以学生为中心的《动物遗传学》教学模式的探索

李聪聪，姜东凤，韩浩园，王密，李婉涛

（河南牧业经济学院 动物科技学院，河南 郑州）

一 引言

社会和经济的飞速发展成就了如今日新月异的世界，并深刻影响了高等教育的教学模式。当今的社会越来越重视人的创新能力，政府和人们已对各项“卡脖子”技术达成了某种共识，为了从根本上解决这些“卡脖子”的问题，对当前的教育提出了新的要求，也即学习的更高阶目标：灵活运用知识，观察问题，分析问题，解决问题，找到“共性”，真正实现“举一反三”；拥有批判性思维和跨学科思维，发展出创造性思维；具备有效沟通，团队协作等方面的能力。当前以知识灌输为占据主导地位的传统教学模式已经跟不上时代的发展，教师作为“知识搬运工”的时代已近落幕，“以教师为中心”传统的知识传授模式已逐渐被“以学生为中心”的能力培养模式取代，因此需要教师将学生及其需求作为重点，尽快完成角色转变，做好学生学习的引路人和支持者[1]。

《动物遗传学》是动物科学专业的一门核心课程，它是研究遗传与变异的一门学科。该课程是《家畜育种学》《动物繁殖学》等课程的理论基础，属于畜牧兽医学科重要的专业基础课程。随着生命科学领域日新月异的发展，该课程目前主要存在以下几个问题：（1）不断增多的教学内容与不断缩减的教学课时之间的矛盾；（2）教材更新速度跟不上遗传学研究迅速发展的矛盾；（3）《动物遗传学》的教学内容与其他学科的交叉重复和知识的衔接问题；（4）《动物遗传学》知识比较抽象，部分学生很容易出现畏难情绪和厌烦情绪。那么，如何有效解决以上突出的矛盾，非常值得专业基础课教师认真研究和深入探索。

二 以学生为中心的教学理论

高校是培养人才的摇篮，为了进一步适应应用型、创新型人才培养的需要，不断探索教学模式、改革教学方法，唤醒学生学习的内在驱动力，培养学生自主学习、终身学习、创新学习的能力，必须认真践行“以学生为中心”的教育教学理念，转变“被动学习”为“主动学习”。

美国儿童心理学家和教育家杜威（J. Dewey）坚持“以儿童为中心”的教育观念，也即尊重人类自由的天性，尊重心灵并遵循教育的规律，这就是“以学生为中心”的教育观念的雏形。1952年，在哈佛大学教育学院的一次学术研讨会上，美国著名的心理学家和教育改革家罗杰斯（C.R. Rogers）在发言中提出“以学生为中心”“有意义学习理论”， 将“以人为本”的教育理念放在首要位置，该理念要求教师在实施教学过程中，充分关注和理解学习者的内心，尊重学习者，支持和服务于学习者，激发学习者的潜能，极其重视学习者的学习过程和学习方法，该理论确定了学生是学习的主体，处于中心地位，而教师的角色只是一位引导者、服务者、辅助者[2-3]。

辩证唯物主义原理同样支持“以学生为中心”的教育教学理念，学生本身是学习的主人，在教与学这对矛盾中是矛盾的主要方面，属于内因；高校里的一切教育资源、教师的教育方法以及各种手段都属于外因，只有学生真正明白了学习的成败掌控在自己的手中，这样才能极大限度地激发学生学习的积极性，树立自主学习和终身学习的意识。同时，高校的教育教学改革必须体现以学生的需求为中心，体现在课程设置、教育管理、教学模式以及教学方法等各个方面，接受实践的检验，才能真正实现“以学生为中心”的教育教学理念，并将其提升到更高的层次。

随着社会的发展，“科学发展观”“以人为本”等一系列思想的提出，人们的认知水平不断提高，教育的内部规律成功地引起人们的关注。“以学生为中心”的教育教学理念符合教育的内部规律。为了实现学生的身心健康发展，要求学校组织的一切教育教学活动应该遵循“从学生的需要出发”这个基本原则。“以学生为中心”的教育理念，重视并体现学生在学习中的主体作用，同时发挥好教师的主导作用，因此教师需要更加精心地组织课堂，采用多种教学形式组织教学，并且从心底理解学生、尊重学生，处理好师生关系，全心全意服务好学生[4]。

三 以学生为中心的教学模式

（一） 案例教学

案例教学是教育者遵循理论联系实际的宗旨，针对特定的教学内容，运用恰当的代表性实例来组织教学的方法，这是一种以学生为教学主体的典型教学模式。运用该方法进行教学的关键是案例的选择或设计，要求案例具备代表性、专业性、启发性、富有趣味性等特点[5]。选择或设计案例，必须围绕教学大纲，结合教学内容，借助于社会热点案例、生活案例、历史案例等，精心设计，将学生引入一个真实的场景，通过教师指导、师生讨论、学生分小组讨论，培养学生观察问题，分析问题，解决问题的能力。以基因工程内容为例，通过师生接种新型冠状病毒疫苗的新闻视频进行情景导入，引导学生思考目前接种的疫苗有哪几种类型？为教学和真实生活之间架起桥梁。引导学生思考一系列问题：什么是新型冠状病毒？病毒具体结构是什么？与细胞遗传学中学习的原核生物和真核生物细胞的结构有何区别？冠状病毒进入人体的关键受体基因是什么？进入人体的冠状病毒采用何种方式进行复制？何为疫苗？疫苗的制备原理和作用原理分别是什么？疫苗设计的种类有哪些？疫苗设计与人们发现的关键受体基因有关系吗？疫苗的有效成分具体是什么？

通过一个社会生活现象，以抽丝剥茧的方式引导学生去思考与课程内容相关的知识点和临近学科的知识点，培养学生的跨学科思维能力。讲解新冠疫苗这个生物技术成果给人类社会带来的积极贡献，学习以陈薇院士为代表的广大科研工作人员的拼搏精神和艰辛付出，对学生进行科学精神熏陶。另外，通过对比国内外疫苗的有效性，提升民族自豪感。

（二） 问题式教学

问题式（Problem Based Leaning，PBL）教学模式是由美国神经病学教授巴罗斯（H.S. Barrows）于20 世纪60 年代首创，是近年来享誉国内外的一种体现“以学生为中心”的教学模式。PBL教学的经典模式包括“提出问题、建立假设、收集资料、论证假设、总结”五个部分，该教学模式强调了以学生作为学习的主体，由教师提出问题，引导学生观察问题，思考问题，分析问题，并最终解决问题[6]。在PBL教学模式的教学过程中，教师需要精心设计场景，提出一系列问题，引导学生带着问题进行主动学习，建立假设，并搜寻资料进行论证，带着思考整合之后的材料参加分组讨论，探索并解决问题的一种教学模式。PBL教学模式能够通过思考问题和讨论问题，最大限度调动学生学习的积极性，使学生从表层学习过渡到深层学习，加深其对原有知识点的理解，并在查资料的过程中将一个知识点的内容扩散到相关的其它知识点的学习，以点连成线，最终连成面，大大提高学习效率和学习效果。以遗传学中常用的模式动物——果蝇为例，教师可向学生提问：遗传学家通过研究果蝇，都提出了哪些遗传学定律？研究果蝇提出的遗传学定律有哪些背后的故事？有哪些诺贝尔奖与果蝇研究有关？动员学生查阅书籍并利用网络资源搜寻相关资料，从资料中提炼论点，组织小组讨论，鼓励每位成员发言，在学生们的发言中碰撞出火花，教师最后做总结。将“被动学习”转变为“主动学习”，培养学生的自学能力。

（三） 探究式教学

探究式教学是由美国著名心理学家布鲁纳（J.S.Bruner）创立的，他提出“认知发现学习理论”，“发现式学习”是布鲁纳认为学习的最好方式。要求教师在教学过程中创造一切有利条件，采取一系列有效措施，让学生在学习过程中进行真正有意义的自主性的积极思考，使学生具备自主发现问题，独立解决问题的能力，提高其创新能力。这个教学方法一直备受关注并被应用于不同学科的课程教学中。该教学模式要求教师突出“以学生为中心”的主体地位，教师创设探究式教学环境以及氛围，学生在教师创设的教学条件下进行独立思考，发现知识，掌握相关原理。在这个过程中教师只为学生提供各种学习材料，由学生自己分析、思考、研究相关科学问题，培养他们的探究精神[7]和实践能力[8]。以笔者所在课程组设计的综合性实验《采用PCR方法快速鉴别动物性别》为例[9]，该实验要达到熟悉分子遗传学实验技术，加深理解动物性别决定理论知识的目的。实验由三部分构成：动物基因组提取、PCR实验和琼脂糖凝胶电泳实验。这个综合性实验采用探究式加开放式教学。探究式教学，提前告知学生实验内容，布置学习任务，利用网络资源查阅相关资料，并进行实验方案设计。实验材料、试剂的准备由学生全程参与。在课堂上教师先讲解相关实验原理，接着以小组为单位，学生讨论并确定实验方案，教师可演示实验中相对较难的操作，具体操作时由多名实验助理在场并随时指导。在具体实验实施中，可以有多种方案，比如动物基因组提取的方法有很多种，传统的苯酚-氯仿抽提法，试剂盒提取法，碱裂解法等等；PCR实验时可选用的酶有许多种，普通rTaq酶，高保真酶等等；琼脂糖凝胶电泳时可选的核酸染料也有好多种，溴化乙锭（EB），GelRed，4S Green等等；每个实验都面对如此多的选择，你所做出各个选择的理论依据是什么？鼓励学生多尝试，多思考，多比较，详细记录实验过程，并写出实验心得。如果在有限的六个学时内没有完成实验，本实验采用开放式教学，实验室场地开放，学生可通过预约，全天随时进入相关实验室，完成实验。探究式加开放式教学，使学生在做实验当中同样能由被动转变为主动，教师在此过程中真真切切发挥引导作用，一切教学工作“以学生为中心”，激发学生的求知欲，提升学生自主学习、观察问题、分析问题、解决问题、比较性思维、创造性思维、团队合作等方面的能力。

（四） 线上线下混合式教学

随着网络信息技术的发展，李克强总理提出的“互联网+”理念深入人心，使全社会各个领域包括教育领域迎来变革性的发展。线上线下混合式教学模式，这是一种将在线学习或远程学习与传统面授课堂教学相结合的教学模式，用二者的优势互补来实现最佳的教学效果。该教学模式具有以下优势：打破传统面对面课堂在时间、空间上的限制，学习方式更加灵活多样；沟通渠道丰富，使交流更有时效性；紧跟潮流的先进多媒体技术，获得年轻学生的青睐，年轻人更愿意应用新技术新事物进行学习，同时也可以培养学生学习的自主性，促进学生进行创新性学习。随着线上线下混合式教学模式的广泛普及，与单独的传统面对面授课、单独的在线学习比较，混合式教学模式能达到最佳的教学效果[11-12]。在教学过程中，我们制作、收集并整理各种教学资源，与兄弟院校共建“河南省《动物遗传学》在线开放课程”，课程收录在中国大学慕课，每学期均有开课。在网络课程建设过程中我们将课程内容整合，分知识点录制微课，并及时将各种丰富的学习资源上传至大学慕课，设置讨论平台，打破教师与学生的交流空间和时间。在课堂教学中，教师及时收集相关研究领域的最新成果，通过前沿知识的讲解，激发学生研究、探索的欲望。此外，我们每章内容都会列出阅读材料和一些思考题，培养学生的阅读分析能力。

线上线下混合式教学模式，将信息技术与课程教学有机结合，是一种能够实现发挥教师主导作用的同时，又充分体现学生主体地位的教与学方式，以自主、探究、协作、个性为特征。该教学模式有效弥补了纯粹电子在线学习和传统面授课堂的缺陷，是虚拟网络学习环境与真实教室环境的混合，也是学生自主学习、发现学习、协作学习的混合，还是师生之间网络虚拟的线上交流与面对面线下交流的混合，通过打破传统课堂空间、时间的限制，实现学生学习的自主化与个性化。

四 结语

围绕《动物遗传学》教学大纲，通过灵活运用案例教学、问题式教学、探究式教学、线上线下混合式教学等不同教学模式，针对不同的教学内容，进行精心设计和引导，在教学过程中坚持“以学生为中心”的教学理念，尊重学生，理解学生，鼓励学生，教学相长，师生共同成长和进步。我们在教学实践中深切体会到，教师只有充分了解学生的学习需求，重视对学生的引导，关注学生的学习效果，学生学习的积极性才能更高，学生的学习体验才更好，学生的学习潜力才能得到充分发挥，这些都有助于教学效果的提升，并促进学生在知识、能力和情感等方面的全面发展。这是我们在“以学生为中心”教育理念的指导下，最大限度调动学生学习的积极性，培养终身学习型人才所作的积极探索，期望为《动物遗传学》课程的改革和优化提供参考和借鉴。