基于CDIO理念的动物生理学线上线下混合教学设计与实施

刘云芳,王 静,张素华

石河子大学动物科技学院,新疆 石河子 832003

0 引言

《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》指出,课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量。专业课程教学是培养学生的重要环节,也是落实“三全育人”的主体之一。

动物生理学研究正常动物机体生命活动及其规律,为动物营养学、兽医病理学等课程提供理论基础。动物生理学的课程目标不仅是基本理论知识的学习,更是着力于培养学生的专业实践能力、创新能力和职业素养,培养并提高学生运用理论从多视角发现、辨析、质疑动物科学相关领域现象,并解决畜牧生产实践和兽医临床问题的综合能力。动物生理学课程的质量为培养素质优良的动物科学与动物医学专业人才提供重要的保障。

1 CDIO理念对动物生理学课程教学的现实意义

CDIO 由美国麻省理工学院提出,即conceive(构思)、design(设计)、implement(实现)、operate(运作),是国际工程教育改革的最新成果。CDIO 教育理念关注教学实践过程和实践经验的总结[1],突出学生的主体地位,能够在教授专业理论知识的过程中,促进学生主动参与教学过程,培养学生应用理论解决实际问题和理论指导实践的能力,使大学生更符合社会对人才质量的需求 ,这与动物生理学的课程目标是一致的。

随着现代科技和互联网的发展,信息技术使专业教育发生了明显的变革,获取知识的手段和渠道变得多元化,无声地改变着学生的学习方式。线上线下混合式教学将传统课堂学习和线上学习的优势结合起来,既发挥了教师在教学过程中的主导作用,又充分体现了学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性[2],逐渐成为本科教学模式的发展趋势。

将CDIO教育理念融入动物生理学课程教学,以学生为主体,教师为主导,以培养学生解决专业问题的能力为目标,依托本校在线教育综合平台进行了线上线下教学混合模式的应用探索。

2 基于CDIO理念的动物生理学教学模式设计与实施

CDIO 理念指导下的动物生理学线上线下混合教学模式包含课前线上自主预习、线下课堂组织教学、课后线上作业巩固提升、全过程考核4个环节。

2.1 课前线上学生自主预习

混合式教学最大的特点是不拘时空限制,“先学后教,以学定教”,整个教学环节延伸到了课前与课后。而课前自主学习又是混合式教学最为关键的环节[3],自主学习效果决定了课堂讨论环节能否有效开展。基于 CDIO 理念,在开展线下课堂教学前,教师先提出学习目标,通过线上综合平台向学生发送相关内容进行学习,对于基础知识,可通过文本、视频、思考题或讨论等形式发送;而教学重点和难点则以课件发送。学习过程中,学生可以通过平台、微信、QQ 等途径与教师互动,教师则及时了解学生对知识点的掌握和理解程度,调整线下教学。

2.2 线下课堂教师引导教学

如何在有限的课堂时间内帮助学生建立起相对完整的知识框架,是线下课堂教学的重点。“人之进学在于思”,根据学生线上预习的反馈情况、紧密章节,结合知识点来构思和设计教学内容。

例如,在讲授反刍动物瘤胃微生物对含氮化合物的消化代谢时,通过课前线上学习资料,首先提问“为什么反刍动物中饲料中可以应用尿素?”,由学生展开讨论并总结,然后由教师查正补漏。然后继续发问“反刍动物饲喂尿素是否可以多多益善?”,通过动物尿素中毒的案例,使学生总结出瘤胃微生物对尿素分解和利用的特点,明确尿素中毒原因,并引导学生深入思考“如何避免尿素中毒及尿素氮在反刍动物体内的循环机制?”。随后再以“尿素氮生成的微生物蛋白在低蛋白日粮下对动物的意义”,就“如何避免优质蛋白在瘤胃中被微生物降解?”提出思考,最后将提出的思考作为拓展任务布置给学生。整个教学中,以问题导向、案例导入、学生讨论、总结、思考,层层递进,引导学生进入课堂学习,加强了学生对理论的掌握和理解。

2.3 课后线上线下互动巩固提高

课后教师发布线上作业和拓展任务。作业包括基础知识和案例分析,其中基础知识包括专业名词、简答等。学生通过完成基础知识作业来检测对掌握知识目标的实现程度,通过案例分析培养运用生理机制解析问题的能力。拓展任务则需要学生以小组为单位,分工合作,设计并实施探究性学习过程,包括查阅和整合文献、撰写课程论文、创新设计试验方案,然后线下通过翻转课堂,以汇报、讨论、交流、教师答疑及总结点评的方式运作,帮助学生进行深度学习。同时利用教学平台、雨课堂等多种途径继续师生互动答疑,实现课堂结束而思考不止。最后教师通过平台的大数据分析学生线上的学习行为,掌握学生学习效果及薄弱环节,以便后续调整优化教学设计,提升教学效果。

2.4 全过程考核,发挥评价激励导向作用

教学过程和管理是一个变化的持续过程,只有将评价和管理贯穿在整个教学过程中,才能达到客观评价和管理的目的[4]。而有效的课程评价体系不仅能够提高学习效果,同时也能更好地反映出学生的真实水平。动物生理学课程围绕人才培养目标,建立师生共同参与、线上线下全方位体现过程和结果的全过程考核评价体系,以切实发挥考核评价的激励导向作用。

动物生理学课程考核包括过程性考核(40%)、期末考试(60%)。过程性考核内容包括线上作业测试,线下课堂回答,线上、线下讨论,翻转课堂。线上基础知识作业(5%)与课堂互动回答问题(5%)是对专业核心知识掌握程度的评价;线上生理机制析疑作业(5%)、线上和线下讨论(15%)以及翻转课堂(10%)是对专业实践能力、创新能力和职业素养的评价。以小组为单位进行的翻转课堂,根据学生进行汇报、交流、答辩的完成度首先给予相应的小组评分,其次小组成员还可以通过查阅和整合文献、撰写课程论文等过程中的参与贡献度获得个人评分;小组评分和个人评分包括教师评分和学生互评分。期末考试是对学生所学专业理论知识掌握及应用程度的评价。

3 基于CDIO理念的线上线下混合教学实施的建议

CDIO理念旨在培养学生应用理论解决实际问题和指导实践的能力。因此,进行动物生理学混合教学,要以“立足专业特点、面向生产实践、注重应用能力、提高综合素质”这一设计思想进行教学资源整合,并将其贯穿于线上线下,实现理论向实践的有效转化。

3.1 教学资源以专业需求为导向,注重适用性

线上线下混合教学模式若想达到理想的效果,线上学习资源的选择与运用是关键,线上学习的内容、呈现方式十分重要[5]。在明确课程教学知识目标的基础上,线上资源建设应以专业需求为导向,注重适用性,以激发学生学习的探究欲和内驱力。例如,在现代集约化畜牧生产中,应激是动物疾病防治不可忽视的重要因素。引起应激的因素包括遗传、繁殖、环境、饲料等。应激原长期作用于动物机体会给机体造成危害。因此,学习内分泌应激时,对动物科学专业,教学资源重点强调各种应激原引起动物应激时机体的呼吸、心血管、能量供应等功能的重新分配及发生机制,设置讨论引导学生去思考缓解动物应激的营养调控措施;动物医学专业,则重点解析应激原引起动物临床疾病的发病机理,再通过线上资源使学生了解疾病发生时机体的病理变化、药物治疗的作用特点及兽医临床存在的问题,引导学生通过认识机体“正常—异常—药物作用—恢复正常”的发展过程,构建起“生理学+病理学+药理学”3层次的教学梯度,实现动物生理学与其他专业课的衔接,为后续专业学习奠定基础。

3.2 教学环节中以例说理,培养专业思维

动物生理学作为动物科学与动物医学专业的基础课程,是为专业教学和专业实践服务的,因此理论学习与专业思维训练应并行。教学环节中应引导学生在整个学习过程中都能够有意识地从专业视角去分析问题、并提出解决方案。例如学习胃液的生理功能,通过“为什么幼龄仔畜腹泻下痢等疾病发病率高?” “仔猪应激性胃溃疡的发生机制”“为什么酸化剂能够提高畜禽免疫力和生长?”使学生明白幼龄仔畜的消化功能特点,思考应激性胃溃疡的诊断方法、治疗研究进展以及防治措施,引导学生了解酸化剂的种类、作用机制、应用技术和研发趋向。以例说理,不仅培养学生专业思维,还能使学生明白“理论是指导实践的基石,创新是实现牧业强国的利器”,从而增强专业认同和专业自信。

3.3 专业育人与思政育人同向同行,深化职业素养

人才培养来自教育,培育德才兼备创新型人才是教育的重要使命[6]。因此,教师应深入挖掘,把鲜活的素材融入到课堂教学这个主渠道,以感人事迹引领青春梦想,以重大问题激励创新担当。例如,学习肺通气,通过新冠疫情中与死神赛跑的“插管敢死队”的感人事迹诠释伟大中国精神,激发学生爱国心、强国志;讲授生殖生理,介绍“天山脚下的牧羊人”“中国细毛羊之父” 刘守仁院士十年培育“中国美利奴(军垦型)细毛羊”,终使中国羊毛屹立于世界之巅的事迹,激励学生学习锲而不舍的科研精神与奉献精神,激发专业报国的豪情壮志;以“三聚氰胺与肾衰竭”“生长激素与转基因动物”等为切入点,引导学生关注动物性食品安全;在讲授反刍动物瘤胃微生物代谢产生甲烷时,通过“反刍动物如何减排甲烷助力双碳目标?”“畜牧业发展与绿色生态如何相互成就?”使学生思索未来的职业担当和肩负的社会责任。总之,实现全员全程全方位育人,坚持显性教育和隐性教育相统一[7]。

4 结束语

“互联网+”时代,混合式教学成为高等教育教学新常态,将CDIO理念融入该教学模式更能适应当今社会对专业人才教育的需求。基于CDIO理念,在动物生理学教学过程中,着重体现以学生为主体、教师为引导,以理论知识为基础、专业需求为导向、解决实践为目标,形成完整可持续的线上线下混合学习模式,不仅提高了教学质量和教学效果,也提高了学生对自身专业综合能力的自信,促进动物科学与动物医学专业人才质量的提高。