建生物活性分子發酵工藝及產物分離仿真虛擬平臺，學生可以在上課之前進入到仿真虛擬實驗平臺中進行訓練，在虛擬仿真中對實驗的具體操作方式進行演練。通過虛擬仿真技術，掌握發酵罐的使用原理與操作過程。在課前提前預習實驗流程，能夠提升教師在實驗課程中的教學效果，可以節約教師重復講解的時間，教師可以將節約的時間用于發酵罐的具體實驗中。在虛擬教學的訓練中場景與真實實驗場景十分相近，運用虛實相結合的方式可以提升學生的操作能力。在進行發酵罐實驗過程中對實驗條件要求比較嚴苛，但是運用虛擬仿真實驗進行訓練為學生的實踐訓練帶來了極大的便利。在課程中沒有足夠實踐訓練的學生，可以通過課余時間在虛擬仿真平臺中進行繼續操作訓練，在不斷的訓練中能夠快速提升學生的實驗技能，提升生物實驗學習效果。

（四）實驗教學評價

在傳統實驗教學中教學評價主要通過考核的方式進行體現，其中主要的形式包括課堂表現、實驗報告及試卷考試，并將考核的綜合成績計入實驗課程的總體成績中，以上方面的考核方式過于形式化，無法對學生綜合學習效果及實驗學習情況進行評定。在教學中應用翻轉課程與仿真模擬技術，提升了學生的實驗教學效果，因此教師也可以將其納入考評考核環境中，運用這樣的方式對學生的綜合學習情況及實驗學習效果進行全面評估。高校可以將生物實驗課程中的實驗教學內容與課下的仿真虛擬平臺相結合，在虛擬場景中設置實驗項目，并結合學生的完成情況進行評分與記錄，構建虛擬操作評分體系。可以在虛擬操作評分體系中設置訓練模式與考核模式，通過訓練模式不斷提升自身操作技能的準確度，并在訓練中達成各項指標，教師可以根據訓練模式了解學生的預習情況與實驗技術掌握情況。運用考核模式對學生的整體操作流程、生物理論知識掌握及實踐操作的熟練度進行綜合全面評價，運用全方位立體化的教學評價，完整、清晰地展現每個學生的學習情況，能夠完善實驗教學評價體系。

三、整合教學資源，擴展實驗實踐訓練

（一）與大學生創新實驗項目對接

教師應創新實驗項目，在教育中鼓勵學生多參與課程之外的科學實踐。例如在校內為學生創設與生物學有關的創新創業實驗活動，在選擇實踐活動內容時盡量與學生的實驗教學相聯系，并在此之上對實踐活動進行優化與創新。促進實驗課程的創新發展，引導學生將實驗知識應用到生活中，提升學生的實踐能力，提升實驗教學效果。

（二）與創業大賽及科技競賽對接

在生物學實驗教育中應當引導學生積極參與科技競賽，運用這樣的方式提升學生的實踐技能。因此可以在校內組織創業科技競賽，學生可以與同學進行組隊參與，也可以自行參與，接受校方的遴選，參賽的學生在導師的指導中進行實驗研究，在競賽中提升學生的競爭意識與團結精神，有利于學生在競賽中形成科學求真的精神，對學生科學發展有積極作用。同時在實驗中讓學生體會了成功的喜悅，有利于學生更加積極地學習與參與。

四、結束語

在社會發展中信息化逐步應用于各個領域，生物學類實驗課程屬于實踐性較強的科學類學科，因此教師在進行生物實驗教學中應保持教學內容與技術的先進性，因此教師應在教育中運用當下最前沿的翻轉課堂進行授課，同時配合高科技仿真虛擬平臺對實驗項目進行訓練與評價，保證教學內容與方式的先進性，促進生物實驗教學與時俱進地發展，實現培養科學人才的教學目標。

參考文獻：

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