“基因工程”翻转课堂教学模式改革案例分析
姚丹 关淑艳 刘思言 刘树英 孙喆
摘 要：“基因工程”是高等院校生物科学专业一门重要的核心课程，在工业、农业、基础医学等领域具有重要的支撑作用。本文以“聚合酶链反应（PCR）”为教学案例，对翻转课堂教学模式在“基因工程”课程中的应用进行了研究与实践，探讨其在提升教学效果中的优势和特点，为今后“基因工程”课程教学改革提供了新的思路。
关键词：基因工程 翻转课堂 教学模式
21世纪是“生物技术”的时代，生物技术产业的迅速发展，使得基因工程术语成为了现代生命科学的共同语言，并使得“基因工程”成为了生物科学专业学生最为重要的必修课程之一[1]。该课程以生物化学、遗传学、细胞生物学、分子生物学为基础，重点讲述基因克隆的原理及操作技术，了解基因克隆和DNA分析在生物技术、农业、医学、法医学等领域在研究进展、存在问题及新策略等内容，拓宽学生在生命科学领域的知识面，为日后其它专业课程的学习及就业打下坚实的基础。
一、“基因工程”教学模式改革的必要性
“基因工程”作为生物学研究领域中的一门新兴学科，其讲授的内容不仅涉及基本原理，而且涉及到许多基本研究方法和操作技术，该课程内容抽象，实践性较强。但是目前，国内“基因工程”课程的教学模式多采取传统的“满堂灌”方式，以教师教为主，学生听为辅，要使学生在有限的课时内完全理解和掌握这门晦涩的课程，面临巨大的问题和挑战。学生在课堂上接收大量的知识信息，如果课后不能及时进行认真系统的复习，是很难完全理解和消化的。日积月累，学生就会逐渐丧失学习的自信心，进而失去学习兴趣[2]。吉林农业大学基因工程课程具有良好的前期基础，2008年被评为“省级优秀课程”，2009年被评为“省级精品课程”，2010年被评为“双语教学示范课程”，2017年该课程被列我校首批重点建设的省级在线课程[1，3]。基于以上课程教学特点和前期基础，近年来课程组尝试采用翻转课堂的授课形式。目的是激发学生学习的积极性，使学生主动参与到教学过程中来，变被动听课为主动学习，解决 “基因工程”课程教学内容繁多与课时数短缺的矛盾，探索更加高效的教学模式。
二、翻转课堂在“基因工程”教学中的案例分析
“基因工程”课程内容主要包括重组DNA技术、基因工程载体、全细胞DNA提取、限制性内切酶、外源DNA转化、核酸杂交、聚合酶链反应PCR、转录组学、蛋白质组学、功能基因组学等诸多内容。其中“聚合酶链式反应（PCR）”是基因工程的核心技术，其应用性较强，我们以这一章节内容进行翻转课堂教学模式的案例分析，具有一定的代表性。
1.课前准备阶段
要进行翻转课堂设计，首先建立课程讨论网络平台，明确翻转的原则及教学目的。优质的教学资源是翻转课堂教学效果的重要保障。首先基因工程课程组的主讲教师以教学大纲为主导，以解决实际问题为目标，将“聚合酶链反应（PCR）”这一章节中的重点、难点和要求学生必须掌握的知识点列出。然后由主讲教师将精心准备的教学资源，即在线课程的PPT讲解视频、与聚合酶链反应（PCR）内容相关的Flash动画、电子图书以及相关的预习习题等上传至授课班级的QQ群中，除此以外，还提供了一些与“聚合酶链反应（PCR）”研究内容相关的综述及研究论文。与此同时，主讲教师还利用班级QQ平台建立课程讨论小组，有计划地组织学生在课前就该章节中涉及到的一些重点和难于理解的问题进行讨论，引导学生更深入地理解相关内容。学生可以利用互联网及电脑、平板、智能手机等各种移动终端进行个性学习、在线学习、碎片化学习[2]。这种方式使学生的学习不再拘泥于特定的时间和空间，针对个体差异，一方面学生可以按照自己的学习节奏在轻松的氛围中学习，另一方面学生还可以对教学资源中涉及到的重点和难点内容进行反复学习。这种方式可以有效地弥补“基因工程”课程授课时数少、内容繁多的问题，并能兼顾不同层次学生的接受能力，有利于新知识的消化和吸收。
2.课上实施阶段
充分的课前准备阶段可以有效地提高翻转课堂的教学效率。教师通过课前与学生的互动答疑，可以提前了解到学生的学习困难，可以针对性的在课上實施阶段给予有效的指导[4]。在课堂上授课教师可以组织同学以学习小组的形式进行互动、交流，更有助于促进学生知识的吸收内化过程。以“聚合酶链反应（PCR）”这一章节的学习为例，主讲教师通过课前互动交流了解到学生通过课前准备阶段的学习，已经能够了解和掌握“聚合酶链反应（PCR）”的基本原理、操作步骤、影响因素和应用等重点内容，但是学生对于“如何设计引物、如何分析和解决PCR反应中常见的问题”还是一头雾水。针对这一情况，主讲教师在课堂上首先以案例讲解的形式先提出问题，然后引导学生利用不同的软件设计引物，并结合引物设计的原则和方法对设计结果进行比对分析，让学生不仅能够掌握理论知识，更能够了解软件的使用，最终通过比对分析设计出最为理想的引物序列;同时主讲教师还将学生分成不同的学习讨论组，由教师先给出一些PCR电泳结果的案例，让学生针对电泳结果讨论“导致该现象出现的原因及提出合理的解决方案”，教师可以随时参与到小组讨论的过程，鼓励学生参与解决问题，提出和讨论问题，并根据讨论的情况给予一定的指导，这样才能真正突出翻转课堂的教学理念，强化学生自主学习地位，让学生在课堂讨论中锻炼思考问题和解决问题的能力[2]。
3.课后巩固阶段
课堂教学结束后主讲教师要根据授课的实际情况，及时进行课后反思，梳理课上实施阶段学生参与讨论出现的问题，并针对性的提出解决问题的新思路和新方法。对翻转课堂教学模式下“聚合酶链反应（PCR）”这一章节的教学效果进行测评，一方面是检测学生的学习效果，另一方面也是对现有教学资源进行测评。如果主讲教师发现大部分学生通过反复学习仍然无法理解某些知识点，这时就要针对性的改变讲解方式，例如更新教学短片或讲解视频，或者增加一些辅助资料。此外，课堂教学结束后，主讲教师及时针对课上教学情况做好总结，并将重点学习内容和相关测试题发布到网络，供学生课后复习和自我检测。通过几轮的课堂授课实践可以看出，将翻转课堂教学模式应用于本章节的教学中，学生的学习热情更高，主动性更强，气氛更活跃，学生对知识的掌握和运用能力都有明显的提升，提高了教学效果。
结语
在 “基因工程”教学实践中，我们发现采用翻转课堂这种“先学后教”的方式更符合教学规律。从学生的角度考虑，翻转课堂教学改变了传统教学中“一刀切”模式，改“一刀切”为“个性化”教学，使学生可以根据自己的学习能力和消化水平定制出个性化的学习计划，在一定程度上解决了因材施教的问题。但是我们也应该清楚的看到，目前大多数国内学生因为长期受传统教学方式的影响，在学习中缺乏主动性和创新精神，不擅于提问和主动学习，这两点在很大程度上影响和制约了翻转课堂的教学效果。从教师的角度考虑，翻转堂课教学不仅要求教师能够在课堂上传授知识，更能够通过提问、通过和学生之间的互动、交流，把握学生的学习效果。从某种角度讲，教师的教学任务不是减少了，而是有所加强，特别是组织和驾驭课堂的能力有了更高的要求。如何才能更好地发挥翻转课堂教学模式的优势，需要在以后的教学实践中不断摸索和总结[5]。
参考文献
[1]姚丹，王丕武，关淑艳，等.关于“基因工程”精品课程建设的实践与思考[J].长春理工大学学报，2012（1）：135-136.
[2]孙飞龙，孙先锋，王晓军，等.“分子生物学”翻转课堂教学模式研究与实践[J].新课程研究旬刊，2017（8）：44-45.
[3]王广印，陈碧华，李新峥，等.蔬菜栽培学实践性教学模式的创新与实践[J].实验室研究与探索，2010（4）：127-130，170.
[4]贾和平.基于翻转课堂的翻译工作坊教学模式研究[J].现代教育科学，2015（9）：114-118.
[5]黄荣，赵延君，刘金红."翻转课堂"在高职市场营销教学中的问题和对策探析[J].新课程（下），2015（10）：21-21.
作者简介
姚丹（1977—），女，吉林长春人，教授，硕士生导师，主要从事基因工程课程的教学与研究。
