翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的設(shè)計(jì)與思考

林雁冰，顏 霞，邱 立，陳衛(wèi)民

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，陜西楊凌712100）

“翻轉(zhuǎn)課堂”（flipping classroom）或“顛倒課堂”近年來(lái)成為全球教育界關(guān)注的熱點(diǎn)，被加拿大《環(huán)球郵報(bào)》評(píng)為2011年“影響課堂教學(xué)的重大技術(shù)變革”［1］。這種起源于美國(guó)的開(kāi)放式教學(xué)模式借助網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為學(xué)生構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境，把傳統(tǒng)的知識(shí)傳授和知識(shí)內(nèi)化過(guò)程顛倒，讓學(xué)生在課余時(shí)間通過(guò)微課等資源完成預(yù)設(shè)知識(shí)點(diǎn)和概念的自主學(xué)習(xí)，將課堂變成教師與學(xué)生互動(dòng)場(chǎng)所，主要用來(lái)答疑解惑，它改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的師生角色和對(duì)學(xué)習(xí)時(shí)間利用方式。有學(xué)者認(rèn)為“翻轉(zhuǎn)課堂”，是把老師白天在教室上課，學(xué)生晚上回家做作業(yè)的教學(xué)結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，構(gòu)建學(xué)生白天在教室完成知識(shí)吸收與掌握的知識(shí)內(nèi)化過(guò)程，晚上回家學(xué)習(xí)新知識(shí)的教學(xué)結(jié)構(gòu)［2］。

翻轉(zhuǎn)課堂已成為美國(guó)日漸流行的創(chuàng)新教學(xué)模式，2012年初翻轉(zhuǎn)課堂的概念傳入我國(guó)［3］，近年來(lái)，有較多文獻(xiàn)比較了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)缺點(diǎn)［4－7］，很多學(xué)校和老師躍躍欲試，但受各方面因素限制，國(guó)內(nèi)真正實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的高校較少。

微生物學(xué)是研究微生物生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，與細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)并稱(chēng)為現(xiàn)代生命科學(xué)的三大支柱學(xué)科之一，微生物學(xué)在動(dòng)醫(yī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)、科學(xué)研究中，對(duì)有效處理微生物感染、治療、防范等問(wèn)題具有重要作用，在現(xiàn)代動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)科中微生物學(xué)是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。筆者所在學(xué)校動(dòng)物醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)有微生物學(xué)課程，雖然開(kāi)設(shè)了56節(jié)理論和32節(jié)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，但學(xué)生普遍反映學(xué)完后對(duì)微生物實(shí)驗(yàn)操作技能掌握不夠，影響了學(xué)生后續(xù)科研實(shí)踐和科學(xué)研究工作。鑒于此，根據(jù)筆者多年從事微生物教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂的理解，擬探討將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1 微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)

相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂具備兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是翻轉(zhuǎn)課堂可以通過(guò)控制課前課程資源實(shí)現(xiàn)差異化教學(xué)、分層次教學(xué)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)“齊頭并進(jìn)”的缺陷，顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果［7］。翻轉(zhuǎn)課堂是一種全新的教學(xué)結(jié)構(gòu)，在不同環(huán)節(jié)具有不同的特點(diǎn)，它由“重結(jié)果”轉(zhuǎn)為“重過(guò)程”，由“以教促學(xué)”轉(zhuǎn)為“以學(xué)定教”等［8］。二是提高動(dòng)手能力，促進(jìn)理論與實(shí)踐結(jié)合。翻轉(zhuǎn)課堂大幅拓展了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的時(shí)空限制。學(xué)生可以利用更多的時(shí)間與空間體會(huì)理論與實(shí)踐的聯(lián)系，通過(guò)反思交流、評(píng)價(jià)反饋等課堂環(huán)節(jié)，能更有效促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合［7］。

1.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程為32學(xué)時(shí)，涵蓋的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)后僅掌握了微生物實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，但普遍反映課程結(jié)束后大多學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容印象不深。因而在以后也無(wú)法組合使用多項(xiàng)微生物操作技能解決畢業(yè)設(shè)計(jì)及科研訓(xùn)練、科學(xué)研究中的復(fù)雜問(wèn)題。傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容中沒(méi)有涉及綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、思考能力和創(chuàng)新能力。為此，可以通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，嘗試讓學(xué)生在課余時(shí)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)微生物實(shí)驗(yàn)的一般性操作，實(shí)驗(yàn)課上老師就學(xué)生存在的共性問(wèn)題進(jìn)行解答，節(jié)約一般性操作占用的課時(shí)，壓縮驗(yàn)證性試驗(yàn)內(nèi)容，增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)掌握的熟練程度。

表1 翻轉(zhuǎn)課堂前后動(dòng)醫(yī)專(zhuān)業(yè)微生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較Table 1 Comparison of before and after“flipped classroom”on microbiology experiments in veterinary medicine

1.2 教學(xué)內(nèi)容改革

教學(xué)內(nèi)容的改革主要基于在學(xué)時(shí)不變的情況下，壓縮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占用的學(xué)時(shí)，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)，讓學(xué)生在掌握動(dòng)醫(yī)微生物基本實(shí)驗(yàn)操作技能基礎(chǔ)上，通過(guò)綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，特別是后者，利用微生物學(xué)知識(shí)嘗試解決動(dòng)醫(yī)學(xué)科若干基本科學(xué)問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)一步熟練微生物學(xué)科基本實(shí)驗(yàn)操作技能。采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式前后實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較見(jiàn)表1。

改革后，在類(lèi)型上由驗(yàn)證性＋綜合性變?yōu)轵?yàn)證性＋設(shè)計(jì)性＋綜合性，突出了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)和對(duì)實(shí)驗(yàn)操作能力的提升；在數(shù)量上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由11個(gè)增加到15個(gè)，規(guī)定學(xué)時(shí)內(nèi)學(xué)生將進(jìn)行更多實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)習(xí)更多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；在質(zhì)量上驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)由10次減少為5次（內(nèi)容實(shí)則沒(méi)有減少），設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)由無(wú)增加到3次，并用3次試驗(yàn)開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn)（具體內(nèi)容待定），創(chuàng)造性開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1.3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

將“普通光學(xué)顯微鏡使用與細(xì)菌形態(tài)觀察”等12個(gè)基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制作成視頻，讓學(xué)生在課余時(shí)間學(xué)習(xí)微生物專(zhuān)業(yè)基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，在觀看視頻和完成技術(shù)路線(xiàn)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、觀察問(wèn)題的能力，在學(xué)生基本掌握實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)的前提下，利用5次實(shí)驗(yàn)15個(gè)學(xué)時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的微生物課程基本操作能力。通過(guò)前期理論學(xué)習(xí)和觀看微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，輔以查閱資料，設(shè)計(jì)出綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的技術(shù)路線(xiàn)，將有助于增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生日后從事科研工作的能力。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)物醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)微生物翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以分以下3個(gè)環(huán)節(jié)（圖1）。

1.3.1 課前準(zhǔn)備 課前包括教師對(duì)教學(xué)資源的準(zhǔn)備和學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)兩個(gè)方面。一方面，教師要根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容錄制視頻，明確說(shuō)明每次實(shí)驗(yàn)的目的、學(xué)習(xí)內(nèi)容、基本原理和具體操作方法，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)容易出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié)，并根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果給出學(xué)習(xí)任務(wù)單。另一方面，學(xué)生要根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)單觀看視頻，這樣學(xué)生不僅可以根據(jù)自己的時(shí)間觀看視頻，完成學(xué)習(xí)任務(wù)單，而且不清楚的地方還可以反復(fù)觀看視頻，詳細(xì)了解。在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以與同學(xué)或教師交流，老師也能及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀況。通過(guò)課前視頻反復(fù)學(xué)習(xí)，學(xué)生基本掌握了每個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的原理、步驟及操作要點(diǎn)，對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生結(jié)合理論課程學(xué)習(xí)，3～5人為一小組，查閱文獻(xiàn)，初步設(shè)計(jì)出一個(gè)可行性試驗(yàn)方案，經(jīng)代課教師審閱與討論后，可以確定最后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)操作 學(xué)生根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)視頻學(xué)習(xí)，直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，老師主要糾正不當(dāng)操作，并解決學(xué)生遇到的問(wèn)題。教學(xué)方法改革后，通過(guò)15個(gè)學(xué)時(shí)的驗(yàn)證，可以完成傳統(tǒng)教學(xué)32學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，剩余17學(xué)時(shí)用來(lái)完成設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能解決簡(jiǎn)單科學(xué)問(wèn)題的能力。

1.3.2 評(píng)價(jià)及反饋 老師在每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，將學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)課的表現(xiàn)作為平時(shí)成績(jī)；要將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行整理和總結(jié)，并把實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題及改進(jìn)意見(jiàn)、下次實(shí)驗(yàn)相關(guān)資料上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，便于學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行自我總結(jié)并做好下次實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。同時(shí)，老師要將各組設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的成果匯報(bào)錄制下來(lái)，挑選出優(yōu)秀的綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理成冊(cè)，作為下屆學(xué)生學(xué)習(xí)及參考。

2 翻轉(zhuǎn)課堂在微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的挑戰(zhàn)

與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能在不增加課時(shí)的條件下，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，更好的培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新意識(shí)；能夠通過(guò)課前預(yù)習(xí)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與自主性，提高實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)效率；但根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，要真正在微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式還存在一些問(wèn)題。

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)流程圖Fig.1 Flow chart of“flipped classroom”teaching design

2.1 教師的專(zhuān)業(yè)能力和組織“微課”能力的挑戰(zhàn)

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的“微課”是翻轉(zhuǎn)課堂不可缺少的組成部分，在“微課”中教師的演示占重要地位，教學(xué)視頻制作的質(zhì)量對(duì)學(xué)生課后學(xué)習(xí)效果有重要的影響。在翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施過(guò)程中，教學(xué)視頻錄制質(zhì)量、與學(xué)生間進(jìn)行的交流、學(xué)習(xí)時(shí)間安排、課堂活動(dòng)組織等都對(duì)教學(xué)效果有重要影響。教師在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中要引導(dǎo)學(xué)生交流。通過(guò)基于問(wèn)題、項(xiàng)目的探究式學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。課堂活動(dòng)組織也需要教師根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)。這不僅要求學(xué)校在技術(shù)上提供支持，對(duì)教師在微課的設(shè)計(jì)上也提出了更高的要求，對(duì)教師的專(zhuān)業(yè)能力提出了巨大的挑戰(zhàn)。

2.2 學(xué)生課前學(xué)習(xí)時(shí)間的保證與落實(shí)

翻轉(zhuǎn)課堂要求學(xué)生課前利用業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)“微課”，并查找相關(guān)資料，提出問(wèn)題、總結(jié)問(wèn)題，在課堂上通過(guò)自己動(dòng)手操作發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在老師幫助下解決問(wèn)題。所有這些環(huán)節(jié)，都要建立在學(xué)生具有良好的自主學(xué)習(xí)能力和主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)前提下，但如何保證每位同學(xué)都能做好，就需要老師、學(xué)校的教育與引導(dǎo)，班級(jí)同學(xué)的互相鼓勵(lì)、支持與良性競(jìng)爭(zhēng)。在課程安排時(shí)，授課單位及學(xué)校教務(wù)部門(mén)應(yīng)盡可能將課程不要安排在第一學(xué)年，以便學(xué)生適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)方式，有足夠的課余時(shí)間去進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，同時(shí)，隨著學(xué)生對(duì)生命類(lèi)課程學(xué)習(xí)的增多，對(duì)微生物學(xué)科的理解也能加強(qiáng)，可以有效提升學(xué)生對(duì)微生物課程思考的空間。

2.3 教學(xué)評(píng)價(jià)方式的挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，較少涉及評(píng)價(jià)學(xué)生的合作能力、組織能力、時(shí)間管理能力、表達(dá)能力、創(chuàng)新意識(shí)、學(xué)習(xí)能力等，而這些都是翻轉(zhuǎn)教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才所必須評(píng)價(jià)的，因此，學(xué)校必須支持教師改革傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式，在政策上給與支持。同時(shí)，教師還要結(jié)合綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成果匯報(bào)對(duì)每組（位）同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生的課前、課后、課外都有涉及，是一種全方位的評(píng)價(jià)方式。

3 幾點(diǎn)建議

當(dāng)前翻轉(zhuǎn)課堂愈加成為高校教師關(guān)注的熱點(diǎn)，我國(guó)已有多所學(xué)校正在進(jìn)行相應(yīng)嘗試［9］，針對(duì)高等院校微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，可以增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，尤其是開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，能夠提升學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提高?shí)驗(yàn)操作動(dòng)手能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必然會(huì)遇到防范微生物感染等問(wèn)題，為以的的學(xué)習(xí)和科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。因此，在微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式，能夠提高微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，為高校開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供借鑒。

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