“红豆杉内生真菌的分离”微课的设计制作及反思*

郝晓冉 郝俊冉 向本琼 朱旭东 张 萍

（1 北京师范大学生命科学学院 北京 100875 2 北京市八一学校 北京 100080）

在生命科学迅猛发展的今天，微生物学是当代生命科学前沿中最具有活力和创造力的学科之一。微生物学作为生物学的重要分支学科，是现代高新生物技术的理论和技术基础。微生物学实验教学是高校微生物教学的重要组成部分，具有很强的实践性和应用性，是教授学生基本实验操作技能，培养学生科研规范和科学素养，引导学生发现问题、解决问题的重要教学环节，为学生今后独立开展生命科学研究工作打好技术功底。但是传统的微生物学实验课程多开展经典的基础性实验项目。学生主要通过预习实验指导教材对实验内容进行初步了解，然后在教师课堂示范下，按照助教准备好的实验材料做实验，对实验原理只是字面了解。这种模仿操作使学生难以将实验原理与具体实验操作结合，一旦脱离指导，无法独立完成实验。在进行本科生基础科研创新项目时，学生无法将所学的理论知识应用到具体的问题分析上，显得后劲不足。这种教学模式与现行的拔尖人才创新培养要求相去甚远，教学效果差强人意。随着信息技术的快速发展，微课作为一种新型教学模式，以短小、精炼、互动性强为特征［1］，顺应碎片化移动阅读的趋势，为实验课程教学改革提供了新的思路。各大高校也纷纷开展微课竞赛和培训，促进微课的建设和应用［2］。本文结合参加2018年全国高校生命科学类微课教学比赛的体会，以“红豆杉内生真菌的分离”微课为例（http：//weike.enetedu.com／play.asp？vodid=192644&e=30），探讨实验课类微课的设计思路及制作经验。

1 基于混合式学习的微课设计核心理念

北京师范大学《微生物学实验》是一门专业必修课，共32 学时16 次课程，课程内容包括基础微生物学实验和自主设计实验2 个模块。基础实验模块以基本的微生物学实验操作为授课重点，通过教授微生物学的基本研究方法和实验技术，使学生掌握规范的实验操作步骤，能对实验结果进行科学分析，并学会撰写实验报告。为了引导学生灵活运用所学的基本实验技能解决问题，避免传统的实验教学过程中，学生对实验操作的简单模仿和重复，课程还设置了自主实验模块［3］。在该模块，教师以一个具体问题为出发点，参考相似的经典实验项目，引导学生设计实验。本模块的教学目的是激发学生的学习兴趣，培养学生发现问题、分析问题和解决实际问题的能力，提高学生团队协作和自主创新的能力。

在自主实验模块，采取混合式教学模式进行授课。混合式教学包含2 层含义：1）以建构主义学习理论为基础，强调以学生的学习为中心，知识与能力的习得是学生在主动构建的过程中完成的；2）运用信息技术，实现“线上自主探究+线下协作研讨”的有效融合［4-5］。以经典实验技术为出发点，拓展该项技术应用，精心设计制作出一种趣味化、情境化、可视化的教学资源包［6-7］，即微课。让学生在完成相关经典实验技术基础上，通过微课的微视频自主学习和拓展，在课堂上教师再全程引导和帮助学生解决其学习中所遇到的问题，同时练习相关实验操作，进而实现知识的内化和吸收，达到“授人以渔”的目的。

2 “红豆杉内生真菌的分离”微课的设计思路

“红豆杉内生真菌的分离”是针对经典实验技术“土壤微生物的分离”增加的自主实验项目。

2.1 教学设计

2.1.1 精选主题 作为自主实验项目的微课制作，选题要基于教材，而且更要高于教材，是经典项目的延伸，最好能与现实生活热门话题相结合。易于吸引学生注意力，激发学生自主探究的欲望。因此，从“土壤微生物的分离”这一经典实验项目出发设计自主实验项目，可结合环境污染分析大气雾霾主要微生物类群，设计“空气中微生物的分离”，也可结合水污染治理，设计“污水中微生物的分离”等。与空气、污水等环境相比，植物和土壤差异最大，对比度比较大，同时考虑到笔者一直从事植物内共生真菌次级代谢产物的研究，对相关背景更加了解，最终选择“红豆杉内生真菌的分离”作为微课题目。该题目与植物内共生微生物、真菌天然产物、抗癌药物等多个知识点相互关联，可为学生拓展介绍科学前沿信息，让学生了解抗癌药物药价居高不下的原因，调动学生学习积极性，激发学生的求知欲，增强学生的社会责任感。

2.1.2 学情分析和重难点分解 北京师范大学《微生物学实验》课程主要面向大学二年级学生开设。大二学生思维活跃学习能力强，能通过预习将教材知识点看懂，但举一反三和实际分析材料的能力相对欠缺，对微生物学的认知也还处于初级阶段，对一些微生物学相关现象还不能用科学准确的语言来解释。这一阶段是激发学生生物学研究兴趣，打好基本功，培养规范的实验操作习惯的重要阶段。经过前2 周的学习，学生对微生物学有了渐趋深入的认识。为检验经典实验项目“土壤微生物的分离”学习效果，本节内容的教学以抗癌药物生产为切入点，以问题导入，让学生带着问题听课，引导学生主动思考，自己寻求答案，灵活运用所学，学会设计实验。

微课教学重点包括：1）红豆杉内生真菌分离的研究意义；2）什么是植物内共生真菌？3）如何设计实验分离植物内共生真菌？教学难点包括：1）理解植物内共生真菌的特点；2）对照土壤微生物的分离引导学生设计实验分离植物内生真菌。

2.1.3 导入 通过列举癌症的危害及抗癌药物使用现状，结合图片、数据比较紫杉醇生产方法，发现临床一线抗癌药物紫杉醇的工业生产方法缺陷，供需之间存在巨大的缺口，引出生长繁殖快、生产成本低、遗传操作简单的植物内生真菌的分离对于解决紫杉醇供需矛盾的重要性，激发学生学习兴趣。提出问题：如何从植物里分离内生真菌？带着该问题，导入本次实验课程的主要内容。

2.1.4 以分解问题为导向设计教学内容 本节内容属《微生物实验》课程中的自主实验部分，为了与基础实验相区分，也为了给学生提供更多的思考空间，课程主要采取问题探究式教学方法，每一步都按照发现问题、分析问题、解决问题引导学生循序渐进的深入探究（图1）。将大问题分解为小问题，从未知中找已知，通过比较分析，设计解决问题的方案。在提出 “如何从植物中分离微生物”之后，引导学生回忆土壤微生物分离的方法步骤，归纳总结环境微生物分离基本步骤。提出第2个问题：针对植物内生真菌有什么特殊要求？将本实验相关实验原理，例如：植物内生真菌的特点、生长条件、生长方式等，融入分析问题的过程中，总结植物内生真菌的分离步骤，通过对实验流程的完整讲解并播放操作视频，使学生明确操作过程。在讲课过程中，采用归纳总结、结合图片、动画、视频等，使教学内容形象、生动，易于理解。

图1 教学设计思路

2.1.5 实验结果分析总结 不同于理论类课程，实验类课程需要给出学生一个阳性的实验结果或者评价标准，这样学生有参照、有对比，才能知道实验是否成功。在本微课制作过程中，针对每一步实验操作，相应的实验结果都以图片形式呈现给学生，引导学生对实验结果进行讨论。

2.1.6 布置作业，评价教学效果 完整的微课设计包括教学效果评价，通过布置课后作业检测学生学习效果：1）如何保证分离到的是真菌而非细菌？2）为什么将树枝段接种于2%水琼脂培养基上，而非营养丰富的PDA 培养基？3）试设计实验分离植物内共生细菌。巩固所学的同时，深入探索相关原理知识。

2.2 视频的设计制作

2.2.1 课件的制作 本微课的理论部分包括实验背景、实验设计、实验步骤、实验准备、实验结果与分析等内容，通过教师讲解课件内容完成。课件的制作至关重要，既要具有知识性，又要符合学生学习的认知规律，还要有一定的趣味性，充分调动学生的学习积极性。首先梳理课件的逻辑脉络和重、难点，然后收集相关素材，例如图片和动画，并根据逻辑顺序进行排版。每张幻灯片仅展示相关知识点的关键词或流程图，所有字体、字号、行距和标题等统一格式。对于微观的抽象的知识点，例如背景知识讲解植物内生微生物时，除了提供最新科研进展数据和实验图片佐证，在后续的实验设计过程中，还精心设计动画素材帮助学生理解。伴随教师讲解，播放动画显示每一步实验操作产生的实验结果（图2）。并播放真实规范的实验操作流程，进一步加深学生的印象。

图2 动画展示实验设计思路

2.2.2 视频的录制 本微课视频的录制委托高等教育出版社录制，包括2 部分内容，即教师理论讲解和实验操作。在理论讲解录制过程中，微课脚本经过专业编辑和教师的反复检查和修改完成，力求用词严谨、准确、规范；教师的讲解应清晰准确、抑扬顿挫、张弛有度，易于带动学生情绪；在提问题时，应留给学生思考的时间。实验操作的视频录制准备相对繁琐，流程如下：1）准备实验脚本，列出每个实验的实验步骤、实验场景、实验材料；2）按照实验场景进行分类；3）和导演对脚本；4）按照实验场景集中录制；5）视频剪辑；6）编写配音文字；7）配音文字校对；8）配音；9）利用视频剪辑软件将视频加上配音并配以字幕。需要注意每段视频的录制至少需要3 个镜头，强调关键操作时需要采用局部微距镜头，给学生呈现放大的操作动作；实验操作和用词一定要规范。

3 微课的设计体会和反思

《微生物学实验》课程以往注重操作，学生对实验原理的理解大部分还停留在记忆层面，对每一步操作的实验原理及可能应用到的方面没有真正的理解和掌握。“红豆杉内生真菌的分离”尝试应用微课这种新型教学模式进行混合式教学，学生通过线上学习和观看教学视频，能提前了解整个实验的背景、流程和应用，更为重要的是引导学生由浅入深、循序渐进地从问题出发，以思维导图的方式，将大问题分解成小问题，将未知变为已知，借助已学实验技术，通过比较分析，优化实验步骤，最终获得完整的实验思路。由于微课视频的趣味性、凝练性和可反复观看等特点，学生课堂学习的时间极大缩短，留下更多的课堂讨论时间，取得良好的教学效果。

在微课制作过程中，笔者有如下反思：实验课的教学目标是提高学生解决问题的能力，包括科研创新思维能力和实验操作成功率2 个方面。因此，区别于理论类微课的制作，实验类微课分为二大类群，一类是实验技术发展历史、实验原理、实验技术应用等理论内容的介绍；另一类是具体的实验操作步骤或流程的展示。这就需要有不同的侧重点。教学设计最为关键，需要考虑为什么教／学，教／学什么，如何教/学，效果如何评价，对应于目标，选择方式方法。教学内容需要与目标相搭配，并体现一定的难度和深度［8］。但是都必须基于问题出发，从学生出发，符合学生的认知规律。单独一节微课的力量是薄弱的，只有教学团队协同合作将各知识点巧妙设计成一系列微课，以点见面，形成完整的知识体系，才能更好地体现实验类课程混合式教学的优势，培养出满足社会发展需求的高素质的科研创新人才。