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摘要：分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是生物學(xué)一門重要專業(yè)核心實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐技能、塑造學(xué)生創(chuàng)新思維等具有重要作用。本文對(duì)基于超星學(xué)習(xí)通APP建立分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)體系實(shí)踐情況及存在的問題進(jìn)行了總結(jié)，為其他院校分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革工作提供一定參考。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革實(shí)踐；超星學(xué)習(xí)通

一、前言

分子生物學(xué)是跨越生物、工學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)乃至藥學(xué)的一門新興學(xué)科，是研究核酸等生物大分子的功能、形態(tài)結(jié)構(gòu)特征及其重要性和規(guī)律性的科學(xué)[1]。在分子生物學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有舉足輕重的地位，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)理論和技能，更對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和科學(xué)作風(fēng)、建立研究問題的科學(xué)方法及塑造創(chuàng)新思維等均具有十分重要的作用[2]。為了完成這些培養(yǎng)目標(biāo)，我校針對(duì)生物科學(xué)專業(yè)、生物技術(shù)專業(yè)和卓越人才培養(yǎng)班的不同培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)立了不同的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，開設(shè)一定數(shù)量和比例的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性或研究性實(shí)驗(yàn)，但受限于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)、空間、安全性以及實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備種類和臺(tái)套數(shù)限制，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中目前還存在許多亟須解決的問題：如學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)不夠扎實(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及現(xiàn)象理解缺乏深度，只能按照實(shí)驗(yàn)講義步驟按部就班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，面對(duì)新實(shí)驗(yàn)新課題就不知道怎樣開展實(shí)驗(yàn)解決問題；如儀器臺(tái)套數(shù)少等實(shí)驗(yàn)條件限制導(dǎo)致有些實(shí)驗(yàn)無(wú)法開展，滿足不了各種新知識(shí)、新實(shí)驗(yàn)方法的教學(xué)，滿足不了開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，制約學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展；如考核形式單一，教師只通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)每位同學(xué)的操作能力和創(chuàng)新能力進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)判。這些問題對(duì)教師和學(xué)生都提出了新的挑戰(zhàn)，改革勢(shì)在必行。隨著云平臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中日漸廣泛，各類教學(xué)云平臺(tái)的應(yīng)用在高校教學(xué)活動(dòng)中體現(xiàn)出巨大的促進(jìn)作用，體現(xiàn)出日益顯著的趨勢(shì)，體現(xiàn)了現(xiàn)代大學(xué)教育的一個(gè)重要發(fā)展方向[3]。以超星學(xué)習(xí)通為代表的眾多網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)覆蓋了教師備課、學(xué)生課前預(yù)習(xí)、師生課堂互動(dòng)教學(xué)支持、學(xué)生課外學(xué)習(xí)的功能，通過視頻播放、圖片展示、在線問答、小組討論等富媒體手段能夠開拓教學(xué)時(shí)空，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自主性，為任課教師提供一個(gè)課程資源管理、教學(xué)模式改革的交流平臺(tái)。應(yīng)用云課堂平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠打破時(shí)間和地域的限制完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，拓展學(xué)生的視野，最大限度地鍛煉和開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式的多元化發(fā)展，這樣更有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才。本文總結(jié)了我校分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于超星學(xué)習(xí)通APP建立分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)體系實(shí)踐情況及存在的問題，以為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革工作提供新方法、新思路。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師占主導(dǎo)地位，學(xué)生被動(dòng)聽講。先由教師講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)所用試劑的作用、實(shí)驗(yàn)操作步驟的關(guān)鍵點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)要求和注意事項(xiàng)等內(nèi)容，學(xué)生再按照實(shí)驗(yàn)步驟按部就班進(jìn)行操作，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，最后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交[4]。整個(gè)流程固定呆板，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的微觀對(duì)象完全“摸不著，看不到”，感到難以理解，不知道自己在做什么，為什么做，嚴(yán)重影響教學(xué)效果[5]。通過云課堂教學(xué)模式改革，教師由教學(xué)主導(dǎo)者變?yōu)榻虒W(xué)組織者，引導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)過程中主導(dǎo)參與和反饋，體現(xiàn)以學(xué)生為中心的理念。在云課堂平臺(tái)中教師提供實(shí)驗(yàn)原理的視頻資料，學(xué)生自主學(xué)習(xí)觀看視頻，并回答問題，讓學(xué)生能夠理解原理和實(shí)驗(yàn)操作；實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生可以通過云平臺(tái)隨時(shí)拍攝上傳相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖片視頻、提出問題并討論；完成實(shí)驗(yàn)后，教師在云平臺(tái)上提出類似實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由學(xué)生自主查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，鞏固學(xué)習(xí)效果。這種教學(xué)理念能夠覆蓋課上課下，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)構(gòu)和組織形式；能夠充分激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中提出問題、研究問題、解決問題，逐步積累創(chuàng)新思維。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

分子生物學(xué)的快速發(fā)展要求實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容體系必須不斷完善教學(xué)內(nèi)容，盡可能開拓學(xué)生視野，適應(yīng)學(xué)科領(lǐng)域新技術(shù)的快速發(fā)展。我們?cè)诒Ａ艚?jīng)典的“切—連—轉(zhuǎn)—檢”等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)也有所更新，把分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)整合為一個(gè)完整的項(xiàng)目，開設(shè)了“mCherry熒光蛋白基因的克隆與原核表達(dá)”實(shí)驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分布為：提取基因DNA/RNA；PCR/RT-PCR獲得mCherry熒光蛋白基因；mCherry熒光蛋白基因的純化與回收；質(zhì)粒載體pET-30α的制備；目的基因/載體的酶切與回收；mCherry熒光蛋白與載體的連接；重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌及轉(zhuǎn)化子篩選；mCherry熒光蛋白的誘導(dǎo)表達(dá)和PAGE分析。該項(xiàng)目各環(huán)節(jié)所涉及的理論要求明確，內(nèi)容緊密聯(lián)系，各環(huán)節(jié)的操作效果將影響整個(gè)項(xiàng)目的結(jié)果。教師在教學(xué)中不斷引導(dǎo)學(xué)生，幫助其將所涉及理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作融會(huì)貫通。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程能夠通過資料查詢、云課程平臺(tái)討論完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)理論的初步理解，對(duì)微觀世界產(chǎn)生一定的新鮮感和探索的欲望；連續(xù)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)同時(shí)給予學(xué)生適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)壓力，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度和責(zé)任感，促使其認(rèn)真嚴(yán)格完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，提高了實(shí)驗(yàn)成功率，保障了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量并最終完成探索的目標(biāo)，體會(huì)到完成項(xiàng)目的喜悅之情[6]。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體實(shí)踐過程

在實(shí)踐教學(xué)的具體實(shí)踐過程中主要通過超星學(xué)習(xí)通APP進(jìn)行云課堂教學(xué)模式改革，教師由教學(xué)主導(dǎo)者變?yōu)榻虒W(xué)組織者，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)過程中積極參與和反饋實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，體現(xiàn)以學(xué)生為中心的理念。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括課前預(yù)習(xí)、課堂運(yùn)行、報(bào)告答疑、自主設(shè)計(jì)、考核評(píng)定五個(gè)階段。現(xiàn)以提取DNA/RNA實(shí)驗(yàn)為例，課前預(yù)習(xí)階段，由任課教師將核酸提取的實(shí)驗(yàn)原理和操作視頻上傳到學(xué)習(xí)通APP，學(xué)生課前觀看視頻學(xué)習(xí)，并在線回答相關(guān)問題；在線問題主要為選擇題，包括核酸的基本理化性質(zhì)、細(xì)胞破碎的主要方法、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的去除方法、DNA/RNA的常見純化方法等實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)問題，教師通過測(cè)試結(jié)果檢查學(xué)生預(yù)習(xí)情況。課程運(yùn)行階段，任課教師根據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)的在線測(cè)試結(jié)果，并結(jié)合該實(shí)驗(yàn)所用試劑的作用再次強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)原理，仔細(xì)講解實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)步驟及注意事項(xiàng)，特別提出一些操作細(xì)節(jié)，并提出實(shí)驗(yàn)要求；比如離心機(jī)、移液器等使用注意事項(xiàng)，細(xì)胞研磨程度、溶液乳化程度、沉淀洗滌干燥程度等要求。課程運(yùn)行階段的主要實(shí)踐環(huán)節(jié)為學(xué)生操作部分，教師根據(jù)學(xué)生實(shí)際操作能力事先在學(xué)習(xí)通APP中將學(xué)生分為若干討論組，學(xué)生在操作過程中邊操作邊通過學(xué)習(xí)通APP拍攝上傳樣品的選取、液氮研磨、離心后分層、核酸沉淀等實(shí)驗(yàn)圖片和操作視頻；并隨時(shí)進(jìn)行小組討論和與老師溝通請(qǐng)求指導(dǎo)；教師在學(xué)生操作的同時(shí)，根據(jù)學(xué)生上傳的圖片和視頻以及學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)操作情況進(jìn)行評(píng)分和指導(dǎo)。報(bào)告答疑階段，實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)開展情況，使用PPT或者思維導(dǎo)圖軟件繪制出DNA/RNA提取實(shí)驗(yàn)的流程圖，根據(jù)所拍攝圖片和視頻，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)效果，并反思改進(jìn)，利用學(xué)習(xí)通APP向老師提交PDF格式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和一個(gè)簡(jiǎn)短的實(shí)驗(yàn)操作視頻；在寫作實(shí)驗(yàn)報(bào)告過程中隨時(shí)可以通過學(xué)習(xí)通APP進(jìn)行小組內(nèi)討論和向老師進(jìn)行提問請(qǐng)求幫助。教師在完成學(xué)生電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批閱后，總結(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中存在的典型問題，在學(xué)習(xí)通APP中進(jìn)行統(tǒng)一答疑講解。自主設(shè)計(jì)階段，老師根據(jù)本實(shí)驗(yàn)所學(xué)習(xí)內(nèi)容，提出類似實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如土壤等環(huán)境樣品DNA/RNA提取、血液樣品等DNA/RNA提取等，讓學(xué)生以小組為單位自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并提交設(shè)計(jì)方案作為期末考核的一部分內(nèi)容；學(xué)生設(shè)計(jì)方案包括文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)原理總結(jié)、實(shí)驗(yàn)試劑選擇、主要實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，整理成文后上傳學(xué)習(xí)通APP。考核評(píng)定階段，根據(jù)我校實(shí)際運(yùn)行情況，主要由預(yù)習(xí)成績(jī)、操作成績(jī)、報(bào)告成績(jī)、設(shè)計(jì)成績(jī)構(gòu)成，其比例為10∶40∶30∶20，主要考察實(shí)驗(yàn)運(yùn)行階段學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)情況。由于整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程均依托學(xué)習(xí)通APP完成，在服務(wù)器端完整保留了學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄和相關(guān)圖片視頻，所有的成績(jī)?cè)u(píng)定工作均可在學(xué)習(xí)通APP完成，真正做到有據(jù)可依；學(xué)生也能很清晰地了解自己實(shí)驗(yàn)操作的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，給予學(xué)生適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)壓力，增強(qiáng)了學(xué)生的責(zé)任感，保障了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

五、存在的問題和改進(jìn)方向

學(xué)習(xí)通這類云課堂教學(xué)APP確實(shí)能給教師帶來(lái)教學(xué)新方法、新思路，能夠顯著提高教學(xué)的便捷性和教學(xué)效果，但也帶來(lái)一些需要解決的問題。首先在課程改革中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)教師提出更高的要求，比如需要學(xué)會(huì)微視頻的制作編輯、學(xué)會(huì)在線題庫(kù)的編輯等，也需要花更多時(shí)間同學(xué)生進(jìn)行溝通和互動(dòng)，這實(shí)際上給老師增加了繁重的工作。對(duì)此我們采用教研室教師分工合作，每位老師只負(fù)責(zé)2—3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，減少教師的工作量；同時(shí)招募高年級(jí)同學(xué)擔(dān)任助教負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的日常準(zhǔn)備工作，保證實(shí)驗(yàn)室課堂教學(xué)高質(zhì)量完成。其次在實(shí)驗(yàn)過程中有少數(shù)同學(xué)自控能力較差，容易被手機(jī)內(nèi)其他游戲、視頻所迷惑。對(duì)此我們主要加強(qiáng)了過程考核內(nèi)容，比如要求每位學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)必須上傳實(shí)驗(yàn)過程的關(guān)鍵點(diǎn)圖片和視頻10張（段）以上方可獲得實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)；讓學(xué)生專注于對(duì)未知微觀世界的探索，體會(huì)實(shí)驗(yàn)的艱辛和成功后的喜悅之情。最后由于加強(qiáng)學(xué)生操作技能培訓(xùn)和小組自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模塊考核，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需用到的耗材較多且藥品較為昂貴，對(duì)儀器設(shè)備等硬件條件要求較高；對(duì)此只能通過學(xué)校提高投入實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)來(lái)改善實(shí)驗(yàn)條件，保證分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的順利推行。通過超星學(xué)習(xí)通APP進(jìn)行分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)構(gòu)和組織形式，充分覆蓋課上課下；通過加強(qiáng)課前預(yù)習(xí)效果，強(qiáng)化課堂操作的實(shí)時(shí)控制，增加與學(xué)生交互溝通，拓展自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)考核，能夠充分激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中提出問題、研究問題、解決問題，逐步拓展創(chuàng)新思維。這種基于云的教學(xué)模式真正地做到了有針對(duì)性的個(gè)性教學(xué)，真正使學(xué)生成為教學(xué)的主體，為培養(yǎng)新一代應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才的教育目標(biāo)打下良好基礎(chǔ)。

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作者：胡凱 王微 單位：重慶文理學(xué)院林學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院