馬小英，賈方興，趙穎嵐，呂 沫，生 悅

（南方科技大學 生命科學學院生物系，廣東 深圳 518055）

生物實驗是培養(yǎng)學生動手能力、訓練學生創(chuàng)新思維、促進學生獲取知識和提高學生綜合素養(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，對操作細節(jié)要求較高。南方科技大學生命科學實驗教學示范中心在多年的教學實踐中，從傳統(tǒng)實驗教學模式和現(xiàn)代網(wǎng)絡教學模式中汲取精華，揚長避短，利用實驗室自制視頻作為生物實驗現(xiàn)場教學的輔助手段，有效提高了教學效率，廣受學生好評。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)自己的實際情況進行應用和推廣。

一、生物實驗教學模式分析

（一）傳統(tǒng)教學模式

現(xiàn)場教學是生物實驗最傳統(tǒng)的教學模式，也是目前學生獲取知識的主要手段［1］?，F(xiàn)場教學一般圍繞“教師講解—教師示范操作—學生自主操作—教師糾錯指導”等幾個主要的流程展開［2］。生物實驗要求學生掌握原理背景和一系列實驗操作，知其然并知其所以然。一些操作細節(jié)往往決定著實驗的成敗，學生在學習過程中，為了獲得預期的實驗結(jié)果，往往不自覺地把大量精力向?qū)W習實驗操作傾斜，將實驗操作當成實驗學習的重點和難點，輕視理論背景的學習和科學思維的訓練，不利于學生綜合素養(yǎng)的提高。

在傳統(tǒng)現(xiàn)場教學中，學生容易顧此失彼，導致實驗出錯。在示范操作環(huán)節(jié)，學生圍在教師的周圍，現(xiàn)場秩序較混亂，離得較遠的學生有時難以看清和聽清教師的示范和講解，部分學生還會因視覺角度看不清操作細節(jié)，因此，學生在自主操作時，容易出現(xiàn)錯漏［3］。另外，教師需對學生的操作進行細致觀察并逐一進行糾錯指導，不同學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，這種指導方式耗時費力，難以保障效率［4］。

（二）網(wǎng)絡教學模式

現(xiàn)代網(wǎng)絡教學模式如MOOC、SPOC、微課、精品課程等多種形式，將教學內(nèi)容變得形象具體，降低了學習難度，更加利于學生的學習［4-5］。在網(wǎng)絡教學中，教學視頻是最重要的學習資源，一般由教學老師負責講解和演示，專業(yè)攝影師負責拍攝，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)絡教學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)絡教育平臺擁有許多視頻資源，但不同學校提供的視頻往往在實驗室場景、實驗儀器、實驗材料、教學側(cè)重點等方面各具特色，找到真正適合本校學生的視頻資源并不容易［7］。另外，實驗教學強調(diào)的動手能力培養(yǎng)離不現(xiàn)場教學。學生必須親自動手實驗，才能真正學會如何做實驗，僅通過網(wǎng)絡課程的學習，學生很難順利在實驗室完成實驗［8］。所以，網(wǎng)絡教學可以作為實驗教學的輔助手段，但不能取代現(xiàn)場實驗教學，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

線上線下混合式教學是教師利用愛課程、智慧樹、MOOC、雨課堂、優(yōu)慕課等網(wǎng)絡平臺構(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”的教學方式，能夠很好地解決實驗教學中的一系列難點［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。為了防止學生線上觀看視頻時產(chǎn)生疲勞，教學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，影響了學習的系統(tǒng)性和完整性。同時，線上教學對缺乏自律性、學習較被動的學生約束力小，學生的參與度對混合式教學的效果會造成一定影響，平臺崩潰或網(wǎng)絡卡頓現(xiàn)象也會影響學生的學習體驗和教學效果。相比而言，傳統(tǒng)教學模式仍具有其優(yōu)勢［3，9］。

二、自制視頻的應用

（一）自制視頻的必要性

不同的教學形式各有利弊，傳統(tǒng)教學現(xiàn)場演示效率低，難以顧及每個學生；現(xiàn)代網(wǎng)絡教學及線上線下混合式教學的視頻演示效果好，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，難以保證學生的參與度［1，10］。利用自制視頻輔助生物實驗現(xiàn)場教學，可從傳統(tǒng)現(xiàn)場教學和現(xiàn)代網(wǎng)絡教學中取長補短，規(guī)避線上線下混合式教學中的不足。在自制視頻過程中，實驗教師可以利用常見的視頻攝錄機、數(shù)碼相機、智能手機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，針對性地進行拍攝，讓教學視頻貼合學生實際實驗的場景，使學生在學習時有熟悉感和代入感；教師在現(xiàn)場教學時，可以更加全面地觀察學生，給予學生個性化的指導，讓學生的現(xiàn)場學習體驗效果更好。

生物實驗的種類多，涉及的情況復雜。由于許多實驗材料如動物、植物、微生物、細胞等均有自己的生長發(fā)育規(guī)律，一些實驗材料的準備工作甚至需要提前數(shù)月，因此，學生難以全流程參與許多耗時費力的關(guān)鍵性準備工作，這對學習的系統(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)場教學中以學生的視角全面呈現(xiàn)給學生，不受網(wǎng)速的影響，保障學生的參與度；學生在教師的現(xiàn)場講解下，可以對實驗有完整系統(tǒng)的認識，學習的知識更全面，學習的效果更好。視頻的可視化操作示范，可以讓學生快速掌握規(guī)范的實驗技能，規(guī)避常見錯誤，使實驗操作的學習不再是難點，促使學生的學習精力更多地向理解知識與科學創(chuàng)新思維等方向傾斜，更好地培養(yǎng)學生的動手能力，提升學生的綜合素養(yǎng)。

以我中心“植物生理學”課程實驗為例，課程設(shè)置了農(nóng)桿菌介導的擬南芥轉(zhuǎn)基因系列實驗，要求學生從第1周開始實驗操作，至第13周完成轉(zhuǎn)基因植株的鑒定。要求學生在第一周上課時準備好處于開花期的擬南芥植株，但大部分學生難以參與相關(guān)準備工作，因此，我們在進行實驗準備時，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行教學的實驗內(nèi)容，以自制視頻的形式呈現(xiàn)給學生，很好地解決了實驗學習中知識片段化、實驗不完整的問題，讓學生對整個實驗流程的了解更加全面和完整，對現(xiàn)場教學起到了很好的輔助作用。

（二）自制視頻的拍攝

根據(jù)我中心的教學實踐經(jīng)驗，可由負責教學的兩位教師在進行預實驗時完成視頻拍攝，一方面可以檢驗學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，一位教師在學生的實驗臺上模擬學生做實驗，要注意操作規(guī)范；另一位教師進行拍攝，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，可以有針對性地對操作細節(jié)進行突出和放大，并根據(jù)課程需要拍攝一些常見的錯誤操作，用于現(xiàn)場教學中的反面警示和強調(diào)提醒，讓學生在實驗過程中有意識地規(guī)避錯誤［12］。同時，如果實驗條件或細節(jié)發(fā)生了更改，授課教師可根據(jù)實際情況隨時進行重新拍攝。

（三）自制視頻的后期制作

自制視頻需進行剪輯，添加字幕、圖表、背景音樂等必要的后期處理，以便于教學。為更加快捷、有效、有針對性地制作視頻，一般由負責攝錄或?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擔；另一方面容易使學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)場課中進行，教師可根據(jù)學生的反應，把握課程節(jié)奏，敦促學生認真聽講，加強和學生面對面交流，保障學生的課堂學習效率。

（四）自制視頻的應用及注意事項

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

教師在使用自制視頻輔助教學的過程中，應注意方式方法，防止學生對視頻產(chǎn)生依賴。在操作視頻播放之前，教師應讓學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，再通過自制視頻學習怎么做；在視頻播放過程中，建議教師采取邊看邊講的方式，針對學生需要特別注意的操作細節(jié)，利用暫停功能進行重難點講解，也可以利用視頻的局部放大功能對重難點進行突出和強調(diào)，必要的時候可以重復播放；實驗操作開始前，建議教師通過隨堂提問或小測試，了解學生對實驗的理解程度及是否對實驗操作的重難點和細節(jié)給予足夠的重視。

除利用自制視頻以外，建議多種教學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生認真聽講、認真做實驗、積極思考，有效提高學習效果。同時，根據(jù)需要精選少量無視頻示范的實驗，引導學生根據(jù)實驗指導或文獻資料進行實驗操作，避免學生對教學視頻產(chǎn)生依賴，鼓勵學生將實驗課程所學的知識應用于解決實際問題。

三、教學效果

關(guān)于教學效果，學生的評價最直接、最中肯。我們在教學實踐中收集了學生對自制視頻輔助生物實驗教學的意見和建議，除個別學生覺得沒有視頻也可以做好實驗外，絕大多數(shù)學生非常認可由實驗主講教師自制的教學視頻。學生普遍認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，對自己的學習很有幫助或極有幫助。對于MOOC、精品課程等網(wǎng)絡教學資源，學生普遍認為視頻質(zhì)量比較好，但網(wǎng)絡視頻實驗室的條件、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，學生反映由于生物實驗操作流程復雜、細節(jié)多，視頻僅在現(xiàn)場教學時間播放和學習，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，方便有需要的學生進行課前預習和課后回顧。

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