因课制宜的教学模式在高校生物医学实验教学中的探索应用

杨帆 叶玲 张赫

《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》（教高〔2018〕2 号）中强调，要围绕激发学生学习兴趣和潜能深化教学改革，并深化创新创业教育改革[1-2]。生物医学是实验性科学，是以实验和创新为基本研究方法的学科[3]。在教学和科研相结合的高校中，生物与转化医学实验教学是学校教育教学的重要组成部分，更是培养生命科学创新型人才的重要环节[4]。实验课程有助于学生将学习到的理论知识转化为实际操作能力，并帮助其加深理解[5]。通过实验，学生可以建立直观明了的联系，进而促进理解和记忆，以获得更全面的真实认识。然而，传统的教学模式下，学生在实验课堂所学的知识灵活性不高、实操性不强、应用性不广。随着生物医学的不断发展，需要转变教学模式，细化实验体系，进而培养卓越拔尖人才。因此，本文将深入探究和分析，建立因课制宜的教学模式，以满足生物实验课程的需求，同时推动生物学和医学专业全能型人才的培养[6]。

1 生物医学实验教学现状

按照教育部〔2018〕2 号文件意见及新时代全国高等学校本科教育工作会议精神对实验课程的要求，推进实验课堂教学改革创新是学校教育教学的重要组成部分，也是学生将所学理论知识与实际应用结合的重要学习过程[1，7]。然而，在传统的生物与转化医学实验教学过程中师生互动有限，教师对每名学生的实验进度掌握不及时，还存在实验教学方法单一、学生兴趣薄弱和实验操作能力不强等问题，主要包括以下几个方面：一是学生缺少主动推理和思考实验步骤的积极性，只是机械复制教师的实验操作步骤，无法完全理解实验原理，部分学生甚至无法完成实验，也常常因生物实验受固定时间和场所的限制，存在“心有余，想课后复习，但缺少实验条件”的情况，导致一段时间后实验操作生疏[8]。二是课堂上学生数量多，教师无法顾及全部学生，不能单独指导每一名学生，学生缺乏实验经验导致实验耗材耗费较大。三是课堂上综合性实验要考虑全体学生的能力，导致实验内容为基础验证性实验，实验之间关联性较差，实验内容创新性不强[9]。长此以往，学生不仅实验技能较差，更缺少独立思考进而设计实验的能力。

2 因课制宜的教学模式

因课制宜的教学模式就是根据课程中不同类型的实验以及每个学生的性格特点、个人能力，制定相应的教学策略，提供多种教学模式，提高实验教学效率，让学生真正做到学会、学懂、学精，最终学有所用。因课制宜的教学需要选择合适的实验教学内容，围绕不同的学生设计相应的实验教学方案。教师在教学中既围绕生物实验教学大纲，又提高学生思考问题能力，同时提高学生学习积极性。为此，将从以下6 个方面阐述因课制宜的生物实验教学模式的具体内容和方法。

2.1 线上线下相结合，改变单一的实验教学体系

改良教学手段，构建线上、线下相结合的教学模式[10]。以线下教学为主，线上教学为辅，通过线上课程让学生们从探索生命奥秘开始,了解生物医学的多样性、遗传、演化和染色体相关疾病,以人类生存与健康作为着手点，启发学生去探索生命发展中染色体发挥的重要作用，同时结合线下课程为学生答疑解惑。将技术原理和实验操作步骤录制成短视频，供线上预习和复习知识要点，线下以实验室为单位；成立由导师、研究生和本科生组成的课题小组，本科生针对自己感兴趣的实验，与研究生交流合作共同设计实验方案，再与导师讨论实验的可行性，由教师和学生一起确定一个明确的科学问题；导师和研究生共同言传身教讲述实验步骤，打破以往以教师为主进行实验教学内容讲述的实验教学模式。学生可以在课后进入实验室，根据课上所学内容，独立自主进行实验。当学生遇到问题时，可以与组内研究生积极交流，形成实验技术串联解决科学问题，实现从“课前”到“课中”再到“课后”的全覆盖[11]，使用丰富的教学手段和高效的互动模式改变学生被动学习的状态，让学生通过课题来充分掌握基本的生物实验技能，进一步完善所学知识架构。采用翻转课堂的模式，将学习的决定权交给学生。让学生自主规划学习内容、学习节奏、风格和呈现知识的方式，促成学生的个性化学习，让学生通过实践获得更真实的学习，让学习更加灵活、主动，参与度更强。

2.2 以“闯关”为手段，打破传统的实验教学枯燥模式

打破原有学生只是机械性重复教师实验步骤的传统教学模式。在实验体系中，设计“关卡”，以“闯关”的形式调动学生积极性。在涵盖生物学知识基础上，一方面将不同类型、不同操作步骤的实验进行分类；另一方面以学生的独立自主完成程度为基准划分不同关卡，能独立完成实验的学生优先通关。每通关一项，学生可以获得相应的分数，激励学生突破实验技术关，变枯燥为趣味，充分调动和训练学生思维。在闯关的过程中，学生不仅巩固了基础生物学理论知识，更增强了独立自主地完成实验的能力，既注重“教得好”，更注重“学得好”，激发学生的求知欲望[12]。

2.3 以赛代练，竞争中提高学生的综合能力

在改革实施过程中进行跟踪、反馈和分析学生每一阶段的学习情况、掌握知识点的程度，找出存在的问题和原因。同时，利用“互联网+”创新创业比赛、“大学生挑战杯”等竞赛，推动学生通过组队参赛，根据平时掌握的生物医学实验技能选择自己平时感兴趣的研究方向和领域，灵活运用自己所学知识，密切关注生物科学研究领域的最新发展动态，包括理论前沿、应用前景等，在竞争中提高自身的思路凝练能力、语言表达能力和心理素质，活学活用，突破理论知识的束缚，提出自己的思考和见解。在参赛过程中，学生会主动收集信息，积极参与小组讨论，在遇到困难时可以与教师、同学一起寻求解决问题的方法。一方面可以培养学生团队的合作精神，另一方面可以练就学生融会贯通的能力，从多种角度思考问题，在比赛中提高学生的综合能力[13]。

2.4 结合中外优势，探讨全面培养学生的教学方法

参照国内外的最新教学模式和教学内容，取其精华，去其糟粕，结合多年教学经验，总结2020—2023 年的开课心得，负责人已经整理出适合本科生学习的教学材料和案例，让学生积极参与课程讨论，形成融合基础理论、建立创新研究成果和研讨型教学为一体的整体化培养机制，培养学生理论学习和实践创新能力。让学生以多种方式全方位参与课程的途径，通过结合教学内容参加小组项目、案例搜集与讨论等。例如，可以向学生讲解国际顶级期刊上发表的相关论文，引起学生们对生物科学研究的兴趣。同时，以中国学者在国际顶级期刊发表的相关论文为例介绍英文文献，使学生树立道路自信和制度自信，增强实现人生价值和远大理想的信心和决心，激发学生奋发图强、为国增光的内在动力[14]。

2.5 优化教学内容，做到继承与创新相结合

在教学中图文并茂，应用视频教学和多媒体教学的优势，根据课程和学生特点，制定适应于学生的教学大纲。从教学实际问题出发，活用教学内容，确定教学的重点、难点，确定教学策略。着力寻求新知识和旧知识的内在联系的同时，积极扩展、延伸知识，积极诱导学生去探索和思考。培养学生的创新思维和创新能力，把教学内容的基础性和教学的创新性有机结合起来。同时在课程中鼓励学生积极创新，在每一节课的实验中，请学生提出实验的创新点，并对实验步骤进行改进提出建议，以激发头脑风暴，在学习的过程中提升创新思维，增加自主动手操作能力。同时要丰富课程内容，不仅包括物种起源、遗传基因的发现、染色体双螺旋结构等基础生物医学知识，也涵盖基因编辑、基因工程、分子生物学发展、染色质变异和疾病发生等高级生物学的最新研究成果，提升学生们对探索人类健康与疾病防治的热情，全面培养人才。

2.6 将课程思政建设融入生物医学实验教学中

习近平总书记在2016 年全国高校思想政治工作会议上指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。”“使各类课程与思想政治理论课同向同行”[15]。要将思政教育融入青年教育的方方面面，教师要将实践课程内容与课程思政融合，探索其中的思政元素，紧抓立德树人的人才培养本质，与马克思主义思想紧密结合并积极践行社会主义新发展理念，努力契合国家新的发展需求。以多角度的眼光设计实验课程体系，以改变传统的教学模式。完成实验技术教学与思政教育的多方融合，进一步提升教学能力和水平，使专业实践课程与思政课程同向同行，进而形成协同效应，将实践类课程思政育人落到实处。生命医学作为一门关乎人类健康重要需求的学科，对提升生物科学领域从业者的思想道德水平具有特殊重要性[16]。

课程教学是决定学校人才培养、教学质量和教学水平的最基本要素，也是学校综合办学的根本性体现。生物医学课程以专业技能教育为主，以通识教育为辅，坚持以立德树人为根本任务，以学生全面发展为中心，以全人教育为目标，培养高校学生的全面发展。生物医学相关课程广泛涉及生物学、遗传学、微生物学、肿瘤学、病毒学、药学等有关的研究领域，可以从探索生命奥秘,了解生物多样性、遗传、演化和染色体相关疾病的角度入手,以人类生存与健康作为着手点，启发学生去探索生命发展中染色体发挥的重要作用。例如，让学生结合课程学习知识、理论，自主检索整理文献，小组讨论完成开放性问题探究任务。以关系国家、人民命运的大事为例，撰写国家在癌症方面的政策与贡献，引导学生感悟专业的社会责任，并培养学生发现、分析和解决实际问题的能力。

一流的课程思政教育应当达到“如春润物，如盐化水”的境界，使学生在不自觉中潜移默化地接受思想政治教育。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，构建全员、全程、全方位育人新格局[17]。

3 因课制宜的教学模式分析

3.1 因课制宜的教学模式的预期性

一是通过教学改革项目，使生物学专业的学生熟悉理论前沿，分阶段逐步掌握生物学的基本实验和技术方法。二是在实践过程中学习如何运用实验和技术方法，设计一个完整的研究项目，通过比赛激励学生，将理论和实践相结合，提高学生独立思考和分析问题的能力。三是根据学生具体掌握情况，调整实验和技术条件，提高学生动态分析实验数据的能力，增强逻辑思维。四是根据教学大纲内容，整理出适合本科生学习的一手教学材料和教学案例，教学内容也随着前沿科研成果及时更新，通过因课制宜授课方式建立一套完善的教学体系。

3.2 因课制宜的教学模式生物医学实验教学应用中需要注意的问题

在高校生物学实验教学中，教师需要采用因课制宜的教学模式，将理论知识转化为直观易懂的操作能力。在此模式中，教师应关注学生是否正确理解理论知识以及是否转化成直观的动手能力，学生则应通过更深刻的理解和记忆，以获得更全面的真实认识。教师在实验指导中结合相关学科理论，为学生提供必要的引导和帮助，落实实验考核和监控，并有效支持学生的学习与成长。例如，针对生物与转化医学实验课程，可以在不同教学模式下的学生进行成绩统计分析，看是否参加竞赛的学生在其他理论课程中的成绩是否比单纯上课考试的学生成绩好。此外，教师还要善于从理论上指导，充分利用好实验室资源，使学生在实验中获得更有价值的体验和认知[18]。教师要充分关心学生的思想状况，在教授实验技术的闲暇之余可以和学生进行深入的聊天，在专业课上告诉学生学好该项实验医学技能可以为国家、为生物医学行业做什么，要成为什么样的人，怎样运用所学为社会作贡献。

3.3 因课制宜的教学模式的评价性和延续性

因课制宜教学模式中，“闯关式”能有效地评估学生学习成果，学生在挑战的过程中不断积累得分，该分数可以占期末总成绩的10%～30%。此外，还应该将学生在实验室学习过程中的日常表现也引入考量，及时反映学生学习过程中取得的进步，并建立相应的评价体系。采用校内督导评价和学生评价等多评价体系对课程内容和教师进行评价，其中学生评价采用无记名问卷调查形式进行。还要根据需求在各个线上平台上设置无记名评价板块和意见板块，让学生第一时间可以对课堂内容、授课方式等方面进行评价。课程建设团队会及时根据学生的反馈更新教学内容，不断完善课程。因此，线上线下教学模式相融合可以有效推进课程的内容、目标和要求。目前高校实验室条件普遍较好，完全可以承担本科生实验课程的教学，补充实验课教学环节不足。就双一流高校而言，高校教授多为海外人才引进，可以为学生营造良好的专业英语学习氛围，提高学生英语水平。因此，该教学模式具有很强的可行性和实用性，教学人员可以有效地运用该教学模式进行教学。

因课制宜的教学模式是以培养学生自主学习能力、合作以及创新精神为主题，着力整合本科生教学资源和高校实验室研究资源，充分发挥科研型导师的主导作用，并有利于优化实验教学的新体系[19]。一方面实验教学与研究课题互相结合，鼓励学生在大学期间参加科研竞赛[20]。以赛代练的模式，让学生可以在竞争中提高综合能力，有效发展并促进学生的学习能力和思维能力，帮助学生更好地掌握知识，并提高学生的理论与实践相结合能力。另一方面，通过整合教师与优秀研究生资源，结合点对点辅导体系，实现本科生前沿知识和实验能力的精准同步提升。最后，将思政建设融入课程，让学生在学到知识的同时更懂得如何成为一个优秀的人。

综上所述，该模式将本科生的实验教学与实验室现有科研课题有机融合，帮助本科生全面掌握课程知识点的同时，提高动手能力和拓宽视野，有利于增强学生自信心和主动性，并建立更为完整的生物医学知识结构体系，最终培养出更多具有优秀动手能力的创新型人才。