新冠疫情下高校分子生物学在线教学的思考

卢江杰 薛大伟 王慧中

摘  要：新型冠状病毒肺炎疫情期间“停课不停教，停课不停学”促使国内各类大中小学都开展了各种模式的在线教学实践，有成果也有教训。在这全国上下即将复课的形势下，如何多角度的理性分析和总结在线教学模式，有助于我们全面理解在线教学的特点，并且为广大教师在以后的教学实践中，如何实现在线教学认知与能力升级。分子生物学是大学生物专业的一门重要基础课，以往除了课堂理论教学之外，都配套有相应的实验教学，以促进学生对分子生物学理论知识的掌握和培养学生的动手能力。针对当下师生只能“云听见”或“云见面”的情况，探索实施如何设计多种师生互动教学环节，以保证分子生物学等实验性课程的在线教学效果。

關键词：分子生物学;在线教学;新冠病毒;高等教育

2020年，这场突如其来的新型冠状病毒肺炎疫情（以下简称疫情）打乱了我们的生活。相应国家号召，大中小学教育工作者在这非常时期，将教学从面对面的现实世界转变到了网络数字世界，利用现代“互联网+”的信息技术平台，教育系统做到了“停课不停教，停课不停学”[1]。面对突如起来的在线教学“网络主播”模式，教师们有的焦虑无奈，充满挫折感和无力感;有的借鉴成功的在线教学做法，改进传统教学设计，依靠稳定可靠的网络平台，实现圆满教学。

分子生物学从广义上说是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐明生命现象和生物学规律的学科。从这个意义上说分子生物学包括了所有的生物学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动适应自然到主动改造自然的基础学科[2]。作为大学生物专业的一门重要基础课，分子生物学除了课堂理论教学之外，都配套有相应的实验教学，以促进学生对分子生物学理论知识的掌握和培养学生的动手能力。在当前疫情下，如何开展正常的分子生物学在线教学，我们从2个多月（九周）的实际教学出发，分析和总结了高校分子生物学在线教学的经验，以期为今后推进传统课堂教学与在线教学的紧密融合提供思考。

一、高校具有优质的在线教学平台

2003年教育部启动了“国家精品课程”项目，促进现代信息技术在教学中的应用，了第一批一流示范性课程。进入21世纪以来，“互联网+”在中国迅速发展，中国教育初步完成了基于“互联网+”信息技术的伟大变革。2014年，由网易与高教社携手推出中国大学“Massive Open Online Course（MOOC，大规模在线开放课程）”在线教育平台，承接教育部国家精品开放课程任务，向大众提供国内985大学的免费在线课程[3]。目前，该在线平台中有分子生物学相关课程17个，其中武汉大学的《分子生物学》是国家精品课程;有分子生物学实验相关课程5个，其中厦门大学的《遗传与分子生物学实验》为国家精品课程。

不可否认的是，互联网还将持续影响着教育事业，开放的互联网教学方式，未来将会成为教育的常态。国内有不少优秀的在线课程平台在顺利运行，如中国大学MOOC、学堂在线、智慧树、超星等，配有慕课堂、雨课堂、知到、学习通等智慧教学和学习工具。这些平台各有其特色和优势，完整的在线教学模式支持高等学校在线开放课程建设，在疫情防控期间教师可以根据课程的具体情况，选择合适的在线课程平台开展教学[4]。

二、分子生物学在线教育的主要问题

现代化教学手段的兴起，各类优质的教学资源的开放，对当代教育产生重要影响，也给一线的教师带来了新的机遇与挑战。从在实践中也发现了诸多问题，教师和学生的不适应、课堂形式化、配套不完善等，都对进一步推进线上开放课程构成严峻挑战。

2.1 分子生物学需要大量的实验辅助教学

实验教学是分子生物学教学必不可少的组成部分，对引导学生深入理解和掌握分子生物学相关理论知识、激发学生兴趣、培养学生动手能力及创新能力等都具有重要的意义。以我校为例，本科《分子生物学实验》教学内容严格对应《分子生物学》理论学习的知识点和及其连贯性，主要分为DNA模块、RNA模块和蛋白质模块三大部分。其中DNA模块涉及植物基因组DNA提取，琼脂糖凝胶电泳，目的基因PCR扩增，分子标记技术，大肠杆菌感受态细胞制备和转化，DNA重组子的构建和鉴定，质粒DNA的制备和纯化，DNA酶切及鉴定，共8个实验。RNA模块涉及植物组织总DNA提取、反转录PCR、荧光定量PCR技术及其应用、分子杂交技术及其应用，共4个实验。蛋白质模块包括植物总蛋白的提取与纯化，以及双向电泳，共2个实验。

2.2 分子生物学教学涉及很多最新前沿科学进展

目前高校分子生物学内容与前沿分子生物学发展结合得不是很紧密，有些教学内容虽然是金典，但是有些过于陈旧，甚至已经失去了教学的价值。另外，分子生物涉及生物、医学、农林及药学等多个研究领域，这就涉及知识的渗透性和应用性。因此，开设的分子生物学实验课程必须与相应的学科紧密结合，做到适应时代发展，这样才能更好地理论联系实际，把分子生物学的知识点活学活用。以我校为例，结合当前分子生物学研究很多都是涉及高通量测序技术背景下得全基因组测序、转录组测序和蛋白组分析等研究内容，我们在本科《分子生物学实验》教学中就加入了“转录组测序及蛋白组修饰分析流程”和“高通量测序在动植物分子育种中的应用”等环节。

2.3 网络问题往往会影响教学效果

同样是在线教学，但疫情下却比平时的情况要更加复杂和困难。因为疫情下的大学生在线教学涉及到遍布全国各地的学生和老师，网络基础设施参差不齐的硬件条件往往会受到影响;不像平时在学校里老师和同学可以用局域网实现“在办公室教学，在寝室学习”的在线教学。因此，疫情期间网络通畅的情况下，我们教师首先要做的是提前把相关课件、视频资料和其他相关资料都事先放在平台上，让学生课前都掌握这些资料。那么在线教学时如果网络顺畅，我们可以要按照设定流程开展正常教学;如果网络卡顿，无法顺畅直播的情况下，我们就需要用提前准备的相关课件、视频资料和其他相关资料，以确保教学的顺利完成[5]。

2.4 难以第一时间掌握在线教学时的学生动态

传统课堂教学时，教师可以目睹所有听课学生的动态。对抛给学生的每个知识点，都可以从学生的反馈中的信息，帮助教师实时掌握上课的节奏，该快的时候就快，该细说和多说的地方就会重点阐述。然后，在线教学的时候，我们教师很难掌握学生的动态，本来是师生互动的教学模式变成了“独角戏”，所以教学的效果往往受到很大的影响。据我们对本校学生的调查统计发现：95%的学生对教师的在线教学态度满意，83%的学生对教师提供的在线教学资料满意，但是只有63%的学生对在线教学的总体学习效果满意。

三、分子生物学在线教学主要问题的对策与思考

3.1 利用虚拟仿真实验室资源进行辅助教学

近年来，全国高校兴起虚拟仿真实验室建设，旨在改变传统教学，让学生不需要亲临实验室，也能身临其境参与形同真实的实验过程，从而提高课堂效率[6]。2018年，首批公示的15项生物科学类国家级虚拟仿真实验教学项目占总数105项的14%，反映了生物科学类虚拟仿真实验教学资源具有极大的开发、应用潜力[7]。根据教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知，计划到2020年将认定1000项左右示范性虚拟仿真实验教学项目[8]。

在分子生物学教学过程中，传统的教学方式是通过实验教学辅助理论知识的传授，从而加强学生对分子生物学知识点的掌握。如果我们能利用虚拟仿真实验中的2D、3D动态授课模式生动的再现分子生物学不同知识点的原理和实际操作过程。在疫情期间我们无法开展分子生物学实验教学，但是如果运用现有的虚拟仿真实验平台，让实验内容更直观，从而丰富分子生物学教学方式，充分激发学生学习的主观能动性，加强学生对抽象理论知识的理解，进而提高分子生物学教学的实际效果。

3.2 通过设计前沿科学相关问题激发学生兴趣

翻转课堂借助现代信息技术迅速发展之风，颠覆传统的“老师教，学生听”的教育模式，实现了学生由被动接受知识到自我探索知识阶段的转变，已经成为当今教育界最受欢迎的教育模式之一[9]。因此，为了提高在线教学的实际效果，我们要充分认识传统课堂教学与之的较大差异。以本校分子生物学在线教学为例，在备课期间，除了准备传统教学相关的预备内容之外，我们还设计了兼具新颖性和知识性的前沿科学相关问题。让学生课后自己去查找答案，然后课上适当留出时间，让学生展开讨论。不但缓解了在线教学时教师“独角戏”的尴尬，也可以掌握学生的学习动态过程，尽量让每个学生都参与进来。此外，我们还把平时学生自己在实验室跟着指导教师做科研的过程录制下来，让学生感受到自己之前熟悉的实验场景，从而更好地吸引学生和激发兴趣。

3.3 通过学生助理掌握学生心理动态

大学生的学习活动受动机的支配和调节，学习动机是教育心理学研究的核心论题之一[10]。因此，如何掌握学生的心理动态，尤其是对在线教学课程的期望，往往是实现成功在线教学的关键。我们知道无论教师多么亲切与和蔼，师生之间或多或少总是有一定的距离，教师往往很难全面掌握学生的需求。针对这一问题，我们通过设置学生助理（可以是班长或者课代表），让学生们内部自己先去交流和讨论，汇总大家较原始的心理期许后反馈给老师，然后针对学生们不同层次的期许，我们在实际的教学过程中区别对待，分层实施，以期尽可能全面地兼顾到所以学生的学习动机。

四、结语

分子生物学是知识体系庞杂、以大量科学实验为基础、且对学生动手实验技能和实验室硬件条件具有较高要求的新兴综合性学科。此次新冠疫情防控期间的“停课不停教，停课不停学”工作，是对目前教育现代化和信息化发展成果的一次检验，也是充分利用“互联网+”开创教学新模式的一次探索。通过两个对月（九周）的在线教学实践和摸索，以我们的《分子生物学》在线教学为例，教师和学生对该模式认可度较高，已适应这种新的教育模式，各项教学工作也在有条不紊地进行。当然也带来机遇和挑战，所以及时的梳理和思考《分子生物学》在线教学的经验，有利于今后大力推进基于“互联网+”技术的传统课堂教学与在线教学的紧密融合。

参考文献

[1]  苏华. 发挥在线教育优势做到高质量“停课不停学” [N]. 人民政协报，2020-03-25.

[2]  朱玉贤，李毅，郑晓峰，et al. 现代分子生物学（第5版）[J]. 生命世界，2019，07）：2.

[3]  刘亚男，肖明，刘江荣，et al. 基于“中国大学MOOC”平台的MOOC质量评价研究 [J]. 软件导刊，2019，18（12）：236-40.

[4]  蒋杨鸽. 高校在线开放课程优化研究 [J]. 智库时代，2020，12）：202-3.

[5]  孙兴洋. 抗击疫情下高职院校的教育教学改革 [J]. 当代职业教育，2020，02）：7-9.

[6]  李平. 推進虚拟现实技术应用 提高高校教育教学质量 [J]. 实验室研究与探索，2018，37（01）：1-4.

[7]  龚思颖，陈晓婷，张金菊，et al. 生物类虚拟仿真实验教学资源的建设与发展 [J]. 实验技术与管理，2019，36（09）：176-80.

[8]  李宏，段雪娟. 虚拟仿真实验教学现状与改进探讨 [J]. 广东化工，2020，47（04）：199-200.

[9]  孙伟民，赵晓红，李文军，et al. 翻转课堂实施中英语教师的角色转变及能力提升 [J]. 高教探索，2020，01）：55-8.

[10]  高秀梅. 当代大学生学习动机的特征及其对学业成绩的影响 [J]. 高教探索，2020，01）：43-7.

作者简介：卢江杰，1982-05-01，男，汉，浙江杭州，博士，讲师，毕业于南京农业大学，植物遗传育种方向，现主要从事药食同源植物分子生物学相关研究。

薛大伟，1978，男，汉族，山东，博士，教授，毕业于浙江大学，植物遗传育种方向，现主要从事植物分子生物学相关研究。

王慧中，1962，男，汉族，浙江，博士，教授，毕业于南京农业大学，植物遗传育种方向，现主要从事植物分子生物学研究。

来源：浙江省人民政府，批文：浙政办函（2016）6号，名称：“十三五”生物学浙江省一流学科（A类）