基于“雨课堂+BOPPPS”科教融合的动物遗传学线上线下混合式课堂实践

王 雪,赵 帅,刘东宇,尹国安,韩欢胜

(黑龙江八一农垦大学动物科技学院 黑龙江 大庆163319)

专业基础课程对于学科的建设至关重要,通过专业基础知识的传授可使学生掌握专业技能,提高职业素养,利于培养科学思维和实践技能。动物遗传学是高等院校农学类等相关学科的专业基础课,内容繁多,概念抽象,且课程内容涉及动物生物化学、分子生物学、数量遗传学等课程知识,这给该课程的教学带来了极大的挑战[1-4]。多年来,黑龙江八一农垦大学动物科学专业动物遗传学课程主要采用传统的讲授方式进行授课,其中理论教学40学时、实验教学10学时。目前,动物遗传学教学内容与学科发展存在不同步现象,知识体系更新过快,导致教学难度进一步加大,再加上本课程本身理论性强、学习难度大,教学过程中出现了学生学习兴趣不高、知识更新慢、理论与实际结合不够紧密、教师由于教学任务重很难高效完成教学任务、教学效果不理想等问题,致使该课程在动物科学专业人才培养体系中的地位和作用不够凸显[5-7]。

BOPPPS教学模式是课堂导入(bridge-in)、教学目标(objective)、课堂前测(pre-assessment)、参与式学习(participatory learning)、课堂后测(post-assessment)、课堂总结(summary)六部分的结合,简称BOPPPS[8],该教学模式已在动物遗传学教学中得以应用[9]。“雨课堂+BOPPPS”是借助雨课堂辅助教学与BOPPPS教学理念相融合,在BOPPPS框架结构的基础上,通过雨课堂增加“课前预习”模块,将前测、参与式学习和后测等环节的实施与雨课堂功能充分结合[10]。为进一步提高教学质量,黑龙江八一农垦大学动物遗传育种教学团队在深入分析现存教学痛点基础上,借助“雨课堂+BOPPPS”教学手段,以科教相融的线上线下混合式教学模式,从转变教学理念、明确教学目标、重构教学内容、创新教学方法、改进教学评价等方面对动物遗传学课程教学方法进行改革,以期提高任课教师的教学水平,改进教学思路,完善教学材料,为一流课程建设和教学改革提供借鉴。

1 动物遗传学课程现存教学痛点

1.1 教学目标不突出,课程定位不明确,概念抽象难懂,学习主动性差

动物遗传学为动物科学专业必修的专业基础课,是动物良种繁育的理论基础。通过本课程的学习使学生掌握动物遗传变异的基本规律、遗传变异的本质,要求学生能够掌握分析动物遗传变异现象的基本理论和方法,具有初步解决和控制动物遗传变异的能力,重点在于培养学生应用遗传学理论分析和解决动物生产中实际问题的能力,为进一步学习分子生物学和生物技术等有关课程奠定扎实的理论基础。但是动物遗传学与其他专业基础课、专业课的衔接不够紧密,加之传统的教学过于侧重理论知识传授,学生的思考能力、理论知识与实践的结合能力及科研的遗传操作和科研融合创新能力偏弱。同时,动物遗传学课程内容涉及范围广,理论性强,概念抽象难懂,历年来学生反馈学习难度大;学生被动填鸭式听课、应付考试,对课程的教学目标和课程地位不甚了解,使学生产生厌烦心理,主动学习性差[7]。

1.2 授课方式不灵活,课堂沉闷无互动,课程吸引力差

传统的线下教学手段和方法单一,讲授较枯燥,课件内容老旧,内容多,抽象难懂,学生兴趣不高,因此“上课不开口,手机不离手”的现象普遍存在[5]。课堂授课内容与“互联网+”现代信息技术联系不紧密,教师科研方向受限,不能及时捕捉学科前沿研究成果,使得课堂教学效果不理想。课堂气氛沉闷、无互动,教师的授课积极性差,导致教学效果下降,影响学生的专注度和认知水平,从而影响教学效果。

1.3 遗传学实验操作淡薄,科学兴趣不浓厚

遗传学知识对于理解生命的本质和进化过程至关重要。由于知识与现实应用联系不紧密,导致学生对遗传学实验不感兴趣[6]。作为一门重要的自然科学学科,遗传学的实验操作是其理论知识的重要补充和验证,对于学生科学素养和实践能力的培养具有重要意义。同时,科学兴趣的培养也是教育的重要目标之一,只有激发学生的科学兴趣,才能让他们更加主动地学习和探索。此外,与现实应用的联系也是教育的重要方面,只有将学科知识与实际问题相结合,才能更好地促进学生对知识的掌握和应用。因此,需要加强遗传学实验操作,培养学生的科学兴趣,同时注重理论知识与实践应用的联系,从而更好地推进遗传学教育的发展,培养具有科学思维和实践技能强的应用型人才。

2 创新教学方法、重构教学内容与改革教学评价体系

2.1 构建“雨课堂+BOPPPS”线上线下混合式教学模式,改善课堂教学成效

教学团队依托华南农业大学线上课程资源,利用“雨课堂+BOPPPS”理念制作了学生线上自学手机课件,课前推送在线学习资源,添加自测试题检测学习成效,并提出线下课中需要讨论的问题。线下课堂应用“雨课堂+BOPPPS”相融合的教学理念进行授课,课堂中应用雨课堂进行签到、随机点名等。PPT讲授每20 min 设置一个全员参与的互动测试题,以投票的方式随时发布,查看学生的知识掌握度及专注度。按计划提前发布预习资料,以小组讨论、翻转课堂等多种方式对课程重点和难点进行讲解,使学生加深对知识的理解。对于重点、难点章节提供一些前沿性阅读资料,供学生进一步学习和研究。使得师生互动贯穿“课前—课中—课后”全过程,实现了师生全参与式的互动教学,改进了课堂教学方法,提高了理论教学的生动性和趣味性。

2.2 科教结合,重构教学内容,培养学生的科学思维和科学情怀

2.2.1 解析经典遗传学实验,激发学生的学习热情

解析经典遗传学实验是激发学生学习热情的重要途径。通过对实验的深入解析,可以帮助学生理解遗传学原理,培养科学思维和实验能力,同时激发他们对遗传学知识的兴趣和热情[2]。例如,孟德尔的豌豆杂交实验是经典遗传学实验的代表之一,通过对豌豆的不同性状进行杂交和观察,孟德尔得出了基因分离定律和自由组合定律等重要遗传学规律。这些实验结果为遗传学的发展奠定了基础,也成为了学生学习遗传学的重要内容。解析经典遗传学实验可以帮助学生理解科学实验的设计和分析方法。在解析实验过程中,学生可以了解实验的目的、方法和结果,从而培养他们的科学思维和实验能力。同时,学生还可以通过分析实验结果理解遗传学规律和原理,从而深化对遗传学知识的理解和应用能力。此外,经典遗传学实验还可以激发学生的学习热情和兴趣。通过实验的解析和讨论,学生可以感受到科学的魅力和乐趣,从而对遗传学知识产生浓厚的兴趣。这种兴趣不仅可以促进学生对遗传学的深入学习,还可以激发他们对科学研究的热情和探索欲望。

2.2.2 最新科研成果融入理论教学内容,及时更新知识体系

将最新的遗传科研成果融入教学内容,解决教学内容与学科发展不同步的问题,学生可以更好地了解遗传科学的发展趋势,增强他们对遗传学的兴趣和好奇心,激发科学研究热情[2]。其次,遗传科学作为一门前沿的学科,需要学生具备扎实的科学基础和创新思维。将最新的遗传科研成果融入教学内容可以让学生接触到真实的科学问题和挑战,激发学生创新思维和解决问题的能力。最后,将最新的遗传科研成果融入教学内容也可以促进教学内容的更新和完善,提高教学质量和水平,为学生提供更加丰富和有价值的学习资源。

2.2.3 科研方法融入实验教学内容,提升学生科研思维

为了提高实验教学的质量和深度,将遗传科研方法融入实验教学内容是非常重要的。通过引入遗传科研方法,学生可以更好地理解遗传学的基本原理和实验技术。这不仅可以激发学生对遗传科学的兴趣,还可以培养他们的实验操作能力和科学研究意识[2]。同时,将遗传科研方法融入实验教学内容也可以帮助学生更好地理解科学研究的方法论,提升学生的综合素质和科学素养,为他们今后从事科研工作打下坚实的基础。

2.3 重构教学评价体系,保证教学的持续改进

教学团队重构课程考核评价体系,为使课程考核科学、公正、合理,不仅局限于课程结业考核,更注重过程的多元化教学评价。考核体系中,采用试卷考核成绩占50%、平时成绩占40%、实验成绩占10%的多维评价模式。其中线上平时成绩占20%,包括线上雨课堂作业、雨课堂课件、考试和讨论;线下互动课堂平时成绩占20%,其中包括课堂问题回答、翻转课堂表现、出勤等;实验成绩包括实验报告和实验课堂表现。本门课教学模式改革体现了课程管理和学生学习成效的可视化、过程化,达到了课程知识传授及能力和素质培养目标。再根据教师同行和教学督导的评价,以及学生的评价和教师自我评价对本课程进行综合评价,进一步完善课程考核评价体系,改进教学方式、方法,提高教学质量。

3 课程教学成效

3.1 “雨课堂+BOPPPS”线上线下混合教学使课堂“活”起来了

教学团队应用智慧教学工具“雨课堂”和BOPPPS教学理论重构线上线下授课内容,将移动设备与课堂授课有机融合。调查问卷显示,92%的学生认同线上线下混合教学,学生学习主动性增强。课程组经过分析发现,此种教学模式让动物遗传学课堂“活”起来了,后台数据也显示学生的课堂参与度很高,学生更愿意与老师互动,更能专注于课堂,能够自主完成平台作业,增进了学生之间的友谊,也拉近了师生间的距离。大多数学生表示喜欢这种课堂氛围,学生切身感受到了多方面能力的提升。“雨课堂+BOPPPS”线上线下混合教学模式的优点见图1。

图1 “雨课堂+BOPPPS”线上线下混合教学模式的优点

3.2 科教融合增加了理论知识应用性,提高了学生实践技能和科学素养

重温经典遗传学实验,例如证明DNA是遗传物质的科学探索道路,让学生意识到科学实验的严谨性。在讲授孟德尔遗传定律章节,学习孟德尔的科研精神和谈家桢先生的爱国精神。引入问题让学生思考:选用豌豆做实验的优势是什么?如果换用其他物种是否会成功?孟德尔实验成功的因素有哪些?孟德尔应用山柳菊做杂交实验为什么得不到相似的结果?通过这些问题引导学生思考,培养学生的科学思维和科学情怀,从而激发学生的学习热情。

把最新的科研成果融入教学内容,使教学与科研实际联系更加紧密,促进理论教学内容的知识更新。通过举例“三江白猪”说明最新的研究成果,开拓学生的眼界,引导学生思考学习动物遗传学的重要性,增加了理论知识的应用,激发学习兴趣,提升了科学素养。学生考研意向增强,更注重遗传课堂的学习成效。

将科研方法融入实验教学内容。把本课程中的一些实验原理与科研方法紧密结合,使得教材中的实验内容联系到科研实际中。如小鼠骨髓细胞染色体的制备,通过这个实验操作为单克隆抗体的制备打下很好的前期基础。单克隆抗体的制备是一项复杂而重要的过程,细胞融合是其中的关键步骤之一。细胞的融合程度需通过骨髓细胞染色体的制备实验进行验证,以确保单克隆抗体的成功制备。这种实验设计让学生不再觉得遗传学理论和实验操作抽象难懂,体会到实验的重要性,珍惜难得的实验操作机会,提高了实践技能。

3.3 注重过程的多元化教学评价,避免学生突击复习应付考试

在教学实践中,学生会询问课程的考核方式来争取高分成绩。通过采用注重过程的多元化教学评价,将期末考试成绩占比降低,减轻了学生的心理压力,减少了上课“滥竽充数”和期末“背诵式突击复习”现象,学生能够感受到每节课都是有意义的。整体学习成绩比较其他传统授课班级有上升的趋势,正常班的成绩平均分数在73分左右,而使用“BOPPPS+雨课堂”线上线下混合教学方法后平均成绩在78分以上,并且优秀的学生占比较高,与同专业传统授课班级比较课堂成效明显提高。

4 总 结

动物遗传学教学改革,一是充分利用“雨课堂+BOPPPS”线上线下混合教学使课堂“活”起来了;二是科教融合增加了理论知识应用性,提高了学生实践技能和科学素养;三是注重过程的多元化教学评价,打消了学生突击复习应付考试的侥幸心理。通过采取以上教学改革措施,动物遗传学课程的教学满足了培养方案的要求,解决了教学痛点问题,达到了预期目标。