基于PBL結(jié)合多媒體教學(xué)模式在生物技術(shù)教學(xué)上的應(yīng)用

丁忠慶,盧衛(wèi)紅,井 晶,姜 華,張?zhí)m威,王振宇

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，哈爾濱 150090)

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基于PBL結(jié)合多媒體教學(xué)模式在生物技術(shù)教學(xué)上的應(yīng)用

丁忠慶,盧衛(wèi)紅*,井 晶,姜 華,張?zhí)m威,王振宇

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，哈爾濱 150090)

為提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力是當(dāng)前教育關(guān)注的首要問題。本文針對(duì)在生物技術(shù)課堂上遇到的實(shí)際問題，提出建立多媒體資料庫(kù)，引導(dǎo)學(xué)生自己提出問題并加以解決，拓展學(xué)生思路，提高了教學(xué)效果，學(xué)生反響良好。

PBL教學(xué)；多媒體技術(shù)；生物技術(shù)

現(xiàn)代生物技術(shù)是一門新興、綜合性極強(qiáng)的學(xué)科，它以微生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科為支撐，結(jié)合化學(xué)、化工、計(jì)算機(jī)、微電子等學(xué)科，形成的一門多學(xué)科互相滲透的綜合性學(xué)科。在教學(xué)過程當(dāng)中，由于其涉及面十分廣泛，新技術(shù)發(fā)展非常迅速，學(xué)生學(xué)習(xí)起來會(huì)有不同程度的困難。針對(duì)這種情況，我們嘗試以PBL(Problem-based learning，以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí))模式結(jié)合多媒體教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)灌輸為主動(dòng)求索，在學(xué)生中反饋效果良好。

1 建立PBL結(jié)合多媒體教學(xué)模式的必要性

1.1 需求分析

生物技術(shù)是發(fā)展迅速的前沿學(xué)科，也是生物學(xué)方向的基礎(chǔ)課程，其涉及、涵蓋、支撐的學(xué)科不下十余種。其教學(xué)不僅向?qū)W生傳授生物學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本的實(shí)驗(yàn)技能，更重要的是幫助學(xué)生建立以現(xiàn)有技術(shù)不斷進(jìn)行創(chuàng)新的思維模式，逐步培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)及工作中分析和處理問題的能力。生物技術(shù)涉及面廣，不同專業(yè)的學(xué)生由于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不同，在學(xué)習(xí)的過程中會(huì)遇到非本專業(yè)的知識(shí)，難免會(huì)有“力不從心”的感覺。在傳統(tǒng)教學(xué)中注重知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性、邏輯性，并采取循序漸進(jìn)的方法，這雖然有利于培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，但也不可避免地讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)產(chǎn)生枯燥乏味的感覺。其實(shí)，正因?yàn)樯锛夹g(shù)涉及面廣泛，也就更容易從實(shí)際入手，引領(lǐng)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)與自身切實(shí)相關(guān)的問題，讓他們找到本門知識(shí)的興趣點(diǎn)，并且自己從學(xué)習(xí)的知識(shí)當(dāng)中去尋找答案、解決問題。讓學(xué)生對(duì)知識(shí)感興趣，化被動(dòng)為主動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，也是每一個(gè)老師一直追求的目標(biāo)。

1.2 建立多媒體資料庫(kù)的必要性

生物技術(shù)課程以基因工程為核心，學(xué)習(xí)的內(nèi)容以微觀、抽象為主，如果不配合圖片、照片、影像等資料，學(xué)生很難理解掌握。多媒體可從視覺、聽覺兩方面去調(diào)動(dòng)學(xué)生的認(rèn)知模式，將復(fù)雜內(nèi)容簡(jiǎn)單化、靜態(tài)教材動(dòng)態(tài)化、抽象內(nèi)容直觀化、呆板內(nèi)容生動(dòng)化，從而形成一個(gè)良好的教學(xué)氛圍，提高教學(xué)效果[1-3]。

1.3 PBL法的優(yōu)勢(shì)

PBL(Problem-based learning, PBL)法是指基于問題的學(xué)習(xí)方法，該法目前已成為國(guó)際上較流行的一種教學(xué)方法。PBL教學(xué)法是以學(xué)生為主體，運(yùn)用在生物技術(shù)上是以待解決的問題為驅(qū)動(dòng)、以教師為引領(lǐng)、配合學(xué)習(xí)小組探討的啟發(fā)式教育，以培養(yǎng)學(xué)生的能力為教學(xué)目標(biāo)[4-5]。PBL法在教學(xué)上應(yīng)用的成功之處在于培養(yǎng)了學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。作為基礎(chǔ)課程，不同研究方向的學(xué)生在學(xué)習(xí)生物技術(shù)時(shí)興趣點(diǎn)也不一致，應(yīng)用PBL結(jié)合多媒體教學(xué)模式，把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜且具有實(shí)際意義的問題情境中，讓學(xué)生組建興趣小組，隨時(shí)與教師和組員交流、有目的和有針對(duì)性地自主獲取知識(shí)并積極構(gòu)建或重組自己的知識(shí)體系，這不僅可激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)造力，而且可提高學(xué)生的推理與評(píng)判性思維等多方面能力，還可提高學(xué)生的自學(xué)能力，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)探索，從而達(dá)到教育以人為本的目的[6-7]。

2 多媒體資料庫(kù)的構(gòu)建

2.1 建立資料庫(kù)的原則

(1)依托現(xiàn)有教材與教學(xué)大綱

以現(xiàn)有教學(xué)大綱為框架，根據(jù)該課程的教學(xué)目的、教學(xué)要求、課時(shí)安排及相應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容，對(duì)總論中基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和發(fā)酵工程等基礎(chǔ)知識(shí)提供教學(xué)方案、課程指導(dǎo)、參考文獻(xiàn)，對(duì)課程的延伸內(nèi)容及衍生問題采用PBL教學(xué)法，讓學(xué)生就感興趣的問題進(jìn)一步探討解析，既強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的記憶，又拓展了知識(shí)面。

(2)根據(jù)暴露的問題與當(dāng)前科研進(jìn)展，隨時(shí)完善、更新資料庫(kù)

資料庫(kù)在開放使用的過程當(dāng)中，不可避免會(huì)發(fā)現(xiàn)問題，針對(duì)這一情況，需要隨時(shí)進(jìn)行資料庫(kù)的維護(hù)與修復(fù)。互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，信息量大，科研進(jìn)展迅速，內(nèi)容陳舊、一成不變的資料庫(kù)不會(huì)被學(xué)生接受，所以資料庫(kù)需要不斷充實(shí)內(nèi)容，更新界面，簡(jiǎn)化操作。

(3)條理清晰，易于使用

建立資料庫(kù)要以使用者為本，目的是為了激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，這就要求資料庫(kù)界面友好，條理清晰，路徑分明，在學(xué)生使用過程中可以一目了然，操作方便。

(4)資源開放，提高學(xué)習(xí)效率

依托學(xué)校提供的服務(wù)器存儲(chǔ)空間，建立FTP、網(wǎng)頁(yè)共享平臺(tái)，使用瀏覽器即可調(diào)用、下載，打開庫(kù)存文件。對(duì)資料庫(kù)進(jìn)行科學(xué)有效的實(shí)時(shí)維護(hù)，對(duì)共享及使用的教學(xué)資源進(jìn)行有效的管理與整合，下設(shè)專門的管理權(quán)限、使用權(quán)限和訪問權(quán)限，真正的實(shí)現(xiàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源科學(xué)與規(guī)范的“開放式”鏈接使用與管理，同時(shí)也可以為學(xué)生提供相關(guān)資源鏈接。

2.2 PBL結(jié)合多媒體資料庫(kù)的設(shè)計(jì)

多媒體資料庫(kù)的設(shè)計(jì)包括圖片、音像、文獻(xiàn)、習(xí)題、電子教案等內(nèi)容，涉及大量理論基礎(chǔ)知識(shí)，研究發(fā)展簡(jiǎn)史，社會(huì)關(guān)注熱點(diǎn)，內(nèi)涵豐富、外延龐大。多媒體資料庫(kù)設(shè)計(jì)方案見圖1。

(1)圖片資源庫(kù)設(shè)計(jì)

圖片庫(kù)包括名人圖片、例題圖片、模式圖片等資源。名人圖片采用對(duì)本門課程涉及內(nèi)容上有杰出貢獻(xiàn)的人物照片，如某領(lǐng)域獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家，借以引起學(xué)生興趣，了解研究歷史。例題圖片與模式圖片既可以利用網(wǎng)絡(luò)資源，也可以自行制作，為學(xué)生直觀展示不易理解的研究?jī)?nèi)容。

(2)音像資源庫(kù)設(shè)計(jì)

音像資料也有不同的來源。一是來源于實(shí)驗(yàn)課堂或討論小組的研究，對(duì)于基礎(chǔ)研究的實(shí)驗(yàn)，由于其技術(shù)技巧與本課程切實(shí)相關(guān)，我們可以用高像素相機(jī)全程記錄實(shí)驗(yàn)過程，包括實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備、操作過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄等，然后也制成照片，或制成錄像，對(duì)于不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以組織同學(xué)討論并記錄過程。二是利用網(wǎng)絡(luò)資源采集現(xiàn)有音頻、視頻、動(dòng)畫，配合相應(yīng)的文本，將抽象難懂的學(xué)術(shù)問題轉(zhuǎn)化為易于理解的直觀資料，便于學(xué)生理解思考。

(3)文獻(xiàn)資源庫(kù)設(shè)計(jì)

目前我國(guó)高校教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)已經(jīng)較為普及，資源數(shù)量較為豐富，但在教學(xué)實(shí)踐中被師生認(rèn)可的優(yōu)質(zhì)資源卻仍然稀缺[8]。我們需要組成專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)從海量文獻(xiàn)中提取優(yōu)質(zhì)資源，并將傳統(tǒng)教材、優(yōu)秀教材直接數(shù)字化，制作高水平文獻(xiàn)資源數(shù)據(jù)庫(kù)。

(4)習(xí)題庫(kù)設(shè)計(jì)

教師以教學(xué)大綱的要求為依據(jù)，根據(jù)授課內(nèi)容、自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)生的知識(shí)水平，按章節(jié)歸納總結(jié)課程要點(diǎn)并提出相應(yīng)問題。精心撰寫PBL教案，循序漸進(jìn)，逐漸增加難度，設(shè)計(jì)問題應(yīng)把前后章節(jié)所學(xué)知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來，此部分應(yīng)為學(xué)生必須掌握。對(duì)于當(dāng)前研究熱點(diǎn)、爭(zhēng)議話題、前沿問題，設(shè)置學(xué)生自由討論板塊，學(xué)生科根據(jù)現(xiàn)有資料自己分析討論，教師從旁協(xié)助指導(dǎo)。學(xué)生難以解決的問題，教師可為其提供參考文獻(xiàn)、解題依據(jù)，學(xué)生之間也可以探討解決。

圖1 多媒體資源庫(kù)設(shè)計(jì)Fig. 1 Design of multimedia resource database

(5)電子教案庫(kù)設(shè)計(jì)

電子教案包括教師課堂授課時(shí)所用多媒體課件以及文字版教案。幻燈片所需要的文本和相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系主要是來自以上系統(tǒng)文本的采集、自己動(dòng)手制作的flash動(dòng)畫以及網(wǎng)上下載的相關(guān)資料等。最后根據(jù)教學(xué)的目標(biāo)要求，將這些音像、文本、動(dòng)畫有機(jī)融合，制成幻燈片，并反復(fù)演示、討論、修改，制成多媒體課件存檔。

(6)提供互聯(lián)網(wǎng)檢索

基于校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為學(xué)生提供已授權(quán)的優(yōu)秀網(wǎng)站鏈接，如中國(guó)知網(wǎng)、樂學(xué)網(wǎng)等，充分利用優(yōu)質(zhì)資源，為學(xué)生提供便利條件。為學(xué)生推薦相關(guān)線上教學(xué)課程，補(bǔ)充、拓展其知識(shí)面。學(xué)生也可利用網(wǎng)站鏈接進(jìn)行下載課件、申請(qǐng)專利等相關(guān)操作。

3 效果評(píng)價(jià)

建立多媒體教學(xué)資料庫(kù)，并動(dòng)態(tài)管理，不斷完善，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有效提高學(xué)習(xí)效率，加深印象，降低時(shí)間成本。對(duì)于教師來說，雖然要隨時(shí)關(guān)注科研動(dòng)態(tài)以便及時(shí)更新資料庫(kù)內(nèi)容，隨時(shí)解答學(xué)生疑問，加重了教師課堂以外的勞動(dòng)量，但可以拓展教學(xué)能力，活躍課堂氣氛，提升教學(xué)效果[9-13]。

不同的學(xué)生在不同的階段學(xué)習(xí)不同的知識(shí)，會(huì)有不同的問題。所以，要想用一個(gè)教學(xué)軟件解決所有學(xué)生在所有階段的所有問題是不可能的。但是，如果我們對(duì)學(xué)生不同階段的學(xué)習(xí)的目標(biāo)、任務(wù)、方法、認(rèn)知能力層次、存在的主要問題進(jìn)行深入細(xì)致的分析，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生在各個(gè)階段存在的問題及其原因有相當(dāng)程度的共性。對(duì)于共性的問題，可以設(shè)置特定目錄，引領(lǐng)學(xué)生少走彎路，方便找到相應(yīng)學(xué)習(xí)資料，在打下良好的理論基礎(chǔ)上，進(jìn)行更深層次的分析討論。目前來看，這種學(xué)習(xí)方式在學(xué)生中反響良好。

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Application of PBL teaching combining with multimedia technology in biotechnology teaching

DING Zhongqing, LU Weihong*, JING Jing, JIANG Hua, ZHANG Lanwei, WANG Zhenyu

(Haerbininstituteoftechnologyschoolofchemistryandchemicalengineering,Haerbin150090，China)

It is the most important issue for education to enhance students’ learning interest and cultivate students’ autonomous learning ability. Facing the practical issue during the teaching of biotechnology course, we proposed a mode of PBL teaching combining with multimedia technology to build a multimedia store and initiate students to propose and solve problems, which expanded the thought, improved the teaching effect and received a good response form students.

Problem-based learning (PBL); Multimedia technology; Biotechnology

2016-05-19；

2016-06-22.

黑龍江省高等學(xué)校教改工程項(xiàng)目(JG2013010258)；全國(guó)工程專業(yè)學(xué)位研究生教育教改項(xiàng)目(2016-ZX-146)；哈工大研究生教育改革研究項(xiàng)目(JGYJ-201635)。

丁忠慶，女，博士，講師，研究方向：生物技術(shù)教學(xué)；E-mail: dingzhongqing@hit.edu.cn.

*通信作者：盧衛(wèi)紅，女，教授、博導(dǎo)，研究方向：生物技術(shù)教學(xué)；E-mail: lwh@hit.edu.cn.

10.3969/j.issn.1672-5565.2016.03.05

TS201.2-33

A

1672-5565(2016)03-156-04