基于网络化管理的生化实验技术创新教学模式研究与实践①

汪财生，谭志文，钱国英，尹尚军，斯越秀

（浙江万里学院生物与环境学院，浙江 宁波 315100 E-mail：309922359＠qq.com）

生化实验技术是生物及相关专业的重要专业基础课程，具有很强的实践性和实用性特点。我国各高校对生物类专业都十分重视，为提高实验教学效果，增强学生的实际动手能力，进行了一系列的实验教学改革，取得一些效果。纵观这几年来生物化学实验教学改革，均以教学内容设计与综合设计性实验项目开发为主，而对符合现代大学生自主学习特点的教学方法改革较少报道。我国大学生在校年龄阶段，生理上已渐成熟、思维的发展趋于完善，具有认识及独力学习能力；大学生作为学习活动的主体，已具备自我调控自己学习活动，积极主动地获取知识、培养能力和形成专业必需的各种品质[1]。而大学生学习生活相对比较“自由”和“民主”，因此，如何将传统的“教师为主的灌输式”转变为“以学生为主的自主学习”实验教学方法，充分调动学生自主学习积极性，发挥学生才智，主动去探索知识形成技能，已成为现代教学方法改革的方向。

自主学习的时空大量分布在课外，这就需要大量的课程资源和交流管理网络平台做支撑。随着信息化、网络化的飞速发展，网络学习平台建设已经成为教育领域信息化建设的重要内容，运用网络环境与课堂相结合的创新性教学是当今课程改革的一种潮流，也是素质教育进一步深化的客观要求[2]。

目前这种基于数字化、交互式的新型教学模式，在理论课教学中非常普遍，然而实验教学中运用较少，将自主合作研究式教学和网络化教学管理有机结合，并应用于实验教学中的更不多见。笔者从事生化实验技术教学工作十余年，结合学校自主合作式学习方法的改革推进，根据学生专业发展需要，对基于网络平台辅助的生化实验技术教学体系构建及教学模式进行了探索与实践，提高了实验教学质量，取得了较好的效果。

1 递进式、模块化课程内容体系的形成

生化实验技术课程的教学目标是培养学生的生化实验综合素质与能力，验证并深化所学的生化理论知识，使学生分析问题和解决问题的能力得到训练。构建一套有利于培养学生实践技能和创新素质的实验教学体系十分重要，而实验教学内容的安排就必须围绕着对学生进行完整地、系统的实验理论方法和技能训练这个核心进行，在重视实验教学的每一个环节的基础上，使实验成为一门从解决实际问题出发，以实验技术训练和创造性实践能力的培养为目标的真正的独立课程。

我校非常重视生化实验技术教学，将课程从理论课中剥离出来，成为一门独立课程。根据专业要求设计了以生物大分子的分离纯化、检测检验的生化核心技术与行业的实践技能需求为导向，将现代生物技术和应用技术融入教学内容，重新构建实验项目，突出基础技能为专业技能服务，专业技能与解决实际问题相结合，强化技能的综合性、设计性训练，构建由基础实验、综合设计实验、应用设计实验及项目化研究实验相结合的、递进式的实验模块课程训练体系。

生化实验技术涉及所学的技术比较多，仅依靠教学计划安排的课堂64学时，无法完成课程设计目标，必须对原先教学内容进行充分设计及改革。生物化学实验技术内容丰富，综合性强，应用领域广泛，强化和充实学生综合能力培养的实验内容是各高校生化实验技术教学体系改革的主要方向。学生通过基础实验模块学习，在具备一定的基本实验理论和实验技能的基础上，着重培养学生综合运用知识体系能力的同时，逐步掌握提出问题、分析问题、解决问题的能力，并具有创新研究能力，是综合设计型实验教学的主要目标。近年来，我们在综合设计实验模块教学中，根据学生后续专业实验课程及行业应用，实验技术的实用性、先进性，设计了几个主题方向的大实验，学生按教学计划要求选择2个主题方向，选择材料设计完成2个综合设计性实验方案，所设计的实验技术必须要求具有生化实验技术中层析、膜分离、光谱分析、电泳、PCR等相关技术的内容，完成实验操作，获得最终实验产品，并书写课程论文。因此，综合设计性实验项目内容体现了自主性，综合性、设计性、兴趣性的特点，学生可通过自己设计的实验实施过程，不仅学会了将所学的技术进行综合运用，同时学会如何设计实验路径，查阅文献资料，运用现代化仪器设备，达到预定实验目标，从而培养学生的探索精神、科学思维、综合实践能力及创新能力。

2 互动式网络教学平台功能设计

网站作为一种新的传播技术和交流工具，传输快捷，信息量大，交互性强，覆盖面广，形式多元，它既是一种新的宣传舆论工具，又是一种新的知识资源和新的生产力，也是一种全新的社会生活方式，带来的既有教育手段的现代化，更有教育观念和内容的现代化[2]。目前各高校已经建立了一大批网络课程资源、精品课程以及一些专题学习网站。但仅侧重于课程内容的设计，其主要功能为课程资源、部分网络通讯工具等功能，而提供基于课程教学过程的师生交互以及自主性学习功能较弱。为此，我们结合国家精品资源共享课程建设，围绕生化实验技术课程内容设计与能力培养为核心的目标，开发了生化实验技术教学网络平台，建立了生化实验技术课程教学网站（http：／／shsy.js.zwu.edu.cn／），教师和学生不管在校内、校外都可以访问该网站，获取本课程的各种教学资料，实现教学资源的共享。

由于实验教学与理论课程教学的形式及培养目的区别，网站设计了四模块系统，包括网络课程、在线实验管理、在线实验吧、自主设计实验，即具有生化实验技术理论教学大量的信息资源，又具有实践教学互动的特点。目前网络课程模块包括课程介绍、师资队伍、教学内容、课外拓展、实验条件、实验室管理、教学效果、视频教学、网上自测 、生化资源、生化博客、公告等十二个方面。通过几年的课程建设，该模块信息资源十分丰富，学生很方便地查阅到相关生化实验技术学习资料。网站为实现学生自主式课堂实验教学，对基础实验模块、综合设计实验模块、应用设计实验模块的实验项目建设除了具备一般的实验课件、教案、操作视频资源外，还重点开发了相关配套的仪器使用、实验操作演示动画系统，实验结果处理的微课视频，形象生动地展示了生化实验教学内容，极大方便了学生自主学习。

网站在线管理系统与课堂实验教学相配套，辅助学生自主性学习，实现网络环境、课堂实验学习的管理、监督、评价。该管理系统设计了基础实验、综合设计性实验、应用设计实验、期末测试、优秀作品展示、成绩管理、在线交流等课堂管理模块。学生注册登录后可明确学期内课程安排等信息，在基础实验模块内设计了每个实验项目学生规定时间内完成的课前预习测试，系统自动批改，实验完成后递交实验报告，教师批改，成绩统计等功能；综合与应用设计实验模块功能要求学生实验前对生化实验技术理论的学习，实验前完成理论预测，系统批阅，成绩合格后，递交实验设计方案，教师审阅通过，预约实验室，实验完成后上交课程实验论文，教师修改批阅，成绩统计。该系统为学生间提供了相互交流学习平台，每个项目实验完成后具有优秀作品展示，注册学生均可游览学习。期末测试系统主要方便学生期末复习，学生可不断进行测试，系统自动组题，测试完毕系统自动批阅及公布答案。学生进入在线交流系统后，学生可自由发言，开展学生、教师间有关生化实验技术学习经验、技术等交流讨论。由于生化实验学时限制，生化实验技术许多经典的实验项目无法在教学时间内完成学习，学生可通过在线实验吧虚拟实验系统中进行学习，并设计创新性实验，申请自主项目化研究实验。

3 网络化管理、资源共享、自主合作式实验教学模式

根据生化实验技术教学计划，基础、综合设计模块为必修课程，在教学中分别借助网络化管理平台采用两种不同的教学组织形式，实施不同的教学方法，具体见网络化管理、师生互动式教学组织形式见图1。

这种基础实验模块课程教学改变“书本—课堂—教师”为中心的传统教学模式，采用全程参与、合作讨论、问题式、滚动式教学方法[3]。根据教学大纲要求开设实验项目，每个项目配套相应几套实验器材及仪器，保证每组学生一套；同一个实验室同时开设相关2个实验项目，同一个课堂时间内学生各自进行不同的实验，在学期内轮流完成大纲所规定的全部实验内容训练。学生实验以2个学生为实验操作小组，共同完成课堂实验操作过程，每个班级分为4个研讨大组，以实验研讨大组为单位，共同完成课前试剂配制、课前和课后研讨、汇报交流等内容。

图1 网络化管理、师生互动式教学组织形式

从图1可知，基础实验教学方法的教学模式以网络为载体，形成师生互动式教学，避免了一般自主式实验教学方法中容易出现“放羊式”、轻理论教学的现象，其目的是强化训练学生实验技术的掌握及操作规范性。每个实验项目从内容自主学习、实验准备、实验操作、结果分析等整个实验活动都由学生来完成，整个实验活动的实施主体是学生，实验过程突出学生自我训练为主。每次课前实验教师用10～20min时间对实验知识要点、关键操作、仪器使用、注意事项进行辅导，并交流讨论，实施过程中充分利用网络对学生学习效果进行监督，要求学生课前预习后必需完成预习测试，以了解学生对实验的理论及操作掌握情况，提高实验教学效果。通过对实验结果与实验过程中出现问题的讨论与总结，加深学生对实验原理理解及技能的掌握，从而提高学生学习能力、分析问题与解决问题能力，并强化实验基础操作能力。

学生修完基础实验模块后，进入综合设计实验模块的内容学习。综合设计模块课程围绕培养学生实验动手能力、分析解决问题能力强的应用型人才目标，设计了自主、合作研讨与开放的科研推进式实验教学方法，树立“优化课内、强化课外”意识，在实验过程中，倡导“学生主体，教师引导”的实验教学组织形式。这种实验教学方法实施全过程中，学生全程参与、自主完成实验项目任务，教师仅仅是出题者、组织者、指导者与服务者。该组织形式从选题、实验设计方案撰写、实施、论文完成的整个实验活动中实施主体是学生，充分培养学生独立分析问题与解决问题的能力、组织协调、综合表达能力。该自主合作式实验教学的本质特征，就在于其实验学习的方式将传统以教师为中心的封闭型教学模式转变为以学生为中心的自主合作学习实践与探究模式。在新的模式下，学生可以自主选择实验内容，自主设计实验方案和选择实验时间，以学生合作完成实验方法进行教学。在新模式下，实验的内容由验证性实验走向综合性与设计性实验，这样既可以充分调动学生学习的积极性，培养学生在实验中发现问题、解决问题的能力和创新能力，又可以逐步培养起学生今后独立从事科学研究的能力。通过营造开放式的教学环境，把学习的主动权还给学生，使学生真正成为课堂的主人[4]。

4 能力为核心，全过程、多元化的评价

评价方式和方法的建立是保证实验教学在内容和方法上实质性改变的主要手段。生化实验技术教学的考核评价打破了原有的实验评价模式，借助网络平台实现了过程性多元化的能力评价。基础实验模块评价指标包括课前网上预习自测15%、预习报告及原始数据记录10%、网上实验报告20%、研讨与合作表现10%、实验操作考试15%、期末理论测试25%、平时出勤、实验卫生整理等表现5%；综合设计型实验模块包括网上理论测试20%、实验方案设计15%、操作测试15%、实验论文30%、研讨与合作表现15%、平时职责履行、卫生整理等表现5%[3]。

生化实验技术教学中为鼓励学生积极思考，培养创新意识，对学生提出进行“自主项目设计”的引导和弹性要求，学生完成自主项目设计，并有完整的项目实施方案、实施过程、结果与分析，在评分过程中对学生在整个实验过程中所体现的创新性，给予充分的肯定，并设立创新学习奖励分值，教师可给予10～20分适当的加分；对于立题新颖，技术路线合理，方法运用科学，结果分析逻辑性强，完成质量较高的项目，论文达到学术期刊发表要求，则给予该门课程满分的成绩奖励，以引导学生关注技能运用与设计能力、创新能力的成长。

这种全方位的成绩评定方法在一定程度上反映了学生的实际水平和能力，调动和提高了学生学习的主动性和积极性，对提高学生运用理论知识解决实际问题、提高实际操作能力和综合应用能力都有积极的作用。该多元化考核模式的主要特点为考核方式和内容丰富、全面，以及与之相伴的情感、态度和价值观的形成，更侧重对学生参与过程及对学生综合实验能力和素质的考核。

5 结语

课程组从课程内容构架、教学模式和方法、评价方式等诸多课程教学构件进行综合改革，不仅改变了教学内容的传递方式与途径、传统的师生关系、交往方式和思想观念，而且还促进了“生化实验技术”学习资源的建设、改善“生化实验技术”难学难教的教学现状、提高了学生学习“生化实验技术”的热情、有利于培养学生多方面的能力和促进学生个性的发展。这种实验教学方法，打破了传统的“教师主宰课堂”的实验教学模式，克服了学生惰性思维，变被动学习为主动学习，真正意义上实现课堂以学生为主体，教师主导的教学理念。学生借助内容丰富、形象生动、实时更新的生化实验技术网络资源，网络化地监督与多元化激励评价机制，提高了学生自主学习地教学质量，有效地促进了学生自主学习与创新实践能力培养的效果。2013年10月，本课程成功转型升级“国家精品资源共享课程”，成为第一批“爱课程”网站上线课程。

但网络化辅助式实验教学开展，与理论课程教学完全不同，无论是教学内容还是网络教学支撑环境都需要多方面的人去协作完成，尤其是教学活动中增加了教师大量的工作量，需要教师更新教学观念，具有乐于奉献精神，才能保证网络化辅助式的实验教学顺利推进。

[1]张怀满.试论大学学习的特点及大学生学习能力的培养[J].黑龙江高教研究，2010，197（9）：129-132.

[2]傅斌，叶含笑，毛水龙.生化教研室网络科教研教学平台设计[J].科技创新导报，2009（11）：152.

[3]陈永富，钱国英，汪财生，等.基于学生综合能力培养的免疫学精品课程建设[J].右江民族医学院学报，2012，34（1）：77-78.

[4]尹尚军，钱国英，汪财生.面向综合素质培养的生物化学综合设计型实验教学改革的探索与实践[J].中国大学教学，2011（2）：66-68.