PBL教學(xué)法在生物數(shù)碼顯微形態(tài)實驗教學(xué)中的應(yīng)用探索

1、 PBL教學(xué)法在生物數(shù)碼顯微形態(tài)實驗教學(xué)中的應(yīng)用探索 陳莎 李少斌 李利摘 要 顯微形態(tài)觀察是高校微生物學(xué)、動物學(xué)和植物學(xué)等實驗教學(xué)中的重要內(nèi)容?；跀?shù)碼顯微互動系統(tǒng)，在生物顯微形態(tài)實驗教學(xué)中引入基于問題式學(xué)習(xí)教學(xué)法，利用所創(chuàng)建的包括課件、視頻錄像、圖片等在內(nèi)的共享教學(xué)資源包，精心設(shè)計教學(xué)問題，讓學(xué)生獨立思考，自主學(xué)習(xí)教學(xué)資源包，并通過制片、鏡下觀察等操作實踐，拍攝鏡下的典型視野，以小組合作的方式進行集體討論后，提交基于上述問題的實驗報告，教師據(jù)此進行考核和點評。該教學(xué)法不僅加深了學(xué)生對專業(yè)知識的理解，提高了學(xué)生解決問題的技能，同時培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合思維能力。Key 數(shù)碼顯微互動系

2、統(tǒng);基于問題式學(xué)習(xí);顯微形態(tài);實驗教學(xué)：G642 ：B：1671-489X（2020）14-0119-03Exploration of PBL Teaching Method in Biological Digital Micro-scopic Morphology Experiment Lesson/CHEN Suo， LI Shaobin， LI LiAbstract Microscopic morphological observation is an important part of experimental lessons in microbiology， zoology and

3、botany. Based on the digital microscopic interactive system， this paper intro-duces the problem-based learning （PBL） teaching method in biologi-cal microscopic morphology laboratory course. Using the teachingresources share package including coursewares， video recordings， pictures， etc.， carefully d

4、esign teaching questions， so that students can think and learning independently by resource packages. Throughthe operation practice of making sample tablets， observing samplesstructure by microscopes， learning the capture skills of the typicalfield of samples under the microscopes. After carrying ou

5、t team dis-cussions using group cooperative approach， submitting experimental reports based on the above questions， and then teachers will evaluateand make a comment accordingly. The teaching method not only deepens understanding of professional knowledge on students and improves their problem-solvi

6、ng skills， but also cultivates their inde-pendent learning abilities and comprehensive thinking abilities.Key words digital microscopic interactive system; PBL; microscopicmorphology; experiment teaching1 前言在微生物學(xué)、動物學(xué)、植物學(xué)等高校生物學(xué)系列課程的實驗教學(xué)中，微觀形態(tài)與結(jié)構(gòu)的顯微觀察是必不可少的實驗內(nèi)容1-3。在傳統(tǒng)的微觀形態(tài)實驗教學(xué)中，鏡下標本在觀察時具有絕對的獨占性，存在很多弊端

7、，如教學(xué)示范性差、教學(xué)內(nèi)容局限、教學(xué)資源難以共享、互動性差、教學(xué)效率低下、實驗表現(xiàn)難以考核等4-5。為了改善實驗教學(xué)條件，提高教學(xué)質(zhì)量，近年來國內(nèi)很多高校引入數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)碼顯微鏡、計算機及局域網(wǎng)組成，是針對顯微實驗教學(xué)開發(fā)的開放性平臺，具有圖像捕捉、鏡下實時監(jiān)控、多畫面自由投影、雙向數(shù)據(jù)傳輸、雙向語音對話等強大功能，能夠彌補傳統(tǒng)顯微實驗教學(xué)的缺陷6。盡管顯微互動系統(tǒng)的普及和使用改善了實驗教學(xué)的教學(xué)條件，但是傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法仍然將學(xué)生限制在獲取知識的層面，學(xué)生缺乏動手和動腦的習(xí)慣，傳統(tǒng)的教學(xué)法在提升學(xué)生思維能力和解決問題能力上存在瓶頸?；趩栴}式學(xué)習(xí)（Problem-base

8、d learning，PBL）教學(xué)法是倡導(dǎo)讓學(xué)生通過提前自學(xué)、獨立思考、合作解決問題和集體討論來培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和綜合思維能力的新型教學(xué)方法和理念7。PBL教學(xué)是以問題為基礎(chǔ)、學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)，將學(xué)習(xí)放置到有現(xiàn)實意義的問題情境中，通過小組討論式教學(xué)揭示問題背后的科學(xué)知識，旨在加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解，提高學(xué)生解決問題的技能，增強自主學(xué)習(xí)的能力8。生物學(xué)微觀形態(tài)實驗涉及植物學(xué)、動物學(xué)和微生物學(xué)等課程方面的內(nèi)容，要求學(xué)生熟練掌握顯微鏡的使用方法、顯微觀察樣本的制作和樣本微觀形態(tài)與典型結(jié)構(gòu)的認知1-3。這類實驗是以學(xué)生為主體，教師圍繞學(xué)生開展的實踐認識過程，區(qū)別了傳統(tǒng)以教師為中心、以課堂講授為

9、主的教學(xué)模式，適合PBL教學(xué)法的應(yīng)用和推廣。目前，雖然數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)、植物學(xué)、動物學(xué)、微生物學(xué)等課程的實驗教學(xué)中取得良好效果9-12，但是如何基于數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)將PBL教學(xué)法科學(xué)合理地應(yīng)用于生物學(xué)顯微形態(tài)實驗教學(xué)中，充分發(fā)揮PBL的特點，以更好地提升教育質(zhì)量，還有待進一步探索。2 目前生物學(xué)顯微互動實驗教學(xué)中存在的問題盡管教學(xué)效率得到提升，但傳統(tǒng)的培訓(xùn)模式并未改變 數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)中教師通過高清網(wǎng)絡(luò)攝像可以多通道、實時觀看學(xué)生鏡下成像。系統(tǒng)自帶LED指針可以方便地指向視野中任意位置，便于開展討論。雙向語音傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)全班通話、師生對講、學(xué)生示范和分組討論，解決了傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中顯微鏡

10、下樣本鏡像獨占性問題，教學(xué)模式從“點對點”拓展到“點到面”，教學(xué)效率大大提升。數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)的應(yīng)用解開了教學(xué)手段和硬件的束縛，極大地解放了教師，但實驗教學(xué)方式仍然未跳出“灌輸式的培訓(xùn)”框架。被動學(xué)習(xí)，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動性和探索性 高等教育的目的是教育而不是培訓(xùn)，實驗教學(xué)是通過實踐過程引導(dǎo)強化思考，提升認知，實現(xiàn)過程教育。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)一般是“教師講、學(xué)生聽”，教師是知識的輸出方，學(xué)生是接受方，學(xué)生處于被動地位。學(xué)生的學(xué)習(xí)只能跟隨教師的思路，為了解知識而學(xué)習(xí)，不需要進行深層次的思考，造成多數(shù)學(xué)生存在應(yīng)付差事的心態(tài)，學(xué)生的主動性和探索精神被抑制。重結(jié)果、輕過程的考核方式，難以反映學(xué)生實踐效果 實驗

11、考核是檢測教學(xué)質(zhì)量和反映學(xué)生能力的必要手段，但不是唯一的手段。數(shù)碼顯微互動實驗教學(xué)雖然實現(xiàn)了現(xiàn)場鑒定、電子考場等考核技術(shù)，創(chuàng)新了考核方式，但本質(zhì)上仍然是重結(jié)果、輕過程的考核方式。學(xué)生在顯微觀察中的表現(xiàn)包括鏡下成像的正確與否、成像標本的結(jié)構(gòu)認知，還應(yīng)包括實驗中知識的拓展、深度的思考以及積極的討論等課堂表現(xiàn)。目前，生物顯微觀察實驗的考核方式很難真實反映學(xué)生的能力水平，無法科學(xué)評價教學(xué)效果。3 PBL教學(xué)法在生物學(xué)數(shù)碼顯微形態(tài)觀察實驗中的創(chuàng)新舉措創(chuàng)建共享教學(xué)資源包，方便學(xué)生自主查閱和學(xué)習(xí) 在以往的實驗教學(xué)過程中，教師和學(xué)生都能夠觀察到很多典型的動植物或微生物微觀形態(tài)和結(jié)構(gòu)，但是沒有辦法保存下來。借助

12、數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)，教師可以方便地創(chuàng)建教學(xué)資源包，包括教學(xué)課件、教學(xué)錄像、演示錄像、顯微圖片集、問題幫助、學(xué)生手冊等內(nèi)容，在每臺學(xué)生端電腦中進行共享。在PBL教學(xué)中，教學(xué)問題一旦布置后，各小組可以根據(jù)各自的實際需要和學(xué)習(xí)愿望，通過共享教學(xué)資源包自主查閱與學(xué)習(xí)，而不一定非要直接向教師尋求幫助。另外，共享教學(xué)資源包也可以幫助學(xué)生在PBL課前準備中發(fā)揮作用，提高準備效率，擴展教學(xué)信息量，豐富教學(xué)內(nèi)容。充分利用數(shù)碼顯微互動平臺，精心設(shè)計問題激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)興趣 在生物學(xué)顯微形態(tài)實驗教學(xué)中，充分利用數(shù)碼顯微互動平臺的互動功能，設(shè)計有一定難度、需要分析判斷后才能得出結(jié)論的標本觀察，精心設(shè)計問題，引導(dǎo)學(xué)生積

13、極思考、主動探索，以小組合作的方式解決問題。每個PBL小組要對各標本制片、觀察、拍照，運用圖像處理軟件在照片上對形態(tài)、結(jié)構(gòu)等相關(guān)問題進行標注和說明，并匯總成一份基于上述問題的實驗報告，通過作業(yè)提交系統(tǒng)向教師端電腦提交作業(yè)。教師在點評各小組的實驗報告前，每個PBL小組選派一名代表進行發(fā)言匯報，闡述本組的實驗結(jié)果及判斷依據(jù)，同組內(nèi)的成員可以適當補充，不同組的成員有異議可以電子舉手提問。這種全面的互動教學(xué)模式可以打破傳統(tǒng)顯微實驗課堂沉悶和枯燥無聊的現(xiàn)象，學(xué)生任務(wù)明確，主動探究，有利于發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生互助合作的團隊意識，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思

14、維，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力。過程考核和結(jié)果考核相結(jié)合，創(chuàng)新考核方式 PBL教學(xué)是以問題為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生主動探究的一種教學(xué)組織方式。這種組織方式并不能對教學(xué)結(jié)果進行評價，需要設(shè)計相應(yīng)的考核方式。PBL教學(xué)涉及PBL小組討論研究、遞交實驗報告、PBL小組選派代表匯報發(fā)言及集中討論等環(huán)節(jié)，各PBL小組在各環(huán)節(jié)有不同的表現(xiàn)，因此，重點關(guān)注實驗過程中各小組的表現(xiàn)，如關(guān)注各PBL小組研究的思路、小組代表發(fā)言的廣度和深度、集中討論中學(xué)生的表現(xiàn)等。另外，教學(xué)過程中還可利用數(shù)碼顯微互動平臺的實時監(jiān)控、拍照錄像、電子考場等功能，組織現(xiàn)場鑒定和電子考場，對教學(xué)結(jié)果進行評價。現(xiàn)場鑒定是指在教學(xué)現(xiàn)場，學(xué)生根據(jù)

15、題目要求，現(xiàn)場制片、觀察、拍照或錄像，對照片或錄像進行標注說明后提交結(jié)果。在學(xué)生現(xiàn)場操作過程中，教師可在主機電腦端實時監(jiān)控，從而實現(xiàn)過程考核，將過程考核的結(jié)果作為課程成績記錄在案。整個課程結(jié)束后，可以通過電子考場來測試學(xué)生對實驗技能的掌握情況，作為數(shù)碼顯微互動和PBL教學(xué)效果的反饋。電子考場的考卷要求圖文并茂以區(qū)別于理論知識考試，教師需事先收集實驗教學(xué)中典型的生物形態(tài)組織圖片，構(gòu)建圖文并茂的實驗考核電子題庫，由考試系統(tǒng)隨機抽取生成不雷同的電子考卷分發(fā)給每個考生，讓他們現(xiàn)場獨立完成。以上考核方式將彌補傳統(tǒng)顯微實驗教學(xué)考核的不足，可以實現(xiàn)對學(xué)生實驗技能的客觀評價，能真實反映學(xué)生能力和教學(xué)效果。4

16、實施中容易出現(xiàn)的問題及解決對策問題設(shè)計的不合理或超出學(xué)生的自主研究能力，容易阻礙PBL教學(xué)的開展 PBL教學(xué)是以問題為導(dǎo)向的一種教學(xué)模式，教師以實驗內(nèi)容為單位，根據(jù)實驗教學(xué)內(nèi)容合理設(shè)計適合學(xué)生開展自主研究的問題體系尤為重要13。問題之間緊密聯(lián)系和環(huán)環(huán)相扣，既要符合實驗內(nèi)容，又要符合實際，不能難度太大，超出學(xué)生的自主研究能力;也不能太過簡單，無法激發(fā)學(xué)生的探究興趣。設(shè)計時可以設(shè)計多個由淺到深的問題，實施時應(yīng)遵循由簡單到復(fù)雜的原則，逐步向各PBL小組提出。比如組織撕剝制片法是植物表皮組織觀察中常用的實驗方法，在植物表皮結(jié)構(gòu)觀察實驗中可以首先提出：為什么雙子葉蔬菜的表皮很容易撕剝，而禾本科如水稻的表

17、皮很難撕好？繼而引導(dǎo)出怎樣觀察水稻表皮細胞結(jié)構(gòu)？怎樣消除葉綠素對顯微觀察的影響？最后歸納總結(jié)不同的染料在顯微結(jié)構(gòu)觀察中的作用。通過以問題為導(dǎo)向，在解決問題過程中獲取知識，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和提升學(xué)生的動手能力。討論中學(xué)生積極性不高，PBL教學(xué)質(zhì)量難以控制 PBL教學(xué)是以小組為單位進行實驗操作和自主討論，由于學(xué)生是討論的主體，其知識廣度和深度限制了討論內(nèi)容的選擇和深入，往往出現(xiàn)很多本應(yīng)討論的議題被忽略或者討論的重點問題無法長時間維持。另外，高校長時間開展灌輸式教學(xué)后，學(xué)生更習(xí)慣于接受知識的傳承，而非獨立研究、發(fā)現(xiàn)、思考和總結(jié)。在PBL教學(xué)最重要的討論環(huán)節(jié)，容易出現(xiàn)學(xué)生參與討論的積極性不高等問題。

18、因此，在數(shù)碼顯微互動平臺中推廣PBL教學(xué)，學(xué)生對數(shù)碼顯微系統(tǒng)有著濃厚的興趣，但在討論環(huán)節(jié)極易出現(xiàn)冷場現(xiàn)象。這種情況需要教師的介入，可以選用生物學(xué)文獻中發(fā)表的顯微形態(tài)案例進行引導(dǎo)式的閱讀分析來作為討論的補充內(nèi)容14，也可采用點名表揚、加分獎勵等形式促進學(xué)生積極參與討論環(huán)節(jié)。PBL教學(xué)對師生要求更高，課程耗時較長 PBL教學(xué)實施過程通常是由布置問題分組研究集體討論歸納總結(jié)組成，與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)相比，PBL教學(xué)額外增加了集體討論和歸納總結(jié)兩個環(huán)節(jié)，無形中壓縮了學(xué)生開展實驗的時間15。在保證學(xué)生使用數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)開展實驗的前提下，PBL教學(xué)耗時相應(yīng)增加，教學(xué)節(jié)奏更加緊湊，對教師和學(xué)生的要求更高。因此

19、，教師和學(xué)生提前做好實驗準備是PBL教學(xué)實驗順利開展的前提。教師可以在每次實驗課結(jié)束前，布置下次實驗課的任務(wù)，將課程設(shè)計交給PBL小組學(xué)生，讓學(xué)生通過查文獻、上網(wǎng)等多種渠道提前做好準備。5 結(jié)語創(chuàng)新和實踐能力的培養(yǎng)是高等教育永恒的使命，以提高學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新意識為目的的探索是值得鼓勵的，但是任何方法的實踐一開始都不會完美無缺，需要逐步探索和完善。本文基于顯微互動系統(tǒng)，在生物顯微形態(tài)實驗教學(xué)中運用PBL教學(xué)法，在教學(xué)質(zhì)量和效率方面取得良好的效果，培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考及合作研討的習(xí)慣。但是顯微互動聯(lián)合PBL教學(xué)法在生物微觀形態(tài)實驗教學(xué)實踐中仍然存在一些值得商榷的地方。比如：顯微互動和PBL教學(xué)同時

20、應(yīng)用于實驗教學(xué)中，二者平衡如何把握？突然從傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成獨立探索的PBL教學(xué)模式，學(xué)生的可接受程度和由此產(chǎn)生的焦慮或反感情緒如何化解？教師的教學(xué)思路是否清晰？由于學(xué)生自身能力不足或者提前準備不夠，導(dǎo)致各小組研究解決問題快慢程度不同，在此狀況下，課堂教學(xué)內(nèi)容如何推進？如何解決小組合作模式和個人濫竽充數(shù)的問題，確保小組中每個人都有明確的定位和充分發(fā)揮各自的作用？定性和定量的評價體系如何構(gòu)建？等等。只有把這些問題解決好，PBL教學(xué)才能真正成熟地應(yīng)用于數(shù)碼顯微互動的實驗教學(xué)中，取得理想的教學(xué)效果。Reference1姜在民，易華.植物學(xué)實驗M.陜西：西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社，2016：1-10.2姜乃澄，盧建平.動物學(xué)實驗M.杭州：浙江大學(xué)出版社，2010：1-9.3沈萍，陳向東.微生物學(xué)實驗M.北京：高等教育出版社，2007：69-81.4李寧寧，石科，李曉英，等.顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)在組織學(xué)實驗教學(xué)和考核中的應(yīng)用與效果評價J.中國醫(yī)藥導(dǎo)報，2015（31）：135-138.