微课在生物化学教学中的应用
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摘要：生物化学与分子生物学是生物、医学等相关专业的重要基础课程，课程内容抽象繁杂、晦涩难懂。在传统平铺直叙的课堂讲授形式下，学生对课程知识的掌握效果往往不佳。教师实验演示时间过短或过长也不利于学生实验的顺利开展。微课教学灵活机动，内容短小精悍，将其应用于生物化学与分子生物学的教学实践，能帮助学生合理有效地利用课余时间，发挥学生的自主性，解决课程学时少与教学内容多的矛盾，提高学习质量，促进教学相长。
关键词：生物化学与分子生物学；微课；教学
生物化学与分子生物学是一门在微观水平上研究生物现象，从分子角度探讨生命本质，研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节的学科。它既是生命科学的基础，又是生命科学的前沿[1]。由于生物体内分子结构、功能、数量或存在部位的改变以及某些生化反应的紊乱均可导致疾病的发生，因此，该课程也已经成为现代医学教育的重要组成部分，在医学知识培养体系中也占据着重要地位。由于该课程内容抽象、繁杂，学习难度较大，为了取得良好的教学效果，教师需要不断更新教学理念，积极探索新的教学方法，提高教学水平。“微课（MicroCourses）”一词是由美国新墨西哥州圣胡安学院的高级教学设计师DavidPenrose于2008年提出。在我国，微课的概念首先由广东省佛山市教育局教育信息中心胡铁生提出[2]。按照教育部全国高校教育网络培训中心的定义，微课是指以10-20分钟的视频为主要载体，记录教师围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动[3]。因其具有目标明确、针对性强和教学时间短等特点，自2011年以来，微课教育模式已在全国高校、中小学范围内广泛应用，在各学科领域内根据课程的教学特点不断发展创新，满足了广大学习者的各种需求[4]。
一、生物化学与分子生物学教学现状和存在的问题
（一）生物化学与分子生物学理论课教学现状及问题
生物化学与分子生物学是一门抽象的学科，它的研究对象包括糖、蛋白质、脂质、核酸等生物大分子，以及这些大分子体系间的相互作用。这些概念和现象存在于微观世界，无法对其进行直接观察，因而使学生觉得抽象、枯燥无味。单凭课堂上教师照本宣科、平铺直叙的文字讲授，既难激发起学生的学习兴趣，也不利于学生对知识的透彻理解。由于生物体内的所有反应都呈动态形式，制作动画视频将这些复杂反应过程直观清晰、形象生动的呈现在学生眼前，能够促进学生对晦涩难懂的知识的理解，获得良好的学习效果。但对于一些复杂、冗长的生化过程，例如从DNA的复制到蛋白质的合成等，制作成一个详细的动画视频后，播放时长在10分钟左右。假如学生仅在课堂学习时观看一次视频，学习效果类似于走马观花，容易过目即忘。而受课程学时数和学习进度的限制，教师在课堂上多次播放以加强学生对内容的理解和掌握的做法并不现实。此外，生物化学与分子生物学是目前自然科学中进展最迅速、最具活力的前沿领域，新技术、新突破日新月异，层出不穷。及时了解相关领域的最新发展动向，既能帮助学生开阔视野、拓宽知识面，激发他们的学习兴趣，也可以给他们的学习和科研带来启发。但由于本科教材通常存在一定的时滞性，许多新技术和新进展未能在其中体现，或仅仅是简单提及。而且由于学时的限制，教师也不能在课堂上进行介绍和讲解。
（二）生物化学与分子生物学实验课教学现状及问题
随着现代分子生物学研究技术在生物和医学研究领域中的广泛渗透和应用，生物化学与分子生物学实验课已成为生物学、医学学习中一门重要的实验课程。开展实验课，不仅能帮助学生理解和掌握枯燥的基本原理，为今后学习其它相关专业课程奠定扎实的基础，还能锻炼学生的动手能力和独立思考问题、解决问题的能力，对培养学生严谨求实、勇于创新的综合科研素质有很大帮助。生物化学与分子生物学实验课教学的传统方式是以教师为主导的，教学流程通常包括：课前教师预实验，准备实验仪器和试剂，课内教师讲解实验步骤、演示操作，学生独立实验、撰写实验报告，师生共同分析、讨论实验结果。学生实验获得成功的一个重要因素就是具备正确、规范的实验操作技能，这也是实验结果准确和可信的重要保证。同时，生物化学与分子生物学实验中常常要用到一些专用的仪器，学生的不当操作不但有可能损坏仪器，造成不必要的经济损失，还可能引发安全事故。因此，教师不仅要教会学生正确的仪器使用方法和操作手法，而且要督促学生熟练掌握。此时，课堂上教师的亲身示范和演示就十分重要，要特别强调各个步骤的注意事项，对可能出现的错误操作进行特别提醒。但目前的实验课教学，通常是一名主讲老师在讲台上示范，三十名左右的学生在旁观摩。受视线和视野遮挡的影响，学生容易遗漏或忽视一些操作细节，而为了保证学生的实验进度，教师也无法多次示范。
（一）微课的特点
微课的核心组成部分是教学视频，记录的是教师围绕特定的重点、难点和疑点问题，或某项技能进行教学的过程，除此之外，还包括与教学主题相关的教学设计、学生反馈、教师点评等辅助性教学资源。微课的教学时间较短，通常在10分钟左右。较短的时间有利于学生自由选择课余时间进行学习，满足学生的个性化需求，帮助学生合理有效地利用课余时间，解决学时少与教学内容多的矛盾。微课资源容量较小，一般在几十兆左右，视频格式多为支持网络在线播放的rm，wmv，flv等，适合在互联网和移动通讯网络间传播，方便学生下载到电脑、手机等终端设备上，随时随地进行学习。微课主题突出、内容具体，一个课程一个主题，直观、形象、简明、快捷，避免了课堂教学中可能发生的无关内容，帮助学生在较短的时间内获取更多有用信息。结合课程特点，作者利用微课在生物化学与分子生物学的理论和实验课教学中进行了一系列探索和应用。
（二）微课在生物化学与分子生物学理论课教学中的应用
在讲授一些复杂的生化过程和生命活动现象，例如从DNA的复制到蛋白质的合成，逆转录病毒的作用原理，原核生物的操纵子调控原理、真核生物的基因表达调控时，作者预先根据讲授内容制作好动画视频，并在每个重要的知识点或每个反应阶段处设置“过关问答”环节。微课上传至教学平台后，学生可根据自身对学习内容的掌握情况，反复观看、揣摩，并将“过关问答”的答案通过教学平台反馈给教师。这样，教师可以通过反馈信息了解学生学习的薄弱环节和教学难点、疑点，在课堂教学时能够有的放矢的进行讲授。而经过课外的预先学习和课堂上教师的重点讲解，学生也能够更好的消化、吸收这些知识难点。以讲解聚合酶链式反应原理为例，在以往的课堂教学中，作者是通过动画视频向学生演示反应过程，着重于学生对反应原理的掌握。通过微课教学，让学生预先自主学习动画视频并反馈信息后，作者发现，对大部分学生来说，这部分内容的学习难点和疑点不在于反应原理，而是对反应中提及的“模板”“、正义链”“、反义链”概念的正确理解。因此，作者在课堂教学中注重了对这几个概念的辨析，从而更好的帮助学生理解和掌握这部分内容。对于教材上简单提及、或是还没有来得及在教材中出版的学科新技术、新进展、新动向，作者按照不同专题制作成一系列微课，例如基因测序技术专题、蛋白质组学专题、RNA干扰技术专题、干细胞治疗技术专题、诺贝尔奖专题等。学生可以根据自己的兴趣有选择的观看、学习，并通过教学平台与作者进行讨论、互动。这种学习形式极大的提高了学生学习生物科学的兴趣，丰富了他们的课堂外生活，使学习不再拘泥于传统课堂，增进师生互动，寓教于乐。
（三）微课在生物化学与分子生物学实验课教学中的应用
，在实验教学中，针对一些基本实验操作，如洗刷玻璃器皿、称量固体药品、滴加液体试剂、酸碱滴定、过滤、萃取，以及一些常规仪器，如移液枪、离心机、电子天平、电子pH滴定仪、电泳仪等的使用，作者将它们的规范操作过程和正确使用方法分别录制成一系列演示视频上传至教学平台。每堂实验课前，学生根据实验将要使用的仪器，选择相应的视频进行观看学习。通过这种方式强化学生基本技能和基本操作的训练，培养他们严谨、规范的实验习惯。对于大型实验，以SDS-聚丙烯酰胺凝胶垂直平板电泳实验为例，该实验耗时长、过程复杂，教师通常只能在课堂上演示一次。但由于该实验需要一定的操作技巧，且影响实验结果的因素众多，大部分学生很难在规定时间内获得预期的实验结果。作者在进行预实验时，将整个实验过程录制下来制成微课，并在一些影响实验结果的关键问题，例如玻璃板的清洁、配置平整的分离胶，避免灌胶过程中出现气泡等予以重点强调；在灌胶，插、拔样品梳，点样等需要注意操作技巧的步骤时，采用近距离拍摄，放大细节，便于学生清楚的观看。通过这种方法，作者节约了课堂上的讲解时间，在实验过程中能够更好的辅助和诱导学生，使学生成为实验课的主体，有更多的时间独立完成实验，提高实验课的质量。
三、微课在生物化学与分子生物学教学应用中需要注意的问题
虽然都是借助于现代多媒体制作技术，都是通过网络教学平台传播，但微课并不等于传统的视频课程。传统教学视频往往是一堂课的复制，是一对多的教学情景，包含多个知识点，含有复杂众多的教学内容，更注重教师教的技巧。而微课是模拟一对一的教学情景，既注重教师教的技巧，更注重学生学的效果，时间短、容量小，内容精，适合学习者自主学习、探究学习。在微课教学实践中，作者发现，要获得好的教学效果，微课的时间要短，不宜超过15分钟，以保证在普通人注意力集中的时间范围之内，否则就变成了普通的视频课程，是另一个课堂教学。其次，微课内容要精，尽可能只有一个主题、一条线索，例如讲解一个生化反应过程、演示一项实验操作。直接切入主题，开门见山，在这一个主题上突出重点，避免无意义的说教和可有可无的旁证侧引，不要引发学生新的疑问。再次，在制作视频时，要考虑到学习者通常是面对电脑、平板电脑或手机屏幕学习，距离不会超过半米。过大、过密的字体和图片，容易给人造成一种压迫感，使人疲劳；过小、过疏的字体和图片，则容易分散学习者的注意力，影响学习效果。因此，教师在制作视频时要注意调整画面的排版，以达到最佳的视觉效果。最后，微课的形式要多样，除了某个主题的教学视频外，还应根据情况设计相关的学生反馈、教师点评的辅助性微课。微课既要注意趣味性，让学生乐于学，也要增强师生互动性，让微课教学不仅仅成为一种新的学习途径，也成为教师获得有效反馈信息的平台，实现教学相长。
四、结束语
当代大学生学业任务繁重，如何提高学习效率对教师和学生都是一个挑战。作为一名合格的教师，需要不断探索新的教学方法，勇于创新，并注重教学理论和实际应用的结合。从作者将微课应用与生物化学与分子生物学理论和实验课教学的效果来看，这种灵活的学习形式有助于激发学生学习兴趣，实现自主学习，利用“碎片时段”，延长有效学习时间，拓宽师生交流互动的渠道，获得良好的学习效果。随着移动互联网络技术的飞速发展，相信微课这种小而精、低门槛的教学方式不但将在高校、中小学教学中发挥巨大作用，也将促进社会优质教育资源共享和全民教育的普及。
参考文献
[1]黄诒森，张光毅.生物化学与分子生物学[M].北京：科学出版社，2008.
[2]胡铁生.微课：区域教育信息资源发展新趋势电化教育研究[J].2011，10：62-63.
[3]张明昕.微课与翻转课堂浅谈[J].大学教育，2013，23：29-30.
[4]刘桂花.微课在高校课堂教学中的应用[J].中国成人教育，2014，6：122-124
作者：肖文娟 刘泽寰 林蒋海 龚映雪 单位：暨南大学生命与科学技术学院
