MOOC环境下基础实验教学中学生创新能力的培养

赵玉红, 李　欣, 崔建林, 张翠竹, 张　钧, 段亚君, 周　浩

(1. 南开大学 生物实验教学中心, 天津　300071； 2. 南开大学 医学院, 天津　300071)



MOOC环境下基础实验教学中学生创新能力的培养

赵玉红1, 李欣1, 崔建林2, 张翠竹1, 张钧1, 段亚君1, 周浩1

(1. 南开大学 生物实验教学中心, 天津300071； 2. 南开大学 医学院, 天津300071)

借鉴MOOC的先进教学理念,结合翻转课堂的开展方式,将信息化时代的网上教学与传统实验教学有机结合,构建了一种“微视频+探究式预实验”的实验教学新模式。致力于将一些学有余力、对科研有着浓厚兴趣、有着活跃思维和丰富想象力的学生的潜力挖掘出来,在基础实验教学中培养学生的创新能力。

MOOC； 微视频； 探究式预实验； 实验教学新模式

2012年, MOOC掀起一股推动教育革命和学习革命的热潮[1]。MOOC的兴起引发了全球教育界对传统教育模式的反思,并在一定程度上推动了传统教育模式的变革,譬如促进了全新的教学模式——“翻转式课堂”(flipped class model)与“小型私有在线课程”(small private online courses,SPOC)的发展,将在线活动教学广泛地融入传统的正规教学计划中[2-3]。国外哈佛大学、加州大学伯克利分校等已成功地开展了SPOC的教学模式[4], 而国内教育界普遍认为在校内教学开展翻转课堂的混合式教学模式更为切实可行[5-7]。

目前,许多高校的实验教学界已开始思考MOOC浪潮中实验教学的变革与创新之路[8]。MOOC作为一种新的教学形式,兼具视听以及网络化等多重优势[9]。MOOC教学强调以知识点为单元制作短小、精悍的微视频,而基础生物化学实验课程是为全校非生物类专业(医学、药学、环科、物理)本科生开设的基础实验课,涵盖离心、层析、电泳、分光光度等生物化学的基本技术,各项目内容之间既独立成章又相辅相成。基于此,可将课程中每个实验项目作为独立单元制作成微视频,应用于实验教学中,有效补充、完善传统的实验教学。

1　基础生物化学实验课教学改革理念

在教学过程中发现,许多学生,特别是低年级本科学生,开展创新活动的意识非常强烈[10]。本文作者曾经在文章《提高非生物类学生综合能力的基础实验教学新模式》中提出[11],以本科生参与“探究式”预实验替代传统“验证式”实验大课堂的基础实验教学新模式,致力于将一些学有余力、对科研有着浓厚兴趣、有着活跃思维和丰富想象力的学生的潜力发挥、挖掘出来。经过5年多的教学实践,教学效果明显,增强了学生的实验准备意识,培养了学生自主思考的好习惯,激发了科学研究的兴趣和信心。但在具体的实践过程中,我们也发现该模式存在一定的不足,即参与“探究式”预实验时主要侧重对学生的实验操作、结果记录及分析、实验整体素质等方面的训练与提升,而基础理论知识等内容的传授较传统实验大课堂要相对笼统。

“知其然,而知其所以然”,这是每一个学习者都应该具有的学习态度。任何科学研究工作,都必须有强大的理论基础作为支撑才能得以深入发展。但是许多学校如何在提高非生物类学生综合能力的同时,夯实学生的基本理论知识做得很不够。为了弥补这种缺憾,我们课程组将MOOC先进的理念和思路引入到传统教学中,构建了一种基于MOOC的“微视频+探究式预实验”的实验教学新模式。借鉴翻转课堂的开展方式,通过预实验前观看微视频自主学习相关的基础理论知识,而后有的放矢地参与预实验,形成一种更为完整、深入的学习体验,有效提高学习效果。

2　基于MOOC的基础实验课教学新模式的教学实施

2.1充分利用网络资源,制作图文并茂的课件

在新的教学模式中,我们依然将改革的重点放在课程内容的设计与讲授。

(1) 虚心借鉴国内外同行的教学经验,精心设计实验内容,将实验课的11个实验项目(项目见表1)制作成深入浅出的课件PPT。

(2) 课程设计上,以问题为导向,通常以一张图片开场,抛出一个现实生活中的常见实例并提出问题,吸引注意力,提高学生的学习兴趣。譬如在转氨基作用实验中,对照体检中常见的抽血化验单图片,提问:转氨酶升高意味着什么。

(3) PPT制作的表现形式上,抽象内容尽量图形化,模板选择上尽量与实验内容相关或风格相符,插图尽量科普而又生动。

表1　实验项目列表

2.2拍摄、制作精良的微视频

2013年 4 月发表于美国国家科学院院刊的哈佛大学的一项研究表明,短视频可有效减少在线课程学习过程中学生发生“走神”的现象,有助于帮助学生保持注意力,提高学习效果[12]。MOOC的视频往往控制在10分钟以内,认为这是基于对大脑的认知研究而确定的,人在最初10 min内的认知效率最高,超过10 min后认知效率则会逐步衰减。充分利用中心资源(摄像机、液晶显示屏、多媒体实验室等),将制作好的11个实验项目课件PPT作为课程单元,分别录制微视频,经后期剪辑处理,每个微视频控制在10 min以内。录制的教学视频中,教师的讲课风采、讲解语音以及精美课件PPT可以同步清晰呈现。相比于静态的PPT,生动、直观的微视频无疑会提高获取知识的学习效率。

2.3充分利用中心网站,实现网上教学

生物实验教学中心有一台web服务器,能够实现微视频上传、学生在线观看等功能,可以作为课程资源共享平台。将制作好的微视频上传至中心网站(http://192.168.8.91/jigoushezhi/wsjx_shyfzswx.htm)平台,学生可以利用校园网,随时免费在线浏览、下载观看。微视频的信息含量丰富、密集,学生可以自行掌握观看节奏,随时暂停、回顾任何一个知识点。参加预实验的学生可以提前通过观看微视频进行自主学习相关的基础理论知识。

2.4微视频与“探究式”预实验相得益彰的有效结合

以往的预实验中,任课教师需要对实验目的、原理进行系统的讲解,使学生更好地理解实验理论和内容,然后进行实验。有了微视频,任课教师则不需要重复讲解理论内容,给予学生更充裕的时间在实验中探索与创新,而学生在开展实验时也早已做足功课、思路清晰。微视频作为理论补充,能够有效提高教学效果。

借鉴翻转课堂的开展方式,预实验的实施主要由以下3个部分组成:

(1) 实验开始前教师会有针对性地提出几个问题,一是检验学生的理解和掌握程度,二是提前埋下伏笔,有意引导学生自己在实验中发现问题并解决问题。

(2) 每次预实验有3～4名本科生参与,由学生自行讨论实验设计、方案，协商确定后再开始具体实施。

(3) 实验结束后,每名学生针对实验结果进行交流发言、分析讨论、总结归纳。

整个过程,任课教师、实验技术人员以及博士助教全程参与,规范操作、答疑与引导,保障预实验对人才培养的效果。

2.5成绩考核

根据学生的预习情况、实验操作、结果分析与讨论、实验素养等方面综合考量,给出成绩。其中预习情况占10%,主要通过教师的提问和学生的回答来考查；实验操作占40%,根据学生操作的规范与否以及熟练程度来评分；分析与讨论占20%,包括参与讨论的积极性,实验结果可以不成功,分析讨论到位即可,若能提出具可行性的解决方法,酌情加分奖励；实验素养占10%,通过良好的实验行为方式来体现。每学年约有占课程总人数25%的学生参与预实验,参与某一实验项目预实验的学生可以不用参加同一实验项目的实验课堂,成绩同等有效。

3　教学效果

经过第一轮的全面实施与应用,取得了一些不错的教学效果。主要体现在学生的实验准备意识明显增强,这对于他们将来步入科研实验室打下了很好的基础；学生的主观能动性能够充分发挥，锻炼了学生的科学统筹能力,初步培养了学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的意识。课后的问卷调查中有学生写道:“传统实验大课堂是老师讲,我们做；而预实验是自己研究、探索,自己做,对自己是个挑战,但也增加了我们独立思考的能力。”有学生认为:“新的教学模式需要更强的独立思考能力和独立动手能力,有利于自己分析问题和解决问题能力的提高。”也有的学生认为:“新教学模式可以使我们对这个实验有一个提前的认识,使我们更清晰地了解实验的原理及实验设计的思路,有助于自学能力和自主探究能力的提高。”

4　结语

微视频与“探究式”预实验结合的教学新模式,为一些学有余力、对科研有着浓厚兴趣、有着活跃思维和丰富想象力的学生提供了一个自我提升的平台。在对于学生创新能力的培养方面取得了一些积极的效果,也有学生提出了一些宝贵的意见和建议,我们将在后续的工作中不断改进。探索MOOC环境下实验教学模式的变革之路,提高教学水平以及教学效果,培养出具有创新精神和创新能力的学生,任重而道远,我们将继续努力。

References)

[1] 杨学军,王怀民,周刚. 关于推进学习型军队建设的思考:从 MOOC 看我军军事职业素质教育[J].高等教育研究学报,2013,36(4):4-6.

[2] 徐晓飞. 抓住 MOOC 之机遇 促进计算机与软件工程专业教学改革[J].中国大学教学,2014(1),29-30.

[3] 李晓明. 是“小慕课”,还是“大慕课”[J].中国大学教学,2014(10):17-19.

[4] 康叶钦. 在线教育的“后MOOC时代”:SPOC解析[J].清华大学教育研究,2014,35(1):85-93.

[5] 王祖源,倪忠强,吴天刚. MOOC起步,从微课程开始[J].物理与工程,2014,24(2),17-19.

[6] 李晓明. MOOC:是橱窗,还是店堂[J].中国大学教学,2014(5):15-18.

[7] 吴硕,刘志广,宿艳. 分析化学“翻转课堂”的尝试与探讨[J].中国大学教学,2015(1):53-56.

[8] 孙青,艾明晶,曹庆华.MOOC环境下开放共享的实验教学研究[J].实验技术与管理,2014,31(8):192-195.

[9] 侍松门. 基于 MOOC 的大学英语微课教学系统研究[J]. 江苏开放大学学报,2014,25(3):37-41.

[10] 施建华,马浩统,江文杰，等.“理论—实践—创新”三位一体网络课程改革探索[J].高等教育研究学报,2014,37(4),84-87.

[11] 赵玉红,赵立青,张金红. 提高非生物类学生综合能力的基础实验教学新模式[J]. 实验室研究与探索,2013,32(3):120-122.

[12] 孙茂松. 从技术和研究角度看 MOOC[J]. 计算机教育，2014(9):2-4.

Cultivation of students’ innovation ability in basic experimental teaching under MOOC environment

Zhao Yuhong1, Li Xin1, Cui Jianlin2, Zhang Cuizhu1, Zhang Jun1, Duan Yajun1, Zhou Hao1

(1. Biological Experimental Center, Nankai University, Tianjin 300071, China;2. College of Medicine, Nankai University, Tianjin 300071, China)

A new teaching mode of a micro video combined with inquiry-based pre-experiment was proposed in order to cultivate innovation ability of students who have a strong interest, have active thinking and rich imagination in basic experimental teaching combined with advanced ideas of MOOC, flipped class mode and the online teaching in the information age and the traditional experimental teaching.

MOOC； micro video； inquiry-based pre-experiment； new experimental teaching mode

10.16791/j.cnki.sjg.2016.03.004

2015- 08- 03修改日期:2015- 09- 24

国家基础学科人才培养基金项目“南开大学生物学人才培养基地建设”(J1103503)

赵玉红(1981—),女,山东青岛,硕士,实验师,从事生物化学和分子生物学实验教学工作

E-mail:zyh@mail.nankai.edu.cn

周浩(1981—),男,湖北荆州,博士,副教授,从事蛋白质结构与 功能研究以及基于蛋白质结构的工程应用.

E-mail:haozhou@nankai.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2016)3- 0013- 03