微課應(yīng)用于遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索

毛春曉， 牛延寧

（華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，上海200241）

0 引 言

遺傳學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域的一門(mén)重要學(xué)科，其課程在各高校的生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)被廣泛開(kāi)設(shè)［1］。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是對(duì)遺傳學(xué)理論課程的有益補(bǔ)充，對(duì)鞏固理論知識(shí)、提高學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力起著重要的作用［2］。我校生命科學(xué)學(xué)院為本院生物科學(xué)、生物技術(shù)專業(yè)的本科生和上海中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)專業(yè)的本科生開(kāi)設(shè)了“遺傳學(xué)及實(shí)驗(yàn)”這門(mén)專業(yè)必修課，其中包括了54學(xué)時(shí)的理論課和36學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要涉及孟德?tīng)栠z傳學(xué)、伴性遺傳、細(xì)胞遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)、群體遺傳學(xué)、染色體畸變等。雖然在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教學(xué)效果尚可，但還是存在一些不足，如學(xué)生課前預(yù)習(xí)不充分、實(shí)驗(yàn)有些操作不夠準(zhǔn)確、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析存在欠缺等問(wèn)題。如果這些問(wèn)題得到解決將能大大提升教學(xué)質(zhì)量。隨著21世紀(jì)信息技術(shù)的發(fā)展，微課越來(lái)越成為一種重要的教學(xué)手段［3-5］。其以視頻為核心，短小精悍，主題鮮明，適合自主學(xué)習(xí)、反復(fù)學(xué)習(xí)［6］。這些優(yōu)點(diǎn)正好能解決傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足。因此，在近兩學(xué)期的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師制作了一些遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)微課，并在學(xué)?！按笙膶W(xué)堂”教學(xué)平臺(tái)上與學(xué)生分享，將其作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充，收獲了良好的教學(xué)效果。

1 傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足

我校的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)年來(lái)一直沿用傳統(tǒng)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)講義和課程PPT并在課前發(fā)給學(xué)生，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上聽(tīng)教師講解完實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后就開(kāi)始實(shí)驗(yàn)操作、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在這種教學(xué)模式下，雖然取得了一定的教學(xué)效果，但仍然存在以下不足之處亟待解決。

（1）學(xué)生課前預(yù)習(xí)不充分，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陌生。雖然在上實(shí)驗(yàn)課前會(huì)發(fā)給學(xué)生實(shí)驗(yàn)講義和課程PPT，但大多數(shù)學(xué)生都不會(huì)去提前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，以至于在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)有時(shí)會(huì)跟不上教師的節(jié)奏。其中很主要的原因是學(xué)生對(duì)這些文字性或圖片的教學(xué)材料沒(méi)有閱讀的積極性，而教師雖然強(qiáng)調(diào)要做好實(shí)驗(yàn)課前的預(yù)習(xí)，但由于沒(méi)有監(jiān)督機(jī)制，學(xué)生常敷衍以對(duì)。

（2）學(xué)生遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)有些操作不夠準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)課上，由于時(shí)間有限，教師往往只演示一遍實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生有時(shí)會(huì)記不住所有的細(xì)節(jié)，以至于在實(shí)際操作過(guò)程中由于操作不夠準(zhǔn)確而難以得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（3）學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析存在欠缺。由于教師授課在前，學(xué)生實(shí)驗(yàn)在后，對(duì)于不同的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有時(shí)要過(guò)幾個(gè)小時(shí)甚至幾星期才能出，這樣學(xué)生在寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)有時(shí)會(huì)把教師講過(guò)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析要點(diǎn)忘記，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)報(bào)告中實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析不理想。

這些不足之處是傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法所難以解決的，需要尋找新的途徑來(lái)解決。

2 微課應(yīng)用于遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

微課是指以視頻為主要載體展現(xiàn)教師針對(duì)某知識(shí)點(diǎn)或某教學(xué)環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)短的教學(xué)活動(dòng)［7］。1993年美國(guó)北愛(ài)荷華大學(xué)LeRoy A.McGrew教授的“60 s課程”（60-Second Course）［8］和1995年英國(guó)利茲大學(xué)Kee博士［9］的“1 min演講”（The One Minute Lecture）在教學(xué)過(guò)程中都取得了成功，這是微課的雛形。2004年，美國(guó)人Salman Khan通過(guò)制作短教學(xué)視頻幫助親戚解答數(shù)學(xué)難題，并將這些視頻放于YouTube網(wǎng)站上和更多人分享，受到了世界范圍的廣泛歡迎，并在隨后創(chuàng)建了教學(xué)網(wǎng)站“可汗學(xué)院”［9］。2008年，David Penrose作為一名課程設(shè)計(jì)師在美國(guó)圣胡安學(xué)院內(nèi)使用1 min微課進(jìn)行教學(xué)，收到了良好的效果［10］。目前，世界許多著名高校都在各專業(yè)積極開(kāi)展微課教學(xué)，微課被認(rèn)為是21世紀(jì)非常重要的教學(xué)方式［11-14］。

微課時(shí)長(zhǎng)通常在1～10 min左右，短小精悍，情景化，內(nèi)容針對(duì)性強(qiáng)，同時(shí)利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)自主靈活地觀看學(xué)習(xí)，因此在信息時(shí)代的今天成為一種廣受歡迎的教學(xué)方式。認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為，教學(xué)進(jìn)行10 min以后學(xué)生注意力就會(huì)不集中，教學(xué)效果受到影響［15-16］，所以盡量在10 min以內(nèi)完成某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)非常重要。微課短小精悍、情景化和靈活的優(yōu)點(diǎn)正好使其作為遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的補(bǔ)充，為學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)提供幫助。

（1）由于微課是以視頻方式呈現(xiàn)，能有效減少實(shí)驗(yàn)講義和上課PPT這些文字或圖片教學(xué)材料的枯燥感，使學(xué)生能以觀看電影的積極心態(tài)來(lái)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，提高預(yù)習(xí)率和預(yù)習(xí)效果。另外，我校的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)微課是在“大夏學(xué)堂”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行發(fā)布，該平臺(tái)可以追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)微課的時(shí)間和次數(shù)，使教師對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況一目了然，學(xué)生自己也會(huì)感覺(jué)有一定的壓力，從而進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

（2）由于微課可以反復(fù)觀看，教師可以通過(guò)制作實(shí)驗(yàn)操作微課視頻，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和操作細(xì)節(jié)了然于胸，提高實(shí)驗(yàn)的成功率。

（3）教師可以在微課中通過(guò)舉例告訴學(xué)生可能出現(xiàn)的預(yù)期或非預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及它們的成因，學(xué)生可以在自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)后通過(guò)微課的學(xué)習(xí)，詳細(xì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，細(xì)致地完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

因此，微課這種教學(xué)方式對(duì)傳統(tǒng)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是一種很好的補(bǔ)充，能彌補(bǔ)傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的不足。

3 遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)微課的選題與制作

通過(guò)對(duì)本校遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的分析，精心挑選了7個(gè)微課主題，它們分別是果蠅的雌雄鑒定及其相關(guān)操作、果蠅伴性遺傳實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、果蠅巨染色體的制片和觀察、人基因組DNA瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果分析、實(shí)時(shí)熒光定量PCR的數(shù)據(jù)分析、遺傳平衡群體的判定、泥鰍血紅細(xì)胞微核檢測(cè)。這7個(gè)微課主題選取的是傳統(tǒng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在不足并且可以利用微課進(jìn)行改進(jìn)的部分。

其中果蠅的雌雄鑒定及其相關(guān)操作、果蠅巨染色體的制片和觀察、泥鰍血紅細(xì)胞微核檢測(cè)這3個(gè)微課主要解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作不夠準(zhǔn)確的問(wèn)題。在這3個(gè)微課中，教師會(huì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，每一步操作都配有講解。這3個(gè)微課需要學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課前提前觀看。學(xué)生可以通過(guò)反復(fù)觀看微課熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作細(xì)節(jié)，使他們?cè)趯?shí)際實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中胸有成竹。這3個(gè)微課采用現(xiàn)場(chǎng)拍攝的方式進(jìn)行錄制，先寫(xiě)好腳本，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，再進(jìn)行拍攝，經(jīng)后期加工而成（見(jiàn)圖1）。

圖1 自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課程體系教學(xué)效果調(diào)查

圖1 7個(gè)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)微課

另外4個(gè)微課主要解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析存在欠缺的問(wèn)題。教師通過(guò)舉例，教學(xué)生如何詳細(xì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，了解非正常的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的原因以及如何在以后的實(shí)驗(yàn)中盡量避免等。這4個(gè)微課學(xué)生可以在上實(shí)驗(yàn)課前提前觀看，也可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后觀看，有利于實(shí)驗(yàn)報(bào)告中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。這4個(gè)微課采用PPT錄頻的方法進(jìn)行制作。寫(xiě)好腳本，搜集素材，制作PPT，配上錄音，最后PPT錄頻。

這些微課時(shí)長(zhǎng)一般為4～8 min，時(shí)長(zhǎng)控制在學(xué)生注意力比較集中的階段。

4 微課在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

“大夏學(xué)堂”是我校的在線課程教學(xué)平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)，教師可進(jìn)行課程創(chuàng)建、資源建設(shè)、與學(xué)生進(jìn)行交流互動(dòng)、統(tǒng)計(jì)評(píng)測(cè)等。為了將微課更好地應(yīng)用于遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師首先在“大夏學(xué)堂”開(kāi)設(shè)“遺傳學(xué)及實(shí)驗(yàn)”課程，然后在課程內(nèi)容中增加“遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)微課”模塊，在這個(gè)模塊中添加制作完成的7個(gè)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)微課。這些微課在每次實(shí)驗(yàn)課前幾天對(duì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)布。學(xué)生在每次實(shí)驗(yàn)課前通過(guò)“大夏學(xué)堂”觀看微課，提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，了解如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析；在實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)后，根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，參照微課中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳盡地實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。教師則可通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)來(lái)追蹤學(xué)生的微課學(xué)習(xí)情況。每名學(xué)生在哪日觀看哪個(gè)微課、看了幾遍都可以在“大夏學(xué)堂”的追蹤數(shù)據(jù)中查到。教師還可通過(guò)平臺(tái)調(diào)查來(lái)獲取學(xué)生對(duì)微課的反饋。

比如在2019秋季學(xué)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，共93名學(xué)生，通過(guò)“大夏學(xué)堂”的追蹤統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)可以看到絕大多數(shù)學(xué)生利用微課進(jìn)行輔助學(xué)習(xí)。每名學(xué)生點(diǎn)擊單個(gè)微課的平均次數(shù)在10～16次之間。這很好體現(xiàn)了微課可反復(fù)觀看、按需觀看的特點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)于一次性記不清的知識(shí)點(diǎn)可以反復(fù)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。

5 微課應(yīng)用于遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果分析

微課應(yīng)用于遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得了良好的教學(xué)效果。根據(jù)“大夏學(xué)堂”的追蹤統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生利用微課進(jìn)行課前預(yù)習(xí)的比例在88%以上，大大高于過(guò)去50%以下的預(yù)習(xí)比例。說(shuō)明微課大大提高了學(xué)生的預(yù)習(xí)積極性；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于學(xué)生提前在微課中學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)相關(guān)操作，所以在實(shí)驗(yàn)中更有自信，操作更準(zhǔn)確，失誤率大大降低，實(shí)驗(yàn)完成速度明顯加快，實(shí)驗(yàn)結(jié)果質(zhì)量明顯提高；在學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中發(fā)現(xiàn)通過(guò)微課學(xué)習(xí)，學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的水平大大增強(qiáng)，對(duì)正常和非正常的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都能做出很好的解釋，分析問(wèn)題的能力得到了提升。2019秋季學(xué)期這個(gè)班的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告平均成績(jī)達(dá)94.8分，比2018秋季學(xué)期未使用微課時(shí)91.6分的平均成績(jī)有了明顯提高。

在學(xué)期末，教師通過(guò)“大夏學(xué)堂”平臺(tái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)微課使用情況調(diào)查。從2019年秋季學(xué)期收到的86份調(diào)查結(jié)果（見(jiàn)表1）表明，大部分學(xué)生認(rèn)為微課提高了遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課前的預(yù)習(xí)積極性和預(yù)習(xí)率，有助于熟悉實(shí)驗(yàn)操作，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析能力。98.8%的學(xué)生認(rèn)為微課對(duì)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)有幫助，其中77.9%的學(xué)生認(rèn)為微課對(duì)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)非常有幫助。這充分說(shuō)明微課作為傳統(tǒng)課堂教學(xué)的補(bǔ)充，在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中發(fā)揮了積極作用，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的一些不足。此外，有66.3%的學(xué)生認(rèn)為相比其他環(huán)節(jié)，微課在實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析環(huán)節(jié)對(duì)他們最有幫助，這說(shuō)明了實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析型微課對(duì)學(xué)生遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)能起到非常積極的作用。

表1 2019秋季學(xué)期遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)微課使用情況調(diào)查

6 結(jié) 語(yǔ)

將微課這種信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物應(yīng)用于遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的不足。在促進(jìn)學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課上準(zhǔn)確實(shí)驗(yàn)、課后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳盡分析方面能發(fā)揮積極的作用，改善教學(xué)效果。因此，將微課與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法相結(jié)合，發(fā)揮其各自的長(zhǎng)處，能大大提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生受益。