以學為中心的“免疫印跡”實驗課程設計

潘 倩，鄭 翔，周 雪

（四川大學 華西基礎醫學與法醫學院，四川 成都 610041）

為提高教育質量，越來越多的高校開始重視“以學為中心”的教學理念，并將其付諸實踐。這一教學理念摒棄“教師將知識傳授給學生”的傳統教學方式，強調讓學生自己去發現、解決問題，通過自主學習獲得知識［1］。它改變了學生在傳統學習中的被動地位，注重提高他們對學習的主動性和積極性，使他們不再機械地接受知識，而是在自主構建知識的過程中健康發展［2］。實驗教學是培養學生探索能力、動手能力、合作能力等的重要平臺，傳統的教學方式“以教為中心”［3］，即 “教師現場演示講解、學生依照教材摸索操作”［1，4］，這束縛了學生的思維，不利于其探究和創新能力的培養。所以應及時將“以學為中心”這一先進的教育思想融入教學體系，圍繞“學生、學習、學習過程”優化課程設計，以提高學生的學習效果［1］。

1 “免疫印跡”實驗課程介紹

“免疫印跡”（western blotting，WB）是一門難度較大的綜合性實驗課程，主要面向高年級生物醫學類學生，使其掌握初步鑒定蛋白質的方法。具體教學內容如圖1所示，其中涉及分子生物學、生物化學和免疫學等多學科知識，實驗原理復雜［5］，操作步驟繁瑣且環環相扣，前一步驟的結果直接影響后一步驟的進展，甚至決定整個實驗的成敗［6］。

2 傳統教學存在的問題

“免疫印跡”在實際教學中，往往采用傳統的教學方式［5－6］，但教學效果不盡如人意。

2.1 學生的學習局限于課堂

圖1 “免疫印跡”實驗課程的具體教學內容

相當一部分學生課前不預習實驗內容，課后不反思實驗結果，在對所學內容一無所知的情況下進入實驗室，現學現做，操作停留在對教師現場演示的機械模仿階段。由于“免疫印跡”實驗對操作要求較高，在這種情況下，學生很容易實驗失敗。而學生一旦完成實驗，不管結果如何就認為學習任務已經結束，對實驗中的操作技巧及可能存在的問題不及時反思和總結。這顯然違背了“免疫印跡”實驗教學培養學生的專業技能、科學思維及發現問題和解決問題等綜合能力的初衷。

2.2 學生的學習依賴于教師

在傳統實驗教學中，學生習慣被動地從教師那接受知識，缺乏主動獲取知識的意識與能力。這主要體現為，首先教師講授實驗原理，學生聽講、理解、記憶。這樣學生容易產生思維惰性，不利于其探究能力的培養。“免疫印跡”實驗原理復雜且較難理解，這種灌輸式的教學使很多學生對實驗原理停留在一知半解的狀態，以至于會操作但不知為什么如此操作。其次教師安排實驗內容，學生聽從安排，對所學內容沒有選擇權［7］。這就忽視了學生的個體差異，不利于他們的個性發展。最后教師演示實驗操作，學生觀看、記憶、模仿。但現場演示不具有重復性，而且一次能教授的學生有限，對于“免疫印跡”這種步驟繁瑣、耗時較長的實驗課程來說，教學效果并不好。當學生因忘記或沒看到演示等原因在實驗過程中不知所措時，只能求助于教師，這反而又加深了他們對教師的依賴。

2.3 學生的學習拘泥于教材

在實驗課程的學習中，學生大都依靠學校提供的實驗教材，并以其為準繩，很少能自覺主動地查閱其他相關資料［8］，發散思維、擴展知識。“免疫印跡”作為一種前沿的實驗技術，其實驗方法仍在不斷改進，如果學生迷信教材權威，認識難免就會僵化，這不利于其創新、批判精神的培養。

3 對存在問題的原因分析

首先，產生上述問題的根本原因在于傳統的實驗教學忽視了對學生自主學習能力的培養［9－10］，導致他們很少相對獨立和帶有質疑批判精神地綜合資料、總結實踐、交流經驗、擴展學習，從中構建知識、提升能力。

其次，學生對所學內容沒有興趣。傳統的實驗授課方式是教師向學生單向地灌輸知識，學生很少有參與和自由表達的機會，這就壓抑了他們的好奇心和求知欲［7］，加上學習資料往往以文字敘述為主，學生缺乏對實驗直觀感性的認識，難免就會感到枯燥乏味。

另外，在于學生缺少途徑開展自主學習。一是學生的學習資料有限；二是傳統實驗授課主要在實驗室里進行，而一般教學實驗室只在上課時才對學生開放，學生沒有機會課前接觸儀器設備、課后練習實驗技能；三是在課外師生很少建立互相交流的渠道，當學生在課外感到疑惑不解時，并不能得到教師及時的關注和幫助，此時學生就容易放棄，甚至產生厭學心理。

4 “免疫印跡”實驗課程設計

“以學為中心”來源于建構主義學習理論，此理論認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定情境下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式獲得。意義建構是學習的最終目標，在學習過程中教師幫助學生建構意義，就是要幫助學生對學習內容所反映的事物性質、規律及該事物與其他事物間的內在聯系達到較深刻的理解［11］。在此理論的基礎上，借鑒北卡羅萊納州立大學Dr.Richard Felder“以學為中心”的教學實踐［12－14］，結合實際教學情況，我們設計了以學為中心的“免疫印跡”實驗課程，并計劃將其應用于今后教學。此課程設計如圖2所示。

圖2 以學為中心的“免疫印跡”實驗課程設計

此課程設計以創建師生交流平臺和學習資料庫為前提，由課前、課堂、課后3部分組成，中間貫穿主動學習、合作學習、探究式學習、基于問題的學習等多項教學策略，成功地將教學活動的中心由教師轉移到學生［15］。

4.1 前提

4.1.1 創建師生交流平臺

師生交流平臺在課外利用網絡為教師與學生、學生與學生提供溝通渠道。在此平臺上，學生可收發“免疫印跡”實驗課程的學習任務和學習活動并對之回應反饋，自由表達相關理解看法，提出學習中的困難與疑問等；教師可創建學習計劃，開展教學調查，根據學生的反饋信息及時調整教學策略，追蹤學生的學習進度，正確引導學生、及時糾正他們的錯誤，在線輔導學生、為他們解答問題、提供幫助等。此交流平臺應具有以下特點：

（1）開放性，即全班學生皆可加入；

（2）透明性，即加入者都能看到平臺上的全部信息；

（3）友好性，即界面簡單易操作；

（4）方便性，即加入者在網絡條件下能隨時隨地登錄使用。

創建師生交流平臺，可利用公共資源，如創建QQ群、微信群等，也可利用自身學校資源，有條件的還可應用電子書包，甚至開發手機、平板電腦的相關應用程序APP來創建師生交流平臺。

4.1.2 創建“免疫印跡”學習資料庫

師生交流平臺需有較大的文件容量，因為在這一平臺上建立的學習資料庫是實施此課程設計的資源基礎，在此基礎上學生能方便地查閱、下載相關資料，開展自主學習，探索鉆研“免疫印跡”實驗課程。資料庫的建立是開放式的，即在教師審核無誤的情況下，交流平臺的成員均可上傳相關學習資料，例如課程介紹、教學大綱、教學計劃、實驗原理、儀器設備介紹、試劑配方、操作手冊、本實驗技術發展歷程及最新進展、常見問題分析、練習題等，這些資料可以是文檔、視頻、音頻、圖片等多種格式。其中教學視頻能直觀生動地真實展現實驗全貌［16］，減少實驗的誤操作和試劑耗材的損耗，激發學生興趣，提高教學效率，較好地指導學生學習“免疫印跡”這類實踐操作課程。

鑒于目前數千元的普通數碼攝像機即有不錯的拍攝質量，建議教師根據實際教學情況自制視頻，最大限度還原教學實景、貼合教學對象。有條件的教師還可依此創建大規模開放在線教育課程（massive open online courses，MOOCs）。自制視頻的步驟為：

（1）制訂實驗方案；

（2）編寫拍攝劇本；

（3）拍攝者與實驗操作者協調溝通；

（4）拍攝視頻素材；

（5）撰寫旁白；

（6）用非線性視頻編輯軟件如Adobe Premiere、Sony Vegas、Corel Video Studio Pro等剪輯視頻素材、添加圖表字幕、錄制旁白（需耳麥）、導入音樂等，最終渲染生成視頻文件。

4.2 課前

課前學生首先要面對的問題，即如何用“免疫印跡”鑒定某蛋白的表達。此目的蛋白可由學生根據興趣自行決定，但考慮到實驗需用到較為昂貴的抗體，目的蛋白及蛋白種屬也可由教師指定。接著教師要對學生的性別、學習能力、知識背景、才能傾向、個性特征、家庭社會背景等開展調查問卷，在此基礎上依照組內異質、組間同質的原則，將全班學生分為若干學習小組，每組4人（可根據實際情況適當調整人數），組內成員的特質要有合理差異，各組總體情況應相對一致［17］。這樣分組能豐富學生認知、分析問題的視角［18］，促使他們主動承擔小組責任、參與學習過程、掌握合作技能［19］。隨后學生即在探索如何解決問題的背景下，以學習小組的形式，互相依存又相對獨立地通過開展自主合作學習，討論設計出詳盡的實驗方案。

在合作學習中，教師既要鼓勵學生配合、協作，又要強調個體的獨立學習、獨立思考，并注意為每一位學生創造同等的訓練與學習機會［20］，使每一位學生均能參與所有的學習環節。這樣可培養學生的團隊意識和合作能力，全面深化他們對學習內容的認識理解，激發創新思維，并避免組內能力強的學生主導小組，使人人都從中獲益。除此之外，課前教學實驗室還應對學生預約開放，讓他們有機會熟悉實驗環境和器材試劑。

4.3 課堂

課堂上學生首先要以學習小組為單位，依次就自己實驗方案的科學性、可行性等進行答辯，通過應答教師、同學的提問和集體討論，修訂、完善實驗方案。這樣可集思廣益，開闊學生的思路，同時鍛煉他們的表達能力和思辨能力。教師要注意啟發引導學生，解釋難點，補充要點，深化概念。此外，教師還應對學生開展包括水電、器材試劑等在內的實驗室安全教育，防止出現教學事故。

教師根據學生上交的成熟的實驗方案進行實驗課前準備，接著各學習小組依照自己的實驗方案同時進行獨立操作。各操作環節的學時安排如表1所示（學時數可根據實際情況適當調整）。教師要關注學生的實驗，幫助他們解決其中出現的問題，并及時糾正不規范操作。

表1 以學為中心的“免疫印跡”實驗課程各操作環節的學時安排

從“SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳”到“蛋白的檢測”需連續操作且耗時較長，建議“免疫反應”環節中的“抗孵育”采用4℃過夜的形式，并以此為時間節點將實驗安排在周六、周日2天進行。考慮到時間安排，選做環節“考馬斯亮藍染色”應與“蛋白轉膜”、“免疫反應”等同時進行。

實驗結束后，各學習小組應撰寫實驗報告并依次向全班匯報實驗結果，交流實驗中遇到的問題、分享實驗成敗的經驗教訓等，其中教師同樣要注意對學生的啟發引導、對知識點的強調深化。學生在互相歸納總結中最終解決“如何用‘免疫印跡’鑒定某蛋白的表達”這一問題。

4.4 課后

課后學生需對相關理論、實驗操作進行鞏固學習，強化學習效果，教師要予以支持和協助。鞏固學習形式多樣，如文字式的練習題、知識競賽、研討會、相關小游戲、實際動手操作等。應注意其中的知識性和趣味性，設立合理的獎勵機制，實驗室的開放要規范合理有序［21］等，關鍵是要提高學生的積極性和參與度，讓他們在鞏固學習中消除疑惑、改正錯誤，加強他們對知識的消化和吸收。

在評價方面，學生成績不再是單一由教師決定，而是依照學生在整個學習過程中的表現，按“多元—權重”原則［22］，采用德爾菲法，形成自我評價 （權重20%）、學習小組內成員評價（即組內評價，權重10%）、學習小組外同學評價（即組間評價，權重10%）和教師評價（權重60%）相結合的多元評價體系［23］，其中教師評價又包括平時成績（權重60%）、書面考試（權重15%）和操作考核（權重25%）（各項權重分配目前尚無可執行的標準，有待于進一步分析探討）。各部分評價采用自行設計的量規表，詳見表2—表5。

表2 以學為中心“免疫印跡”實驗課程的學生自我評價量規表 分

表3 以學為中心“免疫印跡”實驗課程的學生組內評價量規表 分

表4 以學為中心“免疫印跡”實驗課程的學生組間評價量規表 分

表5 以學為中心“免疫印跡”實驗課程的教師評價量規表 分

此多元評價體系注重過程性評價，學生成績由多元化的評價主體根據學生在學習過程中的全程表現綜合決定，力求全面充分公正地反映學生學習的真實情況，教師依此可因地制宜，為學生提供個性化輔導。學生由傳統的被評價對象轉變為評價的主體和積極參與者，這樣激發了他們的學習熱情，促進了他們對學習過程的積極反思，提高了他們對評價結果的認可度［23］，使其綜合素質得到不斷升華。

在實際操作中，開展課前部分之初，教師便應向學生提供相應的評價量規表，確立他們評價主體的地位。通過評價量規表，學生可明確學習目的并得到學習指導，而學生則應向班級提供在學習小組中的任務承擔情況，以方便教師和其他同學對應打分。

此外，教師在課后還需認真反思教學過程，優化課程設計。有條件的師生還可利用學習分析工具優化教學、自我評估診斷、設計個性化學習等［24］。

5 結束語

以學為中心的“免疫印跡”實驗課程設計圍繞學生的自主知識構建，運用多種教學策略，創建課前、課堂、課后三位一體的學習情境，通過培養學生的專業技能和綜合能力，促進學生的優質學習和全面發展。這改變了傳統實驗教學中學生被動消極的學習狀態，使學生以主動積極的姿態成為學習的主體；而教師則由指導變為引導，由講授變為啟發［21］。此課程設計變革了傳統的實驗教學模式，是改進實驗教學的一次全新探索。

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［1］劉獻君.論“以學生為中心”［J］.高等教育研究，2012，33（8）：1－6.

［2］蘭利瓊，李茂國.高校建立以學為中心的人才培養體制機制之我見［J］.高等工程教育研究，2014（5）：63－66.

［3］曾薇，王淑瑩，彭永臻.改革水質工程學實驗教學，培養工程應用型人才［J］.實驗技術與管理，2010，27（7）：127－129，150.

［4］曹陽，張霞.“顯微鏡的使用與生物繪圖”實驗錄像的制作與使用［J］.高校生物學教學研究：電子版，2011，1（2）：59.

［5］李江濱，譚熒飛，李育超.Western－blot綜合性實驗在分子診斷學教學中的實施［J］.科技創新導報，2012（36）：142.

［6］何秋璟，張春龍，侯敢.醫學檢驗專業開設 Western Blotting綜合性實驗初探［J］.衛生職業教育，2007，25（21）：91－92.

［7］楊穎東.提倡批判性思維，建設新型教學文化［J］.高等師范教育研究，2003，15（2）：72－75.

［8］葉潤楠，何仁生.DIIGO在大學物理實驗課前預習中的應用［J］.現代教育技術，2008，18（4）：55－57.

［9］胥成浩，龔明福.自主學習在環境微生物檢測實驗中的應用［J］.科技資訊，2013（27）：203－204.

［10］陸源，厲旭云，葉治國，等.自主學習、自主實驗、自主創新教學的研究［J］.實驗技術與管理，2012，29（6）：11－16.

［11］何克抗.建構主義：革新傳統教學的理論基礎（上）［J］.電化教育研究，1997（3）：3－9.

［12］Bullard L G，Felder R M.A Student－Centered Approach to Teach－ing Material and Energy Balances.Part 2.Course Delivery and Assessment［J］.Chem Engr Education，2007，41（3）：167－176.

［13］Felder R M.Hang in There：Dealing with Student Resistance to Learner－Centered Teaching ［J］.Chem Engr Education，2011，45（2）：131－132.

［14］Oakley B，Hanna D M，Kuzmyn Z，et al.Best Practices Involving Teamwork in the Classroom：Results from a Survey of 6435Engineering Student Respondents［J］.IEEE Transactions on Education，2007，50（3）：266－272.

［15］王長江，李衛東.“顛倒的教室”：美國教育新景象［J］.上海教育科研，2012（8）：54－59.

［16］侯曉莉，趙劼，蘆玲巧，等.機能學實驗基本操作教學片的設計與制作［J］.中國醫學裝備，2011，8（4）：59－60.

［17］王坦.合作學習簡論［J］.中國教育學刊，2002（1）：32－35.

［18］張小妮，薛英利，黨少兵，等.合作學習相關問題分析及探討［J］.陜西教育：高教版，2011（6）：51－52.

［19］萬偉.從“合坐”走向合作：綜合實踐活動課程中小組合作問題淺析［J］.當代教育科學，2014（6）：24－27.

［20］賈曉霞.淺談課堂教學技能訓練中“合作學習”的運用策略［J］.中國校外教育，2013（11）：185.

［21］榮華偉，錢小明，錢靜珠.關于高校實驗室開放管理的探索與實踐［J］.實驗技術與管理，2014，31（12）：233－236.

［22］蔣時紅，劉旺根，王琦，等.醫學形態學設計性實驗課評價體系的建立與實踐［J］.中外醫療，2008（16）：89－90.

［23］戴蔚荃，周長江，林錦明，等.基礎化學實驗課研究性教學考核評價體系構建［J］.實驗室研究與探索，2012，31（5）：125－127，168.

［24］顧小清，張進良，蔡慧英.學習分析：正在浮現中的數據技術［J］.遠程教育雜志，2012（1）：18－25.