信息化背景下的问题驱动教学模式在动物生物化学课程中的设计与应用

戴汉川　牛赛

［摘 要］动物生物化学课程具有知识点密集、信息量大、内容抽象、涉及面广等特点，采用“填鸭式”和“满堂灌”的教学方式，不利于学生思维能力、专业兴趣和创新意识的培养。项目组利用MOOC、雨课堂等平台，采用微课、翻转课堂、案例教学等形式，初步建立了信息化背景下的“问题驱动—案例分析—微课/翻转课堂/雨课堂—知识内化—问题解决”动物生物化学教学与学习模式。该模式有利于提高教学水平，对学生学习兴趣的培养等具有积极作用。

［关键词］问题驱动教学模式；动物生物化学；信息化

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）04-0091-04

一、信息化背景下的教学模式变革

在全球科技革命和产业变革中，互联网与各领域的融合发展具有广阔前景和无限潜力，已成为不可阻挡的时代潮流。“互联网+”是把互联网的创新成果与经济社会各领域深度融合，推动技术进步、效率提升和组织变革，提升实体经济创新力和生产力的以互联网为基础的经济社会发展新形态[1]。

现代信息技术的发展对传统的教育模式产生了巨大影响，目前国家鼓励互联网企业与社会教育机构合作，根据市场需求开发数字教育资源，提供网络化教育服务。信息化背景下，学校开始利用数字教育资源及教育服务平台，逐步探索网络化教育新模式，扩大优质教育资源覆盖面，并且通过与互联网企业合作等方式，利用线上线下教育资源开展教学。现代信息技术为传统课堂的教学模式带来了新思考，有利于推动教育在线课程资源共享，推广大规模在线开放课程等网络学习模式，探索建立网络学习学分认定与学分转换等制度，加快推动高等教育服务模式变革。“互联网+教育”是现代信息技术与教育领域相结合的一种新的教育形式，有利于提高人才培养质量、转变教学理念和提高教育质量，是高校教学模式改革的趋势[2]。该教学模式将传统的线下课本知识与互联网上的视频课程资源有机结合，给学生提供了一个开放的、便捷的学习互动平台，解决了传统教学方式中学生听得多、思考少的问题，并且通过差异化的教学内容设计和跟踪环节，将线上学习内容在线下进一步延伸和强化，激发学生的学习兴趣，提升其学习的自主性，在培养学生分析问题、解决问题和创新思维能力等方面发挥了重要作用[3]。由于“互联网+教育”具有不受时空条件制约、信息集中程度高、学习形式灵活开放等特点，特别是伴随着现代信息技术的发展以及“互联网+”技术的迅速普及推广，PC 端和移动端硬件设施的不断更新和完善，“互联网+教育”的形式已经得到了教育者和学习者的普遍认可，成为重要的教学方式和手段[4]。

二、问题驱动教学模式设计

问题驱动教学模式（Problem-Based Learning，PBL）是一种以学生为主体、以专业领域内的问题为牵引，由教师梳理课程中的知识点并建立问题链，使学生在学习过程中始终围绕该问题链，不断寻求解决方法的一种教学模式[5-6]。该方法于1969年由加拿大麦克马斯特大学的神经病学教授巴罗斯（Brarrows）首创，随后在教育领域中推广开来，成为传统教学方法的有益补充，目前已成为国际上比较流行的一种教学方法，在课程教学改革中被广泛地使用。

问题驱动教学模式的目标是通过问题驱动设计，让学生学会主动思考，增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而激发学生学习的主动性和能动性，提高学生的学习兴趣和学习能力。在教学实际中，教师需要提出授课重点，根据实际情况由浅入深，选择难度适当的、目的明确的探究性问题，给学生展示图片或实际问题场景，引领学生做临床案例分析，进行微课设计，通过翻转课堂驱动学生主动学习并引出重点知识及相关理论；学生在此期间查阅相关文献资料，相互讨论和交流，提出需要解决的主要问题和解决问题的方法；最后进行学生自我评估、小组互评、教师评价及拓展延伸（见图1）。在开展问题驱动教学的过程中，教师和学生需要遵循两个基本原则：一是以教师为主体的建构性原则，教师需针对教学内容和形式搭建整体教学框架，并在该过程中起到设计、组织和引导的作用；二是以学生为主体的整合性原则，在教学活动中，学生整合所有可以利用的教学资源，包括MOOC、网站、视频等，开放式地融合实际问题，提出问题并解决问题，从而实现课程教学总体目标[5]。问题驱动教学模式是一种教学策略，也是一种学习方法，通过问题驱动，连接理论和实践，打破传统教学模式和人才培养方式[5]。

三、传统动物生物化学教学中存在的问题

动物生物化学是根据分子水平研究动物生命的化学本质及化学变化规律的科学，是动物科学、动物医学等动物类专业的核心必修课，也是后续分子生物学、细胞生物学、免疫学等专业课学习的基础课程。该课程具有知识点密集、理论性强、信息量大、内容抽象、涉及面广等特点，并且知识点之间的联系紧密，初学者学习起来较为困难。比如该课程中生物大分子的结构与功能这一部分，概念性强，内容抽象，需要記忆的知识点多；中间代谢过程内容复杂，不同代谢途径之间联系广泛；生物大分子合成过程与基因表达调控难以理解等。传统的动物生物化学教学模式以课堂讲述为主，教学内容有限，教学手段单一，基本上采取“满堂灌”的以教为中心的教学形式，使学生处于被动学习和死记硬背的学习状态。学生对知识点的理解不到位，对知识的运用不熟练，不能有效形成知识网络结构图，造成时间的浪费和教学效率低下。很多学生看到书本中的复杂分子式、结构式、代谢网络等就心生厌烦，久而久之就会对该课程或后续课程的学习失去兴趣，最终影响该专业人才培养的质量[7]。

传统模式下的动物生物化学教学不利于学生思维能力、专业兴趣和创新意识的培养，严重影响了教学质量和学生的学习兴趣[8-9]。动物生物化学作为传统农业本科专业动物医学和动物科学的主要基础课，尽管其教学内容以理论为主，但相关知识点与动物生产和兽医临床有紧密的联系，如何使理论与实践有机统一，从动物生物化学的角度阐明生产实际中相关问题的生化本质，对提高教学质量和学生学习的积极性大有裨益。目前各高校已在动物生物化学的教学过程中采取了多种形式的教学手段和方法，如MOOC、翻转课堂、微课等，但如何激发学生学习兴趣，加深学生对课程的理解，引导学生主动学习进而提高其学习质量依旧是动物生物化学教学改革的重点和难点。

四、信息化背景下动物生物化学问题驱动教学模式的建立

信息化背景下，知识内容呈现快捷化、多样化、碎片化和海量化的特点，传统的课堂授课模式受到信息化时代的冲击，已满足不了学生学习的需要。通过微课、MOOC、短视频等方式开展教学，可以让学生更直接、更快捷地获取相关知识[3]。利用线上技术平台的作用和优势，结合线下的问题驱动指导、跟踪和评价，可促进线上线下学习内容的融合与转化。项目组根据动物类专业和动物生物化学课程的特点，以兽医临床案例和生产实际中的问题为导向，初步建立了信息化背景下的“问题驱动—案例分析—微课/翻转课堂/雨课堂—知识内化—问题解决”动物生物化学教学模式，符合新时代教育模式发展的需要和改革方向。具体设计如图2所示。

（一）问题探究、案例收集与整理

根据动物生物化学的内容和动物科学、动物医学等专业的特点，深入畜牧场、兽医院、宠物门诊和生物科技公司等现场，收集畜牧生产和兽医临床中的典型案例，拍摄相关照片或制作短视频，将动物生物化学枯燥的理论知识与兽医临床、畜牧生产、生物技术以及生活实际等具体内容相联系，并对相关材料进行分类整理，构建问题驱动信息库，为本教学方法的设计及运用提供素材。

（二）信息化设计

信息化设计是学生主动学习的重要环节，生动有趣的图片和视频可提高学习的趣味性，使枯燥的学习变得生动。将收集到的案例、照片、短视频等上传至课程网站和雨课堂平台，并制作微课，结合生产实际中的问题导向进行信息化设计，支持学生进入课程网站、使用App或利用相关软件对收集的资料进行自主学习，并通过查阅相关文献资料，分组交流和讨论，初步明确理论知识和生产实际之间的逻辑关系。学生通过预习，对实际案例进行分析和讨论，有利于对理论知识的掌握和运用。

（三）问题驱动设计

问题驱动设计是激发学生学习兴趣的关键，也是学生探求知识的原动力。运用个案研究法和分析法将案例内容与专业理论知识相结合，并设计相关的教学问题，使抽象的理论问题具体化、实际化。通过教师的引导，让学生从生产实践中发现并提出问题，如蛋白质变性与非洲猪瘟防控及猪场生物安全、糖脂代谢紊乱与奶牛酮病发生的关系、糖和氨基酸代谢与肝性脑病发生的关系、动物有机磷和重金属中毒与酶的抑制作用、PCR技术与兽医疾病诊断、动物疫苗与基因工程、为什么摄入较多的糖会导致肥胖等，根据不同知识点和临床案例设计相关的问题，让学生自发产生疑问——在畜牧生产和兽医临床中为什么出现该问题？动物生物化学的原理是什么？通过对生产实践问题的探究，驱动学生自主学习，促进学生对相关知识的第一次内化吸收。

（四）问题解析设计

探索生命的奥秘、寻求解决问题的方法是动物生物化学学习的重要方面，如何开展多种形式的趣味性的教学是激发学生学习兴趣、提高课堂参与度的重要因素。在教学过程中，通过翻转课堂或雨课堂，加深对问题的解析，采用小组讨论、辩论、演讲等形式解决学习过程中的疑难问题。如在解析糖脂代谢与奶牛酮病发生的关系时，教师将学生分为三个小组，引导第一组学生学习糖脂代谢的基本过程，分析其关键代谢步骤；第二组学生分析奶牛酮病的临床表现、对动物的危害以及对产奶和奶品质的影响；第三组学生解析糖代谢和脂代谢紊乱与奶牛酮病发生的关系及生化机制。通过小组讨论和翻转课堂，促进学生对理论知识的第二次内化吸收，引导学生利用动物生物化学的知识分析畜牧生产和兽医临床上的实际问题及现象。

（五）问题解决设计

通过问题解析，使学生了解生产实际和专业基础理论的关系，对专业知识有一定程度的理解，但存在的疑点和难点问题仍需要教师进一步讲授。在问题解决环节中，教师重点分析学生反馈的问题，厘清知识脉络，明确理论和实际的关系。如讲授有机磷农药和重金属中毒的原理时，从中毒物质的结构、中毒的临床表现等逐渐导入，分析酶的专一性不可逆和非专一性不可逆抑制作用的基本原理、有机磷农药和重金属导致酶活性降低的原因，总结和归纳中毒的原理，促进学生对知识的第三次内化吸收，加强其对该知识点的掌握。

（六）教学效果评价体系的建立

建立多元化的教学效果评价体系，如采用课堂小测试、课后作业、提问、雨课堂、问卷调查等形式评价教学效果，了解学生对该教学方法的反馈情况并提出改进措施。

基于对上述过程的探讨，建立了信息化背景下的“问题驱动—案例分析—微课/翻转课堂/雨课堂—知识内化—问题解决”动物生物化学教学模式。

五、结语

动物生物化学是高等农业院校动物类专业的核心必修课，如何激发学生学习兴趣，引导学生主动学习，提高教师教学水平和学生学习质量是该课程教学改革的重点和难点。本研究利用信息化平台，基于专业畜牧生产和兽医临床提出问题，运用动物生物化学的知识探讨生产实际问题的生化本质，改变了动物生物化学传统的“填鸭式”教学模式，极大激发了学生学习的积极性、自觉性、主动性，提高了课堂的参与性和趣味性，为其他专业基础课新教学模式的探讨提供借鉴。通过研究，初步建立了信息化背景下的“问题驱动—案例分析—微课/翻转课堂/雨课堂—知识内化—问题解决”动物生物化学教学模式，将畜牧兽医专业临床和生产实际案例作为问题导向，引导学生进行知识内化吸收，实现临床问题和动物生物化学理论学习的有机统一。这一模式有利于加深学生对动物生物化学课程的认识和理解，激发学生对动物科学与动物医学等专业学习的积极性、探究性，能够提高学生的参与感和成就感，并且能够增进教师与学生的交流，提升整体教学质量。近年来，该教学模式的实践取得了很好的教学效果，得到了学生广泛的认可和高度的评价。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 王晨曦.“互联网+教育”背景下，开展线上线下混合式教学的探讨［J］.教育现代化，2019，6（44）：68-69.

[2］ 刘京国.现代信息技术推动高校课程教学模式改革的研究与思考[J].教育教学论坛，2021（4）：64-67.

[3］ 汤明璐，李万涛，王思媛，等.基于“互联网+”技术的大学生在线学习系统设计与开发实践[J].大学教育，2021（5）：173-176.

[4］ 王卫强，杜胜男，李焱斌，等.“互联网+”时代线上线下混合式教学模式应用研究：以天然气输送设计与管理为例[J].大学教育，2021（5）：62-64.

[5］ 王煜华.问题驱动式教学在环境设计专业课程教学中的研究与探索[J].艺术与设计（理论），2021，2（3）：138-140.

[6］ 程思，周苏林，毕明庚，等.基于問题驱动的“生命活动的主要承担者：蛋白质”教学设计[J].生物学教育，2021，46（2）：36-39.

[7］ 唐琳.动物生物化学课程教学改革初探[J].湖北畜牧兽医，2020，41（3）：39-40.

[8］ 岳岩磊，刘薇，李涛.案例教学法在基础生物化学教学中的应用[J].教育教学论坛，2020（42）：246-248.

[9］ 王鲁，刘欣，高俊波.动物生物化学“应用型”课堂教学改革初探[J].中国兽医杂志，2020，56（6）：134-136.

［责任编辑：苏祎颖］