郝曉冉 郝俊冉 向本瓊 朱旭東 張 萍

（1 北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100875 2 北京市八一學(xué)校 北京 100080）

在生命科學(xué)迅猛發(fā)展的今天，微生物學(xué)是當(dāng)代生命科學(xué)前沿中最具有活力和創(chuàng)造力的學(xué)科之一。微生物學(xué)作為生物學(xué)的重要分支學(xué)科，是現(xiàn)代高新生物技術(shù)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校微生物教學(xué)的重要組成部分，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，是教授學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生科研規(guī)范和科學(xué)素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生今后獨(dú)立開展生命科學(xué)研究工作打好技術(shù)功底。但是傳統(tǒng)的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程多開展經(jīng)典的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生主要通過預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行初步了解，然后在教師課堂示范下，按照助教準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)材料做實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理只是字面了解。這種模仿操作使學(xué)生難以將實(shí)驗(yàn)原理與具體實(shí)驗(yàn)操作結(jié)合，一旦脫離指導(dǎo)，無法獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行本科生基礎(chǔ)科研創(chuàng)新項(xiàng)目時(shí)，學(xué)生無法將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到具體的問題分析上，顯得后勁不足。這種教學(xué)模式與現(xiàn)行的拔尖人才創(chuàng)新培養(yǎng)要求相去甚遠(yuǎn)，教學(xué)效果差強(qiáng)人意。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，微課作為一種新型教學(xué)模式，以短小、精煉、互動(dòng)性強(qiáng)為特征［1］，順應(yīng)碎片化移動(dòng)閱讀的趨勢(shì)，為實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革提供了新的思路。各大高校也紛紛開展微課競(jìng)賽和培訓(xùn)，促進(jìn)微課的建設(shè)和應(yīng)用［2］。本文結(jié)合參加2018年全國高校生命科學(xué)類微課教學(xué)比賽的體會(huì)，以“紅豆杉內(nèi)生真菌的分離”微課為例（http：//weike.enetedu.com／play.asp？vodid=192644&e=30），探討實(shí)驗(yàn)課類微課的設(shè)計(jì)思路及制作經(jīng)驗(yàn)。

1 基于混合式學(xué)習(xí)的微課設(shè)計(jì)核心理念

北京師范大學(xué)《微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》是一門專業(yè)必修課，共32 學(xué)時(shí)16 次課程，課程內(nèi)容包括基礎(chǔ)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2 個(gè)模塊?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K以基本的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作為授課重點(diǎn)，通過教授微生物學(xué)的基本研究方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，使學(xué)生掌握規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作步驟，能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，并學(xué)會(huì)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。為了引導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技能解決問題，避免傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的簡(jiǎn)單模仿和重復(fù)，課程還設(shè)置了自主實(shí)驗(yàn)?zāi)K［3］。在該模塊，教師以一個(gè)具體問題為出發(fā)點(diǎn)，參考相似的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。本模塊的教學(xué)目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作和自主創(chuàng)新的能力。

在自主實(shí)驗(yàn)?zāi)K，采取混合式教學(xué)模式進(jìn)行授課?；旌鲜浇虒W(xué)包含2 層含義：1）以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，知識(shí)與能力的習(xí)得是學(xué)生在主動(dòng)構(gòu)建的過程中完成的；2）運(yùn)用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“線上自主探究+線下協(xié)作研討”的有效融合［4-5］。以經(jīng)典實(shí)驗(yàn)技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，拓展該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用，精心設(shè)計(jì)制作出一種趣味化、情境化、可視化的教學(xué)資源包［6-7］，即微課。讓學(xué)生在完成相關(guān)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)上，通過微課的微視頻自主學(xué)習(xí)和拓展，在課堂上教師再全程引導(dǎo)和幫助學(xué)生解決其學(xué)習(xí)中所遇到的問題，同時(shí)練習(xí)相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化和吸收，達(dá)到“授人以漁”的目的。

2 “紅豆杉內(nèi)生真菌的分離”微課的設(shè)計(jì)思路

“紅豆杉內(nèi)生真菌的分離”是針對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)技術(shù)“土壤微生物的分離”增加的自主實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1.1 精選主題 作為自主實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的微課制作，選題要基于教材，而且更要高于教材，是經(jīng)典項(xiàng)目的延伸，最好能與現(xiàn)實(shí)生活熱門話題相結(jié)合。易于吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生自主探究的欲望。因此，從“土壤微生物的分離”這一經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目出發(fā)設(shè)計(jì)自主實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可結(jié)合環(huán)境污染分析大氣霧霾主要微生物類群，設(shè)計(jì)“空氣中微生物的分離”，也可結(jié)合水污染治理，設(shè)計(jì)“污水中微生物的分離”等。與空氣、污水等環(huán)境相比，植物和土壤差異最大，對(duì)比度比較大，同時(shí)考慮到筆者一直從事植物內(nèi)共生真菌次級(jí)代謝產(chǎn)物的研究，對(duì)相關(guān)背景更加了解，最終選擇“紅豆杉內(nèi)生真菌的分離”作為微課題目。該題目與植物內(nèi)共生微生物、真菌天然產(chǎn)物、抗癌藥物等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)，可為學(xué)生拓展介紹科學(xué)前沿信息，讓學(xué)生了解抗癌藥物藥價(jià)居高不下的原因，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

2.1.2 學(xué)情分析和重難點(diǎn)分解 北京師范大學(xué)《微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程主要面向大學(xué)二年級(jí)學(xué)生開設(shè)。大二學(xué)生思維活躍學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，能通過預(yù)習(xí)將教材知識(shí)點(diǎn)看懂，但舉一反三和實(shí)際分析材料的能力相對(duì)欠缺，對(duì)微生物學(xué)的認(rèn)知也還處于初級(jí)階段，對(duì)一些微生物學(xué)相關(guān)現(xiàn)象還不能用科學(xué)準(zhǔn)確的語言來解釋。這一階段是激發(fā)學(xué)生生物學(xué)研究興趣，打好基本功，培養(yǎng)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣的重要階段。經(jīng)過前2 周的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)微生物學(xué)有了漸趨深入的認(rèn)識(shí)。為檢驗(yàn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“土壤微生物的分離”學(xué)習(xí)效果，本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)以抗癌藥物生產(chǎn)為切入點(diǎn)，以問題導(dǎo)入，讓學(xué)生帶著問題聽課，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，自己尋求答案，靈活運(yùn)用所學(xué)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

微課教學(xué)重點(diǎn)包括：1）紅豆杉內(nèi)生真菌分離的研究意義；2）什么是植物內(nèi)共生真菌？3）如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分離植物內(nèi)共生真菌？教學(xué)難點(diǎn)包括：1）理解植物內(nèi)共生真菌的特點(diǎn)；2）對(duì)照土壤微生物的分離引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分離植物內(nèi)生真菌。

2.1.3 導(dǎo)入 通過列舉癌癥的危害及抗癌藥物使用現(xiàn)狀，結(jié)合圖片、數(shù)據(jù)比較紫杉醇生產(chǎn)方法，發(fā)現(xiàn)臨床一線抗癌藥物紫杉醇的工業(yè)生產(chǎn)方法缺陷，供需之間存在巨大的缺口，引出生長(zhǎng)繁殖快、生產(chǎn)成本低、遺傳操作簡(jiǎn)單的植物內(nèi)生真菌的分離對(duì)于解決紫杉醇供需矛盾的重要性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。提出問題：如何從植物里分離內(nèi)生真菌？帶著該問題，導(dǎo)入本次實(shí)驗(yàn)課程的主要內(nèi)容。

2.1.4 以分解問題為導(dǎo)向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容 本節(jié)內(nèi)容屬《微生物實(shí)驗(yàn)》課程中的自主實(shí)驗(yàn)部分，為了與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)相區(qū)分，也為了給學(xué)生提供更多的思考空間，課程主要采取問題探究式教學(xué)方法，每一步都按照發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)的深入探究（圖1）。將大問題分解為小問題，從未知中找已知，通過比較分析，設(shè)計(jì)解決問題的方案。在提出 “如何從植物中分離微生物”之后，引導(dǎo)學(xué)生回憶土壤微生物分離的方法步驟，歸納總結(jié)環(huán)境微生物分離基本步驟。提出第2個(gè)問題：針對(duì)植物內(nèi)生真菌有什么特殊要求？將本實(shí)驗(yàn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理，例如：植物內(nèi)生真菌的特點(diǎn)、生長(zhǎng)條件、生長(zhǎng)方式等，融入分析問題的過程中，總結(jié)植物內(nèi)生真菌的分離步驟，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)流程的完整講解并播放操作視頻，使學(xué)生明確操作過程。在講課過程中，采用歸納總結(jié)、結(jié)合圖片、動(dòng)畫、視頻等，使教學(xué)內(nèi)容形象、生動(dòng)，易于理解。

圖1 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

2.1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析總結(jié) 不同于理論類課程，實(shí)驗(yàn)類課程需要給出學(xué)生一個(gè)陽性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果或者評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這樣學(xué)生有參照、有對(duì)比，才能知道實(shí)驗(yàn)是否成功。在本微課制作過程中，針對(duì)每一步實(shí)驗(yàn)操作，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都以圖片形式呈現(xiàn)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論。

2.1.6 布置作業(yè)，評(píng)價(jià)教學(xué)效果 完整的微課設(shè)計(jì)包括教學(xué)效果評(píng)價(jià)，通過布置課后作業(yè)檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果：1）如何保證分離到的是真菌而非細(xì)菌？2）為什么將樹枝段接種于2%水瓊脂培養(yǎng)基上，而非營(yíng)養(yǎng)豐富的PDA 培養(yǎng)基？3）試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分離植物內(nèi)共生細(xì)菌。鞏固所學(xué)的同時(shí)，深入探索相關(guān)原理知識(shí)。

2.2 視頻的設(shè)計(jì)制作

2.2.1 課件的制作 本微課的理論部分包括實(shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析等內(nèi)容，通過教師講解課件內(nèi)容完成。課件的制作至關(guān)重要，既要具有知識(shí)性，又要符合學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律，還要有一定的趣味性，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。首先梳理課件的邏輯脈絡(luò)和重、難點(diǎn)，然后收集相關(guān)素材，例如圖片和動(dòng)畫，并根據(jù)邏輯順序進(jìn)行排版。每張幻燈片僅展示相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)鍵詞或流程圖，所有字體、字號(hào)、行距和標(biāo)題等統(tǒng)一格式。對(duì)于微觀的抽象的知識(shí)點(diǎn)，例如背景知識(shí)講解植物內(nèi)生微生物時(shí)，除了提供最新科研進(jìn)展數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)圖片佐證，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，還精心設(shè)計(jì)動(dòng)畫素材幫助學(xué)生理解。伴隨教師講解，播放動(dòng)畫顯示每一步實(shí)驗(yàn)操作產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖2）。并播放真實(shí)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作流程，進(jìn)一步加深學(xué)生的印象。

圖2 動(dòng)畫展示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

2.2.2 視頻的錄制 本微課視頻的錄制委托高等教育出版社錄制，包括2 部分內(nèi)容，即教師理論講解和實(shí)驗(yàn)操作。在理論講解錄制過程中，微課腳本經(jīng)過專業(yè)編輯和教師的反復(fù)檢查和修改完成，力求用詞嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確、規(guī)范；教師的講解應(yīng)清晰準(zhǔn)確、抑揚(yáng)頓挫、張弛有度，易于帶動(dòng)學(xué)生情緒；在提問題時(shí)，應(yīng)留給學(xué)生思考的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)操作的視頻錄制準(zhǔn)備相對(duì)繁瑣，流程如下：1）準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)?zāi)_本，列出每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、實(shí)驗(yàn)材料；2）按照實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行分類；3）和導(dǎo)演對(duì)腳本；4）按照實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景集中錄制；5）視頻剪輯；6）編寫配音文字；7）配音文字校對(duì)；8）配音；9）利用視頻剪輯軟件將視頻加上配音并配以字幕。需要注意每段視頻的錄制至少需要3 個(gè)鏡頭，強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵操作時(shí)需要采用局部微距鏡頭，給學(xué)生呈現(xiàn)放大的操作動(dòng)作；實(shí)驗(yàn)操作和用詞一定要規(guī)范。

3 微課的設(shè)計(jì)體會(huì)和反思

《微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程以往注重操作，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解大部分還停留在記憶層面，對(duì)每一步操作的實(shí)驗(yàn)原理及可能應(yīng)用到的方面沒有真正的理解和掌握?！凹t豆杉內(nèi)生真菌的分離”嘗試應(yīng)用微課這種新型教學(xué)模式進(jìn)行混合式教學(xué)，學(xué)生通過線上學(xué)習(xí)和觀看教學(xué)視頻，能提前了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)的背景、流程和應(yīng)用，更為重要的是引導(dǎo)學(xué)生由淺入深、循序漸進(jìn)地從問題出發(fā)，以思維導(dǎo)圖的方式，將大問題分解成小問題，將未知變?yōu)橐阎?，借助已學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，通過比較分析，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟，最終獲得完整的實(shí)驗(yàn)思路。由于微課視頻的趣味性、凝練性和可反復(fù)觀看等特點(diǎn)，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的時(shí)間極大縮短，留下更多的課堂討論時(shí)間，取得良好的教學(xué)效果。

在微課制作過程中，筆者有如下反思：實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目標(biāo)是提高學(xué)生解決問題的能力，包括科研創(chuàng)新思維能力和實(shí)驗(yàn)操作成功率2 個(gè)方面。因此，區(qū)別于理論類微課的制作，實(shí)驗(yàn)類微課分為二大類群，一類是實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展歷史、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用等理論內(nèi)容的介紹；另一類是具體的實(shí)驗(yàn)操作步驟或流程的展示。這就需要有不同的側(cè)重點(diǎn)。教學(xué)設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵，需要考慮為什么教／學(xué)，教／學(xué)什么，如何教/學(xué)，效果如何評(píng)價(jià)，對(duì)應(yīng)于目標(biāo)，選擇方式方法。教學(xué)內(nèi)容需要與目標(biāo)相搭配，并體現(xiàn)一定的難度和深度［8］。但是都必須基于問題出發(fā)，從學(xué)生出發(fā)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。單獨(dú)一節(jié)微課的力量是薄弱的，只有教學(xué)團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作將各知識(shí)點(diǎn)巧妙設(shè)計(jì)成一系列微課，以點(diǎn)見面，形成完整的知識(shí)體系，才能更好地體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)類課程混合式教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)出滿足社會(huì)發(fā)展需求的高素質(zhì)的科研創(chuàng)新人才。