生物建模仿真课程学生自主学习模式的探索

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摘 要：转变单纯知识传授的教学理念，改革以教师为中心的單纯知识传授式教学模式，是目前高校教育教学面临的巨大挑战。如何在课程教学中培养学生的创新精神和实践能力？我们在国家级资源共享课程“生物建模仿真”的教学过程中，改革以教为主的教学理念，探索学生自主学习模式，重在培养学生的自主学习能力、分析问题和解决问题能力、表达能力，取得了良好的教学效果。

关键词：能力培养；自主学习模式；生物建模仿真课程

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：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

当今社会发展日新月异，要求学习者必须具有终身学习的观念和较强的自主学习能力，才能紧跟时代的步伐。目前我国大学生的自主学习能力普遍较低，因此，培养学生的自主学习能力是当代高等教育的重要目标。大学教育不应该只是简单地把知识传授给学生，而是培养学生具有能够独立工作、独立思考，能够解决实际问题，具有社会责任感。因此，改革以教师为中心，单纯知识传授式教学模式，培养学生的能力和全面素质、是我国高校教育教学改革的突破口。作为高校教师，我们的职责不仅仅是传授知识，还要启发学生实现中国梦的理想，培养学生良好的素质，责任重大。为此，自2012年以来，我们在本校生物医学工程专业《生物建模仿真》课程教学中，探索以学生为主的学生自主學习教学模式，取得了良好的教学效果。在此希望通过交流和切磋，深入改革以教为主的教学模式，共同实现我国高等教育立德树人的教育目标。

二、学生自主学习模式的实施方案

（一）课程介绍

《生物建模仿真》课程是国内外生物医学工程专业本科核心课程，建模仿真是现代科学技术的重要内容，应用计算机仿真技术为求解复杂系统提供了有力工具。生物系统是最复杂的系统，应用建模仿真技术研究生物系统是现代生命科学发展的重要方向之一，生物建模仿真成为国内外生物医学工程专业和相关专业的主干知识结构。多年来国内尚无《生物建模仿真》本科示范课程，也没有统编规划教材。面对国内已有120多个高校开展了生物医学工程本科教学的形势，建设《生物建模仿真》精品课程，建设与课程配套的规划教材，是我国生物医学工程本科教学面临的主要任务之一。

我校在生物建模仿真研究领域具有明显的教学、科研优势，具有优势的教师资源，因此2001年我校在国内率先开设了《生物建模仿真》课程。本课程作为生物医学工程本科专业基础课，具有鲜明的交叉学科特色。课程设置自主学习模块，理论联系实际，注重学生创新能力、实践能力与综合素质的培养，充分反映了以学生为本的教育理念。

（二）实施方案

《生物建模仿真》课程理论教学54学时，包括两个模块：课堂讲课模块（34学时）、教师指导下的学生自主学习模块（20学时）。课堂讲课模块包括两个知识单元：第一知识单元是数学模型建模与计算机仿真的基本理论和方法；第二知识单元是生物系统建模仿真的4类典型范例。教师指导下的学生自主学习模块包括：习题讲解与训练、建模仿真基础知识综合练习、生物系统建模仿真大作业、科技论文写作训练、课堂讨论。

具体实施方案如下：

1. 习题讲解与训练（4学时）：在学生自主学习的基础上，通过教师对典型习题的讲解和学生的提问、自主习题训练，巩固建模仿真知识点，培养学生的创新思维能力和分析、解决建模仿真问题的实践能力。考核方式与评价指标：建模仿真基础知识课堂提问、课外作业与评分（按10%计入课程总成绩）。

2. 建模仿真基础知识综合练习（2学时）：在学生自主学习建模仿真基础知识点的基础上，通过综合练习，巩固建模仿真基础的知识点，培养学生分析解决建模仿真问题的创新能力和实践能力。考核方式与评价指标：建模仿真基础知识综合练习考核试卷与评分（按5%计入课程总成绩）。

3. 生物系统建模仿真大作业（4学时）：学生在教师的指导下，通过完成生物系统建模仿真的实际案例，培养自主分析和解决生物系统建模仿真实际问题的创新思维能力与实践能力。教学组给出生物系统建模仿真领域10个（以上）课题（大作业），每个课题包括题目、实验数据、条件以及完成课题的基本要求，要求每个学生自主选择1个题目，自主完成课题。考核方式与评价指标：生物系统建模仿真大作业考核与评分（按5%计入课程总成绩）。

4. 科技论文写作训练（4学时）：通过学習科学论文/研究报告的写作规范和案例，学生基于大作业的研究结果，写出规范的科技论文/研究报告。开拓学生知识面，培养学生的创新能力、实践能力与科技论文写作表达能力。教师在课堂上关于科学论文/研究报告的写作规范和案例进行讲解，要求每个学生在生物系统建模仿真大作业结果的基础上，进行科学论文或研究报告的写作练习，上交科学论文或研究报告。考核方式与评价指标：学生上交科技论文/研究报告写作，教师进行考核与评分（按5%计入课程总成绩）。

5. 课堂讨论（6学时）：在学生自主学习的基础上，通过生物系统建模仿真的课堂讨论，巩固知识点，开拓知识面，培养学生的创新能力、实践能力与语言、多媒体表达能力。课堂讨论形式多样：例如涉及相关领域的国内外前沿科研成果，在学生课外自学基础上，组织课堂讨论。例如涉及教学内容的难点、重点，在课堂上请学生发表见解进行讨论，加深学生对所学知识的理解。要求每个学生在生物建模仿真应用大作业和论文写作训练的基础上，自主选定一个主题进行课堂讨论。课堂讨论以科学研讨报告形式进行，每个学生根据选定的主题制作多媒体文件，以口头报告形式进行课堂讨论，由课程教学团队教师点评和评分。考核方式与评价指标：按学生报告内容、多媒体表达、口头表达、创新性进行考核与评分（按5%计入课程总成绩）。

由于课程中设置了自主学习模块，因此对学生学习效果的评价不能简单地以“考试”的形式进行。将自主学习模块的各项内容分别按比例计入课程总成绩，改变了传统的以考卷作为评价教学效果的唯一指标。课程总成绩除了考核学生对课程所涉及的知识点的掌握程度，同时也对学生的创新性思维、多媒体表达能力、口头表达能力及文字表达能力进行了考核。

三、教学效果

以2016年度《生物建模仿真》课程的学生教学质量反馈调查表为例，说明自主学习模块的教学效果。结果显示，通过教师指导下的学生自主学习模块，学生能够基本掌握本课程的知识要点，了解到相关的前沿知识和发展趋势，提高了对本课程的求知欲和兴趣。在自主学习的过程中，学生独立思考，发挥自己的主观能动性，进一步理解了知识点。在最后的论文展示和多媒体展示中，每一名学生都积极参与，使得不同层次的学生都得到了展示自己的机会。经过自主学习模块，学生的创新能力、实践能力与语言、多媒体表达能力等都得到了一定程度的训练。

以培养学生学习能力、创新能力和实践能力为目标，改革传统的教学模式，由教育部生物医学工程教学指导委员会推荐，《生物建模仿真》课程于2009年获批为国家级高校精品课程。此后，我们根据国家级精品资源共享课的建设宗旨，逐步构建了一套完备、系统、规范的，具有独立知识产权的教学资源系统和学生教师互动平台。2013年，《生物建模仿真》课程被立项为国家级资源共享课程http：//www.icourses.cn/coursestatic/course2259.html。通過现代信息技术手段共建共享课程教学资源，提高人才培养质量，服务学习型社会建设方面进行了课程持续建设。

四、讨论

以学生为本是高校人才培养观的本质和核心，其根本思想就是要激发学生学习的主动性和创造性。自主学习模式是一种以学生为中心，强调学生积极参与并自主管理学习的新型教学模式，其宗旨是培养学生主动学习的良好意识，强调其自主学习能力、综合能力和创新能力的培养，使学习中的“学会”变为“会学”。 《生物建模仿真》课程的自主学习模式有效地调动了学生的主观能动性，鼓励他们独立思考，独立分析问题和解决问题。在自主学习过程中，我们发现个别学生选择的自主学习内容超出了自身具备的知识能力，屡次失败，使得学习动机减弱。因此，教师在学习目标的制定时应充分考虑学习内容的工作量和难度，在学习策略和学习环境的选择上要有适当把握，并对自主学习的过程进行适时监控和评价，要更主动地为学生提供主动研究的条件，使他们更加积极地参与学习过程，并多启迪学生一些思考和解决实际问题的方法，使学生逐步增强积极向上的心态，提升自主学习的能力。教育学家叶圣陶先生所说：“教，是为了不教”。未来我们将继续坚持以学生为主的教学改革方向，在教育实践中不断融入自主学习理念，更加注重学生创新能力、实践能力与综合素质的培养，设计更加合理的课程计划和教学方法，以培养他们自主学习和终身学习所需要的资质。这是一个长期的过程，需要我们教育者坚持不懈地努力。

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