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微生物学实验(《微生物学实验》混合式教学设计 –针对“生而触网”的e时代,让实验课程“触网而生”)

微生物学实验

本课程混合式教学目标

生命科学是一门实践性科学,而生物技术的迅猛发展对当代高校实验课程教学提出了新的要求,使得实验课程的教学改革成为突出问题。面对“生而触网”的e时代学生,让实验课程是否能够“触网而生”。

微生物学实验是一门生命学院专业基础实验课程。课程教学对象是生命科学相关专业本科生。学生在大一有过物理、化学的实验课程基础,同期在修“微生物学”理论课程,没有生命专业相关实验课程的经验,学生对专业实验课程有期待和“惧怕”两种小情绪,既期待进入专业实验课程的殿堂,无距离接触生命科学研究的真相,又担心自己动手能力不足,达不到心里预期的高度,从而打击了对生命专业的热爱。针对以上学情,制定如下混合式教学目标:

其中情操培养层面的目标培养学生们对生命科学专业的热爱,也培养了一种热爱生活的精神,毕竟科研实践是枯燥辛苦的工作,任何的学科突破都来自长期坚持的热爱,才能有灵光一现的成就。

混合式实验教学设计

首先,管理高效、运作流畅、服务到位的网站平台是混合式教学的信息技术基础。本项目选择了上海交通大学的“好大学在线”慕课网站作为微生物学实验课程教学SPOC平台。制作了全套教学视频,包括实验原理微课、实验操作、问题讨论等视频。建立章节学习资料课件、文献、习题库,作业等,具体对每个实验内容提供学习资源后,设计预习题目,安排学生在课前利用网站随时自学,并通过自测题目的考核作为课程学习指标之一。学生可能第一次使用网站,观看实验录像和微课,对这种教学方式有点新奇,同时会也感到学习压力,对课堂的环节还有点不知深浅,大部分同学第一次上课前会快速浏览视频和文档,弄明白大概,跟传统课程要求的预习程度相似,但经过几次混合式实验课堂后,会明白此预习不同于彼预习,此预习相当于学习过程。

其次,真实课堂学习以分组讲解问题、提问讨论、深化思维开始,确保在细节和重点都深入人心后,再进行亲身体验性实验操作,达到最佳实验效果。具体设计为全班分四个大组,每组课前分配一个问题,每次课堂几个大组同学轮流上台讲解问题。四个问题基本覆盖了本次实验原理、操作技术、注意事项和结果分析各个方面,经过大约一个学时的问题讲解和提问讨论后,在动手操作前,同学们对实验内容已经进行了深化学习,这是在各自独立网络自学后的一次集中交流,弥补了网络自学可能的疏漏,也把实验从虚拟网络空间做到真实实验室有个思想准备。做到让每个学生有备而来,懂了再做,做了能分析结果,大幅减少做错机会,即使发生错误也知道错在哪里,更懂得如何改进,达到学得明白,分析透彻的效果。

接下来是亲身动手做实验的环节,这个部分主要由教师和助教监控课堂实验进程,指点同学操作细节,纠正同学们的操作,评价实验结果。混合式教学后,实验课堂的难度、深度、广度和效率都大大增加了,学生在主动参与讨论和提问的情况下弄明白要点后,可以相对顺利完成实验操作部分。这个时候,是学生“胸有成竹”和细节操作的大碰撞,学生会有从理论到实践的落差感,也会有逐步适应后的成就感。这个部分与传统微生物学实验教学基本类似,不同之处在于,学生们对实验操作技术步骤已经很清晰,相关问题大幅减少,求助老师和助教帮助的大多是实验支持性问题,比如:“移液器能不能多给一套?”或者是结果评价性问题,比如:“我这个结果怎么样?”;相比传统实验课堂“移液器怎么用?”或者“到底要什么结果才对?”这类问题,混合式实验教学的质量提升已经不言而喻。

实验结束后,同学们撰写电子版实验报告,按时间设定在线提交,由教师统一批阅,有的实验设计同学们互评,实现人性化评价。混合式实验教学,实现了无纸化学习,在线学习和课后实验报告,都是电子版文档。只在课堂讨论和实验操作环节,有实验记录本这个实物,使实验教学更贴近于真实的科研探索,做实验的同时随时记录实验过程和结果,当然,信息时代的学生们,手机拍照更是实验结果记录的良好帮手。课后部分才是学习的升华阶段,这与学生认为实验做完主体工作就结束的认识是不同的,课后对结果观察、分析、讨论、再设计是学习深度的体现。学生一开始会写出流水账式的实验报告,但随着学习的进展,实验报告的质量也会逐渐提升。

在整个混合式教学活动中,还设置了线上线下的加分项目,设置了线上“微生物之美”竞赛活动,让同学们在学习中感受微生物之美,创作“菌菌之魅—-显微摄影大赛”和“艺术鉴赏—-微生物培养秀”参赛项目。线下开展“微生物之趣”小组活动,请同学们选择一个感兴趣的主题拍摄实验设计讲解、结果预测5分钟小视频。这两个项目都是自由选择,以培养学生善于发现生命之“美”的情操和能力。

混合式教学效果评价

对连续三届微生物学实验合计201学生实施了这种混合式教学方法,收集了线上成绩、课堂表现、网络自学数据、操作考核和加分项目等因素进行数据统计和分析。

这些项目中,线上成绩、课堂表现和实验操作考核是构成最终成绩的项目,其中线上成绩包括网站自测和实验报告,测试和写报告是高阶思维能力的综合体现,散点图上也表现出趋同性,集中分布在较高的分数段。课堂表现是由课堂讲解、提问、参与讨论、实验操作、课后观察等项目组成,同学们在这个指标中离散度略高,说明在这个部分里同学的表现程度是有差异性的。

网站综合表现指标是不被记入学生最终成绩的,这个指标的离散程度很高。网络综合表现由课程网站监控后台数据来体现的,由教学安排完成情况、点击登陆次数和在线时间等项目综合组成,由于事先告知同学该项目不记录分数,因此该指标是学生网络学习行为无压力情况下的真实反映,散点图分布很广,显示有大批网络学习活跃度高的同学,也有活跃度很低的同学,是混合式教学模式下实际发生主动学习的结果。根据设定值,在三届学生平均78分的情况下,有18%的同学获得了满分,即这部分同学超越设定值完成网络自觉学习。网络学习是个人学习习惯和对该门课程的重视情况共同决定的,有良好自律和自学能力的同学取得好的分数。

对于加分小项目的设置,学生一开始是试试看的态度,但第一次竞赛后,在微信群看到获奖名单信息,会极大的刺激积极性,参加第二次竞赛和兴趣小组活动的同学会大大增加。实验课程成绩的加分是对同学们在规定学习动作之外,自愿选择参与的项目,最终结果有64% 的同学获得了1-5分不等的加分成绩。说明同学们大部分对实验内容、操作、视频等学习资料都能够认真学习,真正学会,并能够融会贯通,才能胜任竞赛、参加微生物学视频演艺兴趣小组活动等,也才能获得此部分分数。

综合分析所研究的四项因素,其中线上成绩是自学网站资料后的测试和实验后的总结分析讨论升华的实验报告,而加分项目是热爱微生物学、参与线上线下活动的指标,以此两个项目作为深度学习的指标。比较同期的理论和是雅安教学,以下散点图可知实验课程的网络自觉学习优于理论课,这也是实验教学的一大优势。

展望

实验教学是帮助学生知识理解,增强动手能力,培养创新思维的重要手段和方法。实验课程的学时是有限的,实验室的空间更是有限的,将混合式教学理念引入实验教学,向无限的网络要时间和空间,对于实验教学这块以亲身体验学习为主的教学,利用网站完成细致学习工作,把更多的课堂时间留给亲自动手的混合式教学具有无可限量的潜力。微生物学实验教学的“混合式”教学模式对于各类实验教学均有可借鉴的地方,适合推广到其他实验课程中。

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