生物化學實驗混合式教學模式應用與探索*

許可 詹福建 李楠 郭海濱

華南農業大學基礎實驗與實踐訓練中心 廣州 510642

0 引言

2018 年4 月，教育部印發了《教育信息化2.0行動計劃》，將教育信息化作為教育系統性變革的內生力量，推動教育理念更新、模式變革，也標志著中國教育信息化從1.0 時代進入2.0 時代[1]。近幾年因疫情影響將“互聯網+教育”推向了大規模應用的舞臺。目前應用最為廣泛的有慕課、微課、雨課堂、翻轉課堂以及智慧課堂等。

華南農業大學生物化學實驗是面向學校18 個專業開設的公共基礎課，是將生物化學理論知識和實踐能力、科研能力串聯起來的關鍵課程，有助于學生將枯燥、晦澀難懂的理論知識內化于心、外化于行，提升學生的實操能力、解決問題能力、創新能力，培養學生的科研精神。一直以來，生物化學實驗都十分重視培養學生的實操能力，但均以線下實操演練為主。近年來，受疫情影響，多次打亂原定教學計劃，為了保質保量完成教學任務，教學部多次開展實驗課教學的線上線下混合教學模式探索，促使每一位教學工作人員意識到實驗課程融入線上教學的迫切性和必要性。

1 生物化學實驗教學現狀分析

1.1 教師傳統教學觀念與習慣不利于新教學模式的應用

隨著實驗室建設與改造，生物化學實驗室部分建設成為多媒體教學實驗室，并向智慧實驗室轉變。疫情防控期間，開發了多種形式的線上教學資源，如實操視頻、導學視頻、安全教育案例分析以及慕課資源等。新環境促使任課教師進一步學習新知識、新技術、新方法。然而在實際應用中，由于生物化學實驗內容復雜，涉及的知識體系龐大，再加上教師傳統觀念與習慣已形成，很多教師不愿花時間和精力去改變，致使新教學模式推進緩慢，不利于教學質量和效率的提升。

1.2 學生能動性不強

生物化學實驗主要面向學校18 個專業的2 000多名學生開設，其中驗證性實驗在生物化學實驗中依然占據重要位置，在幫助學生打好實操基礎、規范操作行為以及培養學生安全實驗的意識上有著重要的作用。已開發的綜合性實驗主要針對生物科學等對該門課程要求較高的專業，因此，難度較大，實驗周期較長，對學生動手能力要求較高。目前在驗證性實驗的教學過程中，因為內容少、操作簡單，教學方法很難突破和創新，學生上課時的能動性不強，也很難激發學生的研究和探索興趣。通過與學生交流發現，多數學生認為該實驗與后續的大學生創新創業項目、畢業論文等設計性和研究性實驗的關聯度不夠，無法切實滿足知識應用的需求。

1.3 師生之間互動不足

目前實驗課教學多以30 人左右為一班開展，雖已是小班教學，但實驗課課時有限，學生與教師的交流多停留在課堂內，很難延伸至課堂之外，與教師交流的也主要是幾個愛提問的學生，很難全面覆蓋，互動途徑較為單一。教師想了解學生對自己的授課評價時，也只能通過學校每學期末的教學信息反饋，每位學生的需求無法高效地傳達給教師，教師無法及時調整和改進教學方式，大大降低了學生的學習效果和學習積極性。

1.4 評價標準不完善

生物化學實驗課學生成績主要由兩部分組成，實驗過程的操行、操作表現和實驗報告各占50%。評價標準比較片面，無法全面地給予學生評價。在整個課程的學習過程中，學生課前是否預習，是否已經掌握與實驗相關的理論知識、安全知識、防護方法，達到進入實驗室進行實操的標準；課中，每個學生實驗操作是否標準，防護是否得當；課后是否進一步學習相關知識、查閱相關文獻等。授課教師無法全面了解這些信息，導致教師對每一個學生的過程性評價不夠準確。

2 線上線下混合式教學模式的探索和應用

線上線下混合教學模式是隨著互聯網技術、信息技術的發展應運而生的，通過在線教學和傳統面對面教學方式進行結合，優勢互補，以期達到最佳的教學效果和效率的一種新的教學模式[2]。線上線下混合教學模式是時代發展的必然選擇，能提升實驗課程的深度、廣度，讓實驗課程知識體系更加完整，激發學生學習主觀能動性。通過借助平臺和信息技術，使得師生能及時互動，同時也使實驗課考核方式更加多元化，對學生的評價更加客觀和準確。

2.1 以點帶面，逐步轉變教學觀念

“互聯網+教育”的發展、學科發展、信息技術的發展和新農科對人才培養的要求，都讓傳統線下教學模式的缺點進一步放大，同時也對教師提出了更高的要求。教師需要圍繞教學內容，進一步開發與之相關的教學資源，如：慕課、微課、實操視頻、安全教育短視頻等。不僅要學習撰寫視頻腳本、臺詞，還需要了解錄制、剪輯等新技術，以適應互聯網時代在線教育發展需求。針對部分接受新事物、新技術較快，且愿意嘗試新教學方法的教師，可在教學大綱范圍內，適當放寬教師教學的靈活度，鼓勵教師進行教學創新。并在一些評教較好的案例中篩選、總結、凝練，形成更為科學、合理、有特色的線上線下教學新模式。通過以點帶面的形式，逐步推廣應用。

2.2 優化實驗項目，調動學生能動性

學生學習的主觀能動性不足，一方面是有些學生基礎知識比較薄弱，缺乏思考，另一方面是學生覺得實驗簡單。通過對生物化學實驗項目進行分析，按其內在聯系和訓練學生掌握生化技術的手段，將其整合為多種類型的綜合性實驗。

生物化學實驗主要涉及制備方法、離心技術、電泳技術、分光光度法、滴定分析法、PCR 技術的應用，內容涉及糖類、脂類、蛋白質、酶、維生素、新陳代謝、核苷酸和核酸。比如根據學生學習的不同層次，可以先讓他們學習蛋白質含量的測定、還原糖含量的測定、電泳技術，學習掌握這些基本技術和方法之后，學生可以將所學的知識進一步應用到酵母菌蔗糖酶的提取和比活力的測定以及糖蛋白電泳中，如表1 所示。通過將原本獨立的幾個驗證性實驗需要學習的生化技術整合為綜合性實驗，使學生感覺到所學知識能得到應用，調動了學生學習的興趣。知識系統性的增強推動學生對知識的理解和對實驗原理以及技術的掌握，學習的廣度和深度的擴充才能讓學生更加主動地思考，學習起來才更有動力。借助在線教學資源的應用，將與實驗內容有關的理論學習提前到課前，利用線上教學的時空優勢實現學生在有限的學時內高效完成實驗，通過基礎項目的訓練，應用項目的提升，再到拓展項目的探索，能向不同學習需求的學生提供更加多樣化、系統化學習生化研究的方法和技術，使學習的知識實現融會貫通、學以致用。課后再通過在線資源的進一步學習，拓展學生學習的廣度和深度，讓學生們由“你得學”向“我要學”轉變，充分調動學生的學習能動性。綜合性實驗在提升學生科學素養、研究能力、創新能力上優于驗證性實驗，學生學習的技術知識更具系統性，為后續開展科學實驗打下良好的基礎，無形中使實驗課教學質量得到提升。

表1 生物化學實驗項目

2.3 提高實驗室軟硬件條件，有效利用現有條件進行師生互動

在經費允許的情況下，應加快推進智慧實驗室和線上實驗教學平臺建設。比如利用開放實驗室的錄播系統，可實現開展創新性實驗的學生與指導教師之間隨時隨地的互動答疑。同時，教師也可利用該錄播系統進行微課的錄制或者公開課直播，開展云課堂教學。這種智慧實驗室教學管理應用服務云平臺的建設，保證了“停課不停學”的實現，使課堂中的每位學生都可以借助智慧實驗室給教師留言說自己遇到的問題，教師可以在課堂中及時高效地反饋，也為實驗學習過程評價留下了痕跡。課外，師生可利用在線教學平臺加強交流，教師可以發布預習資料、問題匯總答疑、實驗報告結果反饋等，而學生則可利用該平臺進一步向老師提問。既提高了教學效率，又留下教與學的痕跡。

2.4 建設線上資源，更好輔助線下課程

隨著互聯網技術的發展，“互聯網+教育”的模式越來越多樣化，使教師和學生之間打破了時間和空間的局限，學生能隨時隨地利用碎片化時間進行自主學習。近幾年，互聯網與教育融合的形式主要有慕課和微課。慕課即大規模開放的在線課程，其特點是全球開放共享性、大規模的參與性、學習過程的互動性和社交性[3]。微課指運用信息技術，按照認知規律，呈現碎片化學習內容、過程及擴展素材的結構化數字資源。微課由學習視頻或軟件、配套課件、學習資源、教案等要素組成，其具有碎片化、可視化、結構化與非線性等特征[4]。

學校生物化學理論課在2012 年就成為省級精品資源共享課。精品資源共享課是以高校教師和大學生為服務主體，同時面向社會學習者的基礎課和專業課等各類網絡共享課程[5]。疫情防控期間，生物化學理論課依托學校在線課程建設網和智慧樹在線教育公共平臺，保質保量地完成教學任務并具有較佳教學效果[6]。生物化學實驗課應借鑒生物化學理論課開展線上教學的經驗，結合實驗課的特點，構建線上教學資源?？梢圆捎谩拔⒄n+慕課”相結合的方式，并輔以虛擬仿真實驗項目，實現教學模式的多樣化，師生互動更加頻繁，教學情況及時反饋，評價標準更加全面，拓展課程的深度和廣度，覆蓋實驗的整個過程，包括課前、課中、課后，滿足不同層次學生的需求，達到因材施教的效果，努力將生物化學實驗課打造成金課[7]。

3 結束語

生物化學實驗主要培養學生的實操能力，為學生進入科學研究階段進行鋪墊和準備，也是新農科背景下實踐教學體系中的關鍵一環。實操能力的培養依然離不開傳統的線下教學。線上教學輔助線下實操教學的新模式，使實驗課能向縱深方向拓展，能實現學生隨時隨地進行全天候學習，使學生從原有的被動學習向主動學習、自主學習、自覺學習轉變，調動了學生學習的積極性，提高了教學質量，大大提高了學生的綜合能力，能為國家輸送更多素質高、綜合能力強的人才。線上輔助線下教學或者線上線下混合式教學的模式，在實驗、實踐、實操類課程中更具有推廣和應用的價值。