智慧教室在生物技术概论教学改革中的应用
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【摘 要】课程教学改革是大学教育改革的主要内容。现代生物技术是一门理论性、实验性和实践性都很强的课程。在高等教育面临着素质教育、培养创新人才的新形势下，随着智慧教室在高等教育领域的广泛建设与应用，文章对如何构建智慧教室中促进学生深度学习的教学交互框架，提高高校师生的互动行为进行了分析，从教学思想、教学模式设计、反馈评价和知识拓展等方面阐述了在现代生物技术教学中的一些改革探索。
【关键词】现代生物技术;智慧教室;教学改革;创新能力
中图分类号： G642.0 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）26-0051-002
【Abstract】Course teaching reform is the main content of university education reform.Modern biotechnology is a theoretical，experimental and practical course.Facing the new situation of quality education and cultivating innovative talents in higher education，with the wisdom of the classroom construction and widespread application in the field of higher education，the article on how to build a wisdom promote students deep learning in the classroom teaching interaction framework，analyzes the interactions between teachers and students in colleges and universities，from the teaching idea，teaching mode design，feedback evaluation and knowledge development reform in the teaching of modern biological technology are expounded.
【Key words】Modern biotechnology;Smart classroom;Course teaching reform;Innovation capability
随着互联网技术的发展，网络化资源、网络化教室的建设与应用不仅拓展了教学活动的空间，更大大提升了老师的教学模式和学生个性化自主学习的改革。智慧教室就是指在网络化背景下，一种能优化教学内容呈现、便利学习资源获取、学生可以面对面交流互动，并具有情景感知和环境管理功能的新型教室[1]。智慧教室具备视听、计算机、投影、白板等设备，以利于师生互动和操作。未来智慧教室的发展可能由数字媒体到网络媒体，由电子化的课本、课桌、书包、白板等组成网络云端教室，所有资源上传教育云，进一步满足个性化学习的需要[2]。
以DNA重组技术为核心的现代生物技术从20世纪70年代诞生以来，因其在生物科学领域的重大应用而发展迅速，新技术新方法层出不穷，其各项成果正渗透到我们生活的方方面面。现代生物技术最显著的特点是分子水平的操作，细胞水平的表达，所涉及的内容抽象、深入、难以理解。如何充分利用互联网资源和现代媒体手段来探索新的教学方法，提高课堂教学效率，使学生更直观形象的了解现代生物技术的实验技术和最新的进展，是我们每个老师必须不断思考的问题。在互联网+时代，智慧教育的发展推动了教育现代化，通过构建智慧学习环境，实现个性化、创造性的教与学过程，进而促进学习者的智慧学习是现代教育的发展方向[3，4]。因此，充分利用智慧教室的条件，结合专业课程的特点创立新型的教学模式是未来智慧教育的发展必然要求，对专业课程的课堂教学模式改革研究具有重要意义。
1 生物技术概论课程特点
1.1 现代生物技术定义
现代生物技术诞生于20世纪70年代，以分子生物学和遗传学为核心理论基础，以DNA重组技术为核心技术，同时结合化学、生物信息学、生物分离工程、人工智能等尖端技术形成的综合性学科，其主要应用是可以按照人类的意愿对基因、基因组DNA等进行设计改造，以获得新的生物性状或者生物产品。
1.2 现代生物技術的主要研究内容
研究内容包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程、途径工程等领域，是一门具有广阔应用前景的新兴综合性学科。其中基因工程是生物技术的核心内容，是研究其他工程技术的工具。其中限制性核酸内切酶的发现与DNA的切割、DNA连接酶的发现与DNA片段的连接、基因工程载体的研究与应用是基因工程最基本的技术。近年来，随着生命科学理论的快速发展和实验方法的不断创新和改进，现代生物技术在揭示生命本质，物种的定向改造，新产品开发、生态环境保护以及疾病诊断和治疗等方面发挥着巨大的作用。
2 基于智慧教室的教学模式及其特点
2.1 基于智慧教室的教学模式
智慧教室充分将网络技术、数字媒体和人工智能模式等信息化技术应用到教学中，使教学内容呈现、学习知识的获取和交互式教学和学习等方面更加形象、方便。基于智慧教室的教学模式是指在智慧教室环境下，结合课程自身知识特点，设计出“问题导向+情境设计+交互式”的教学模式，充分发挥学习者的主动性和创造性，形成师生互动、个性教学、解决传统讲授式、教师主导式单一教学模式的弊端，提升学生主体地位并获得良好的教学效果[5]。
2.2 基于智慧教室的教学模式的特点 交互性与共享性是智慧教室的主要特征。在智慧课堂里，学生与学生、学生与老师、学生与平台之间能够进行交互，学习的内容以小组学习终端为主实时呈现。教学内容、每个小组成员就某一问题进行在线讨论和结果评价都可以同时呈现在教室的多屏上，实现多屏互动，极大地帮助师生进行无缝展示交流[6]。此外，共享性是智慧教室的另一个重要特征，通过智慧教室的硬件和软件设备及网络资源，通过在线平台实现资源的共享，使线上线下学习相结合，问题式、讨论式、协作式等教学模式灵活运用，更有利于师生互动，相互学习[7]。
3 基于智慧教室的现代生物技术概论教学模式设计
现代生物技术的知识体系结构庞杂，涉及学科较多，而且各项技术发展迅速，新产品和新成果层出不穷，仅依赖于课本教学很难让学生获得最新的知识及发展动向，如何把先进的教学手段与课程的教学内容有效结合，呈现多元化的教学方式和获得良好的教学效果，是现代生物技术概论教学过程中应该认真思考的问题，而智慧教室的应用为现代生物技术教学提供了很好的平台。本文主要从个人学习模式和协作学习模式两个方面，对基于智慧教室的现代生物技术概论教学模式设计进行分析，力争达到最优的智慧教学效果。具体的教学流程如下。
3.1 个人学习模式
首先对授课班级学生进行学情分析，对学生的个人能力、前导知识掌握水平、学习进度及效果等进行分析评价，制定个人学习空间，使学习者有针对性的高效学习。
（1）自助式个人学习模式
该模式是指学习者充分利用教师上传的云端资源，根据个人水平和偏好，自助选择学习资源，该模式具有极强的自主性和自助性，学生犹如购物者，按需采购学习“物品”，获取个性化的资源;教师犹如“配送员”和“导购”，为学习者提供资源和引导服务，使帮助学习者高效、准确地获取所需资源。
（2）探究式个人学习模式
探究式教学是一个引导学生思考的过程，改变了满堂灌输的传统模式，通过产品设计、项目驱动等教学设计，利用虚拟仿真技术模拟实验或生产过程，运用全息投影创设可视化场景，使抽象的内容变成虚拟化的仿真场景。教师与学生利用在线思维导图进行即时沟通，并对在探究过程中所遇到的难题进行远程指导。
（3）创新训练学习模式
在智慧教学中，学生是课堂的中心和主角。如何调动学生的积极性是课堂教学设计的标准。进行创新性训练是培养学生发散思维和创造能力的最好方式。生物技术是一个热点层出不穷，新技术快速发展的领域，老师利用智慧平台提供研究热点和未突破的问题，使学习者敢于突破“课程的框框”，敢于尝试运用所学知识去设计生物产品、改造生物性状、解决相关问题，达到创新训练的目的。在实验教学设計中，给学生提供开放的课题，结合学业导师的课题或者课程中的项目任务，自主设计，自助完成，达到创新训练的目的。
3.2 协作学习模式
（1）学情分析、智慧分组
对学生的学习内容、学习风格、学习水平和学习需求等个人信息进行诊断，对学生进行智慧分组，而不是简单地根据学生成绩情况进行均衡分组。比如有考研需求的，更关注热点和前沿知识，而以报考中学老师为目标的，对基础知识全面掌握更好一些。合理、科学的分组可以使学生有更多共同交流的话题，更好的协作学习。
（2）成果展示、小组互评
结合组内讨论形成统一的学习任务和学习计划，依据每位成员的学习能力、学习风格、个性特征和学习需求进行分工，在任务完成过程中尽显每位成员的最大化能力，对于出现的问题，可以通过移动设备与老师进行交流，获取学习建议，对于各组的学习成果，每组轮流推荐组内各成员进行展示，共享学习成果，集体互评，形成学业成绩的一部分。
4 反馈评价
4.1 诊断性评价
通过云计算、数据分析和情境感知获取学习者的学习信息。在在课前编排不同的测试题目对学习者进行测试，了解其准备情况和水平，设计有针对性的教学方案和可行的教学程序，提供教学的有效性和有益性。
4.2 形成性评价
学习过程中，教师通过云平台实时了解掌握学生的学习状态，与学生进行沟通，进行答疑解惑和讨论，对学生的学习态度、学习效果、学习潜质进行评价。
4.3 总结性评价
总结性评价是对学生整个学习过程和学习效果的评价。与传统教学评价的不同，在以智慧教室为教学平台的教学过程中，学习者的学习状况是可视化的、可以量化的，可以利用大数据进行分析，由此（下转第56页）（上接第52页）教师可以做成更真实全面的评价。在课程结束时对学生进行测试，结合学习过程、学习效果进行总结性的评价，得出该课程的最终成绩。
5 学习效果总结，知识拓展
学习的有效性和可持续性是大学教学必须具备的特性，对每一个学习节点进行分析总结，是教学的必要环节。智慧教室具有可获取、可感知、可评价、可管理和强交互等特征[1]，在智慧课堂中的智能感知系统和大数据分析系统可及时了解学生的课堂学习情况，判断其是否达到了预期的学习效果和存在的问题。根据学生的学习水平，制定个性化的学习任务和资源向学习者智慧推送，为学习者课后学习提供帮助，并适当进行拓展探究，以达到可持续学习的目的。
【参考文献】
[1]黄荣怀，胡永斌，杨俊锋，等.智慧教室的概念及特征[J].开放教育研究，2012，（2）：22-27.
[2]胡旺，杨成.基于智慧教室的教学模式设计研究[J].广东开放大学学报，2015，24（04）：87-92.
[3]朱云霞，张红玲.“互联网+”背景下高校教学改革初探[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2019（02）：61-63.
[4]朱庆莉，顾恒，许传秀，杨庆凤，李静.互联网背景下普通高校教学改革与发展的研究[J].当代教育实践与教学研究，2019（01）：40-42.
[5]石映辉，彭常玲，张婧曼，等.智慧教室环境下的高校师生互动行为分析[J].现代教育技术，2019，29（01）：45-51.
[6]管珏琪，陈渠，楼一丹，等.智慧教室环境下的课堂教学结构分析[J].电化教育研究，2019，40（03）：75-82.
[7]易祯，吴美玉.信息化进程中智慧课堂教学模式研究[J].高教学刊，2018（24）：121-123.
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