信息化教学 《醋酸纤维薄膜电泳分离血清蛋白》实验中的应用∗

潘晓瑜, 朱俊访, 韩晋辉, 程 宇

(广东食品药品职业学院, 广东 广州 512000)

生化实验教学是药学类高职院校一门重要基础实验课程,培养学生创新能力和实践能力的重要教学途径之一。 通过生物化学实验课程的学习, 学生能更具体、 形象地掌握生物化学理论课程知识, 学习生物化学的基本实验操作技术, 培养独立操作能力, 为其他课程的学习练好扎实的基本功[1-2]。 教育部发布的 《教育信息化十年发展规划2011-2020 年》 指出: 改革人才培养模式, 以信息技术支撑产教结合、 工学结合、 校企合作、 顶岗实习。 创新教育内容, 促进信息技术与专业课程的融合, 着力提高教师运用现代信息技术的能力和学生的岗位信息技术职业能力[3-5]。 因此如何将各种信息化教学手段融入到教学过程中, 进行合理的教学设计已成为真正实现信息化教学的关键。 笔者结合生化实验 《醋酸纤维薄膜电泳分离血清蛋白》,阐述信息化教学如何具体应用实验教学中。

1 教学内容简介

本实验课共4 个学时, 选自 《生物化学》 实验项目 《醋酸纤维薄膜电泳分离血清蛋白》。 该实验是在学生掌握蛋白质两性性质和等电点等知识后, 进行的蛋白质分离、 测定。 该课主要讲授电泳分离血清蛋白的原理、 操作步骤和方法, 以及电泳图谱分析等知识。 课前以提问的方式导入教学, 检查预习情况、 现场直播操作示范、 课堂随机检测、 实时监控实验操作、对照标准操作规范互拍互评, 课间小游戏、 学习平台讨论等方法, 强化学生对重要知识点、 技能点的学习与理解。 整个教学过程有机融入认真严谨、 精益求精的工匠精神, 强调团队协作、 安全意识、 绿色环保意识, 树立劳动观念。

2 学情分析

该教学内容的教学对象为高职药学专业二年级学生, 学生在本课前已学习了 《生物化学》 蛋白质理化性质及功能等内容, 会配制溶液, 资讯能力强, 能熟练运用网络和微信平台。但是学生对枯燥抽象的理论知识不感兴趣, 更喜欢直观互动的教学方式。 该实验涉及电泳原理抽象, 且电泳实验操作步骤多, 流程长, 教师实验操作示范困难, 难以逐一指导。

3 教学目标

(1)知识目标: ①熟悉电泳技术原理; ②了解电泳分离纯化蛋白质的技术。

(2)能力目标: ①会进行醋酸纤维薄膜电泳操作; ②能对电泳结果进行分析。

(3)素质目标: 养成实事求是、 严谨科学的工作作风, 树立安全规范、 绿色环保意识, 培养团队协作能力和敬业、 诚信、 友善的价值观。

4 教学方法

本次实验教学策略采用课前线上学习、 课中线上线下结合、 课后线上拓展的混合教学模式, 将信息化学习环境下的自主学习和实验学习环境下的合作学习相互结合和互补, 突破传统考核评价方式, 促进了学生对知识技能的主动构建, 以学生为主体完成了知识、 理论、 实践一体化的教学。 具体如下:

(1)多样化的信息化手段的合理运用, 突破重难点, 提升学习兴趣和效率。 电泳实验的操作学习不再局限于传统, 丰富多样的学习软件如: 中国大学的慕课APP, 学习通APP 提供料大量的实验资源(教师自制的微课、 碎片化视频、 放大的精细化的操作视频等), 有助于学生结合自身实验水平进行个性化的学习。 电泳实验课程中操作利用嘉课堂软件及手机投屏技术, 放大化的教师的示范操作并投屏, 实现了复杂的实验操作过程的变得简单清晰, 提升了学生的实验操作技能和学习效率。 还有自主研发的实验项目小游戏激发了学生对本次实验的兴趣, 还能够有效检验学生学习成果, 也能加强学生的自主学习能力。

(2)采用任务驱动法, 针对本次实验项目的重难点进行互动教学, 在课堂上增加了游戏环节, 有效的突破了教学重难点, 大大的提高了学生的兴趣, 也充分的调动了学生的积极性。

5 信息化教学过程实施

5.1 课前准备

(1)教师将课前学习资源上传至 “学习通” 网络教学平台,发布实验分组通知、 课前预习通知; 批阅课前测试, 调整教学策略。

(2)学生领取任务后登陆 “学习通” 网络平台, 学习相关资料并完成预习报告和课前测试; 各实验小组分组讨论。

(3)设计意图: ①学生借助 “学习通” 网络教学平台提供的丰富资源, 通过自主学习, 掌握基础知识和技能储备; 课前测试, 了解学生的薄弱环节; ②拓展了学生的学习时间与空间, 实现个性化、 差异化的学习方式; ③提前实验分组并下发小组任务, 培养学生分工合作, 互助协同的能力。

5.2 课堂实施

5.2.1 电泳的导入和实验原理的讲解

(1)教师活动: ①教师通过提问, 启发学生思考, 引出授课主体; ②通过课前布置的任务, 采用互动教学模式, 随机点名让学生讲解醋酸纤维薄膜电泳的原理, 最后教师结合动画,总结归纳。

(2)学生活动: ①学生围绕老师的提问, 进行讨论思考;②学生通过回答老师的提问, 听老师讲解归纳, 进一步理解醋酸纤维薄膜电泳的原理。

(3)设计意图: 通过课前小游戏及问题导入让学生了解“什么是蛋白质电泳”, 激发学习兴趣。 通过提问题任务驱动,以及播放动画, 让学生理解、 掌握实验原理。

5.2.2 教师讲解重、 难点操作

(1)教师活动: ①解答课前预习中遇到的问题, 引导归纳知识点; ②利用嘉课堂软件, 将教师将实验的重点、 难点操作示范放大投屏至屏幕, 配合讲解, 让学生尽快的掌握操作; ③设置游戏环节, 结合互动教学, 强调实验操作的重点和关键点。

(2)学生活动: ①学生提出学习中遇到的问题和困惑; ②学生通过观看屏幕上放大的教师操作示范, 掌握醋酸纤维薄膜电泳分离血清的实验的重点及难点; ③通过互动的游戏环节,激发学生兴趣, 学生能更好的掌握本次的实验的重点和规范的操作。

(3)设计意图: ①围绕课前平台上测试题目, 讲解重难点问题, 调动他们的学习主动性; ②利用嘉课堂软件投屏技术,可以让学生观看操作更清晰, 更容易学会操作。 解决了教师操作演示困难的问题; ③游戏环节可以充分调动学生的积极性,让学生主动参与教学, 能更好的掌握此次实验的内容。

5.2.3 分组协作, 实操训练

(1)教师活动: ①教师巡查各组实操情况, 引导学生规范进行电泳前准备工作, 对学生遇到的问题进行手把手指导, 在实操中实现 “做中学、 做中教”; ②教师通过屏幕观看并监督整个班级实验操作过程, 重点关注点样操作, 发现问题及时纠正提醒; ③当每组开始电泳之后, 教师让学生自己动手配置染色液和漂洗液, 其余时间指导学生完成教师自主研发的小游戏。 ④染色漂洗, 教师要求学生对电泳缓冲溶液以及染色液进行回收利用, 提高学生环境保护的意识。

(2)学生活动: ①6 人一组进行实操训练, 分工合作完成实验操作: 电泳前准备、 点样、 电泳、 染色漂洗, 利用手机拍摄录像, 投屏操作过程到主屏幕, 教师通过屏幕监督操作, 及时纠正; ②小组内对照操作评分标准进行互拍互评, 及时发现问题, 并改正, 达到规范操作的作用; ③学生在实验过程, 应该认真细致, 对于实验的重点操作更加应该精益求精。 另外,完成教师自主开发的醋酸纤维薄膜电泳分离血清蛋白的小游戏, 巩固所学知识; ④学生增强绿色环保意识, 养成良好的实验素养。

(3)设计意图: ①学生操作过程互拍互评促进规范操作;②录像整个实验过程可追溯, 找出学生问题进行个性化指导;③教师主屏幕观看监督每个小组的操作情况, 及时纠正错误,解决不能逐一指导的问题, 达到共同进步的目的; ④教师自主开发的小游戏, 不仅提高学生兴趣, 寓教于乐, 而且能够有效检验学生学习成果, 也能加强学生的自主学习能力。

5.2.4 结果分析

(1)教师活动: ①教师讲解分析各种各样的电泳图谱结果,帮助学生解决本次的实验难点; ②老师评分各组电泳图谱, 对于电泳图谱结果不好的小组, 回看操作录像, 结合小组讨论进行个性化分析; ③实验结束后, 教师安排学生清洁桌面, 整理实验仪器和试剂, 培养学生的劳动素养。

(2)学生活动: ①小组讨论分析电泳结果, 对于电泳图谱结果不好的小组, 回看操作录像, 分析原因; ②学生养成热爱劳动、 崇尚劳动、 尊重劳动的劳动素养。

(3)设计意图: ①分析各种各样的电泳图谱, 有助于学生掌握电泳图谱分析的难点; ②回看电泳结果不理想的操作视频, 帮助学生进行个性化分析, 有利于学生掌握影响电泳的因素难点。

5.2.5 课后提升, 巩固拓展

(1)教师活动: ①利用学习通软件发布同步习题, 巩固知识; ②拓展本实验的内容, 引入定量分析方法及疾病的临床诊断; ③给出一个化验单, 让学生分析醋酸纤维薄膜电泳蛋白组分变化的临床意义; ④通过课后的反馈, 教师调整教学策略,制作学生的学习档案。

(2)学生活动: ①各小组之间对优秀的的电泳图谱进行交流讨论; ②通过学习通软件进行答题。 对感兴趣的问题进行在线提问, 进行互动话题讨论和知识面的延伸; ③观看课外拓展的视频和参与案例的讨论分析。

(3)设计意图: 课后拓展学习, 帮助学生开展自主训练,深化课堂学习成果, 拓宽专业知识。

5.2.6 多元化的考核评价

(1)教师活动: ①教师对课前预习测验以及同步习题进行统计分析总结; ②教师检查预习报告完成情况; ③课内小组拍摄2 个操作视频, 教师评价打分, 并指出存在的问题; ④教师对每组的电泳图谱条带考核评价; ⑤教师对每组环保回收工作及实验的清洁工作评分; ⑥批阅实验报告; ⑦教师统计各个考核环节的成绩, 按不同权重进行统计分析, 为后续教学提供依据。

(2)学生活动: ①学生通过学习通平台完成课前测验及同步习题; ②线下完成预习报告; ③课内各小组内互拍视频, 进行自我评价和互评; ④各组完成电泳缓冲液和染色液的回收,同时清扫整理实验桌面, 提高绿色环保意识和培养热爱劳动的习惯; ⑤完成个性化的实验报告并把电泳图谱结果上传到学习通平台。

(3)设计意图: 考核贯穿整个学习过程, 课前线上测试、课上即时考核、 课后上传实验报告等组成多元化的考核方式,多方面促进了学习积极性和自我约束性, 同时在考核基础上实现总结提升, 培养了良好的职业素养, 高效达成教学目标。

6 教学特色与创新

(1)利用手机投屏技术针对蛋白质检测过程中关键步骤与重难点进行放大化, 克服传统实验教学的围观模式。

(2)依据项目重难点、 难点, 制作相关动画和微课, 提高学生自主学习效果(图1)。

图1 微课操作演示Fig.1 Demonstration of micro class operation

(3)结合学生特点, 制作相关知识点的小游戏, 寓教于乐(图2)。

图2 蛋白质性质小游戏Fig.2 Protein properties games

7 结 语

(1)本教学设计利用动画、 微课、 碎片化视频、 投屏技术放大精细操作手段突出了教学重点, 合理应用嘉课堂软件技术解决了教学难点, 把嘉课堂软件应用在课堂教学中, 通过各种互动手段调动了学生的学习的积极性, 有效的解决的电泳实验原理抽象难以理解的难题, 学生学习的效果得到了保障。

(2)教师自主开发的实验项目小游戏, 作为辅助手段激发学生学习兴趣, 利用合理有趣的方式, 将实验项目的知识点、数字化作为载体, 操作方便有趣, 让学生提升自己的自主学习动机, 巩固学习知识。

(3)在以往的传统教学上, 大部分的同学跑出来的电泳图谱都是2 ~3 条带, 而且有拖尾等现象。 通过信息化手段教学和多元化的形成性考核评价后, 电泳结果能出现4 ~5 条带以上, 课后测试成绩大幅度提升, 高效达成了教学目标。 进一步的对蛋白质的性质有着更深刻的理解和体会, 为接下来学习打下坚实的基础。