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体验、互动、探究,解锁最受学生欢迎的生物学通识课程

发布日期:2020年07月07日 08:10 点击次数:

编者按:日前,山东大学开展了校级本科教学成果奖评审工作,在全校范围内评选出50项优秀教学成果,涵盖一流本科教育体系建设、人才培养模式改革、学科专业与课程体系建设、教学内容更新与教学方法改革、创新创业教育改革、实践能力培养、教学团队与高水平师资队伍建设、教学管理与质量保障体系建设等内容,全部经过长期积累、创新性强,并取得了良好的应用效果。为引导广大教职医务员工积极投身教育教学研究与改革实践,进一步提高本科生教学水平和教育质量,特推出[教海撷英]系列报道,展示获奖教学成果的典型经验做法,发挥示范引领作用,推动持续深化改革,狠抓内涵建设,不断提高人才培养质量。

体验、互动、探究,解锁最受学生欢迎的生物学通识课程

你想让晦涩难懂的生物学课堂充满诗情画意吗?想唤醒自己全身的艺术细胞吗?想主宰你的生物学课堂吗?来,“趣味生物学实验”带你走进生命科学知识的海洋,模拟和重现神奇的大自然,让高深的生命科学知识充满趣味!

日前,由郭卫华教授带领的教学团队共同完成了《体验式、互动式、探究式的高校创新生物学通识课程建设与示范》教学成果。该成果以“生活科学化、科学趣味化”的课程设计理念,线上线下教学相结合的“个性化、智能化、泛在化”的实验教学模式,将“体验式、互动式、探究式”的教学方式融入到通识教育中,探索出了高校创新生物学通识课程建设新模式,荣获山东大学教学成果奖一等奖。

数字教材支撑,创建线上线下课程

生命科学代表了现代科学发展的最前沿,现代生物学基础知识已经成为高素质、复合型人才知识结构的重要组成部分。然而,目前高校通识教育中兼具科学性、趣味性的课程较少,难以激发学生的学习兴趣,进而培养学生的创新能力和科学探究精神。


基于此,郭卫华教授项目团队创新课程设计理念,精心筛选16个兼具科学性与趣味性并紧密联系生活的生物学实验,课程内容涉及从宏观到微观、从人体到环境等不同层面,涵盖动物、植物、微生物、人体生理、生化、遗传、分子、生态等生命科学领域的八个基础学科。采用专题的形式,项目以实验带动学生对相关生物学知识的理解和把握,体现高校通识课程的教育优势,获评“最受学生欢迎的选修课”,并入选学校“示范课堂”。

项目团队着力开展线上线下混合教学,《趣味生物学实验》MOOC课程是中国大学MOOC平台上第一门生物学通识教育实验课程,课程以学生熟悉或关注的生活场景导入,打造生动有趣的课堂氛围,把学生没有条件进行的实验通过演示变得可视化,突出每一个实验的知识点和实验操作、实验结果的内在联系,让学生“眼见为实”,综合运用“体验式、互动式、探究式”学教学方法,实现知识的逐步深入和科学探究能力的逐步提升。基于在线开放课程的新形态教材《趣味生物学实验数字课程》,已于2017年由高等教育出版社/高等教育电子音像出版社出版发行,扩大了项目的示范效应和共享范围。

凸显学生主体作用,创新学习模式

针对高校通识课程以大班教学、理论教学、记忆性教学为主、难以发挥学生主体作用的问题,项目团队改革传统的传授式学习模式,转变为“体验式、互动式、探究式”学习模式,教师由知识传输者转变为学习引导者、组织者、参与者,学生由被动接受知识转变为主动融入课堂。

“大肠杆菌绘图与诱导发光”让学生认识微生物转基因技术,理解并思考分子生物学技术对人类的影响;“农药残留的检测”让学生了解如何更有效地去除农残,并在课堂上吃上亲手检测过的、放心的时令水果;“人体电生理信号的采集分析”以心电图的采集分析为例,让学生了解和聆听自己身体的声音;“植物组培与试管苗诱导”不仅让学生自制个性的试管苗挂坠,更让学生对植物组织培养和无土栽培有一个全面的理解;“人工琥珀动植物标本的制备”则让学生模拟神奇的大自然过程,自制千姿百态的琥珀吊坠。

在生动、鲜明、奇妙的听觉、视觉、触觉、嗅觉冲击下,引导学生产生浓厚的求知欲,更好体验和探究更加全面、新颖、前沿、准确的科学知识、实验技能和治学理念,让高深的生命科学知识充满趣味。学生在兴趣驱动下激发创新热情,充分发挥主体作用,有效培养创造性思维、创新精神和创新能力。

虚拟仿真“智能+教育”复合培养模式,拓展实验广度与深度

目前通识教育课程往往存在科学定位较低、实验开课难、挑战度不足的问题,针对这一情况,课程团队打造了“个性化、智能化、泛在化”的实验教学模式。团队推进现代信息技术与实验项目深度融合,充分利用3D仿真、全景技术、动画技术等信息技术,采用ZBrush进行基础模型,通过C#语言实现3D交互,建立常见动植物精细3D模型,构建虚拟仿真模块,还原真实场景,让学生完成群落演替、生态修复等野外综合实验内容,在传授知识和技能的基础上,激发学生兴趣和创新意识。

项目团队打造的通识教育实验教学内容《黄河三角洲湿地生态系统演替与修复实验》突破了时间、空间限制,为实践教学提供了辅助功能,打破课堂、实践壁垒,缓解了科研、教学冲突,为理论教学提供了虚拟素材。该项目虚实结合、以虚补实,实现了随时随地学习、自主学习,并为学生提供开放性研究课题,获批2018年度国家虚拟仿真实验教学项目。群落演替与生态修复虚拟仿真实验教学项目实现了线上线下教学相结合的个性化、智能化、泛在化实验教学新模式。“智能+教育”复合培养模式拓展了通识教育实验教学的广度与深度、高阶性与挑战度。

在此基础上,项目团队代表山东大学主办了第五届全国生物和食品类虚拟仿真实验教学资源建设研讨会,并在会上成立了全国生物学和医学领域虚拟仿真实验教学创新联盟,进一步扩大了山东大学教学成果的影响力。

项目团队共有13名教师,均为经验丰富的一线教学、科研人员,研究领域包括生态学、植物学、动物学、微生物学、遗传学、发育生物学、生理学、分子生物学、功能基因组学。项目成员中既有具备深厚理论基础与实践经验的资深学者,又有精力充沛、善于钻研的年轻教师。他们共同打造的高校创新生物学通识课程“生活科学化,科学趣味化”建设成效显著,国内多家媒体进行了报道,如《教授和学生一起玩转科学》《边玩边学,趣味实验课成“抢手货”》《速来围观!教授和学生在实验室玩high了!》《令人着迷的生物课》等,引发广泛关注好评。

聚焦人才培养与通识教育中的关键问题,该教学成果具有可操作性、可复制性和很高的推广应用价值,特色鲜明,是高校通识教育课程的创新性突破和质的飞跃。今后,教学团队将以培养基础知识宽厚、创新意识强烈、具有良好自主研究能力和动手能力的通识型人才为目标,秉承“体验式、互动式、探究式”教学理念,进一步优化生物学通识课程建设,全面提升学生综合素质。近期,基于本成果的专著《高校创新生物学通识课程建设与示范》将由山东大学出版社出版。


【供稿单位:本科生院 生命学院    作者:杨晓玲 于晓娜 荆子曌    编辑:新闻网工作室    责任编辑:刘婷婷  】

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