新冠疫情下高校分子生物學(xué)在線教學(xué)的思考獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

新冠疫情下高校分子生物學(xué)在線教學(xué)的思考獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘

要：新型冠狀病毒肺炎疫情期間“停課不停教，停課不停學(xué)”促使國(guó)內(nèi)各類大中小學(xué)都開展了各種模式的在線教學(xué)實(shí)踐，有成果也有教訓(xùn)。在這全國(guó)上下即將復(fù)課的形勢(shì)下，如何多角度的理性分析和總結(jié)在線教學(xué)模式，有助于我們?nèi)胬斫庠诰€教學(xué)的特點(diǎn)，并且為廣大教師在以后的教學(xué)實(shí)踐中，如何實(shí)現(xiàn)在線教學(xué)認(rèn)知與能力升級(jí)。分子生物學(xué)是大學(xué)生物專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，以往除了課堂理論教學(xué)之外，都配套有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)理論知識(shí)的掌握和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。針對(duì)當(dāng)下師生只能“云聽見”或“云見面”的情況，探索實(shí)施如何設(shè)計(jì)多種師生互動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)，以保證分子生物學(xué)等實(shí)驗(yàn)性課程的在線教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué);在線教學(xué);新冠病毒;高等教育

2020年，這場(chǎng)突如其來的新型冠狀病毒肺炎疫情（以下簡(jiǎn)稱疫情）打亂了我們的生活。相應(yīng)國(guó)家號(hào)召，大中小學(xué)教育工作者在這非常時(shí)期，將教學(xué)從面對(duì)面的現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)變到了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字世界，利用現(xiàn)代“互聯(lián)網(wǎng)+”的信息技術(shù)平臺(tái)，教育系統(tǒng)做到了“停課不停教，停課不停學(xué)”[1]。面對(duì)突如起來的在線教學(xué)“網(wǎng)絡(luò)主播”模式，教師們有的焦慮無奈，充滿挫折感和無力感;有的借鑒成功的在線教學(xué)做法，改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)，依靠穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圓滿教學(xué)。

分子生物學(xué)從廣義上說是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，并從分子水平上闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律的學(xué)科。從這個(gè)意義上說分子生物學(xué)包括了所有的生物學(xué)，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動(dòng)適應(yīng)自然到主動(dòng)改造自然的基礎(chǔ)學(xué)科[2]。作為大學(xué)生物專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，分子生物學(xué)除了課堂理論教學(xué)之外，都配套有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)理論知識(shí)的掌握和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。在當(dāng)前疫情下，如何開展正常的分子生物學(xué)在線教學(xué)，我們從2個(gè)多月（九周）的實(shí)際教學(xué)出發(fā)，分析和總結(jié)了高校分子生物學(xué)在線教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，以期為今后推進(jìn)傳統(tǒng)課堂教學(xué)與在線教學(xué)的緊密融合提供思考。

一、高校具有優(yōu)質(zhì)的在線教學(xué)平臺(tái)

2003年教育部啟動(dòng)了“國(guó)家精品課程”項(xiàng)目，促進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，了第一批一流示范性課程。進(jìn)入21世紀(jì)以來，“互聯(lián)網(wǎng)+”在中國(guó)迅速發(fā)展，中國(guó)教育初步完成了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”信息技術(shù)的偉大變革。2014年，由網(wǎng)易與高教社攜手推出中國(guó)大學(xué)“MassiveOpenOnlineCourse（MOOC，大規(guī)模在線開放課程）”在線教育平臺(tái)，承接教育部國(guó)家精品開放課程任務(wù)，向大眾提供國(guó)內(nèi)985大學(xué)的免費(fèi)在線課程[3]。目前，該在線平臺(tái)中有分子生物學(xué)相關(guān)課程17個(gè)，其中武漢大學(xué)的《分子生物學(xué)》是國(guó)家精品課程;有分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)課程5個(gè)，其中廈門大學(xué)的《遺傳與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》為國(guó)家精品課程。

不可否認(rèn)的是，互聯(lián)網(wǎng)還將持續(xù)影響著教育事業(yè)，開放的互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)方式，未來將會(huì)成為教育的常態(tài)。國(guó)內(nèi)有不少優(yōu)秀的在線課程平臺(tái)在順利運(yùn)行，如中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線、智慧樹、超星等，配有慕課堂、雨課堂、知到、學(xué)習(xí)通等智慧教學(xué)和學(xué)習(xí)工具。這些平臺(tái)各有其特色和優(yōu)勢(shì)，完整的在線教學(xué)模式支持高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)，在疫情防控期間教師可以根據(jù)課程的具體情況，選擇合適的在線課程平臺(tái)開展教學(xué)[4]。

二、分子生物學(xué)在線教育的主要問題

現(xiàn)代化教學(xué)手段的興起，各類優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源的開放，對(duì)當(dāng)代教育產(chǎn)生重要影響，也給一線的教師帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。從在實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)了諸多問題，教師和學(xué)生的不適應(yīng)、課堂形式化、配套不完善等，都對(duì)進(jìn)一步推進(jìn)線上開放課程構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2.1分子生物學(xué)需要大量的實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是分子生物學(xué)教學(xué)必不可少的組成部分，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生深入理解和掌握分子生物學(xué)相關(guān)理論知識(shí)、激發(fā)學(xué)生興趣、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力等都具有重要的意義。以我校為例，本科《分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)格對(duì)應(yīng)《分子生物學(xué)》理論學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)和及其連貫性，主要分為DNA模塊、RNA模塊和蛋白質(zhì)模塊三大部分。其中DNA模塊涉及植物基因組DNA提取，瓊脂糖凝膠電泳，目的基因PCR擴(kuò)增，分子標(biāo)記技術(shù)，大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞制備和轉(zhuǎn)化，DNA重組子的構(gòu)建和鑒定，質(zhì)粒DNA的制備和純化，DNA酶切及鑒定，共8個(gè)實(shí)驗(yàn)。RNA模塊涉及植物組織總DNA提取、反轉(zhuǎn)錄PCR、熒光定量PCR技術(shù)及其應(yīng)用、分子雜交技術(shù)及其應(yīng)用，共4個(gè)實(shí)驗(yàn)。蛋白質(zhì)模塊包括植物總蛋白的提取與純化，以及雙向電泳，共2個(gè)實(shí)驗(yàn)。

2.2分子生物學(xué)教學(xué)涉及很多最新前沿科學(xué)進(jìn)展

目前高校分子生物學(xué)內(nèi)容與前沿分子生物學(xué)發(fā)展結(jié)合得不是很緊密，有些教學(xué)內(nèi)容雖然是金典，但是有些過于陳舊，甚至已經(jīng)失去了教學(xué)的價(jià)值。另外，分子生物涉及生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)林及藥學(xué)等多個(gè)研究領(lǐng)域，這就涉及知識(shí)的滲透性和應(yīng)用性。因此，開設(shè)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程必須與相應(yīng)的學(xué)科緊密結(jié)合，做到適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，這樣才能更好地理論聯(lián)系實(shí)際，把分子生物學(xué)的知識(shí)點(diǎn)活學(xué)活用。以我校為例，結(jié)合當(dāng)前分子生物學(xué)研究很多都是涉及高通量測(cè)序技術(shù)背景下得全基因組測(cè)序、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和蛋白組分析等研究?jī)?nèi)容，我們?cè)诒究啤斗肿由飳W(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中就加入了“轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及蛋白組修飾分析流程”和“高通量測(cè)序在動(dòng)植物分子育種中的應(yīng)用”等環(huán)節(jié)。

2.3網(wǎng)絡(luò)問題往往會(huì)影響教學(xué)效果

同樣是在線教學(xué)，但疫情下卻比平時(shí)的情況要更加復(fù)雜和困難。因?yàn)橐咔橄碌拇髮W(xué)生在線教學(xué)涉及到遍布全國(guó)各地的學(xué)生和老師，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施參差不齊的硬件條件往往會(huì)受到影響;不像平時(shí)在學(xué)校里老師和同學(xué)可以用局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“在辦公室教學(xué)，在寢室學(xué)習(xí)”的在線教學(xué)。因此，疫情期間網(wǎng)絡(luò)通暢的情況下，我們教師首先要做的是提前把相關(guān)課件、視頻資料和其他相關(guān)資料都事先放在平臺(tái)上，讓學(xué)生課前都掌握這些資料。那么在線教學(xué)時(shí)如果網(wǎng)絡(luò)順暢，我們可以要按照設(shè)定流程開展正常教學(xué);如果網(wǎng)絡(luò)卡頓，無法順暢直播的情況下，我們就需要用提前準(zhǔn)備的相關(guān)課件、視頻資料和其他相關(guān)資料，以確保教學(xué)的順利完成[5]。

2.4難以第一時(shí)間掌握在線教學(xué)時(shí)的學(xué)生動(dòng)態(tài)

傳統(tǒng)課堂教學(xué)時(shí)，教師可以目睹所有聽課學(xué)生的動(dòng)態(tài)。對(duì)拋給學(xué)生的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，都可以從學(xué)生的反饋中的信息，幫助教師實(shí)時(shí)掌握上課的節(jié)奏，該快的時(shí)候就快，該細(xì)說和多說的地方就會(huì)重點(diǎn)闡述。然后，在線教學(xué)的時(shí)候，我們教師很難掌握學(xué)生的動(dòng)態(tài)，本來是師生互動(dòng)的教學(xué)模式變成了“獨(dú)角戲”，所以教學(xué)的效果往往受到很大的影響。據(jù)我們對(duì)本校學(xué)生的調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：95%的學(xué)生對(duì)教師的在線教學(xué)態(tài)度滿意，83%的學(xué)生對(duì)教師提供的在線教學(xué)資料滿意，但是只有63%的學(xué)生對(duì)在線教學(xué)的總體學(xué)習(xí)效果滿意。

三、分子生物學(xué)在線教學(xué)主要問題的對(duì)策與思考

3.1利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行輔助教學(xué)

近年來，全國(guó)高校興起虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，旨在改變傳統(tǒng)教學(xué)，讓學(xué)生不需要親臨實(shí)驗(yàn)室，也能身臨其境參與形同真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程，從而提高課堂效率[6]。2018年，首批公示的15項(xiàng)生物科學(xué)類國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目占總數(shù)105項(xiàng)的14%，反映了生物科學(xué)類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源具有極大的開發(fā)、應(yīng)用潛力[7]。根據(jù)教育部辦公廳關(guān)于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知，計(jì)劃到2020年將認(rèn)定1000項(xiàng)左右示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目[8]。

在分子生物學(xué)教學(xué)過程中，傳統(tǒng)的教學(xué)方式是通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助理論知識(shí)的傳授，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握。如果我們能利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中的2D、3D動(dòng)態(tài)授課模式生動(dòng)的再現(xiàn)分子生物學(xué)不同知識(shí)點(diǎn)的原理和實(shí)際操作過程。在疫情期間我們無法開展分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但是如果運(yùn)用現(xiàn)有的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更直觀，從而豐富分子生物學(xué)教學(xué)方式，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)抽象理論知識(shí)的理解，進(jìn)而提高分子生物學(xué)教學(xué)的實(shí)際效果。

3.2通過設(shè)計(jì)前沿科學(xué)相關(guān)問題激發(fā)學(xué)生興趣

翻轉(zhuǎn)課堂借助現(xiàn)代信息技術(shù)迅速發(fā)展之風(fēng)，顛覆傳統(tǒng)的“老師教，學(xué)生聽”的教育模式，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)到自我探索知識(shí)階段的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)成為當(dāng)今教育界最受歡迎的教育模式之一[9]。因此，為了提高在線教學(xué)的實(shí)際效果，我們要充分認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)課堂教學(xué)與之的較大差異。以本校分子生物學(xué)在線教學(xué)為例，在備課期間，除了準(zhǔn)備傳統(tǒng)教學(xué)相關(guān)的預(yù)備內(nèi)容之外，我們還設(shè)計(jì)了兼具新穎性和知識(shí)性的前沿科學(xué)相關(guān)問題。讓學(xué)生課后自己去查找答案，然后課上適當(dāng)留出時(shí)間，讓學(xué)生展開討論。不但緩解了在線教學(xué)時(shí)教師“獨(dú)角戲”的尷尬，也可以掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)過程，盡量讓每個(gè)學(xué)生都參與進(jìn)來。此外，我們還把平時(shí)學(xué)生自己在實(shí)驗(yàn)室跟著指導(dǎo)教師做科研的過程錄制下來，讓學(xué)生感受到自己之前熟悉的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，從而更好地吸引學(xué)生和激發(fā)興趣。

3.3通過學(xué)生助理掌握學(xué)生心理動(dòng)態(tài)

大學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)受動(dòng)機(jī)的支配和調(diào)節(jié)，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是教育心理學(xué)研究的核心論題之一[10]。因此，如何掌握學(xué)生的心理動(dòng)態(tài)，尤其是對(duì)在線教學(xué)課程的期望，往往是實(shí)現(xiàn)成功在線教學(xué)的關(guān)鍵。我們知道無論教師多么親切與和藹，師生之間或多或少總是有一定的距離，教師往往很難全面掌握學(xué)生的需求。針對(duì)這一問題，我們通過設(shè)置學(xué)生助理（可以是班長(zhǎng)或者課代表），讓學(xué)生們內(nèi)部自己先去交流和討論，匯總大家較原始的心理期許后反饋給老師，然后針對(duì)學(xué)生們不同層次的期許，我們?cè)趯?shí)際的教學(xué)過程中區(qū)別對(duì)待，分層實(shí)施，以期盡可能全面地兼顧到所以學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

四、結(jié)語(yǔ)

分子生物學(xué)是知識(shí)體系龐雜、以大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、且對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)室硬件條件具有較高要求的新興綜合性學(xué)科。此次新冠疫情防控期間的“停課不停教，停課不停學(xué)