微課應用于遺傳學實驗教學的探索

毛春曉， 牛延寧

（華東師范大學生命科學學院，上海200241）

0 引 言

遺傳學是生命科學領域的一門重要學科，其課程在各高校的生命科學相關專業被廣泛開設［1］。遺傳學實驗課程是對遺傳學理論課程的有益補充，對鞏固理論知識、提高學生動手能力、創新能力起著重要的作用［2］。我校生命科學學院為本院生物科學、生物技術專業的本科生和上海中醫藥大學中醫學專業的本科生開設了“遺傳學及實驗”這門專業必修課，其中包括了54學時的理論課和36學時的實驗課。實驗教學內容主要涉及孟德爾遺傳學、伴性遺傳、細胞遺傳學、分子遺傳學、群體遺傳學、染色體畸變等。雖然在傳統的教學模式下，教學效果尚可，但還是存在一些不足，如學生課前預習不充分、實驗有些操作不夠準確、實驗結果分析存在欠缺等問題。如果這些問題得到解決將能大大提升教學質量。隨著21世紀信息技術的發展，微課越來越成為一種重要的教學手段［3-5］。其以視頻為核心，短小精悍，主題鮮明，適合自主學習、反復學習［6］。這些優點正好能解決傳統遺傳學實驗教學中的不足。因此，在近兩學期的遺傳學實驗教學中，教師制作了一些遺傳學實驗微課，并在學校“大夏學堂”教學平臺上與學生分享，將其作為傳統實驗教學的補充，收獲了良好的教學效果。

1 傳統遺傳學實驗教學的不足

我校的遺傳學實驗數年來一直沿用傳統的遺傳學實驗教學模式，即教師準備實驗材料，撰寫實驗講義和課程PPT并在課前發給學生，學生在實驗課上聽教師講解完實驗內容后就開始實驗操作、完成實驗報告。在這種教學模式下，雖然取得了一定的教學效果，但仍然存在以下不足之處亟待解決。

（1）學生課前預習不充分，對實驗內容陌生。雖然在上實驗課前會發給學生實驗講義和課程PPT，但大多數學生都不會去提前預習準備，以至于在上實驗課時有時會跟不上教師的節奏。其中很主要的原因是學生對這些文字性或圖片的教學材料沒有閱讀的積極性，而教師雖然強調要做好實驗課前的預習，但由于沒有監督機制，學生常敷衍以對。

（2）學生遺傳學實驗有些操作不夠準確。實驗課上，由于時間有限，教師往往只演示一遍實驗操作，學生有時會記不住所有的細節，以至于在實際操作過程中由于操作不夠準確而難以得到理想的實驗結果。

（3）學生在實驗報告中對實驗結果的分析存在欠缺。由于教師授課在前，學生實驗在后，對于不同的實驗，實驗結果有時要過幾個小時甚至幾星期才能出，這樣學生在寫實驗報告時有時會把教師講過的實驗結果分析要點忘記，導致實驗報告中實驗結果分析不理想。

這些不足之處是傳統遺傳學實驗教學方法所難以解決的，需要尋找新的途徑來解決。

2 微課應用于遺傳學實驗教學的優勢

微課是指以視頻為主要載體展現教師針對某知識點或某教學環節的簡短的教學活動［7］。1993年美國北愛荷華大學LeRoy A.McGrew教授的“60 s課程”（60-Second Course）［8］和1995年英國利茲大學Kee博士［9］的“1 min演講”（The One Minute Lecture）在教學過程中都取得了成功，這是微課的雛形。2004年，美國人Salman Khan通過制作短教學視頻幫助親戚解答數學難題，并將這些視頻放于YouTube網站上和更多人分享，受到了世界范圍的廣泛歡迎，并在隨后創建了教學網站“可汗學院”［9］。2008年，David Penrose作為一名課程設計師在美國圣胡安學院內使用1 min微課進行教學，收到了良好的效果［10］。目前，世界許多著名高校都在各專業積極開展微課教學，微課被認為是21世紀非常重要的教學方式［11-14］。

微課時長通常在1～10 min左右，短小精悍，情景化，內容針對性強，同時利用互聯網平臺可以實現自主靈活地觀看學習，因此在信息時代的今天成為一種廣受歡迎的教學方式。認知負荷理論認為，教學進行10 min以后學生注意力就會不集中，教學效果受到影響［15-16］，所以盡量在10 min以內完成某個知識點的學習非常重要。微課短小精悍、情景化和靈活的優點正好使其作為遺傳學實驗課堂教學的補充，為學生課前預習、課后復習提供幫助。

（1）由于微課是以視頻方式呈現，能有效減少實驗講義和上課PPT這些文字或圖片教學材料的枯燥感，使學生能以觀看電影的積極心態來進行課前預習，提高預習率和預習效果。另外，我校的遺傳學實驗微課是在“大夏學堂”網絡教學平臺上進行發布，該平臺可以追蹤學生學習微課的時間和次數，使教師對學生的預習情況一目了然，學生自己也會感覺有一定的壓力，從而進行自主學習。

（2）由于微課可以反復觀看，教師可以通過制作實驗操作微課視頻，使學生對實驗過程和操作細節了然于胸，提高實驗的成功率。

（3）教師可以在微課中通過舉例告訴學生可能出現的預期或非預期的實驗結果以及它們的成因，學生可以在自己的實驗結果出來后通過微課的學習，詳細分析實驗結果，細致地完成實驗報告。

因此，微課這種教學方式對傳統的遺傳學實驗教學方式是一種很好的補充，能彌補傳統遺傳學實驗教學方法的不足。

3 遺傳學實驗微課的選題與制作

通過對本校遺傳學實驗教學內容的分析，精心挑選了7個微課主題，它們分別是果蠅的雌雄鑒定及其相關操作、果蠅伴性遺傳實驗結果分析、果蠅巨染色體的制片和觀察、人基因組DNA瓊脂糖凝膠電泳結果分析、實時熒光定量PCR的數據分析、遺傳平衡群體的判定、泥鰍血紅細胞微核檢測。這7個微課主題選取的是傳統遺傳學實驗教學過程中存在不足并且可以利用微課進行改進的部分。

其中果蠅的雌雄鑒定及其相關操作、果蠅巨染色體的制片和觀察、泥鰍血紅細胞微核檢測這3個微課主要解決學生實驗操作不夠準確的問題。在這3個微課中，教師會現場進行實驗操作，每一步操作都配有講解。這3個微課需要學生在上實驗課前提前觀看。學生可以通過反復觀看微課熟悉實驗內容和操作細節，使他們在實際實驗操作過程中胸有成竹。這3個微課采用現場拍攝的方式進行錄制，先寫好腳本，準備實驗材料，再進行拍攝，經后期加工而成（見圖1）。

圖1 自主創新性實驗課程體系教學效果調查

圖1 7個遺傳學實驗微課

另外4個微課主要解決學生實驗結果分析存在欠缺的問題。教師通過舉例，教學生如何詳細分析實驗結果，了解非正常的實驗結果產生的原因以及如何在以后的實驗中盡量避免等。這4個微課學生可以在上實驗課前提前觀看，也可以在實驗結束后觀看，有利于實驗報告中對實驗結果的分析。這4個微課采用PPT錄頻的方法進行制作。寫好腳本，搜集素材，制作PPT，配上錄音，最后PPT錄頻。

這些微課時長一般為4～8 min，時長控制在學生注意力比較集中的階段。

4 微課在遺傳學實驗教學中的應用

“大夏學堂”是我校的在線課程教學平臺。通過該平臺，教師可進行課程創建、資源建設、與學生進行交流互動、統計評測等。為了將微課更好地應用于遺傳學實驗教學，教師首先在“大夏學堂”開設“遺傳學及實驗”課程，然后在課程內容中增加“遺傳學實驗微課”模塊，在這個模塊中添加制作完成的7個遺傳學實驗微課。這些微課在每次實驗課前幾天對學生進行發布。學生在每次實驗課前通過“大夏學堂”觀看微課，提前預習實驗內容，了解如何進行實驗操作和實驗結果分析；在實驗結果出來后，根據自己的實驗結果，參照微課中的相關內容進行詳盡地實驗結果分析。教師則可通過平臺數據來追蹤學生的微課學習情況。每名學生在哪日觀看哪個微課、看了幾遍都可以在“大夏學堂”的追蹤數據中查到。教師還可通過平臺調查來獲取學生對微課的反饋。

比如在2019秋季學期的實驗教學中，共93名學生，通過“大夏學堂”的追蹤統計系統可以看到絕大多數學生利用微課進行輔助學習。每名學生點擊單個微課的平均次數在10～16次之間。這很好體現了微課可反復觀看、按需觀看的特點，使學生對于一次性記不清的知識點可以反復學習，提高學習效果。

5 微課應用于遺傳學實驗教學的效果分析

微課應用于遺傳學實驗教學取得了良好的教學效果。根據“大夏學堂”的追蹤統計數據，發現學生利用微課進行課前預習的比例在88%以上，大大高于過去50%以下的預習比例。說明微課大大提高了學生的預習積極性；在實驗過程中，由于學生提前在微課中學習了實驗相關操作，所以在實驗中更有自信，操作更準確，失誤率大大降低，實驗完成速度明顯加快，實驗結果質量明顯提高；在學生提交的實驗報告中發現通過微課學習，學生分析實驗結果的水平大大增強，對正常和非正常的實驗結果都能做出很好的解釋，分析問題的能力得到了提升。2019秋季學期這個班的遺傳學實驗報告平均成績達94.8分，比2018秋季學期未使用微課時91.6分的平均成績有了明顯提高。

在學期末，教師通過“大夏學堂”平臺對學生進行遺傳學實驗微課使用情況調查。從2019年秋季學期收到的86份調查結果（見表1）表明，大部分學生認為微課提高了遺傳學實驗課前的預習積極性和預習率，有助于熟悉實驗操作，增強實驗結果分析能力。98.8%的學生認為微課對遺傳學實驗課程學習有幫助，其中77.9%的學生認為微課對遺傳學實驗課程學習非常有幫助。這充分說明微課作為傳統課堂教學的補充，在實驗課教學中發揮了積極作用，能夠彌補傳統實驗教學方法的一些不足。此外，有66.3%的學生認為相比其他環節，微課在實驗結果分析環節對他們最有幫助，這說明了實驗結果分析型微課對學生遺傳學實驗課程學習能起到非常積極的作用。

表1 2019秋季學期遺傳學實驗微課使用情況調查

6 結 語

將微課這種信息技術發展的產物應用于遺傳學實驗教學，能很好地彌補傳統實驗教學方法的不足。在促進學生課前預習、課上準確實驗、課后對實驗結果進行詳盡分析方面能發揮積極的作用，改善教學效果。因此，將微課與傳統實驗教學方法相結合，發揮其各自的長處，能大大提高實驗教學質量，使學生受益。