信息化教學 《醋酸纖維薄膜電泳分離血清蛋白》實驗中的應用?

潘曉瑜, 朱俊訪, 韓晉輝, 程 宇

(廣東食品藥品職業學院, 廣東 廣州 512000)

生化實驗教學是藥學類高職院校一門重要基礎實驗課程,培養學生創新能力和實踐能力的重要教學途徑之一。 通過生物化學實驗課程的學習, 學生能更具體、 形象地掌握生物化學理論課程知識, 學習生物化學的基本實驗操作技術, 培養獨立操作能力, 為其他課程的學習練好扎實的基本功[1-2]。 教育部發布的 《教育信息化十年發展規劃2011-2020 年》 指出: 改革人才培養模式, 以信息技術支撐產教結合、 工學結合、 校企合作、 頂崗實習。 創新教育內容, 促進信息技術與專業課程的融合, 著力提高教師運用現代信息技術的能力和學生的崗位信息技術職業能力[3-5]。 因此如何將各種信息化教學手段融入到教學過程中, 進行合理的教學設計已成為真正實現信息化教學的關鍵。 筆者結合生化實驗 《醋酸纖維薄膜電泳分離血清蛋白》,闡述信息化教學如何具體應用實驗教學中。

1 教學內容簡介

本實驗課共4 個學時, 選自 《生物化學》 實驗項目 《醋酸纖維薄膜電泳分離血清蛋白》。 該實驗是在學生掌握蛋白質兩性性質和等電點等知識后, 進行的蛋白質分離、 測定。 該課主要講授電泳分離血清蛋白的原理、 操作步驟和方法, 以及電泳圖譜分析等知識。 課前以提問的方式導入教學, 檢查預習情況、 現場直播操作示范、 課堂隨機檢測、 實時監控實驗操作、對照標準操作規范互拍互評, 課間小游戲、 學習平臺討論等方法, 強化學生對重要知識點、 技能點的學習與理解。 整個教學過程有機融入認真嚴謹、 精益求精的工匠精神, 強調團隊協作、 安全意識、 綠色環保意識, 樹立勞動觀念。

2 學情分析

該教學內容的教學對象為高職藥學專業二年級學生, 學生在本課前已學習了 《生物化學》 蛋白質理化性質及功能等內容, 會配制溶液, 資訊能力強, 能熟練運用網絡和微信平臺。但是學生對枯燥抽象的理論知識不感興趣, 更喜歡直觀互動的教學方式。 該實驗涉及電泳原理抽象, 且電泳實驗操作步驟多, 流程長, 教師實驗操作示范困難, 難以逐一指導。

3 教學目標

(1)知識目標: ①熟悉電泳技術原理; ②了解電泳分離純化蛋白質的技術。

(2)能力目標: ①會進行醋酸纖維薄膜電泳操作; ②能對電泳結果進行分析。

(3)素質目標: 養成實事求是、 嚴謹科學的工作作風, 樹立安全規范、 綠色環保意識, 培養團隊協作能力和敬業、 誠信、 友善的價值觀。

4 教學方法

本次實驗教學策略采用課前線上學習、 課中線上線下結合、 課后線上拓展的混合教學模式, 將信息化學習環境下的自主學習和實驗學習環境下的合作學習相互結合和互補, 突破傳統考核評價方式, 促進了學生對知識技能的主動構建, 以學生為主體完成了知識、 理論、 實踐一體化的教學。 具體如下:

(1)多樣化的信息化手段的合理運用, 突破重難點, 提升學習興趣和效率。 電泳實驗的操作學習不再局限于傳統, 豐富多樣的學習軟件如: 中國大學的慕課APP, 學習通APP 提供料大量的實驗資源(教師自制的微課、 碎片化視頻、 放大的精細化的操作視頻等), 有助于學生結合自身實驗水平進行個性化的學習。 電泳實驗課程中操作利用嘉課堂軟件及手機投屏技術, 放大化的教師的示范操作并投屏, 實現了復雜的實驗操作過程的變得簡單清晰, 提升了學生的實驗操作技能和學習效率。 還有自主研發的實驗項目小游戲激發了學生對本次實驗的興趣, 還能夠有效檢驗學生學習成果, 也能加強學生的自主學習能力。

(2)采用任務驅動法, 針對本次實驗項目的重難點進行互動教學, 在課堂上增加了游戲環節, 有效的突破了教學重難點, 大大的提高了學生的興趣, 也充分的調動了學生的積極性。

5 信息化教學過程實施

5.1 課前準備

(1)教師將課前學習資源上傳至 “學習通” 網絡教學平臺,發布實驗分組通知、 課前預習通知; 批閱課前測試, 調整教學策略。

(2)學生領取任務后登陸 “學習通” 網絡平臺, 學習相關資料并完成預習報告和課前測試; 各實驗小組分組討論。

(3)設計意圖: ①學生借助 “學習通” 網絡教學平臺提供的豐富資源, 通過自主學習, 掌握基礎知識和技能儲備; 課前測試, 了解學生的薄弱環節; ②拓展了學生的學習時間與空間, 實現個性化、 差異化的學習方式; ③提前實驗分組并下發小組任務, 培養學生分工合作, 互助協同的能力。

5.2 課堂實施

5.2.1 電泳的導入和實驗原理的講解

(1)教師活動: ①教師通過提問, 啟發學生思考, 引出授課主體; ②通過課前布置的任務, 采用互動教學模式, 隨機點名讓學生講解醋酸纖維薄膜電泳的原理, 最后教師結合動畫,總結歸納。

(2)學生活動: ①學生圍繞老師的提問, 進行討論思考;②學生通過回答老師的提問, 聽老師講解歸納, 進一步理解醋酸纖維薄膜電泳的原理。

(3)設計意圖: 通過課前小游戲及問題導入讓學生了解“什么是蛋白質電泳”, 激發學習興趣。 通過提問題任務驅動,以及播放動畫, 讓學生理解、 掌握實驗原理。

5.2.2 教師講解重、 難點操作

(1)教師活動: ①解答課前預習中遇到的問題, 引導歸納知識點; ②利用嘉課堂軟件, 將教師將實驗的重點、 難點操作示范放大投屏至屏幕, 配合講解, 讓學生盡快的掌握操作; ③設置游戲環節, 結合互動教學, 強調實驗操作的重點和關鍵點。

(2)學生活動: ①學生提出學習中遇到的問題和困惑; ②學生通過觀看屏幕上放大的教師操作示范, 掌握醋酸纖維薄膜電泳分離血清的實驗的重點及難點; ③通過互動的游戲環節,激發學生興趣, 學生能更好的掌握本次的實驗的重點和規范的操作。

(3)設計意圖: ①圍繞課前平臺上測試題目, 講解重難點問題, 調動他們的學習主動性; ②利用嘉課堂軟件投屏技術,可以讓學生觀看操作更清晰, 更容易學會操作。 解決了教師操作演示困難的問題; ③游戲環節可以充分調動學生的積極性,讓學生主動參與教學, 能更好的掌握此次實驗的內容。

5.2.3 分組協作, 實操訓練

(1)教師活動: ①教師巡查各組實操情況, 引導學生規范進行電泳前準備工作, 對學生遇到的問題進行手把手指導, 在實操中實現 “做中學、 做中教”; ②教師通過屏幕觀看并監督整個班級實驗操作過程, 重點關注點樣操作, 發現問題及時糾正提醒; ③當每組開始電泳之后, 教師讓學生自己動手配置染色液和漂洗液, 其余時間指導學生完成教師自主研發的小游戲。 ④染色漂洗, 教師要求學生對電泳緩沖溶液以及染色液進行回收利用, 提高學生環境保護的意識。

(2)學生活動: ①6 人一組進行實操訓練, 分工合作完成實驗操作: 電泳前準備、 點樣、 電泳、 染色漂洗, 利用手機拍攝錄像, 投屏操作過程到主屏幕, 教師通過屏幕監督操作, 及時糾正; ②小組內對照操作評分標準進行互拍互評, 及時發現問題, 并改正, 達到規范操作的作用; ③學生在實驗過程, 應該認真細致, 對于實驗的重點操作更加應該精益求精。 另外,完成教師自主開發的醋酸纖維薄膜電泳分離血清蛋白的小游戲, 鞏固所學知識; ④學生增強綠色環保意識, 養成良好的實驗素養。

(3)設計意圖: ①學生操作過程互拍互評促進規范操作;②錄像整個實驗過程可追溯, 找出學生問題進行個性化指導;③教師主屏幕觀看監督每個小組的操作情況, 及時糾正錯誤,解決不能逐一指導的問題, 達到共同進步的目的; ④教師自主開發的小游戲, 不僅提高學生興趣, 寓教于樂, 而且能夠有效檢驗學生學習成果, 也能加強學生的自主學習能力。

5.2.4 結果分析

(1)教師活動: ①教師講解分析各種各樣的電泳圖譜結果,幫助學生解決本次的實驗難點; ②老師評分各組電泳圖譜, 對于電泳圖譜結果不好的小組, 回看操作錄像, 結合小組討論進行個性化分析; ③實驗結束后, 教師安排學生清潔桌面, 整理實驗儀器和試劑, 培養學生的勞動素養。

(2)學生活動: ①小組討論分析電泳結果, 對于電泳圖譜結果不好的小組, 回看操作錄像, 分析原因; ②學生養成熱愛勞動、 崇尚勞動、 尊重勞動的勞動素養。

(3)設計意圖: ①分析各種各樣的電泳圖譜, 有助于學生掌握電泳圖譜分析的難點; ②回看電泳結果不理想的操作視頻, 幫助學生進行個性化分析, 有利于學生掌握影響電泳的因素難點。

5.2.5 課后提升, 鞏固拓展

(1)教師活動: ①利用學習通軟件發布同步習題, 鞏固知識; ②拓展本實驗的內容, 引入定量分析方法及疾病的臨床診斷; ③給出一個化驗單, 讓學生分析醋酸纖維薄膜電泳蛋白組分變化的臨床意義; ④通過課后的反饋, 教師調整教學策略,制作學生的學習檔案。

(2)學生活動: ①各小組之間對優秀的的電泳圖譜進行交流討論; ②通過學習通軟件進行答題。 對感興趣的問題進行在線提問, 進行互動話題討論和知識面的延伸; ③觀看課外拓展的視頻和參與案例的討論分析。

(3)設計意圖: 課后拓展學習, 幫助學生開展自主訓練,深化課堂學習成果, 拓寬專業知識。

5.2.6 多元化的考核評價

(1)教師活動: ①教師對課前預習測驗以及同步習題進行統計分析總結; ②教師檢查預習報告完成情況; ③課內小組拍攝2 個操作視頻, 教師評價打分, 并指出存在的問題; ④教師對每組的電泳圖譜條帶考核評價; ⑤教師對每組環保回收工作及實驗的清潔工作評分; ⑥批閱實驗報告; ⑦教師統計各個考核環節的成績, 按不同權重進行統計分析, 為后續教學提供依據。

(2)學生活動: ①學生通過學習通平臺完成課前測驗及同步習題; ②線下完成預習報告; ③課內各小組內互拍視頻, 進行自我評價和互評; ④各組完成電泳緩沖液和染色液的回收,同時清掃整理實驗桌面, 提高綠色環保意識和培養熱愛勞動的習慣; ⑤完成個性化的實驗報告并把電泳圖譜結果上傳到學習通平臺。

(3)設計意圖: 考核貫穿整個學習過程, 課前線上測試、課上即時考核、 課后上傳實驗報告等組成多元化的考核方式,多方面促進了學習積極性和自我約束性, 同時在考核基礎上實現總結提升, 培養了良好的職業素養, 高效達成教學目標。

6 教學特色與創新

(1)利用手機投屏技術針對蛋白質檢測過程中關鍵步驟與重難點進行放大化, 克服傳統實驗教學的圍觀模式。

(2)依據項目重難點、 難點, 制作相關動畫和微課, 提高學生自主學習效果(圖1)。

圖1 微課操作演示Fig.1 Demonstration of micro class operation

(3)結合學生特點, 制作相關知識點的小游戲, 寓教于樂(圖2)。

圖2 蛋白質性質小游戲Fig.2 Protein properties games

7 結 語

(1)本教學設計利用動畫、 微課、 碎片化視頻、 投屏技術放大精細操作手段突出了教學重點, 合理應用嘉課堂軟件技術解決了教學難點, 把嘉課堂軟件應用在課堂教學中, 通過各種互動手段調動了學生的學習的積極性, 有效的解決的電泳實驗原理抽象難以理解的難題, 學生學習的效果得到了保障。

(2)教師自主開發的實驗項目小游戲, 作為輔助手段激發學生學習興趣, 利用合理有趣的方式, 將實驗項目的知識點、數字化作為載體, 操作方便有趣, 讓學生提升自己的自主學習動機, 鞏固學習知識。

(3)在以往的傳統教學上, 大部分的同學跑出來的電泳圖譜都是2 ~3 條帶, 而且有拖尾等現象。 通過信息化手段教學和多元化的形成性考核評價后, 電泳結果能出現4 ~5 條帶以上, 課后測試成績大幅度提升, 高效達成了教學目標。 進一步的對蛋白質的性質有著更深刻的理解和體會, 為接下來學習打下堅實的基礎。