生物建模仿真課程學(xué)生自主學(xué)習(xí)模式的探索

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摘 要：轉(zhuǎn)變單純知識(shí)傳授的教學(xué)理念，改革以教師為中心的單純知識(shí)傳授式教學(xué)模式，是目前高校教育教學(xué)面臨的巨大挑戰(zhàn)。如何在課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力？我們?cè)趪?guó)家級(jí)資源共享課程“生物建模仿真”的教學(xué)過(guò)程中，改革以教為主的教學(xué)理念，探索學(xué)生自主學(xué)習(xí)模式，重在培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力、表達(dá)能力，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：能力培養(yǎng)；自主學(xué)習(xí)模式；生物建模仿真課程

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2017）17-0075-03

Abstract： It is a great challenge for colleges and universities to change the traditional teaching idea of pure knowledge transfer and reform the teacher-centered teaching mode. How to cultivate students' innovative spirit and practical ability in curriculum teaching？ In the process of teaching the "modeling and simulation in biological system"， one of the national resource sharing courses， we reformed the teacher-centered teaching mode and explored the student self-regulated learning mode， which mainly focuses on cultivating students' self-learning ability to analyze and solve problem. The educational reform has made a satisfactory result.

Keywords： ability training； self-regulated learning mode； modeling and simulation in biological system course

一、概述

當(dāng)今社會(huì)發(fā)展日新月異，要求學(xué)習(xí)者必須具有終身學(xué)習(xí)的觀念和較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力，才能緊跟時(shí)代的步伐。目前我國(guó)大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力普遍較低，因此，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力是當(dāng)代高等教育的重要目標(biāo)。大學(xué)教育不應(yīng)該只是簡(jiǎn)單地把知識(shí)傳授給學(xué)生，而是培養(yǎng)學(xué)生具有能夠獨(dú)立工作、獨(dú)立思考，能夠解決實(shí)際問(wèn)題，具有社會(huì)責(zé)任感。因此，改革以教師為中心，單純知識(shí)傳授式教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的能力和全面素質(zhì)、是我國(guó)高校教育教學(xué)改革的突破口。作為高校教師，我們的職責(zé)不僅僅是傳授知識(shí)，還要啟發(fā)學(xué)生實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)的理想，培養(yǎng)學(xué)生良好的素質(zhì)，責(zé)任重大。為此，自2012年以來(lái)，我們?cè)诒拘Ｉ镝t(yī)學(xué)工程專業(yè)《生物建模仿真》課程教學(xué)中，探索以學(xué)生為主的學(xué)生自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。在此希望通過(guò)交流和切磋，深入改革以教為主的教學(xué)模式，共同實(shí)現(xiàn)我國(guó)高等教育立德樹(shù)人的教育目標(biāo)。

二、學(xué)生自主學(xué)習(xí)模式的實(shí)施方案

（一）課程介紹

《生物建模仿真》課程是國(guó)內(nèi)外生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科核心課程，建模仿真是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要內(nèi)容，應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為求解復(fù)雜系統(tǒng)提供了有力工具。生物系統(tǒng)是最復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)用建模仿真技術(shù)研究生物系統(tǒng)是現(xiàn)代生命科學(xué)發(fā)展的重要方向之一，生物建模仿真成為國(guó)內(nèi)外生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的主干知識(shí)結(jié)構(gòu)。多年來(lái)國(guó)內(nèi)尚無(wú)《生物建模仿真》本科示范課程，也沒(méi)有統(tǒng)編規(guī)劃教材。面對(duì)國(guó)內(nèi)已有120多個(gè)高校開(kāi)展了生物醫(yī)學(xué)工程本科教學(xué)的形勢(shì)，建設(shè)《生物建模仿真》精品課程，建設(shè)與課程配套的規(guī)劃教材，是我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程本科教學(xué)面臨的主要任務(wù)之一。

我校在生物建模仿真研究領(lǐng)域具有明顯的教學(xué)、科研優(yōu)勢(shì)，具有優(yōu)勢(shì)的教師資源，因此2001年我校在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)設(shè)了《生物建模仿真》課程。本課程作為生物醫(yī)學(xué)工程本科專業(yè)基礎(chǔ)課，具有鮮明的交叉學(xué)科特色。課程設(shè)置自主學(xué)習(xí)模塊，理論聯(lián)系實(shí)際，注重學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，充分反映了以學(xué)生為本的教育理念。

（二）實(shí)施方案

《生物建模仿真》課程理論教學(xué)54學(xué)時(shí)，包括兩個(gè)模塊：課堂講課模塊（34學(xué)時(shí)）、教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)模塊（20學(xué)時(shí)）。課堂講課模塊包括兩個(gè)知識(shí)單元：第一知識(shí)單元是數(shù)學(xué)模型建模與計(jì)算機(jī)仿真的基本理論和方法；第二知識(shí)單元是生物系統(tǒng)建模仿真的4類典型范例。教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)模塊包括：習(xí)題講解與訓(xùn)練、建模仿真基礎(chǔ)知識(shí)綜合練習(xí)、生物系統(tǒng)建模仿真大作業(yè)、科技論文寫作訓(xùn)練、課堂討論。

具體實(shí)施方案如下：

1. 習(xí)題講解與訓(xùn)練（4學(xué)時(shí)）：在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)教師對(duì)典型習(xí)題的講解和學(xué)生的提問(wèn)、自主習(xí)題訓(xùn)練，鞏固建模仿真知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和分析、解決建模仿真問(wèn)題的實(shí)踐能力。考核方式與評(píng)價(jià)指標(biāo)：建模仿真基礎(chǔ)知識(shí)課堂提問(wèn)、課外作業(yè)與評(píng)分（按10%計(jì)入課程總成績(jī)）。

2. 建模仿真基礎(chǔ)知識(shí)綜合練習(xí)（2學(xué)時(shí)）：在學(xué)生自主學(xué)習(xí)建模仿真基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)綜合練習(xí)，鞏固建模仿真基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生分析解決建模仿真問(wèn)題的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。考核方式與評(píng)價(jià)指標(biāo)：建模仿真基礎(chǔ)知識(shí)綜合練習(xí)考核試卷與評(píng)分（按5%計(jì)入課程總成績(jī)）。

3. 生物系統(tǒng)建模仿真大作業(yè)（4學(xué)時(shí)）：學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過(guò)完成生物系統(tǒng)建模仿真的實(shí)際案例，培養(yǎng)自主分析和解決生物系統(tǒng)建模仿真實(shí)際問(wèn)題的創(chuàng)新思維能力與實(shí)踐能力。教學(xué)組給出生物系統(tǒng)建模仿真領(lǐng)域10個(gè)（以上）課題（大作業(yè)），每個(gè)課題包括題目、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、條件以及完成課題的基本要求，要求每個(gè)學(xué)生自主選擇1個(gè)題目，自主完成課題?？己朔绞脚c評(píng)價(jià)指標(biāo)：生物系統(tǒng)建模仿真大作業(yè)考核與評(píng)分（按5%計(jì)入課程總成績(jī)）。

4. 科技論文寫作訓(xùn)練（4學(xué)時(shí)）：通過(guò)學(xué)習(xí)科學(xué)論文/研究報(bào)告的寫作規(guī)范和案例，學(xué)生基于大作業(yè)的研究結(jié)果，寫出規(guī)范的科技論文/研究報(bào)告。開(kāi)拓學(xué)生知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力與科技論文寫作表達(dá)能力。教師在課堂上關(guān)于科學(xué)論文/研究報(bào)告的寫作規(guī)范和案例進(jìn)行講解，要求每個(gè)學(xué)生在生物系統(tǒng)建模仿真大作業(yè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行科學(xué)論文或研究報(bào)告的寫作練習(xí)，上交科學(xué)論文或研究報(bào)告?？己朔绞脚c評(píng)價(jià)指標(biāo)：學(xué)生上交科技論文/研究報(bào)告寫作，教師進(jìn)行考核與評(píng)分（按5%計(jì)入課程總成績(jī)）。

5. 課堂討論（6學(xué)時(shí)）：在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)生物系統(tǒng)建模仿真的課堂討論，鞏固知識(shí)點(diǎn)，開(kāi)拓知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力與語(yǔ)言、多媒體表達(dá)能力。課堂討論形式多樣：例如涉及相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外前沿科研成果，在學(xué)生課外自學(xué)基礎(chǔ)上，組織課堂討論。例如涉及教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)、重點(diǎn)，在課堂上請(qǐng)學(xué)生發(fā)表見(jiàn)解進(jìn)行討論，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。要求每個(gè)學(xué)生在生物建模仿真應(yīng)用大作業(yè)和論文寫作訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，自主選定一個(gè)主題進(jìn)行課堂討論。課堂討論以科學(xué)研討報(bào)告形式進(jìn)行，每個(gè)學(xué)生根據(jù)選定的主題制作多媒體文件，以口頭報(bào)告形式進(jìn)行課堂討論，由課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師點(diǎn)評(píng)和評(píng)分。考核方式與評(píng)價(jià)指標(biāo)：按學(xué)生報(bào)告內(nèi)容、多媒體表達(dá)、口頭表達(dá)、創(chuàng)新性進(jìn)行考核與評(píng)分（按5%計(jì)入課程總成績(jī)）。

由于課程中設(shè)置了自主學(xué)習(xí)模塊，因此對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)不能簡(jiǎn)單地以“考試”的形式進(jìn)行。將自主學(xué)習(xí)模塊的各項(xiàng)內(nèi)容分別按比例計(jì)入課程總成績(jī)，改變了傳統(tǒng)的以考卷作為評(píng)價(jià)教學(xué)效果的唯一指標(biāo)。課程總成績(jī)除了考核學(xué)生對(duì)課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，同時(shí)也對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新性思維、多媒體表達(dá)能力、口頭表達(dá)能力及文字表達(dá)能力進(jìn)行了考核。

三、教學(xué)效果

以2016年度《生物建模仿真》課程的學(xué)生教學(xué)質(zhì)量反饋調(diào)查表為例，說(shuō)明自主學(xué)習(xí)模塊的教學(xué)效果。結(jié)果顯示，通過(guò)教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)模塊，學(xué)生能夠基本掌握本課程的知識(shí)要點(diǎn)，了解到相關(guān)的前沿知識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)，提高了對(duì)本課程的求知欲和興趣。在自主學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生獨(dú)立思考，發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，進(jìn)一步理解了知識(shí)點(diǎn)。在最后的論文展示和多媒體展示中，每一名學(xué)生都積極參與，使得不同層次的學(xué)生都得到了展示自己的機(jī)會(huì)。經(jīng)過(guò)自主學(xué)習(xí)模塊，學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力與語(yǔ)言、多媒體表達(dá)能力等都得到了一定程度的訓(xùn)練。

以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力為目標(biāo)，改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，由教育部生物醫(yī)學(xué)工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)推薦，《生物建模仿真》課程于2009年獲批為國(guó)家級(jí)高校精品課程。此后，我們根據(jù)國(guó)家級(jí)精品資源共享課的建設(shè)宗旨，逐步構(gòu)建了一套完備、系統(tǒng)、規(guī)范的，具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的教學(xué)資源系統(tǒng)和學(xué)生教師互動(dòng)平臺(tái)。2013年，《生物建模仿真》課程被立項(xiàng)為國(guó)家級(jí)資源共享課程http：//www.icourses.cn/coursestatic/course2259.html。通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)手段共建共享課程教學(xué)資源，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，服務(wù)學(xué)習(xí)型社會(huì)建設(shè)方面進(jìn)行了課程持續(xù)建設(shè)。

四、討論

以學(xué)生為本是高校人才培養(yǎng)觀的本質(zhì)和核心，其根本思想就是要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。自主學(xué)習(xí)模式是一種以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生積極參與并自主管理學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式，其宗旨是培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的良好意識(shí)，強(qiáng)調(diào)其自主學(xué)習(xí)能力、綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)習(xí)中的“學(xué)會(huì)”變?yōu)椤皶?huì)學(xué)”。 《生物建模仿真》課程的自主學(xué)習(xí)模式有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)他們獨(dú)立思考，獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)個(gè)別學(xué)生選擇的自主學(xué)習(xí)內(nèi)容超出了自身具備的知識(shí)能力，屢次失敗，使得學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)減弱。因此，教師在學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定時(shí)應(yīng)充分考慮學(xué)習(xí)內(nèi)容的工作量和難度，在學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)環(huán)境的選擇上要有適當(dāng)把握，并對(duì)自主學(xué)習(xí)的過(guò)程進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控和評(píng)價(jià)，要更主動(dòng)地為學(xué)生提供主動(dòng)研究的條件，使他們更加積極地參與學(xué)習(xí)過(guò)程，并多啟迪學(xué)生一些思考和解決實(shí)際問(wèn)題的方法，使學(xué)生逐步增強(qiáng)積極向上的心態(tài)，提升自主學(xué)習(xí)的能力。教育學(xué)家葉圣陶先生所說(shuō)：“教，是為了不教”。未來(lái)我們將繼續(xù)堅(jiān)持以學(xué)生為主的教學(xué)改革方向，在教育實(shí)踐中不斷融入自主學(xué)習(xí)理念，更加注重學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，設(shè)計(jì)更加合理的課程計(jì)劃和教學(xué)方法，以培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)所需要的資質(zhì)。這是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要我們教育者堅(jiān)持不懈地努力。

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