馬小英，賈方興，趙穎嵐，呂 沫，生 悅

（南方科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院生物系，廣東 深圳 518055）

生物實驗是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新思維、促進(jìn)學(xué)生獲取知識和提高學(xué)生綜合素養(yǎng)的重要途徑。生物實驗的種類繁多，多數(shù)實驗涉及的操作步驟繁多，對操作細(xì)節(jié)要求較高。南方科技大學(xué)生命科學(xué)實驗教學(xué)示范中心在多年的教學(xué)實踐中，從傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式中汲取精華，揚(yáng)長避短，利用實驗室自制視頻作為生物實驗現(xiàn)場教學(xué)的輔助手段，有效提高了教學(xué)效率，廣受學(xué)生好評。該方法對高校實驗教師提出了新的要求，但總體而言簡便易行，非常適合不同高校根據(jù)自己的實際情況進(jìn)行應(yīng)用和推廣。

一、生物實驗教學(xué)模式分析

（一）傳統(tǒng)教學(xué)模式

現(xiàn)場教學(xué)是生物實驗最傳統(tǒng)的教學(xué)模式，也是目前學(xué)生獲取知識的主要手段［1］?，F(xiàn)場教學(xué)一般圍繞“教師講解—教師示范操作—學(xué)生自主操作—教師糾錯指導(dǎo)”等幾個主要的流程展開［2］。生物實驗要求學(xué)生掌握原理背景和一系列實驗操作，知其然并知其所以然。一些操作細(xì)節(jié)往往決定著實驗的成敗，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，為了獲得預(yù)期的實驗結(jié)果，往往不自覺地把大量精力向?qū)W習(xí)實驗操作傾斜，將實驗操作當(dāng)成實驗學(xué)習(xí)的重點和難點，輕視理論背景的學(xué)習(xí)和科學(xué)思維的訓(xùn)練，不利于學(xué)生綜合素養(yǎng)的提高。

在傳統(tǒng)現(xiàn)場教學(xué)中，學(xué)生容易顧此失彼，導(dǎo)致實驗出錯。在示范操作環(huán)節(jié)，學(xué)生圍在教師的周圍，現(xiàn)場秩序較混亂，離得較遠(yuǎn)的學(xué)生有時難以看清和聽清教師的示范和講解，部分學(xué)生還會因視覺角度看不清操作細(xì)節(jié)，因此，學(xué)生在自主操作時，容易出現(xiàn)錯漏［3］。另外，教師需對學(xué)生的操作進(jìn)行細(xì)致觀察并逐一進(jìn)行糾錯指導(dǎo)，不同學(xué)生的操作有共性也有個性問題，有時相似的問題需要教師分別講解多次，這種指導(dǎo)方式耗時費(fèi)力，難以保障效率［4］。

（二）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式如MOOC、SPOC、微課、精品課程等多種形式，將教學(xué)內(nèi)容變得形象具體，降低了學(xué)習(xí)難度，更加利于學(xué)生的學(xué)習(xí)［4-5］。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，教學(xué)視頻是最重要的學(xué)習(xí)資源，一般由教學(xué)老師負(fù)責(zé)講解和演示，專業(yè)攝影師負(fù)責(zé)拍攝，以保障視頻的高清與高品質(zhì)。但生物實驗涉及的操作細(xì)節(jié)多，攝影人員作為非專業(yè)人士，常常很難理解和突出專業(yè)實驗的重難點，教師和攝影人員往往需要花費(fèi)大量的時間和精力用于拍攝溝通。視頻完成拍攝之后，剪輯、加工、制作的難度較大，人力、物力投入多，修改和調(diào)整也十分不方便。一般來說，實驗視頻的制作涉及內(nèi)容確定、腳本編寫、實驗材料準(zhǔn)備、教師操作演示、樣片剪輯修改、錄音合成等工作，因此，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻的拍攝耗時冗長，大幅增加了實驗成本和教師的工作量［4，6］。

雖然網(wǎng)絡(luò)教育平臺擁有許多視頻資源，但不同學(xué)校提供的視頻往往在實驗室場景、實驗儀器、實驗材料、教學(xué)側(cè)重點等方面各具特色，找到真正適合本校學(xué)生的視頻資源并不容易［7］。另外，實驗教學(xué)強(qiáng)調(diào)的動手能力培養(yǎng)離不現(xiàn)場教學(xué)。學(xué)生必須親自動手實驗，才能真正學(xué)會如何做實驗，僅通過網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生很難順利在實驗室完成實驗［8］。所以，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可以作為實驗教學(xué)的輔助手段，但不能取代現(xiàn)場實驗教學(xué)，對生物實驗而言，現(xiàn)場實驗操作是不可或缺的。

（三）線上線下混合式教學(xué)

線上線下混合式教學(xué)是教師利用愛課程、智慧樹、MOOC、雨課堂、優(yōu)慕課等網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建的線上實驗視頻示教、互動交流、線下實驗操作“三位一體”的教學(xué)方式，能夠很好地解決實驗教學(xué)中的一系列難點［3，9］。為了保障視頻質(zhì)量，視頻一般由專業(yè)的攝影人員協(xié)助拍攝并完成后期制作。為了防止學(xué)生線上觀看視頻時產(chǎn)生疲勞，教學(xué)視頻往往被拆分成小而精的片段［10］，這種使知識片段化的方式，影響了學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性和完整性。同時，線上教學(xué)對缺乏自律性、學(xué)習(xí)較被動的學(xué)生約束力小，學(xué)生的參與度對混合式教學(xué)的效果會造成一定影響，平臺崩潰或網(wǎng)絡(luò)卡頓現(xiàn)象也會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗和教學(xué)效果。相比而言，傳統(tǒng)教學(xué)模式仍具有其優(yōu)勢［3，9］。

二、自制視頻的應(yīng)用

（一）自制視頻的必要性

不同的教學(xué)形式各有利弊，傳統(tǒng)教學(xué)現(xiàn)場演示效率低，難以顧及每個學(xué)生；現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)及線上線下混合式教學(xué)的視頻演示效果好，但視頻制作成本高、不便于修改，視頻場景難以與現(xiàn)實匹配，適用性差，難以保證學(xué)生的參與度［1，10］。利用自制視頻輔助生物實驗現(xiàn)場教學(xué)，可從傳統(tǒng)現(xiàn)場教學(xué)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中取長補(bǔ)短，規(guī)避線上線下混合式教學(xué)中的不足。在自制視頻過程中，實驗教師可以利用常見的視頻攝錄機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)等視頻終端自行完成視頻拍攝、剪輯和后期處理，簡單易行，人力物力投入少，制作方便，易于修改；教師可以根據(jù)實驗室的特色特點，針對性地進(jìn)行拍攝，讓教學(xué)視頻貼合學(xué)生實際實驗的場景，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時有熟悉感和代入感；教師在現(xiàn)場教學(xué)時，可以更加全面地觀察學(xué)生，給予學(xué)生個性化的指導(dǎo)，讓學(xué)生的現(xiàn)場學(xué)習(xí)體驗效果更好。

生物實驗的種類多，涉及的情況復(fù)雜。由于許多實驗材料如動物、植物、微生物、細(xì)胞等均有自己的生長發(fā)育規(guī)律，一些實驗材料的準(zhǔn)備工作甚至需要提前數(shù)月，因此，學(xué)生難以全流程參與許多耗時費(fèi)力的關(guān)鍵性準(zhǔn)備工作，這對學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性和完整性十分不利［11］。授課教師通過自制視頻，將實驗的全環(huán)節(jié)、全流程在現(xiàn)場教學(xué)中以學(xué)生的視角全面呈現(xiàn)給學(xué)生，不受網(wǎng)速的影響，保障學(xué)生的參與度；學(xué)生在教師的現(xiàn)場講解下，可以對實驗有完整系統(tǒng)的認(rèn)識，學(xué)習(xí)的知識更全面，學(xué)習(xí)的效果更好。視頻的可視化操作示范，可以讓學(xué)生快速掌握規(guī)范的實驗技能，規(guī)避常見錯誤，使實驗操作的學(xué)習(xí)不再是難點，促使學(xué)生的學(xué)習(xí)精力更多地向理解知識與科學(xué)創(chuàng)新思維等方向傾斜，更好地培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

以我中心“植物生理學(xué)”課程實驗為例，課程設(shè)置了農(nóng)桿菌介導(dǎo)的擬南芥轉(zhuǎn)基因系列實驗，要求學(xué)生從第1周開始實驗操作，至第13周完成轉(zhuǎn)基因植株的鑒定。要求學(xué)生在第一周上課時準(zhǔn)備好處于開花期的擬南芥植株，但大部分學(xué)生難以參與相關(guān)準(zhǔn)備工作，因此，我們在進(jìn)行實驗準(zhǔn)備時，將擬南芥種子消毒、無菌苗培養(yǎng)、擬南芥盆栽移植、頂端優(yōu)勢去除、菌種復(fù)蘇、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化等工作拍攝成視頻，經(jīng)過剪輯和簡單后期處理后，將完整、不可或缺，但又不便于在課堂上進(jìn)行教學(xué)的實驗內(nèi)容，以自制視頻的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，很好地解決了實驗學(xué)習(xí)中知識片段化、實驗不完整的問題，讓學(xué)生對整個實驗流程的了解更加全面和完整，對現(xiàn)場教學(xué)起到了很好的輔助作用。

（二）自制視頻的拍攝

根據(jù)我中心的教學(xué)實踐經(jīng)驗，可由負(fù)責(zé)教學(xué)的兩位教師在進(jìn)行預(yù)實驗時完成視頻拍攝，一方面可以檢驗學(xué)生實驗材料的有效性；另一方面可以減少為視頻攝錄專門準(zhǔn)備實驗材料的人力物力投入。在視頻拍攝過程中，一位教師在學(xué)生的實驗臺上模擬學(xué)生做實驗，要注意操作規(guī)范；另一位教師進(jìn)行拍攝，要注意畫質(zhì)的平穩(wěn)和清晰。由于兩位教師都在一線教學(xué)，可以有針對性地對操作細(xì)節(jié)進(jìn)行突出和放大，并根據(jù)課程需要拍攝一些常見的錯誤操作，用于現(xiàn)場教學(xué)中的反面警示和強(qiáng)調(diào)提醒，讓學(xué)生在實驗過程中有意識地規(guī)避錯誤［12］。同時，如果實驗條件或細(xì)節(jié)發(fā)生了更改，授課教師可根據(jù)實際情況隨時進(jìn)行重新拍攝。

（三）自制視頻的后期制作

自制視頻需進(jìn)行剪輯，添加字幕、圖表、背景音樂等必要的后期處理，以便于教學(xué)。為更加快捷、有效、有針對性地制作視頻，一般由負(fù)責(zé)攝錄或?qū)嶒灢僮鞯慕處熥约和瓿梢曨l的后期處理，這就要求實驗教師掌握如Premiere（PR）、Photoshop（PS）、AdobeIllustrator（AI）等圖文操作軟件的一些基本用法。根據(jù)我中心的教學(xué)經(jīng)驗，在視頻中添加提示字幕、實驗流程圖、歡快的背景音樂可以活躍課堂氛圍，提高學(xué)生的注意力。不建議為視頻添加講解配音，配音一方面增加了自制視頻的制作負(fù)擔(dān)；另一方面容易使學(xué)生聽課注意力不集中。因此，操作視頻的講解多由教師在現(xiàn)場課中進(jìn)行，教師可根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)，把握課程節(jié)奏，敦促學(xué)生認(rèn)真聽講，加強(qiáng)和學(xué)生面對面交流，保障學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。

（四）自制視頻的應(yīng)用及注意事項

自制視頻是現(xiàn)場實驗教學(xué)的輔助手段，適用于“普通生物學(xué)實驗”“微生物學(xué)實驗”“植物生理學(xué)實驗”“遺傳學(xué)實驗”“生物化學(xué)與分子生物學(xué)實驗”“細(xì)胞生物學(xué)實驗”“動物生理學(xué)實驗”“發(fā)育生物學(xué)實驗”等多門生物實驗課程。其他需要教師進(jìn)行操作演示的課程，也可利用自制視頻進(jìn)行教學(xué)輔助。

教師在使用自制視頻輔助教學(xué)的過程中，應(yīng)注意方式方法，防止學(xué)生對視頻產(chǎn)生依賴。在操作視頻播放之前，教師應(yīng)讓學(xué)生充分了解實驗原理、背景、方法、設(shè)計思路等，明確實驗要做什么，為什么要這么做，再通過自制視頻學(xué)習(xí)怎么做；在視頻播放過程中，建議教師采取邊看邊講的方式，針對學(xué)生需要特別注意的操作細(xì)節(jié)，利用暫停功能進(jìn)行重難點講解，也可以利用視頻的局部放大功能對重難點進(jìn)行突出和強(qiáng)調(diào)，必要的時候可以重復(fù)播放；實驗操作開始前，建議教師通過隨堂提問或小測試，了解學(xué)生對實驗的理解程度及是否對實驗操作的重難點和細(xì)節(jié)給予足夠的重視。

除利用自制視頻以外，建議多種教學(xué)手段配合或并行使用，如增加隨堂小測試、實驗操作考試、實驗記錄核查、實驗結(jié)果評估等，這些方法均可有效敦促學(xué)生認(rèn)真聽講、認(rèn)真做實驗、積極思考，有效提高學(xué)習(xí)效果。同時，根據(jù)需要精選少量無視頻示范的實驗，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)或文獻(xiàn)資料進(jìn)行實驗操作，避免學(xué)生對教學(xué)視頻產(chǎn)生依賴，鼓勵學(xué)生將實驗課程所學(xué)的知識應(yīng)用于解決實際問題。

三、教學(xué)效果

關(guān)于教學(xué)效果，學(xué)生的評價最直接、最中肯。我們在教學(xué)實踐中收集了學(xué)生對自制視頻輔助生物實驗教學(xué)的意見和建議，除個別學(xué)生覺得沒有視頻也可以做好實驗外，絕大多數(shù)學(xué)生非常認(rèn)可由實驗主講教師自制的教學(xué)視頻。學(xué)生普遍認(rèn)為這些視頻和自己做實驗的情形一樣，能直觀、清晰、直白地展示文字無法描述清楚的細(xì)節(jié)，看一遍就懂，可以幫助自己更好地理解實驗流程，規(guī)范自己的操作，對自己的學(xué)習(xí)很有幫助或極有幫助。對于MOOC、精品課程等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，學(xué)生普遍認(rèn)為視頻質(zhì)量比較好，但網(wǎng)絡(luò)視頻實驗室的條件、設(shè)施、設(shè)備和自己所在實驗室差異較大，不利于動手操作，比較而言更加喜歡老師的自制視頻。另外，學(xué)生反映由于生物實驗操作流程復(fù)雜、細(xì)節(jié)多，視頻僅在現(xiàn)場教學(xué)時間播放和學(xué)習(xí)，有時不能很好地抓住要點，建議通過便捷方式分享自制視頻，方便有需要的學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后回顧。

生物實驗的原理背景復(fù)雜、操作流程和操作細(xì)節(jié)多。在傳統(tǒng)現(xiàn)場教學(xué)中，教師的示范操作往往難以顧及所有學(xué)生，學(xué)生在操作過程中也容易混淆犯錯［5］。在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，視頻制作復(fù)雜、修改不便，與學(xué)生實驗的真實場景存在差異，很難在網(wǎng)絡(luò)教育平臺找到完全貼合學(xué)生需求的視頻資源［7］；同時，線上線下混合式教學(xué)也存在知識片段化、學(xué)生參與度低等問題［3，10］。南方科技大學(xué)生命科學(xué)實驗教學(xué)示范中心在多年的教學(xué)實踐中，發(fā)現(xiàn)利用實驗室自制視頻作為生物實驗現(xiàn)場教學(xué)的輔助手段，可以從傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中取長補(bǔ)短，較好地規(guī)避了線上線下混合式教學(xué)中存在的部分問題，很好地滿足了學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。自制視頻制作簡單、便于修改，貼合實驗真實場景，在沒有過多增加教師負(fù)擔(dān)的前提下，可很好地在現(xiàn)場教學(xué)中對學(xué)生進(jìn)行規(guī)范操作示范，有助于提高學(xué)生的參與度，增強(qiáng)教學(xué)效果，非常適合不同高校根據(jù)自己的實際情況應(yīng)用和推廣。