生物建模仿真課程學生自主學習模式的探索

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摘 要：轉變單純知識傳授的教學理念，改革以教師為中心的單純知識傳授式教學模式，是目前高校教育教學面臨的巨大挑戰。如何在課程教學中培養學生的創新精神和實踐能力？我們在國家級資源共享課程“生物建模仿真”的教學過程中，改革以教為主的教學理念，探索學生自主學習模式，重在培養學生的自主學習能力、分析問題和解決問題能力、表達能力，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：能力培養；自主學習模式；生物建模仿真課程

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）17-0075-03

Abstract： It is a great challenge for colleges and universities to change the traditional teaching idea of pure knowledge transfer and reform the teacher-centered teaching mode. How to cultivate students' innovative spirit and practical ability in curriculum teaching？ In the process of teaching the "modeling and simulation in biological system"， one of the national resource sharing courses， we reformed the teacher-centered teaching mode and explored the student self-regulated learning mode， which mainly focuses on cultivating students' self-learning ability to analyze and solve problem. The educational reform has made a satisfactory result.

Keywords： ability training； self-regulated learning mode； modeling and simulation in biological system course

一、概述

當今社會發展日新月異，要求學習者必須具有終身學習的觀念和較強的自主學習能力，才能緊跟時代的步伐。目前我國大學生的自主學習能力普遍較低，因此，培養學生的自主學習能力是當代高等教育的重要目標。大學教育不應該只是簡單地把知識傳授給學生，而是培養學生具有能夠獨立工作、獨立思考，能夠解決實際問題，具有社會責任感。因此，改革以教師為中心，單純知識傳授式教學模式，培養學生的能力和全面素質、是我國高校教育教學改革的突破口。作為高校教師，我們的職責不僅僅是傳授知識，還要啟發學生實現中國夢的理想，培養學生良好的素質，責任重大。為此，自2012年以來，我們在本校生物醫學工程專業《生物建模仿真》課程教學中，探索以學生為主的學生自主學習教學模式，取得了良好的教學效果。在此希望通過交流和切磋，深入改革以教為主的教學模式，共同實現我國高等教育立德樹人的教育目標。

二、學生自主學習模式的實施方案

（一）課程介紹

《生物建模仿真》課程是國內外生物醫學工程專業本科核心課程，建模仿真是現代科學技術的重要內容，應用計算機仿真技術為求解復雜系統提供了有力工具。生物系統是最復雜的系統，應用建模仿真技術研究生物系統是現代生命科學發展的重要方向之一，生物建模仿真成為國內外生物醫學工程專業和相關專業的主干知識結構。多年來國內尚無《生物建模仿真》本科示范課程，也沒有統編規劃教材。面對國內已有120多個高校開展了生物醫學工程本科教學的形勢，建設《生物建模仿真》精品課程，建設與課程配套的規劃教材，是我國生物醫學工程本科教學面臨的主要任務之一。

我校在生物建模仿真研究領域具有明顯的教學、科研優勢，具有優勢的教師資源，因此2001年我校在國內率先開設了《生物建模仿真》課程。本課程作為生物醫學工程本科專業基礎課，具有鮮明的交叉學科特色。課程設置自主學習模塊，理論聯系實際，注重學生創新能力、實踐能力與綜合素質的培養，充分反映了以學生為本的教育理念。

（二）實施方案

《生物建模仿真》課程理論教學54學時，包括兩個模塊：課堂講課模塊（34學時）、教師指導下的學生自主學習模塊（20學時）。課堂講課模塊包括兩個知識單元：第一知識單元是數學模型建模與計算機仿真的基本理論和方法；第二知識單元是生物系統建模仿真的4類典型范例。教師指導下的學生自主學習模塊包括：習題講解與訓練、建模仿真基礎知識綜合練習、生物系統建模仿真大作業、科技論文寫作訓練、課堂討論。

具體實施方案如下：

1. 習題講解與訓練（4學時）：在學生自主學習的基礎上，通過教師對典型習題的講解和學生的提問、自主習題訓練，鞏固建模仿真知識點，培養學生的創新思維能力和分析、解決建模仿真問題的實踐能力。考核方式與評價指標：建模仿真基礎知識課堂提問、課外作業與評分（按10%計入課程總成績）。

2. 建模仿真基礎知識綜合練習（2學時）：在學生自主學習建模仿真基礎知識點的基礎上，通過綜合練習，鞏固建模仿真基礎的知識點，培養學生分析解決建模仿真問題的創新能力和實踐能力。考核方式與評價指標：建模仿真基礎知識綜合練習考核試卷與評分（按5%計入課程總成績）。

3. 生物系統建模仿真大作業（4學時）：學生在教師的指導下，通過完成生物系統建模仿真的實際案例，培養自主分析和解決生物系統建模仿真實際問題的創新思維能力與實踐能力。教學組給出生物系統建模仿真領域10個（以上）課題（大作業），每個課題包括題目、實驗數據、條件以及完成課題的基本要求，要求每個學生自主選擇1個題目，自主完成課題。考核方式與評價指標：生物系統建模仿真大作業考核與評分（按5%計入課程總成績）。

4. 科技論文寫作訓練（4學時）：通過學習科學論文/研究報告的寫作規范和案例，學生基于大作業的研究結果，寫出規范的科技論文/研究報告。開拓學生知識面，培養學生的創新能力、實踐能力與科技論文寫作表達能力。教師在課堂上關于科學論文/研究報告的寫作規范和案例進行講解，要求每個學生在生物系統建模仿真大作業結果的基礎上，進行科學論文或研究報告的寫作練習，上交科學論文或研究報告。考核方式與評價指標：學生上交科技論文/研究報告寫作，教師進行考核與評分（按5%計入課程總成績）。

5. 課堂討論（6學時）：在學生自主學習的基礎上，通過生物系統建模仿真的課堂討論，鞏固知識點，開拓知識面，培養學生的創新能力、實踐能力與語言、多媒體表達能力。課堂討論形式多樣：例如涉及相關領域的國內外前沿科研成果，在學生課外自學基礎上，組織課堂討論。例如涉及教學內容的難點、重點，在課堂上請學生發表見解進行討論，加深學生對所學知識的理解。要求每個學生在生物建模仿真應用大作業和論文寫作訓練的基礎上，自主選定一個主題進行課堂討論。課堂討論以科學研討報告形式進行，每個學生根據選定的主題制作多媒體文件，以口頭報告形式進行課堂討論，由課程教學團隊教師點評和評分。考核方式與評價指標：按學生報告內容、多媒體表達、口頭表達、創新性進行考核與評分（按5%計入課程總成績）。

由于課程中設置了自主學習模塊，因此對學生學習效果的評價不能簡單地以“考試”的形式進行。將自主學習模塊的各項內容分別按比例計入課程總成績，改變了傳統的以考卷作為評價教學效果的唯一指標。課程總成績除了考核學生對課程所涉及的知識點的掌握程度，同時也對學生的創新性思維、多媒體表達能力、口頭表達能力及文字表達能力進行了考核。

三、教學效果

以2016年度《生物建模仿真》課程的學生教學質量反饋調查表為例，說明自主學習模塊的教學效果。結果顯示，通過教師指導下的學生自主學習模塊，學生能夠基本掌握本課程的知識要點，了解到相關的前沿知識和發展趨勢，提高了對本課程的求知欲和興趣。在自主學習的過程中，學生獨立思考，發揮自己的主觀能動性，進一步理解了知識點。在最后的論文展示和多媒體展示中，每一名學生都積極參與，使得不同層次的學生都得到了展示自己的機會。經過自主學習模塊，學生的創新能力、實踐能力與語言、多媒體表達能力等都得到了一定程度的訓練。

以培養學生學習能力、創新能力和實踐能力為目標，改革傳統的教學模式，由教育部生物醫學工程教學指導委員會推薦，《生物建模仿真》課程于2009年獲批為國家級高校精品課程。此后，我們根據國家級精品資源共享課的建設宗旨，逐步構建了一套完備、系統、規范的，具有獨立知識產權的教學資源系統和學生教師互動平臺。2013年，《生物建模仿真》課程被立項為國家級資源共享課程http：//www.icourses.cn/coursestatic/course2259.html。通過現代信息技術手段共建共享課程教學資源，提高人才培養質量，服務學習型社會建設方面進行了課程持續建設。

四、討論

以學生為本是高校人才培養觀的本質和核心，其根本思想就是要激發學生學習的主動性和創造性。自主學習模式是一種以學生為中心，強調學生積極參與并自主管理學習的新型教學模式，其宗旨是培養學生主動學習的良好意識，強調其自主學習能力、綜合能力和創新能力的培養，使學習中的“學會”變為“會學”。 《生物建模仿真》課程的自主學習模式有效地調動了學生的主觀能動性，鼓勵他們獨立思考，獨立分析問題和解決問題。在自主學習過程中，我們發現個別學生選擇的自主學習內容超出了自身具備的知識能力，屢次失敗，使得學習動機減弱。因此，教師在學習目標的制定時應充分考慮學習內容的工作量和難度，在學習策略和學習環境的選擇上要有適當把握，并對自主學習的過程進行適時監控和評價，要更主動地為學生提供主動研究的條件，使他們更加積極地參與學習過程，并多啟迪學生一些思考和解決實際問題的方法，使學生逐步增強積極向上的心態，提升自主學習的能力。教育學家葉圣陶先生所說：“教，是為了不教”。未來我們將繼續堅持以學生為主的教學改革方向，在教育實踐中不斷融入自主學習理念，更加注重學生創新能力、實踐能力與綜合素質的培養，設計更加合理的課程計劃和教學方法，以培養他們自主學習和終身學習所需要的資質。這是一個長期的過程，需要我們教育者堅持不懈地努力。

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