混合式教學(xué)模式在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探索

摘 要 “互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展為探索高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了機(jī)遇。傳統(tǒng)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已不能滿足現(xiàn)代生物技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐型人才培養(yǎng)需求。采用線上線下混合式教學(xué)模式，研究分析線上資源與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的契合點(diǎn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，重構(gòu)教學(xué)知識(shí)體系，以期高效培養(yǎng)生物技術(shù)創(chuàng)新型專業(yè)人才，為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞 混合式教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）19-00-04

0 引言

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是生物技術(shù)、生物工程、環(huán)境科學(xué)、食品科學(xué)與工程、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)等眾多本科專業(yè)的核心課程，也是掌握分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法的主要實(shí)踐環(huán)節(jié)，更是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維、科學(xué)素養(yǎng)和良好道德品質(zhì)的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)[1]。隨著生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物精密儀器的研發(fā)與應(yīng)用以及工具酶類的創(chuàng)新，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷迭代更新，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革也站在新的歷史起點(diǎn)。“知識(shí)、能力和素質(zhì)”是全方位生物學(xué)人才培養(yǎng)的目標(biāo)，也是生物學(xué)教學(xué)改革的前進(jìn)方向，高素質(zhì)生物學(xué)人才應(yīng)該具備這三要素[2]。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)在生物學(xué)高素質(zhì)人才培養(yǎng)中發(fā)揮著重要的作用，也是更新教育理念、推進(jìn)創(chuàng)新教育、探索培養(yǎng)創(chuàng)新人才的途徑之一[3]。

傳統(tǒng)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式單調(diào)，學(xué)生依靠課堂的時(shí)間難以消化實(shí)驗(yàn)原理與掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，缺乏自主的思考、分析、歸納和總結(jié)。

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，MOOC資源、電子圖書和虛擬仿真平臺(tái)等深受學(xué)生喜愛(ài)，實(shí)體課堂不再是學(xué)生獲得知識(shí)的唯一途徑[4]。線上教學(xué)已成為教學(xué)過(guò)程中不可或缺的一部分，線上線下混合式教學(xué)已逐步趨于常態(tài)化。如何將傳統(tǒng)的實(shí)體課堂教學(xué)與在線教學(xué)有機(jī)融合，需要廣大一線教師不斷探索與實(shí)踐。混合式教學(xué)改變了以教為主的傳統(tǒng)教育模式，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的教育理念，促進(jìn)教學(xué)方法的更新和教學(xué)效果的改善。混合式教學(xué)模式能打破實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)空限制，帶給學(xué)生不一樣的學(xué)習(xí)

體驗(yàn)[5-6]。

1 混合式教學(xué)模式改革初探

1.1 修訂教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)圍繞“知識(shí)—能力—素質(zhì)”三方面展開(kāi)，參考教育部提出的“高校要全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、拓展課程深度、增加課程難度，切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量”的要求重新設(shè)定了知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)（圖1）。知識(shí)目標(biāo)以線上學(xué)習(xí)為主，實(shí)踐過(guò)程中培養(yǎng)能力目標(biāo)，結(jié)合線上線下教學(xué)促成學(xué)生素質(zhì)目標(biāo)的達(dá)成。

1.2 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)課程目標(biāo)，重構(gòu)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容體系，按照由淺入深的原則設(shè)置基礎(chǔ)技能型實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（圖2）。基礎(chǔ)技能型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，虛擬仿真型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生高階性實(shí)驗(yàn)技能，設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移和創(chuàng)新應(yīng)用能力。

1.3 設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)施過(guò)程

根據(jù)布魯姆認(rèn)知發(fā)展目標(biāo)，認(rèn)知維度從低階思維到高階思維可劃分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造六個(gè)層次。線上線下混合式教學(xué)過(guò)程分淺層、深層兩個(gè)維度展開(kāi)，逐層遞進(jìn)設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)和教師活動(dòng)[7-9]。整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)流程分為三個(gè)環(huán)節(jié)：課前引導(dǎo)學(xué)習(xí)、課中實(shí)踐探索討論、課后鞏固與拓展（圖3）。

1）課前引導(dǎo)學(xué)習(xí)，依據(jù)在線資源和預(yù)習(xí)任務(wù)，完成布魯姆認(rèn)知目標(biāo)的初級(jí)層次（記憶、理解）。教師課前完成學(xué)生分組，通過(guò)超星泛雅教學(xué)平臺(tái)推送任務(wù)學(xué)習(xí)清單和微課視頻等，學(xué)生查看任務(wù)清單、在線自學(xué)、挖掘疑難問(wèn)題、參與討論區(qū)話題（由小組長(zhǎng)組織完成）。另外對(duì)一些試劑儀器受限制、實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)和操作危險(xiǎn)性高的實(shí)驗(yàn)，比如酵母雙雜交、原位雜交、Southern Blot等分子雜交實(shí)驗(yàn)，利用線上虛擬仿真技術(shù)開(kāi)展，既提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度又增加了教學(xué)的廣度。通過(guò)團(tuán)隊(duì)引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)和目標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)向，依托高等教育出版社出版云平臺(tái)（ICC）和實(shí)驗(yàn)空間（iLab），學(xué)生課前掌握實(shí)驗(yàn)原理和虛擬仿真型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教師查看預(yù)習(xí)情況，有針對(duì)性地進(jìn)行實(shí)體課堂教學(xué)。

2）課中實(shí)踐探索討論，線下開(kāi)展小組合作實(shí)踐學(xué)習(xí)，聚焦布魯姆認(rèn)知目標(biāo)的初、高級(jí)層次（應(yīng)用、分析和評(píng)價(jià)）。課中是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的最重要環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)技能型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要在線下實(shí)體課堂開(kāi)展，以完成能力目標(biāo)為主。基于學(xué)生課前自主預(yù)習(xí)，課堂上教師只需對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，針對(duì)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵步驟展開(kāi)講授。學(xué)生帶著基礎(chǔ)理論知識(shí)走進(jìn)教室，在一定程度上提高了實(shí)驗(yàn)操作的效率。綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目讓學(xué)生從試劑配制開(kāi)始，了解實(shí)驗(yàn)試劑的理化性質(zhì)，掌握各種試劑配制和各種容量器皿的使用注意事項(xiàng)，熟練掌握常規(guī)儀器設(shè)備的正確操作規(guī)程，如超凈臺(tái)、離心機(jī)、恒溫金屬浴等。同時(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)生物安全常識(shí)、危化品的處理方法、廢棄物的回收和處理方法，提升學(xué)生的安全防護(hù)意識(shí)和生態(tài)環(huán)保意識(shí)。能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)等體驗(yàn)式教學(xué)目標(biāo)通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作、實(shí)驗(yàn)探究、小組互評(píng)和案例研究等方式實(shí)現(xiàn)。

3）課后鞏固與拓展，線上線下延伸學(xué)習(xí)，緊扣布魯姆認(rèn)知目標(biāo)的高級(jí)層次（分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造）。課后學(xué)習(xí)是課程教學(xué)的第二課堂，能夠幫助學(xué)生夯實(shí)理論知識(shí)和操作技能，設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要在課后展開(kāi)。教師推送與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的熱點(diǎn)研究，要求學(xué)生查閱相關(guān)資料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并在線完成電子版實(shí)驗(yàn)報(bào)告。課后作業(yè)設(shè)計(jì)一般難度較高，讓學(xué)生在反思總結(jié)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)深層次學(xué)習(xí)。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是內(nèi)容抽象、操作微量且與社會(huì)需求聯(lián)系緊密，借助分子生物學(xué)相關(guān)學(xué)習(xí)平臺(tái)，深化理論知識(shí)和社會(huì)需求與應(yīng)用的聯(lián)系，注重知識(shí)的遷移和深化應(yīng)用，在理解實(shí)驗(yàn)理論與操作技能優(yōu)化的基礎(chǔ)上提升學(xué)生的綜合能力和高階思維。

1.4 建構(gòu)多元化、多維度的課程評(píng)價(jià)體系

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程混合式教學(xué)模式將改變以實(shí)驗(yàn)結(jié)果與報(bào)告定乾坤的終結(jié)性評(píng)價(jià)體系。為了更加全面地評(píng)價(jià)學(xué)生在本課程中獲得的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退仞B(yǎng)，理應(yīng)建構(gòu)多方位、多樣化的評(píng)價(jià)體系，讓課程評(píng)價(jià)更加合理和科學(xué)[10]。考核評(píng)價(jià)需要做到全面覆蓋實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)線上與線下、理論與實(shí)踐、過(guò)程與結(jié)果等層面的多元化考核。如表1所示，在教學(xué)過(guò)程中結(jié)合線上線下的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用四個(gè)維度進(jìn)行教學(xué)效果評(píng)價(jià)。

2 教學(xué)成效和反思

2.1 混合式教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效

2.1.1 提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的水平

與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，2018—2020級(jí)生物工程和生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中采用了線上線下混合式教學(xué)模式。大約240名學(xué)生在3個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課程中，通過(guò)課前登錄虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，已經(jīng)掌握了必要的實(shí)驗(yàn)技能。這種模式顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并且加快了各班級(jí)整體的實(shí)驗(yàn)操作完成速度。例如，“原核表達(dá)蛋白聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測(cè)”傳統(tǒng)教學(xué)模式通常耗費(fèi)6～7學(xué)時(shí)，而線上線下混合式教學(xué)模式僅需要4～5學(xué)時(shí)。可見(jiàn)，混合式教學(xué)模式在一定程度上能夠提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的水平。

2.1.2 培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新精神

線上線下混合式教學(xué)模式下的實(shí)驗(yàn)課，以小組為單位完成課前預(yù)習(xí)、課中分工和課后問(wèn)題研討，同時(shí)協(xié)作完成關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)過(guò)程視頻錄制。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中所用到的恒溫金屬浴、瓊脂糖凝膠電泳儀、低溫高速離心機(jī)等儀器設(shè)備還需要共用，這就需要學(xué)生合理安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作，以提高課堂效率。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力得到顯著提升。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后教師還會(huì)布置一個(gè)延伸實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，為學(xué)生參加各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽提供新思路。

2.1.3 課堂教學(xué)更具針對(duì)性和及時(shí)性

混合式教學(xué)模式下，教師能第一時(shí)間獲取學(xué)生信息，了解其學(xué)習(xí)狀況，基于學(xué)生的實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案。通過(guò)課前查看學(xué)生預(yù)習(xí)任務(wù)的完成度，明確實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，使課堂教學(xué)選擇性、針對(duì)性和有效性得到精準(zhǔn)定位。課堂上實(shí)驗(yàn)小組拍攝視頻上傳至學(xué)習(xí)通平臺(tái)，可以起到查漏補(bǔ)缺的作用。課后，教師通過(guò)仔細(xì)觀察學(xué)生錄制的實(shí)驗(yàn)操作視頻，對(duì)小組成員實(shí)驗(yàn)操作需改進(jìn)的細(xì)節(jié)進(jìn)行批閱留言，學(xué)生能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的問(wèn)題和不足并加以糾正。經(jīng)過(guò)課前、課中和課后師生、生生之間的研討與交流互動(dòng)，在課堂教學(xué)中做到精準(zhǔn)、及時(shí)地解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。

2.1.4 對(duì)學(xué)生的成績(jī)考核更客觀

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式考核標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于依賴實(shí)驗(yàn)報(bào)告，存在投機(jī)取巧的學(xué)生抄襲優(yōu)秀學(xué)生的報(bào)告等問(wèn)題。基于線上線下混合式教學(xué)模式下的實(shí)驗(yàn)考核體系，教師能真實(shí)、全方位地考查學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展。通過(guò)課前線上平臺(tái)學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)及測(cè)評(píng)結(jié)果掌握學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的認(rèn)知程度；通過(guò)查看小組錄制的實(shí)驗(yàn)過(guò)程視頻了解學(xué)生的實(shí)踐操作水平；通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的結(jié)果與分析明確學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)的理解程度；通過(guò)課后延伸實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)水平評(píng)估學(xué)生的創(chuàng)新和應(yīng)用

能力。

2.2 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用混合式教學(xué)模式的反思

2.2.1 合理安排線上學(xué)習(xí)資源以提升課前效率

首先，提升學(xué)習(xí)平臺(tái)易用性，清晰易懂地劃分在線學(xué)習(xí)板塊，確保相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的針對(duì)性，進(jìn)而保證學(xué)生便捷地獲得所需實(shí)驗(yàn)資源。其次，提升學(xué)習(xí)資源類型豐富性，滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，教師適宜上傳多元化的學(xué)習(xí)材料，如視頻、圖表、流程圖等直觀性學(xué)習(xí)資料和報(bào)告、論文等文本性學(xué)習(xí)資源。再次，還應(yīng)有實(shí)際的前沿的或商品化的實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。最后，確保學(xué)習(xí)資料的多層次性和邏輯性，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建思維導(dǎo)圖進(jìn)行知識(shí)梳理和實(shí)驗(yàn)框架構(gòu)建，推動(dòng)學(xué)生深刻理解實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，有效把握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系。

2.2.2 合理培育創(chuàng)新教學(xué)團(tuán)隊(duì)

三個(gè)臭皮匠頂個(gè)諸葛亮。線上線下混合式教學(xué)需要集思廣益、攻堅(jiān)克難，需建立長(zhǎng)期合作的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。因此，各校應(yīng)該按照本校情況科學(xué)合理地建立教師教學(xué)改革激勵(lì)機(jī)制，給予教學(xué)團(tuán)隊(duì)一定的資金支持，以資助和活躍教學(xué)教研活動(dòng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代信息技術(shù)在教育中的應(yīng)用，越來(lái)越多的應(yīng)用型高校開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中選用線上線下混合式教學(xué)模式。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)混合式教學(xué)改革，重新設(shè)定高階教學(xué)目標(biāo)（知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)），在課程內(nèi)容中設(shè)置了基礎(chǔ)技能型、虛擬仿真型、綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，結(jié)合布魯姆認(rèn)知目標(biāo)發(fā)展理論，從低到高、由淺到深開(kāi)展教學(xué)，同時(shí)建構(gòu)了多元化、多維度的課程評(píng)價(jià)體系。改革有效激發(fā)了學(xué)生探索生命科學(xué)的興趣，培養(yǎng)了他們的科研思維和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。

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DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.19.0

*項(xiàng)目來(lái)源：粵港澳大灣區(qū)高校在線開(kāi)放課程聯(lián)盟教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目“基于大灣區(qū)聯(lián)盟平臺(tái)的《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》目標(biāo)問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)模式研究”（基金編號(hào)：WGKM2024066）；廣東石油化工學(xué)院人才引進(jìn)項(xiàng)目“番石榴采后成熟分子調(diào)控機(jī)理研究”（基金編號(hào)：2018rc34）。

作者簡(jiǎn)介：劉金豐，實(shí)驗(yàn)師；蕭允藝，通信作者，副教授。