虚实结合模式下专业实验课程体系的重构探索

霍朝霞,于晓虹,廖志银,翁登坡,邹 玲

(浙江大学医学院基础医学实验教学中心, 杭州 310058)

随着2017年以来教育部开展的示范性虚拟仿真实验教学建设和一流本科课程建设项目的推行,虚实融合的专业实验教学体系标准化建设工作也拉开序幕[1]。在倡导的以学生为中心、以学生知识、能力、素质和觉悟培养为目标的教学理念推动下,实验教学也应顺应教学改革要求,除了注重学生基本实验技能训练和实验技术知识的学习外,同时要紧跟学科实验技术发展的前沿,建设具有“两性一度”(高阶性、创新性和挑战度)的专业课程[2,3],注重基础与前沿、经典与现代、单项原理验证与综合设计创新、个体操作与群体合作、科学原理与实际应用及循序渐进习得与研究探索创新等六方面的平衡,才能实现实验教学体系与课程内容的重构与创新。

1 虚实结合的专业实验课程体系的重构路径

1.1 传统实验课程体系教学现状

随着重构和创新实验教学体系与课程理念的不断深入,传统实验项目和内容存在的问题也不断突显,单一的基础性的实验教学内容难以覆盖实验教学大纲所要求的实验教学内容的范围,更难以实现基础与前沿的平衡。本文以本校分子医学实验课程为例。该课程是本校医学院生物化学、分子生物学、遗传学三门课的整合课程,教学改革距今已有二十多年,部分课程内容陈旧,课程体系较为单一,均为验证性实验项目。

1.2 拓展实验结合基础实验混合模式下的体系重构

专业基础课程实验层次以实体实验为主,虚拟仿真实验等线上资源为辅。该层次的实验注重专业基础课程的相关原理和技术的验证与应用[4]。但除了实验教学日常运行,专业实验教学资源配置也要具有时代性与前瞻性,来适应当前经济社会发展对人才培养的最新需求。

拓展性实验项目,即目前还不具备条件开设的实验技术方法或比较前沿的实验技术方法,但是与基础实验内容息息相关的且在学生的“两性一度”培养中又非常有必要,可作为学生的线上学习内容的一部分。拓展实验内容的融入,让学生有机会了解和学习尚不具备实验条件开设或紧跟科研进展的实验项目和内容,有助于对学生的综合应用能力和自主创新能力的培养[5]。拓展性实验项目再结合自主创新性实验设计,进一步培养学生基于问题的自主性探究能力和团队合作精神[6]。

1.3 实验课程内容配置

以浙江大学医学院分子医学实验为例,结合本整合课程知识点多而广、可拓展性强等特点,本团队构建了与基础性实验内容相对应的拓展性实验,自主开发了较为前沿的实验技术—“定量蛋白质组学研究虚拟仿真实验”(国家级虚拟仿真实验项目)[7]、建设了分子医学实验慕课(MOOC)课程和教学视频等线上教学资源,融入课程体系中作为部分基础性实验内容的拓展和补充,并设定拓展目标,通过线上线下混合式教学,虚实结合,一方面强化基础理论知识,训练基本实验技能;另一方面引入先进实验技术的线上实验教学内容,采用选做和必做的形式,遵从学生个性化发展[8]。学生可按照自己的能力和需求自由选择。课程内容配置见表1。

重构后的课程体系可以让学生了解和掌握现代分子医学研究的新技术、新方法,紧跟科研发展方向,培养学生解决复杂问题的综合能力和自主创新的高级思维能力;同时也紧密结合临床科学问题,培养优秀的医学研究型人才[9]。

2 混合式实验教学课程设计和实施

实验课采用线下实操结合线上虚拟仿真实验的形式进行。线上线下实验教学内容相互配合,各有所重。线下实验通过相互关联的验证性实验训练,培养学生的基本实验技能。线上实验紧跟前沿科研技术,注重学生实际运用能力。在实验教学过程中,教师根据教学进度安排,在课前布置预习任务,每次的实验课中讲解基础实验相关的背景知识、实验原理、操作步骤及注意事项等,也会选择性地对拓展实验项目的重点和难点进行讲解和指导。学生在课堂中完成线下基础实验项目的学习和操作,课后根据课程的安排自主进行线上资源的复习和拓展学习。由于线上学习不限时间,学生可随时随地进行学习,并可随时在讨论区与教师和学生讨论学习内容。本课程同步配备了慕课(MOOC)资源。学生经过课前线上预习、课中线下实操和课后线上复习,掌握了基本实验技能,再结合线上的拓展性实验,可全方位、多角度地对实验操作能力进行拓展,增强实验技能综合应用能力[10,11]。

2.1 课程考核

课程考核方式分为线上线下综合考评。考核内容分为两部分:平时成绩和理论考试,各占50%。具体考核与评价内容包括线下基础实验操作(12%)、自主创新性设计(8%)、实验报告(15%)、课堂表现(5%)、线上拓展虚拟实验操作(10%),以上属于平时成绩;期末理论考试包括虚拟拓展实验知识(15%)和基础实验知识(35%)。拓展内容成绩占整个实验课程总成绩的25%,基础知识成绩占总成绩的75%。

2.2 混合式实验教学实施效果

分子医学实验课程为医学院本科生的专业基础必修课,每学年的夏学期(医学8年制)、秋学期和冬学期(医学本科5年制)均开课,各64学时,年均选课人数在500人左右。生物化学与分子生物学实验是针对本校药学本科生开设的专业基础必修课,每学年的夏学期开设,48学时,年均选课人数在150人左右。

为了更好地了解线上线下混合式教学模式在课程中的适用性以及拓展性实验对学生的学习是否有帮助和提高,本课题组设计并在医学和药学相关专业中进行了问卷调查,了解学生对线上线下混合式教学模式的满意度、线上拓展性教学内容对线下基础实验的操作和理解是否有所帮助、线上拓展性实验内容对学习新的实验技术方法和拓展视野是否有帮助、拓展性实验对科研创新能力培养是否有帮助等几个方面的情况,共发放问卷250份,回收231份。从学生的反馈评价来看,总体反应积极和肯定,学生对线上线下混合式教学方式的满意度达90%。86%的学生认为线上拓展性实验对于线下基础性实验的理解和掌握有帮助;76%的学生认为拓展性实验对科研创新能力培养有所帮助;88%的学生认为拓展性实验对于学习新的实验技术方法和知识方面有帮助。另外,课题组针对学生比较喜欢或者认可的线上资源进行了问卷调查,一半以上的学生比较认可虚拟仿真实验。

3 教学思考

混合式教学模式不是一成不变的,需要在教学管理、教学实践及教师的教学资源建设方面不断地作出改进与提升[12]。其中,教学设计模块的合理与否关系到线上线下混合式教学的效率,如何合理设计线上线下的内容比例,如何将碎片化教学资源得到最大化的利用,突破教学所面临的时间与空间的限制,最大限度地激发学生的学习热情与积极性,在不增加学生负担的同时潜移默化帮助学生养成自主学习习惯,是值得慎重思考的问题[13]。如果单纯地把线下实验搬到线上,除了让学生达到预习和复习的目的,学生会感觉重复枯燥,费时费力。拓展性实验的加入给整个课程注入了新的活力。学生除了可以回顾知识,还可以扩展、提高,举一反三。教师将拓展性实验设计为线上学习,不占用课堂时间,使得学习过程更为灵活便捷,有助于增强学习效果。

4 讨论

2018年,教育部发布了《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》[14],对各高校制定相应本科专业培养目标提出了原则要求。每个专业应认真梳理专业现有的实验课程体系和实验内容,重构实验课程体系的结构。课程须优化综合设计型实验、引入前沿科研实践转化的研究探索型实验,最大限度提升实验内容对专业培养目标的支撑度。拓展课程是在基础课程的基础上,体现知识扩展,着重强调学生的综合发展,并兼顾学生创新思维的培养[15]。教师采用线上线下混合式教学模式,使拓展性实验和基础实验有机结合和串联起来,将传统的以课堂、教师、书本为中心的架构转变为以任务、学生、应用为中心的架构,将所学知识融会贯通,既激发了学生的学习兴趣,又提升了其拓展性思维;采用选做和必做的方式,旨在满足学生的个性化学习需求、尊重学生的个体学习差异、加强学生自主学习能力、解决复杂问题的综合能力、培养其高级思维能力和自主创新能力。