養(yǎng)殖類專業(yè)本科段細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程自主學(xué)習(xí)教學(xué)資源庫構(gòu)建設(shè)想

陳思懷+唐發(fā)書+高繼業(yè)

摘 要：為了使養(yǎng)殖類專業(yè)的學(xué)生完成細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的自主學(xué)習(xí)，該文就課程基本信息、教師課堂再現(xiàn)、教師操作示范替代、虛擬實(shí)驗(yàn)、自動評分試題等教學(xué)資源庫的構(gòu)建與應(yīng)用進(jìn)行了介紹，旨在為細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：自主學(xué)習(xí)；屏幕錄像；虛擬現(xiàn)實(shí)；自動評分

中圖分類號 G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）05-0128-03

Abstract：To enforce the self-regulated learning about experimental course of cell biology for cultivation speciality，the construction ideas and applications of teaching resources which including basic course information，reappearance of lessons，substitute of teachers' operations，virtual experiments and examination questions given automatic score were all introduced respectively. This article could provide some suggestions for teaching reforms about experimental course of cell biology.

Key words：Self-regulated learning；Kinescope recording；Virtual reality；Automatic score

細(xì)胞生物學(xué)是水產(chǎn)養(yǎng)殖、動物醫(yī)學(xué)、動物科學(xué)等養(yǎng)殖類本科專業(yè)的知識拓展課程。其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在涉農(nóng)高等院校中未單獨(dú)設(shè)課，但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多、綜合性強(qiáng)、教學(xué)學(xué)時(shí)少、完成實(shí)驗(yàn)時(shí)間長。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式為“課堂講授—教師操作示范或播放視頻—學(xué)生操作—實(shí)驗(yàn)報(bào)告”。該教學(xué)模式中教師會占據(jù)大量的學(xué)生課堂時(shí)間；因未體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，不利于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與度、學(xué)習(xí)積極性、自主學(xué)習(xí)能力、分析與解決問題能力；也不利于學(xué)生實(shí)踐實(shí)訓(xùn)能力、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[1]?，F(xiàn)擬推行“課前自主學(xué)習(xí)—課堂教師答疑或強(qiáng)調(diào)—學(xué)生操作—實(shí)驗(yàn)報(bào)告—課后自主檢測”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。該教學(xué)改革克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的各種弊端，但需教師構(gòu)建自主學(xué)習(xí)平臺和提供以下相關(guān)教學(xué)資源。

1 基本教學(xué)資源模塊

隨著計(jì)算機(jī)、移動通訊設(shè)備的普及與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得知識的獲取途徑除傳統(tǒng)課堂外，網(wǎng)絡(luò)成為學(xué)習(xí)的重要渠道。學(xué)生的在線學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)以及泛在學(xué)習(xí)變?yōu)榭尚?。故基本教學(xué)資源首先應(yīng)建立有細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的Web網(wǎng)頁或App（application program）移動客戶端，并上傳于校園服務(wù)器[2]。學(xué)生利用個(gè)人電腦、圖書館電子學(xué)習(xí)室計(jì)算機(jī)、手機(jī)等工具通過internet或Wi-Fi（Wireless Fidelity）訪問瀏覽或下載學(xué)習(xí)相關(guān)教學(xué)資源。其次，基本教學(xué)資源應(yīng)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程大綱、實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)度表、實(shí)驗(yàn)教學(xué)PPt（PowerPoint）課件、教師講義、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)電子書、實(shí)驗(yàn)報(bào)告規(guī)范格式、實(shí)驗(yàn)考核方式以及教師的特殊要求等，讓學(xué)生對該課程有整體認(rèn)識和理論學(xué)習(xí)。

2 教師課堂教學(xué)資源模塊

傳統(tǒng)教師授課以PPT課件替代板書，講授實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等內(nèi)容，不但占用大量的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，還因時(shí)空限制學(xué)生難以深刻、透徹理解。課堂教學(xué)視頻則較好解決實(shí)時(shí)課堂的不足，但不推薦使用數(shù)碼攝像機(jī)錄制的DV（Digital Video），因?yàn)槲募螅加梅?wù)器空間以及學(xué)生不易在線和下載觀看。目前采用如BB FlashBack Pro Recoder、Bandicam、Camtasia studio、KKcapture等軟件錄制的屏幕錄像視頻廣泛用于網(wǎng)絡(luò)課程的視頻教學(xué)[3]。以第一種錄屏軟件為例，以每次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為學(xué)習(xí)單元，以PPT課件為內(nèi)容載體，把顯示器顯示的圖文、教師教學(xué)的語音、鼠標(biāo)的運(yùn)行軌跡同步錄制，再應(yīng)用電子粉筆（教鞭）軟件實(shí)現(xiàn)在電子白（黑）板的即寫即畫。與真實(shí)課堂相比，除教師的肢體語言和交流互動不能實(shí)現(xiàn)外，其余完全能代替真實(shí)課堂的再現(xiàn)。這種流媒體可以Flash文件（*.swf）格式儲存，文件小，方便網(wǎng)絡(luò)傳輸與學(xué)生的課前反復(fù)多次學(xué)習(xí)。

3 操作視頻教學(xué)資源模塊

細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)多為綜合性實(shí)驗(yàn)，常涉及儀器使用和實(shí)驗(yàn)操作技能。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前不熟悉或未掌握相關(guān)的操作，因此常常需教師示范才能獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)。但因多人圍觀難保證學(xué)習(xí)效果和耗占學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間的缺陷，教師操作演示由視頻教學(xué)替代。操作視頻包括儀器使用和實(shí)驗(yàn)全程操作。對于實(shí)驗(yàn)涉及的儀器如干熱滅菌箱、CO2培養(yǎng)箱、高壓滅菌儀、離心機(jī)、恒溫水浴鍋、PH計(jì)、移液器、超凈工作臺、相差（倒置）顯微鏡、細(xì)胞計(jì)數(shù)儀等分別錄制其使用方法的DV，讓學(xué)生選擇學(xué)習(xí)；對于實(shí)驗(yàn)全程包括實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、動物取材、染色技術(shù)、拍照技術(shù)、分析方法等實(shí)驗(yàn)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)操作過程、操作效果等內(nèi)容則按照實(shí)驗(yàn)步驟作連續(xù)攝錄。由于該視頻文件大，應(yīng)合理拆分成連續(xù)的小視頻，以微課或慕課（Massive open online courses，MOOC）的形式呈現(xiàn)，方便通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)[4]。

4 虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源模塊

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括操作虛擬、數(shù)字切片、虛擬細(xì)胞3方面內(nèi)容。其中實(shí)驗(yàn)操作虛擬是綜合虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，通過構(gòu)建逼真的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對象，使學(xué)生在開放、自主、交互的虛擬環(huán)境中模擬實(shí)驗(yàn)全過程[5]。目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、醫(yī)學(xué)解剖學(xué)、外科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)或臨床[6-7]。在開設(shè)的細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)如細(xì)胞原代培養(yǎng)，針對操作步驟“取材—機(jī)械剪碎—酶消化—吹打分散—過濾離心—計(jì)數(shù)接種”中每一環(huán)節(jié)的材料或儀器作3D顯示，器材的工作過程與實(shí)驗(yàn)對象變化過程均實(shí)現(xiàn)逼真模擬。學(xué)生通過復(fù)練習(xí)操作過程和觀察分析每個(gè)操作步驟中實(shí)驗(yàn)對象的變化，將有助于對實(shí)驗(yàn)全程的理解。數(shù)字切片是指通過玻片掃描儀在不同倍率下掃描觀察區(qū)（細(xì)胞組織區(qū)）并合成一張可無級放大，包含原切片的全息圖片。該技術(shù)已見用于動物組織學(xué)、病理學(xué)、寄生蟲病學(xué)等形態(tài)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和病理遠(yuǎn)程診斷[8]。細(xì)胞生物學(xué)開設(shè)的細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、染色體核型分析、免疫細(xì)胞化學(xué)染色、基因轉(zhuǎn)染等實(shí)驗(yàn)的結(jié)果均可在載玻片上觀察，通過數(shù)字切片的制作，學(xué)生可提前對實(shí)驗(yàn)結(jié)果作觀察與分析。虛擬細(xì)胞是利用細(xì)胞分子生物學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等生命科學(xué)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與成果，結(jié)合生物數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，構(gòu)成一個(gè)虛擬的細(xì)胞體系[9]。應(yīng)用該技術(shù)可研究“細(xì)胞”經(jīng)“實(shí)驗(yàn)處理后”其形態(tài)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)代謝、基因表達(dá)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面的變化，預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該技術(shù)不但不耗實(shí)驗(yàn)成本開展模擬實(shí)驗(yàn)，還能培養(yǎng)學(xué)生的科研思維。

5 自動評分試題庫教學(xué)資源模塊

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后還應(yīng)對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的相關(guān)知識深入分析、拓展學(xué)習(xí)和自我檢測其掌握程度。試題（習(xí)題）則是較好的學(xué)習(xí)載體?？舍槍?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)分析等方面編制試題，供學(xué)生自我檢測和補(bǔ)充學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)試題及參考答案采用Word、Excel等軟件編制，但不能在線答題和快速統(tǒng)計(jì)得分，限制了學(xué)生的泛在學(xué)習(xí)。應(yīng)用Delphi、Visual Basic等編程語言或Flash、Wandershare Quize Creator等軟件制作自動評分試題則解決了試題的交互性[10，11]。值得推薦使用Wandershare Quize Creator軟件，該軟件使用簡單而且能編制單項(xiàng)與多項(xiàng)選擇題、判斷題、填空題、點(diǎn)圖題以及問答題等主客觀題型，特別是能在各類題型的題干中添加圖片與視頻，這非常適合針對細(xì)胞生物學(xué)各實(shí)驗(yàn)的結(jié)果或操作過程的考核。學(xué)生完成答題后點(diǎn)擊“提交”即刻知曉成績；點(diǎn)擊“回覽”，參考答案在各題的原位顯示，這有助于學(xué)生比對學(xué)習(xí)。

6 結(jié)語

自主學(xué)習(xí)、自主服務(wù)、自主管理的能力培養(yǎng)是本科生人才培養(yǎng)和國家卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容。雖自主學(xué)習(xí)占用學(xué)生大量課余時(shí)間，但對提高課堂效率、夯實(shí)實(shí)驗(yàn)技能、提升分析問題能力等方面發(fā)揮重要作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生的在線學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方式將成為重要的知識獲取途徑。這就要求根據(jù)各專業(yè)學(xué)科的性質(zhì)與特點(diǎn)，結(jié)合各種數(shù)碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，開發(fā)出更多適合自主學(xué)習(xí)的教學(xué)課件或教學(xué)資源，將之服務(wù)于學(xué)生、輔助于教學(xué)。

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（責(zé)編：徐煥斗）