慕课平台辅助项目驱动的遗传学实验对分课堂教学改革

李 萍， 罗玉秀， 司建萍， 赵伟民， 段瑞君

(青海大学生态环境工程学院，西宁810016)

针对传统遗传学教学存在的只强调让学生做出实验结果，忽略让学生学会做实验这种被动的实验学习方式[1-4]。我们在遗传学实验教学中引入“对分课堂”教学理念[5]，借助慕课平台，运用“项目驱动式”教学模式，注重过程性考核，开展全面讨论式学习，促进学生内化吸收，从实验教学理念、实验教学方法、实验考核方式等方面开展和创新教学改革，希望调动学生自主学习的积极性，活跃课堂氛围，提高教学质量，实现教师对学生的有效指导[6]，最终达到提升人才培养质量的目标。

1 对分课堂教学的优势

“以学生为中心，提升学习效果”为目标的对分课堂，是复旦大学张学新教授提出的一种新型课堂教学模式，包括讲授(Presentation)、内化吸收(Assimilation)和讨论(Discussion)三个环节，简称PAD课堂[1]。该模式已在我国不同学科的课堂教学中广泛应用[7-9]，特别是在生物技术类理论课程的课堂教学中该教学模式效果明显[3,10-14]，而在实践教学中应用还不是很广。对分课堂旨在培养学生探究性思维、强调主动学习、更加注重教学相长等，因此我们在实验课程中引入对分课堂教学，以提高学生学习积极性和实践能力。

2 遗传学实验教学改革举措

2.1 结合MOOC平台，丰富实验内容

随着遗传学研究的不断深入和网络的日益发展，在“人人可为师”的大环境下急需教师丰富教学内容和创新教学方法，从而激发学生的学习兴趣，使其能够深入理解和区分遗传学各大定律并灵活应用。结合专业人才培养目标，遗传学实验教学改革在开展原有实验基础上，借助MOOC平台遗传学实验慕课资源丰富了实验教学大纲和内容(表1)，以果蝇为研究对象，将基因型和表现型、突变体、染色体、同源重组、交换、连锁遗传等遗传学核心理念贯穿其中，设计了一系列实验，以引导学生深刻思考和掌握如何利用这些核心理念和策略解决实际问题。在原大纲基础上，新增了“黑腹果蝇伴性与非伴性连锁与非连锁的遗传分析”综合性实验设计，加大了实验难度，同时结合慕课平台新增相关视频内容以丰富前3个实验内容，拓展学生思考和解决问题的能力。在开展相关实验前，教师安排学生提前登录慕课平台完成北京大学张文霞教授主讲的遗传学实验相关内容的学习，再开展实验，实验结束后再完成慕课平台相关单元测验以巩固加强。通过慕课平台的模式动物、果蝇饲养、染色体观察与果蝇的平衡染色体等视频的学习，激发学生学习兴趣、视觉冲击记住果蝇的形态长相、掌握果蝇饲养的要领、分辨雌雄等，避免文字材料枯燥乏味。

表1 遗传学实验大纲修订前后对比

2.2 借助项目驱动式教学模式，加强学生思政教育，培养学生创新能力

项目驱动教学模式融合了教师讲授、学生参与、问题引导、师生互动等形式，依照项目构建、实施和评价3个基本步骤，以项目作为贯穿教学过程的主线，突显教师-学生的“双主体”性，从而实现教师对学生的有效指导，达到教师-学生双向发展的目的[6,15-16]。遗传学实验课程根据修订后的实验教学内容，将原大纲学生以小组为单位开展4个独立的实验，结果以实验报告形式体现，改革为学生以小组为单位经项目设计，制定实施方案，开展实验，撰写和提交项目报告并以PPT形式汇报结果的新模式开展。具体实施方案和计划如图1所示。

(1)项目构建。实施项目驱动教学模式首先要开展项目规划。教师将拟开展的5个实验分为两类，前4个都以果蝇为材料，归为一类。ABO血型调查分析单独作为一个项目。在实验课开课前，安排学生用一周时间学习慕课平台相关教学资源；教师利用课堂时间总体讲授教学目标、分组下达实验任务；学生分组讨论项目实施方案，并分配任务为顺利开展实验做好前期保障。为实现本课程教学改革的德育目标，在项目构建环节，基于实验内容，从遗传学伟人事迹、遗传学定律的发现历程、相关科技最新报道、热点科技问题等方面挖掘思政融入点。例如：在介绍模式动物果蝇的饲养、特征及生活史等内容时，穿插摩尔根是如何利用果蝇实验创立连锁交换定律以及它背后的故事，强调具有划时代意义的“基因理论”的重要性——使生物研究从细胞水平转换为分子水平。在引导学生深刻体会摩尔根崇高的科学素养、坚持不懈的奋斗精神、创新能力和实践能力的同时，更重要的是引导学生向伟人致敬和学习，萌生“强国有我”的决心。在讲解果蝇杂交实验过程中穿插基因定位，通过PlantReports、BioArt等公众号上推送的关于转基因的最新观点和报道，强调学生必须正确认识转基因农作物，如其高产对解决世界粮食短缺问题的重要性，以及科学家们需要不断的进行摸索和辩证思考才能对转基因食物的安全性做出确切的判定。

(2)项目实施。首先，项目分组。分组过程中教师尽量根据学生的个性特点和特长，做到积极和被动相搭配，最终实现各施所长、取长补短。其次，项目实施。为保障项目顺利实施，学生需与教师讨论并制定实施方案(包括项目操作方案和项目分工)。学生借助教材、参考书、网络等查阅文献资料和拟定技术路线，从而以小组为单位通过文字、照片、PPT、视频等不同方式或手段归纳总结和整理资料，期间教师需要及时检查和引导，若发现问题及时给予指导，确保项目实施方案的可行性。教师负责给学生指明方向，并对研究中出现的一些疑难问题进行解答。同时，教师通过情景创作、协作学习，实时提出建议和意见等方式调动学生的参与积极性，促使每一位学生在项目中发挥作用。最后，根据整个项目实施情况经小组讨论分析后分工撰写项目报告，制作PPT汇报，同时分享项目实施的感受与感想。

(3)项目评价。项目评价环节，不仅是教师对学生项目开展过程和实施效果的总结，也是教师进一步提升教学质量的反馈，是项目驱动式教学模式中不可或缺的一个环节。评价不以成绩论高低，而应以激发学生积极向上的学习氛围为目的，构建理论与实践并重、结果与过程并举、书面与口头表达相称、组内自评与教师学生互评相结合的动态性、多元性和开放性的评价体系。评价指标可分为项目方案的详略完善程度和可行性、查阅资料的丰富程度、项目实施过程中各小组成员的主动程度、项目报告撰写的规范性和系统性、项目汇报的思路清晰程度和表达能力高低以及感想是否深刻等6个方面。如分组汇报主要围绕实验方案确定的理由、实验数据的获得途径和有效性、实验结果的分析、小组成员分工和实验感想反思等展开，以PPT的形式随机抽取小组成员汇报。教师在听取汇报的过程中对其汇报内容进行点评和总结，强调团队合作的重要性。此外，教师对所有小组进行分等级奖励，发放一些小奖品，对大家共同完成实验进行鼓励。

图1 项目驱动式教学模式Figure 1 Project-driven teaching model

2.3 完善课程评价体系

本课程最终成绩评定包含以下几个方面：考勤(5%)+课堂提问(20%)+慕课平台学习和单元测试成绩(30%)+项目实施参与度(15%)+项目报告撰写质量(30%)，对学生进行较全面的综合评价，实现过程性考核。

3 遗传学实验教学效果

3.1 学生参与度显著提高

以往实验教学中学生学习的积极性不高，如学生基本都是没有做充分的课前准备，课堂提问环节教师点名学生单独回答问题且答案基本准确约为50%，学生主动回答问题约为20%，教师抛出开放性讨论后学生回应程度几乎为0。实施教学改革后，慕课平台的可视化资源+单元测试能为学生设计和开展实验打下基础，所以课堂提问环节气氛活跃，而且在小组成员的互相鼓励下，主动回答问题比例有显著提高，学生的回应程度为100%。实验操作环节，改革前85%的学生是懒于动手，整个环节几乎依赖于组长或者较积极的学生，改革后因为有明确的任务分工，90%的学生都能积极参与其中。实验总结环节，改革前教师通过面对面批改实验报告、随机提问等方式，发现只有30%的学生深刻理解了实验、并能高质量完成实验报告，而70%的学生对整个实验的理解并不深入，甚至有学生对整个实验做了什么都不知道，即这部分学生几乎没有参与实验操作、只是抄袭或者代写实验报告。改革后项目报告环节教师通过随机点名小组成员汇报和提问等明显感受到80%的学生对项目报告内容掌握到位，部分小组还提出了后期该课程实验教学改革的建议。

3.2 学生评价和反馈

实验课程改革后学生对教学质量的评价和反馈是评价改革效果好坏的重要环节。经问卷调查学生在本课程学习中的收获可见表2，慕课平台+对分课堂+项目驱动法结合在促进深度学习、提高自主学习能力等方面效果显著，学生的认同感较高。即项目驱动模式给学生一种实验内容新颖、类似真实科研实践体验，从实验设计到实施都是在小组成员的协作下完成，通过这种设计理念明显提高了学生的实验兴趣和科研意识，增加学生“成就感”；在实验教学中尝试对分课堂模式，能够激发学生的主观能动性，开展讨论式学习能够促进学生内化吸收，通过PPT汇报结果，能够锻炼学生的口才和表达能力，同时还能借机进行思政教育，在潜移默化中促进学生正确价值观的形成。通过发放问卷调查发现，56名学生认为占用课后时间偏多(占总学生数的75.7%)；15名学生认为分组不合理，组内部分学生依然存在不愿意付出的状态，导致组内学生配合不够、讨论不够充分、拖延实验进度(占总学生数的20.0%)；10名学生认为教师课堂讲授重点不突出(占总学生数的13.5%)；10名学生建议可以尝试不同组开展实施不同的项目，以激发学生潜能和避免组间抄袭(占总学生数的13.5%)。针对以上问题，后期拟作以下改进：优化分组机制，以最大限度地调动组内成员积极性和能动性；选择和优化实验项目，保证每个项目体现知识性与技能性，避免太复杂；任务分工以不增加负担又能引起学生的思考为原则[17]。

表2 遗传学实验课程实施过程中学生的收获

4 展望

近年来，伴随新技术和新理念不断迅速发展和成熟，以及“卓越工程师教育培养计划”教育改革和国家中长期教育改革和发展项目等的实施，都强调实现高等教育质量的全面提升以适应经济建设与人才培养的发展，这就对学生实践能力和综合素质的要求越来越高，在此背景下，“以需求为导向、硬件软件结合、分阶段验收、启发式指导”的嵌入式系统性的创新型教学模式的创建和改革是必须的，有助于增强学生对实验的兴趣和激发学生的创造力，为高校实验与实践教学与管理提供有益的借鉴[3]。