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生物化学教学探索实践

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摘要:混合式教学(Blended-Learning)是传统面对面教学(FacetoFace)与在线教学(E-Learning)的融合,结合了传统课堂教学和在线教学的优势。将混合式教学理念引入生物化学课程教学中,对教学内容、教学方式和评价体系等方面进行教学改革探索,包括知识体系重构、网络课堂建设、智慧课堂建设、翻转课堂教学、综合实验教学、创新项目训练等多维度探索实践。

关键词:生物化学;混合式教学;智慧课堂;翻转课堂

随着教育技术的发展,各种新的教学理念、教学手段层出不穷,传统的讲授、念PPT逐渐无法适应现代课程教学。混合教学融合了传统面对面教学与在线教学的优势,核心是各种教学媒介、教学方法、教学服务平台与学习环境的有机融合,其应用可以促进学生自主学习与协作学习、网络学习与传统学习的混合[1]。生物化学作为生命科学相关专业的主干课程,是研究生命物质的化学组成、结构、性质,以及这些物质在体内发生新陈代谢的过程和代谢变化与复杂生命现象之间关系的一门学科,是学生进行后续课程学习及深造必不可少的重要基础课程[2]。在教学课时不断被压缩的趋势下,如何结合专业特点利用现代化的教学手段进行生物化学教学成为探索的方向。目前,生物化学教学开展了例如MOOC[3]教学、移动教学[4]、翻转课堂[5]等相关探索。本文将从教学内容、教学方式和评价体系等方面介绍教学团队开展的生物化学课程混合式教学的相关探索和实践。

一、教学内容改革

生物化学课程特点是需要掌握的知识点多、概念抽象、代谢途径多且杂,知识间又相互联系、相互影响,因此,一直被师生看作是最重要也是最难学的科目之一[4]。教学团队根据课程特性,对理论教学和实践教学两部分的教学内容进行了梳理和重构,将理论教学分为基础知识和专业知识两个模块,将实践教学分为实验教学和创新训练两个模块。

(一)基础知识模块教学团队根据生物化学的知识架构,将基础理论知识按知识点打散后重构,归纳为三个大类、十四章和160个知识点(图1)。三大类即静态生物化学、动态生物化学和遗传信息传递,三大类下又分为蛋白质的化学、核酸的化学、酶等十四章内容[6],根据我院专业和学时特点,又分为十个必修章节和四个选修章节。课程进一步对各章的知识点进行了梳理,确定了160个知识点,对知识点的具体要求进行分析,明确教学目标。

(二)专业知识模块生物化学课程往往是生命科学相关专业的学科平台基础课程,生物学、医学、药学、食品科学、农学等专业都将学习该门课程,不同专业在课程教学上往往既有共同点又要体现专业特色,因此在基础知识模块上增加专业知识模块,讲授生物化学在不同专业的实际应用情况,例如我院有制药工程、生物制药和酿酒工程三个专业,药学类专业进一步增加了“药学生物化学”,食品类专业增加了“食品生物化学”等内容。

(三)实验教学模块生物化学是一门理论知识与实验相结合的课程,作为一门在低年级开设的专业实验课程,对培养学生养成规范的实验操作和研究思维十分重要。课程实验内容上用两个验证性的小实验教会学生使用基本的实验室器具,例如移液器、离心机、水浴锅等,再用一个综合性的大实验训练学生的整体实验思维。本课程设计了蛋白质的性质、酶性质这两个小实验,综合实验为某一特定基因的扩增,从核酸提取、电泳、PCR操作等三个方面训练学生的动手和科研思维。

(四)创新训练生物化学是现代生物学研究的基础,在药品、食品、化妆品等研发过程中发挥重要作用,通过加强实践性教学培养学生的创新能力是本课程建设的一项重要内容。目前,高校鼓励开展“大学生创新创业”训练,本课程在传统的实验教学基础上,通过立项和开放实验室的方式,开展大学生创新研究,培养学生创新实践能力。

二、教学方式改革

传统教学方式往往是教师讲、学生听,特别是推行多媒体教学以来,有些课程变成了速览PPT,学生看过听过就忘,期末靠着复习资料考试,走出考场忘得一干二净。因此,我们希望改变这种教学现象,把学生的学习放在教学的主体地位,课程教学方式的改革主要集中在网络课程建设、智慧课堂、翻转课堂教学等方面。

(一)网络课堂建设网络课堂已经成为现代课堂教学的一个重要部分。目前,在线教学平台繁多,例如学堂在线、智慧树、中国MOOC大学、网易云课堂等在线教学平台,本课程利用校园现有的清华在线网络教学平台(支持手机APP-优慕课)构建网络学习课程,按照MOOCs课程教学模式结合学校课时安排,对教学材料、进度安排、课程通知、学习测试、拓展资料等进行了建设。课程加强了课程教学材料的建设,在过去的教学经验中,我们发现由自己老师录制的视频受到学生的欢迎,点击率和推荐率都是最高的,而网络上的名师视频因为不够亲切或录制质量不高,学生兴趣不大。本课程改革按照知识点进行课程视频录制,结合网上现有的优质动画资源,建设内容丰富的在线课程。网络课程的建设不仅仅服务于翻转课堂教学中的课程预习,还可以服务于课后复习,甚至是高年级考研学生的复习,是贯穿整个学习周期的重要教学资源。

(二)智慧课堂课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的一环,是掌握好教学质量,提高教学水平的关键。在现行的教学过程中,传统的签到环节、疑问确认环节、提问互动环节、课堂小测试环节存在诸多不便。本改革充分利用“课堂派”这一免费的课堂管理工具,基本实现了在线授课、在线考勤、互动答题、在线测试、在线作业布置和批改、作业查重、分组讨论等教学环节。课堂派基于网页版对课程进行设计,教师可以通过网页和手机微信进行授课,学生通过手机微信进行互动,基于现有的多媒体教室教学设备就可以实现智慧课堂教学。通过课堂派的“课件互动”环节,授课过程中设计答题反馈、弹幕答题、点名答题等,把学生的注意力都拉回课堂中;“试题互动环节”可以进行学生预习检验、课间检验、课后检验,及时了解学生的掌握情况。另外,课堂派的“课程通知”可以直接将课程信息发送到学生微信、“课程资料”可以手机在线学习视频、pdf、word等多种格式的资源、“作业布置”的作业可以进行查重等人性化的功能及良好的操作界面,弥补了清华教育在线平台在课堂管理方面的不足,大大高了课堂管理效率、学生参与度,真正将课堂还给学生。

(三)翻转课堂教学生物化学虽然自成体系,但是在内容上与有机化学、物理化学、药理学等课程相互关联,在课堂授课过程中会进行不必要的重复,但又是学生不得去不了解的知识,而采用翻转课堂的教学模式,学生在课下进行了前期的知识学习和查询,建立了相应的知识网络,课堂上老师对知识进行引导和深入讨论,从实质上提升授课质量,教师和学生不再是关注基础的知识点而是基于掌握知识上的关于最新研究进展的讨论。在课堂教学中,有机结合情境教学法[7]和讨论式教学法[8],主动设计问题情境、语言情境、交流情境、比较情境和新闻情境等情境,围绕情境提出的问题、事件、案例等进行小组式讨论。生化模型制作、思维导图绘制、flash动画制作等环节应用与课堂教学中,将死板的讲授课堂变得活跃起来。在实验教学中,积极采用混合式教学模式,利用翻转课堂的形式在实验前查阅大量的网络资源,并辅助实验多媒体教学,对实验操作规范进行讲解,对实验过程的现象进行充分认识。在“翻转课堂”上,经过教师的引导,对实验过程和实验结果进行充分的讨论,并通过文献解读分析的方式,真正了解理论知识与实验技能在科学研究和实际生产中的用途,利用所学知识进行创新项目训练是更高的利用。

三、考核体系改革

基于学习产出的教育模式(Outcomes-BasedEduca-tion,缩写为OBE)已经成为改变传统的考核方式的重要指导思想[9],以布卢姆学习目标分类法(BILOom'sTaxonomy)[10]为基础描述学生在学完本课程后应具有的能力,要求程度栏内以L1(认知)、L2(理解)、L3(应用)、L4(分析)、L5(评价)、L6(创造)来表示对此级能力要求达到的程度[10],细化考核目标(表1),将课程考核、平时成绩、课堂表现、实验操作、创新项目等内容进行综合考核。

(一)理论课成绩生物化学理论课程成绩评定更注重形成成绩,成绩组成和比例如下:运用清华在线平台有课前预习成绩10%,课后作业的成绩20%,课堂分组讨论成绩20%,期末考试成绩50%。过去的考核中,平时成绩的评定存在较大的主观影响,且成绩公布滞后,往往学生并不清楚自己平时成绩的构成和得分情况。采用清华在线教学平台,可以实时公布作业成绩,课堂表现成绩,帮助学生及时的调整学习状态。

(二)实验课成绩生物化学实验课程成绩根据实验过程中学生的操作情况及实验过程中的行为表现(60%)、实验报告(40%)进行考核,要求学生勤于动手、敏锐观察、细致操作、勤于提问、深入分析,准确记录原始数据,注重现象的分析与讨论。

四、结束语

传统的课程教学设计中,教师更注重课程教什么内容,往往忽视怎么教和学生怎么学。混合式教学改革既要回答教什么内容,还要将学生放在教学的主体地位,要考虑学生怎么学,并评价学生的掌握程度。课程改革建立“在线课程教学、智慧课堂教学、基础实验教学与创新训练”四维立体的教学模式,利用在线教学平台学习基础理论知识;探索智慧课堂、翻转课堂丰富教学内容;基础实验教学训练学生基本实验操作规范,通过实验结果和现象加深对理论知识的认识;创新训练项目应用所学的知识。生物化学课程的教学是一项系统工程,是学科教育的基础,我们在课程教学中不断探索将新的教学理念、教学工具应用与课程教学中,不断提高学生学习兴趣,巩固教学效果,同时也提高教师特别是青年教师的教学水平。这种改革探索仍有很大的提升空间,是不断积累和丰富教学材料和教学认识的过程,教学团队将持续的改进和完善。

作者:许存宾 田兴国 马小彦 邓斌 于志海 单位:贵州理工学院

生物化学教学探索实践责任编辑:张雨    阅读:人次