自制视频在高校生物实验教学中的应用

马小英，贾方兴，赵颖岚，吕 沫，生 悦

（南方科技大学 生命科学学院生物系，广东 深圳 518055）

生物实验是培养学生动手能力、训练学生创新思维、促进学生获取知识和提高学生综合素养的重要途径。生物实验的种类繁多，多数实验涉及的操作步骤繁多，对操作细节要求较高。南方科技大学生命科学实验教学示范中心在多年的教学实践中，从传统实验教学模式和现代网络教学模式中汲取精华，扬长避短，利用实验室自制视频作为生物实验现场教学的辅助手段，有效提高了教学效率，广受学生好评。该方法对高校实验教师提出了新的要求，但总体而言简便易行，非常适合不同高校根据自己的实际情况进行应用和推广。

一、生物实验教学模式分析

（一）传统教学模式

现场教学是生物实验最传统的教学模式，也是目前学生获取知识的主要手段［1］。现场教学一般围绕“教师讲解—教师示范操作—学生自主操作—教师纠错指导”等几个主要的流程展开［2］。生物实验要求学生掌握原理背景和一系列实验操作，知其然并知其所以然。一些操作细节往往决定着实验的成败，学生在学习过程中，为了获得预期的实验结果，往往不自觉地把大量精力向学习实验操作倾斜，将实验操作当成实验学习的重点和难点，轻视理论背景的学习和科学思维的训练，不利于学生综合素养的提高。

在传统现场教学中，学生容易顾此失彼，导致实验出错。在示范操作环节，学生围在教师的周围，现场秩序较混乱，离得较远的学生有时难以看清和听清教师的示范和讲解，部分学生还会因视觉角度看不清操作细节，因此，学生在自主操作时，容易出现错漏［3］。另外，教师需对学生的操作进行细致观察并逐一进行纠错指导，不同学生的操作有共性也有个性问题，有时相似的问题需要教师分别讲解多次，这种指导方式耗时费力，难以保障效率［4］。

（二）网络教学模式

现代网络教学模式如MOOC、SPOC、微课、精品课程等多种形式，将教学内容变得形象具体，降低了学习难度，更加利于学生的学习［4-5］。在网络教学中，教学视频是最重要的学习资源，一般由教学老师负责讲解和演示，专业摄影师负责拍摄，以保障视频的高清与高品质。但生物实验涉及的操作细节多，摄影人员作为非专业人士，常常很难理解和突出专业实验的重难点，教师和摄影人员往往需要花费大量的时间和精力用于拍摄沟通。视频完成拍摄之后，剪辑、加工、制作的难度较大，人力、物力投入多，修改和调整也十分不方便。一般来说，实验视频的制作涉及内容确定、脚本编写、实验材料准备、教师操作演示、样片剪辑修改、录音合成等工作，因此，网络教学视频的拍摄耗时冗长，大幅增加了实验成本和教师的工作量［4，6］。

虽然网络教育平台拥有许多视频资源，但不同学校提供的视频往往在实验室场景、实验仪器、实验材料、教学侧重点等方面各具特色，找到真正适合本校学生的视频资源并不容易［7］。另外，实验教学强调的动手能力培养离不现场教学。学生必须亲自动手实验，才能真正学会如何做实验，仅通过网络课程的学习，学生很难顺利在实验室完成实验［8］。所以，网络教学可以作为实验教学的辅助手段，但不能取代现场实验教学，对生物实验而言，现场实验操作是不可或缺的。

（三）线上线下混合式教学

线上线下混合式教学是教师利用爱课程、智慧树、MOOC、雨课堂、优慕课等网络平台构建的线上实验视频示教、互动交流、线下实验操作“三位一体”的教学方式，能够很好地解决实验教学中的一系列难点［3，9］。为了保障视频质量，视频一般由专业的摄影人员协助拍摄并完成后期制作。为了防止学生线上观看视频时产生疲劳，教学视频往往被拆分成小而精的片段［10］，这种使知识片段化的方式，影响了学习的系统性和完整性。同时，线上教学对缺乏自律性、学习较被动的学生约束力小，学生的参与度对混合式教学的效果会造成一定影响，平台崩溃或网络卡顿现象也会影响学生的学习体验和教学效果。相比而言，传统教学模式仍具有其优势［3，9］。

二、自制视频的应用

（一）自制视频的必要性

不同的教学形式各有利弊，传统教学现场演示效率低，难以顾及每个学生；现代网络教学及线上线下混合式教学的视频演示效果好，但视频制作成本高、不便于修改，视频场景难以与现实匹配，适用性差，难以保证学生的参与度［1，10］。利用自制视频辅助生物实验现场教学，可从传统现场教学和现代网络教学中取长补短，规避线上线下混合式教学中的不足。在自制视频过程中，实验教师可以利用常见的视频摄录机、数码相机、智能手机等视频终端自行完成视频拍摄、剪辑和后期处理，简单易行，人力物力投入少，制作方便，易于修改；教师可以根据实验室的特色特点，针对性地进行拍摄，让教学视频贴合学生实际实验的场景，使学生在学习时有熟悉感和代入感；教师在现场教学时，可以更加全面地观察学生，给予学生个性化的指导，让学生的现场学习体验效果更好。

生物实验的种类多，涉及的情况复杂。由于许多实验材料如动物、植物、微生物、细胞等均有自己的生长发育规律，一些实验材料的准备工作甚至需要提前数月，因此，学生难以全流程参与许多耗时费力的关键性准备工作，这对学习的系统性和完整性十分不利［11］。授课教师通过自制视频，将实验的全环节、全流程在现场教学中以学生的视角全面呈现给学生，不受网速的影响，保障学生的参与度；学生在教师的现场讲解下，可以对实验有完整系统的认识，学习的知识更全面，学习的效果更好。视频的可视化操作示范，可以让学生快速掌握规范的实验技能，规避常见错误，使实验操作的学习不再是难点，促使学生的学习精力更多地向理解知识与科学创新思维等方向倾斜，更好地培养学生的动手能力，提升学生的综合素养。

以我中心“植物生理学”课程实验为例，课程设置了农杆菌介导的拟南芥转基因系列实验，要求学生从第1周开始实验操作，至第13周完成转基因植株的鉴定。要求学生在第一周上课时准备好处于开花期的拟南芥植株，但大部分学生难以参与相关准备工作，因此，我们在进行实验准备时，将拟南芥种子消毒、无菌苗培养、拟南芥盆栽移植、顶端优势去除、菌种复苏、质粒转化等工作拍摄成视频，经过剪辑和简单后期处理后，将完整、不可或缺，但又不便于在课堂上进行教学的实验内容，以自制视频的形式呈现给学生，很好地解决了实验学习中知识片段化、实验不完整的问题，让学生对整个实验流程的了解更加全面和完整，对现场教学起到了很好的辅助作用。

（二）自制视频的拍摄

根据我中心的教学实践经验，可由负责教学的两位教师在进行预实验时完成视频拍摄，一方面可以检验学生实验材料的有效性；另一方面可以减少为视频摄录专门准备实验材料的人力物力投入。在视频拍摄过程中，一位教师在学生的实验台上模拟学生做实验，要注意操作规范；另一位教师进行拍摄，要注意画质的平稳和清晰。由于两位教师都在一线教学，可以有针对性地对操作细节进行突出和放大，并根据课程需要拍摄一些常见的错误操作，用于现场教学中的反面警示和强调提醒，让学生在实验过程中有意识地规避错误［12］。同时，如果实验条件或细节发生了更改，授课教师可根据实际情况随时进行重新拍摄。

（三）自制视频的后期制作

自制视频需进行剪辑，添加字幕、图表、背景音乐等必要的后期处理，以便于教学。为更加快捷、有效、有针对性地制作视频，一般由负责摄录或实验操作的教师自己完成视频的后期处理，这就要求实验教师掌握如Premiere（PR）、Photoshop（PS）、AdobeIllustrator（AI）等图文操作软件的一些基本用法。根据我中心的教学经验，在视频中添加提示字幕、实验流程图、欢快的背景音乐可以活跃课堂氛围，提高学生的注意力。不建议为视频添加讲解配音，配音一方面增加了自制视频的制作负担；另一方面容易使学生听课注意力不集中。因此，操作视频的讲解多由教师在现场课中进行，教师可根据学生的反应，把握课程节奏，敦促学生认真听讲，加强和学生面对面交流，保障学生的课堂学习效率。

（四）自制视频的应用及注意事项

自制视频是现场实验教学的辅助手段，适用于“普通生物学实验”“微生物学实验”“植物生理学实验”“遗传学实验”“生物化学与分子生物学实验”“细胞生物学实验”“动物生理学实验”“发育生物学实验”等多门生物实验课程。其他需要教师进行操作演示的课程，也可利用自制视频进行教学辅助。

教师在使用自制视频辅助教学的过程中，应注意方式方法，防止学生对视频产生依赖。在操作视频播放之前，教师应让学生充分了解实验原理、背景、方法、设计思路等，明确实验要做什么，为什么要这么做，再通过自制视频学习怎么做；在视频播放过程中，建议教师采取边看边讲的方式，针对学生需要特别注意的操作细节，利用暂停功能进行重难点讲解，也可以利用视频的局部放大功能对重难点进行突出和强调，必要的时候可以重复播放；实验操作开始前，建议教师通过随堂提问或小测试，了解学生对实验的理解程度及是否对实验操作的重难点和细节给予足够的重视。

除利用自制视频以外，建议多种教学手段配合或并行使用，如增加随堂小测试、实验操作考试、实验记录核查、实验结果评估等，这些方法均可有效敦促学生认真听讲、认真做实验、积极思考，有效提高学习效果。同时，根据需要精选少量无视频示范的实验，引导学生根据实验指导或文献资料进行实验操作，避免学生对教学视频产生依赖，鼓励学生将实验课程所学的知识应用于解决实际问题。

三、教学效果

关于教学效果，学生的评价最直接、最中肯。我们在教学实践中收集了学生对自制视频辅助生物实验教学的意见和建议，除个别学生觉得没有视频也可以做好实验外，绝大多数学生非常认可由实验主讲教师自制的教学视频。学生普遍认为这些视频和自己做实验的情形一样，能直观、清晰、直白地展示文字无法描述清楚的细节，看一遍就懂，可以帮助自己更好地理解实验流程，规范自己的操作，对自己的学习很有帮助或极有帮助。对于MOOC、精品课程等网络教学资源，学生普遍认为视频质量比较好，但网络视频实验室的条件、设施、设备和自己所在实验室差异较大，不利于动手操作，比较而言更加喜欢老师的自制视频。另外，学生反映由于生物实验操作流程复杂、细节多，视频仅在现场教学时间播放和学习，有时不能很好地抓住要点，建议通过便捷方式分享自制视频，方便有需要的学生进行课前预习和课后回顾。

生物实验的原理背景复杂、操作流程和操作细节多。在传统现场教学中，教师的示范操作往往难以顾及所有学生，学生在操作过程中也容易混淆犯错［5］。在现代网络教学中，视频制作复杂、修改不便，与学生实验的真实场景存在差异，很难在网络教育平台找到完全贴合学生需求的视频资源［7］；同时，线上线下混合式教学也存在知识片段化、学生参与度低等问题［3，10］。南方科技大学生命科学实验教学示范中心在多年的教学实践中，发现利用实验室自制视频作为生物实验现场教学的辅助手段，可以从传统教学和现代网络教学中取长补短，较好地规避了线上线下混合式教学中存在的部分问题，很好地满足了学生的学习需求。自制视频制作简单、便于修改，贴合实验真实场景，在没有过多增加教师负担的前提下，可很好地在现场教学中对学生进行规范操作示范，有助于提高学生的参与度，增强教学效果，非常适合不同高校根据自己的实际情况应用和推广。