生物化学教学模式探讨

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摘要:生物化学作为生命科学的前沿学科之一，通过引入数学、物理、化学等学科的理论和方法来研究糖、脂、蛋白质等生物大分子的结构特征和新陈代谢机制，是在分子水平上认识生命活动本质的学科。生物化学与多门学科交叉，知识点分散，概念机理抽象，为生物化学教学工作的开展带来了巨大的压力。本研究通过构建翻转课堂及相关课程评价体系的建立，培养了学生自主学习、协作式学习、交互式学习的习惯，加强了学生独立思考、创新思维、交流的能力，为地方院校复合应用型生物专业人才的培养提供了案例。

关键词:生物化学；翻转课堂；复合应用型人才；自主学习

生物化学是研究生命物质的化学组成、结构及生命活动过程中各种化学变化的基础性学科，在生命科学、农学、食品科学等领域有着举足轻重的地位。现如今我国高等院校生物化学课程的教学多数采用传统教学模式，即以讲授为主导，教师课上进行知识传授，课下学生通过练习进行知识内化。然而，传统教学模式下学生学习的积极性没有充分调动起来，教学模式单一，学生独立思考、自主学习的能力也没有得到提高。近年来，随着数字媒体技术的飞速发展，教育信息化的发展也更加深入，其中“翻转课堂”以一种颠覆传统教学模式的姿态出现在生物化学教师面前。若将传统教学和翻转课堂的优势结合起来，运用到生物化学的教学中，将有效提高教学质量。

1翻转课堂的现状和成效

1．1翻转课堂的研究现状。翻转课堂（Flippedclassroom），也称颠倒课堂、翻转学习、易位课堂等，是对传统知识传授和知识内化方式的颠倒性安排，即知识的传授转移至课前由学生在教师指导下自主完成，知识的内化则在课堂中的学习讨论活动中实现［1］。翻转课堂改变了传统教学中的师生角色，对课堂时间的使用进行了重新规划，实现了教学模式的革新，信息技术和活动学习为学习者构建出个性化协作式的学习环境。2007年，美国科罗拉多州落基山的林地公园高中的化学教师JonBergmann和Aar－onSams将演示文稿附上讲解录制成视频并上传到网络，供缺席的学生自主学习，标志着翻转课堂的诞生［2］。后来，耶鲁的公开课、可汗学院的微视频、TED的教育频道等大量优质教学资源的涌现，极大地推动了翻转课堂的发展，实施翻转课堂的课程包括数学、物理学、医学、历史学、经济学等，翻转课堂的影响力迅速在全球扩展，并成为教学改革的热门［2－3］。我国已经拥有高校精品课程网教学网、超星视频教学网、网易公开课程网、微课网等，积累了丰富的视频教学资源，为开展翻转课堂教学模式提供了资源基础［4－6］。山东、重庆、广东、上海等地的大中小学率先对翻转课堂教学模式进行了尝试。同时，以上海虹口区为代表推行的电子书包运动、因特尔一对一数字化学习项目为翻转课堂的实施提供了硬件基础。近年来，翻转课堂教学模式逐渐受到我国教育界的普遍关注，国内大中小学各类课程踊跃尝试采用翻转课堂教学模式提高教学效果，研究内容也逐渐从理论研究向实证研究转变，研究对象范围包括中小学、高职、高校。1．2翻转课堂的意涵及对教学工作的促进作用。翻转课堂重视学生思维和理解能力的差异，学习风格及学习能力的个体差异，重视分层教学，尊重学生的好奇心和独立性。学生可以在较大的“教学场地”和灵活的“学习时间”内进行学习。翻转课堂模式可精炼为“学、测、研”三个环节：学生可根据自身情况在课前通过开放资源进行自学，自主掌握学习进度和学习节奏，可以跳跃式、暂停式、倒带式、重放式学习，并完成相关练习，同时记录相关问题，非常利于激发学生的学习兴趣和学习热情；在课堂上，教师引导学生积极思考、知识分享、个案研究，学生与老师共同探讨相关学习内容，进一步完成知识的内化，有效促进学生高层次的学习和思考［7－8］。依据Marton和Saljo对“浅层学习”和“深层学习”的划分，翻转课堂的实施、学习过程的颠倒、碎片式学习方式的采用等都促进学生知识内化的多次发生［8］。另外，翻转课堂极大程度依赖现代信息技术，融合了面对面的教学环境和基于数字化技术的教学环境的优点，并且将个人独立学习和集体式学习混合，结合了在线学习和线下学习，完成了教学环境与教学资源的最优组合，将混成式学习的优势凸显出来。与传统课堂教学模式相比，翻转课堂教学模式具有较多的优势：翻转课堂可充分调动学生的学习积极性和自主能动性，并根据需要反复与同学、教师进行交流，实现知识的多次内化；在促进学生掌握知识的同时，翻转课堂的实施中任课教师也面临着多重挑战，不仅能够促进任课教师自我内涵的提升，使其更好地充当学生自主学习的推动者，同时也为学生获取更优质的教学资源、处理资源、应用知识到真实情境中提供更多的帮助；课堂知识深度的提高，进一步开阔学生的视野，更加深层次地理解知识，实现有意义的学习；翻转课堂教学模式极大提高了师生之间的互动频率，提升师生关系，培养学生的情商；通过构建学生自主式、合作式、探究式教学模式，为培养复合应用型生物科学专业人才提供成功教学的案例。因此理论上说，翻转课堂的教学模式能够达到较好的教学效果。然而，学界对于翻转课堂的教学模式评价评价并不统一。尽管如此，翻转课堂仍然为现代课堂教学注入了新鲜血液，作为新的教学改革力量，其价值和对教学的促进作用不容小觑。作为新的教学模式，翻转课堂值得大中小学各类学科的尝试。

2基于“翻转课堂”的生物化学教学模式的构建

《生物化学》课程是生物学和化学的有机结合，研究生物体内大分子的结构、互作、动态变化的科学，从生物学的角度诠释生命体化学现象和化学本质，是众多高校生命科学类学生必修的专业基础课程，该课程理论性强、概念比较抽象、代谢过程繁琐，被称为生物学科中最难懂、最难学的学科之一［9］。传统生物化学教学课堂主要是“教、练、评”三个环节：在教的环节，教师根据提前准备好的教案进行知识的传授，教学过程以及每个知识点的教学用时都是事先设计好的，学生是被动的接受，此环节中理解能力高或低的学生均不能适应教师控制的教学节奏，容易“游离”于课堂教学之外；在练的环节，学生遇到疑问题得不到及时的指导，很难完成知识的高效内化；教师通过批改作业完成评的环节，遇到问题常无法及时反馈并纠正。然而，生物化学的知识在食品、卫生、材料、环保、医药等诸多领域中应用较广，社会的飞速发展对生物学专业学生的生物化学知识要求逐渐升高，生物化学任课教师不能满足于让学生掌握书本上现成的知识，而是应该竭尽全力让学生了解到生物学发展的最前沿，并让学生掌握适合自己的学习方法，因此在高校生物化学课程教学过程中如何最大程度地激发学生的学习兴趣，并能够将所学知识学以致用，是生物化学任课教师的当务之急和教学研究中的核心问题［9］。为适应学校的转型发展和社会对生物人才的需要，提高学生的学习能力，本研究以生物科学专业基础课程《生物化学》为主题，以黄冈师范学院生物科学专业2015级、2016级学生为主体，构建翻转课堂的新型教学模式，响应学校的转型发展和社会对生物人才的需要，以期提高学生的学习能力，构建学生自主式、合作式、探究式教学模式，为培养复合应用型生物专业人才提供案例［10－12］。2．1生物化学翻转课堂教学模式的设计。依据翻转课堂“先学后教”的内涵，结合生物化学课程特点，构建翻转课堂课前学习和课堂学习有机组合的教学模式。课前学习的第一个重要组成要素是生物化学教学内容视频的制作，主讲教师根据教学内容自行录制相关视频，或者使用网络开放的优秀教学资源（如哈佛和耶鲁公开课、中国国家精品课程、可汗学院课程等）搜集与《生物化学》教学内容相符的教学资源、辅助材料等制备教学视频，充分利用优秀的教学资源，让学生开阔视野，接触国际性先进教学内容。根据教学大纲的要求和重难点授课内容，将教学内容分成“必看”和“选看”两大部分，视频长度控制在10～20分钟的范围内，内容要短小、精悍，针对性强，可根据学生学习能力的差异进行针对性讲解，甚至是多版本地录制教学视频，帮助学生构建内容最丰富的学习平台。设置留言板、聊天室、QQ群、微信群等网络交流平台，方便与学生互动沟通和答疑。在视频制作过程中，积极让学生参与视频的制作，加深学生对教学内容的理解和掌握。在课堂教学活动中，主讲教师还要根据学生学习的情况进行设计完成生物化学知识的内化：教师首先根据教学大纲的重难点要求、学生自主学习的情况、学生观看视频和相关学习资料学习过程中提出的疑问，总结出具有探究价值的问题；学生根据对教学内容的理解和兴趣爱好，选择相应的探究题目进行独立个性化探索或者小组协作式学习；设置成果交流环节，将学生个人探索和协作式学习的成果在课堂上汇报和交流；邀请学习能力强的同学进行点评，主讲教师对学生汇报情况和学生点评情况进行总结，对共性和个性的问题进行解答和纠正。将课堂的互动环节引向深入，推动学生对理论知识的深层次掌握，实现理论知识的应用和创新。课堂活动结束后，通过多元化考核体系检测学生对本次教学内容的掌握和应用情况，如问卷调查、考试试卷、相关课题研究的设置等。在评价的同时充分考虑学习过程中教师、学生、小组的自我评价和相互评价。2．2生物化学翻转课堂的实证研究。选取实验班，同时设置对照班级，样本容量均为50人，进行生物化学全程翻转课堂教学活动，根据反馈意见及时调整教学方案，使得翻转课堂的优势最大程度地发挥出来。通过QQ群和微信群，主讲教师将制备好的视频资源和其他相关教学内容传给学生，让学生最大化地开展课前预习，不断延长课堂学习时间，提高学习效率。在制作视频资源和整理教学内容时，主讲教师应考虑学生的主体性，并充分融合情景、会话、协作等要素。对照班级采用传统教学模式，实验班的学生根据教师提前布置的学习任务，自学教师上传的视频和相关内容，遇到疑问及时与同学或者老师进行沟通，甚至自行查阅资料。在课堂学习阶段，学生将课下所学知识与教师、同学们进行交流，进一步理解教学内容，完成知识的内化。主讲教师根据课前答疑情况和应用创新的标准确定问题，学生根据对知识的掌握情况和兴趣爱好，自行选择问题，自主思考或者小组讨论（3～5人／组）。自主思考时学生自主观察、分析、思考问题。小组讨论时，根据问题的难易程度和类型，在教师指导下进行分工合作，进行协作式整体探究，完成问题的思考，小组长最后汇报任务完成情况，汇报后由其他组同学、学习能力较强的同学、教师进行提问，并且给出解决问题的方法，最后由学生先点评，主讲教师再做总结性点评和疑难问题的解答。小组间学生采用对话、商讨、争论的形式论证问题，发挥学生的思维能力，增强学生个体间的沟通能力，培养学生的批判思维和创新思维。此过程中教师随时捕捉学生的动态并及时加以指导。课堂教学结束后，分两步对教学效果进行分析和评价。首先教师根据学生在自主学习和协作学习中的表现，对学生学习的效果（60％）和对课程的参与度（40％）进行客观性评价，并根据比例给出最终成绩。其次是教师设计问卷，对实验班学生在学习过程中所遇到的问题、学习效果等进行调查，了解翻转课堂教学模式在生物化学教学中的教学效果和学生的认可度。通过考试、相关课题研究、小型比赛、辩论会等途径比较实验班级和对照班级的教学效果，分析翻转课堂在生物化学教学中的优缺点。学生也可以将汇报过程进行录像，主讲教师和学生在观看视频后进行讨论和评价，将此作为额外给分点。教学评价阶段，不仅要重视学习结果，还要注重学习过程，构建学生学习档案，真正做到定量评价和定性评价的有机结合，形成阶段性评价和总结性评价有机结合，自评和他评的良好结合。评价的内容要涵盖问题的选择、分工安排、结果表达、成果展示等方面。在教学内容掌握程度上尤其注重应用创新能力，对学习过程的评价注重学生在调查表、访谈表、学习心得、总结日记中的表现。

3生物化学翻转课堂教学模式实施的局限性

翻转课堂教学模式应用在生物化学教学中虽然能够极大调动学生的积极性，但仍然存在一定的局限性：（1）学习时间安排问题，生物科学专业课程较多，课业繁重，业余时间比较少，学生不能充分地进行课前自主学习，建议生物科学专业人才培养方案修订时尽可能降低通识课和专业选修课的比例，调整实习实践的课时。（2）信息技术软硬件设备，没有庞大的计算机设备，流畅的网络信号，学生不能独立查阅资料解决问题，因此学校应该加大对图书馆数据资源软硬件的投入。（3）高校生物化学主讲教师多数为“青椒”，既有科研任务，又有繁重的教学任务，以及学生管理等各类事务，很难有充足的时间及时解答学生的疑问，不能充分保证翻转课堂对教学时间的投入，因此应该构建老中青教学梯队，统筹教学事宜。（4）翻转课堂在不同的学科内适应性不同，因此对不同的学科应摸索不同的策略进行，生物化学翻转课堂的构建亟待多元教学评价体系的建立。专业课程的教学是高等院校培养大学生的主要方式，因此教学内容、教学手段、教学模式的改革是社会发展对专业人才素质提高的要求，也是地方院校培养应用技术型人才的有效手段，而教学改革尤以专业基础技术课程为先锋，如生物学领域的生物化学课程。“翻转课堂”教学模式在生物化学教学过程中的应用，突出了学生的主体地位并能够充分调动学生的主观能动性。对于教师而言，课前微课资源的收集制作、教学活动的设计、反馈信息的记录和整理等也极大提高了教师自身的教学和教研能力。本研究从生物化学学科的特征出发，将“翻转课堂”教学模式运用到教学活动中，在提高教学质量的同时培养应用型、复合型人才，提高地方院校理科毕业生的竞争力。通过翻转课堂的实施，生物化学教学小组的教学水平有了极大的提高，学生的自主学习和合作创新能力也得到了提高，对生物科学专业其他课程翻转课堂的实施提供了示范，乃至对整个专业的课程建设产生了较大的辐射效应，为培养复合应用型生物专业人才提供了案例。

作者:王书珍 刘曼兮 刘世旺 肖云丽 张明菊 胡婷 单位:黄冈师范学院