生物化學教學模式探討

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摘要:生物化學作為生命科學的前沿學科之一，通過引入數學、物理、化學等學科的理論和方法來研究糖、脂、蛋白質等生物大分子的結構特征和新陳代謝機制，是在分子水平上認識生命活動本質的學科。生物化學與多門學科交叉，知識點分散，概念機理抽象，為生物化學教學工作的開展帶來了巨大的壓力。本研究通過構建翻轉課堂及相關課程評價體系的建立，培養了學生自主學習、協作式學習、交互式學習的習慣，加強了學生獨立思考、創新思維、交流的能力，為地方院校復合應用型生物專業人才的培養提供了案例。

關鍵詞:生物化學；翻轉課堂；復合應用型人才；自主學習

生物化學是研究生命物質的化學組成、結構及生命活動過程中各種化學變化的基礎性學科，在生命科學、農學、食品科學等領域有著舉足輕重的地位?，F如今我國高等院校生物化學課程的教學多數采用傳統教學模式，即以講授為主導，教師課上進行知識傳授，課下學生通過練習進行知識內化。然而，傳統教學模式下學生學習的積極性沒有充分調動起來，教學模式單一，學生獨立思考、自主學習的能力也沒有得到提高。近年來，隨著數字媒體技術的飛速發展，教育信息化的發展也更加深入，其中“翻轉課堂”以一種顛覆傳統教學模式的姿態出現在生物化學教師面前。若將傳統教學和翻轉課堂的優勢結合起來，運用到生物化學的教學中，將有效提高教學質量。

1翻轉課堂的現狀和成效

1．1翻轉課堂的研究現狀。翻轉課堂（Flippedclassroom），也稱顛倒課堂、翻轉學習、易位課堂等，是對傳統知識傳授和知識內化方式的顛倒性安排，即知識的傳授轉移至課前由學生在教師指導下自主完成，知識的內化則在課堂中的學習討論活動中實現［1］。翻轉課堂改變了傳統教學中的師生角色，對課堂時間的使用進行了重新規劃，實現了教學模式的革新，信息技術和活動學習為學習者構建出個性化協作式的學習環境。2007年，美國科羅拉多州落基山的林地公園高中的化學教師JonBergmann和Aar－onSams將演示文稿附上講解錄制成視頻并上傳到網絡，供缺席的學生自主學習，標志著翻轉課堂的誕生［2］。后來，耶魯的公開課、可汗學院的微視頻、TED的教育頻道等大量優質教學資源的涌現，極大地推動了翻轉課堂的發展，實施翻轉課堂的課程包括數學、物理學、醫學、歷史學、經濟學等，翻轉課堂的影響力迅速在全球擴展，并成為教學改革的熱門［2－3］。我國已經擁有高校精品課程網教學網、超星視頻教學網、網易公開課程網、微課網等，積累了豐富的視頻教學資源，為開展翻轉課堂教學模式提供了資源基礎［4－6］。山東、重慶、廣東、上海等地的大中小學率先對翻轉課堂教學模式進行了嘗試。同時，以上海虹口區為代表推行的電子書包運動、因特爾一對一數字化學習項目為翻轉課堂的實施提供了硬件基礎。近年來，翻轉課堂教學模式逐漸受到我國教育界的普遍關注，國內大中小學各類課程踴躍嘗試采用翻轉課堂教學模式提高教學效果，研究內容也逐漸從理論研究向實證研究轉變，研究對象范圍包括中小學、高職、高校。1．2翻轉課堂的意涵及對教學工作的促進作用。翻轉課堂重視學生思維和理解能力的差異，學習風格及學習能力的個體差異，重視分層教學，尊重學生的好奇心和獨立性。學生可以在較大的“教學場地”和靈活的“學習時間”內進行學習。翻轉課堂模式可精煉為“學、測、研”三個環節：學生可根據自身情況在課前通過開放資源進行自學，自主掌握學習進度和學習節奏，可以跳躍式、暫停式、倒帶式、重放式學習，并完成相關練習，同時記錄相關問題，非常利于激發學生的學習興趣和學習熱情；在課堂上，教師引導學生積極思考、知識分享、個案研究，學生與老師共同探討相關學習內容，進一步完成知識的內化，有效促進學生高層次的學習和思考［7－8］。依據Marton和Saljo對“淺層學習”和“深層學習”的劃分，翻轉課堂的實施、學習過程的顛倒、碎片式學習方式的采用等都促進學生知識內化的多次發生［8］。另外，翻轉課堂極大程度依賴現代信息技術，融合了面對面的教學環境和基于數字化技術的教學環境的優點，并且將個人獨立學習和集體式學習混合，結合了在線學習和線下學習，完成了教學環境與教學資源的最優組合，將混成式學習的優勢凸顯出來。與傳統課堂教學模式相比，翻轉課堂教學模式具有較多的優勢：翻轉課堂可充分調動學生的學習積極性和自主能動性，并根據需要反復與同學、教師進行交流，實現知識的多次內化；在促進學生掌握知識的同時，翻轉課堂的實施中任課教師也面臨著多重挑戰，不僅能夠促進任課教師自我內涵的提升，使其更好地充當學生自主學習的推動者，同時也為學生獲取更優質的教學資源、處理資源、應用知識到真實情境中提供更多的幫助；課堂知識深度的提高，進一步開闊學生的視野，更加深層次地理解知識，實現有意義的學習；翻轉課堂教學模式極大提高了師生之間的互動頻率，提升師生關系，培養學生的情商；通過構建學生自主式、合作式、探究式教學模式，為培養復合應用型生物科學專業人才提供成功教學的案例。因此理論上說，翻轉課堂的教學模式能夠達到較好的教學效果。然而，學界對于翻轉課堂的教學模式評價評價并不統一。盡管如此，翻轉課堂仍然為現代課堂教學注入了新鮮血液，作為新的教學改革力量，其價值和對教學的促進作用不容小覷。作為新的教學模式，翻轉課堂值得大中小學各類學科的嘗試。

2基于“翻轉課堂”的生物化學教學模式的構建

《生物化學》課程是生物學和化學的有機結合，研究生物體內大分子的結構、互作、動態變化的科學，從生物學的角度詮釋生命體化學現象和化學本質，是眾多高校生命科學類學生必修的專業基礎課程，該課程理論性強、概念比較抽象、代謝過程繁瑣，被稱為生物學科中最難懂、最難學的學科之一［9］。傳統生物化學教學課堂主要是“教、練、評”三個環節：在教的環節，教師根據提前準備好的教案進行知識的傳授，教學過程以及每個知識點的教學用時都是事先設計好的，學生是被動的接受，此環節中理解能力高或低的學生均不能適應教師控制的教學節奏，容易“游離”于課堂教學之外；在練的環節，學生遇到疑問題得不到及時的指導，很難完成知識的高效內化；教師通過批改作業完成評的環節，遇到問題常無法及時反饋并糾正。然而，生物化學的知識在食品、衛生、材料、環保、醫藥等諸多領域中應用較廣，社會的飛速發展對生物學專業學生的生物化學知識要求逐漸升高，生物化學任課教師不能滿足于讓學生掌握書本上現成的知識，而是應該竭盡全力讓學生了解到生物學發展的最前沿，并讓學生掌握適合自己的學習方法，因此在高校生物化學課程教學過程中如何最大程度地激發學生的學習興趣，并能夠將所學知識學以致用，是生物化學任課教師的當務之急和教學研究中的核心問題［9］。為適應學校的轉型發展和社會對生物人才的需要，提高學生的學習能力，本研究以生物科學專業基礎課程《生物化學》為主題，以黃岡師范學院生物科學專業2015級、2016級學生為主體，構建翻轉課堂的新型教學模式，響應學校的轉型發展和社會對生物人才的需要，以期提高學生的學習能力，構建學生自主式、合作式、探究式教學模式，為培養復合應用型生物專業人才提供案例［10－12］。2．1生物化學翻轉課堂教學模式的設計。依據翻轉課堂“先學后教”的內涵，結合生物化學課程特點，構建翻轉課堂課前學習和課堂學習有機組合的教學模式。課前學習的第一個重要組成要素是生物化學教學內容視頻的制作，主講教師根據教學內容自行錄制相關視頻，或者使用網絡開放的優秀教學資源（如哈佛和耶魯公開課、中國國家精品課程、可汗學院課程等）搜集與《生物化學》教學內容相符的教學資源、輔助材料等制備教學視頻，充分利用優秀的教學資源，讓學生開闊視野，接觸國際性先進教學內容。根據教學大綱的要求和重難點授課內容，將教學內容分成“必看”和“選看”兩大部分，視頻長度控制在10～20分鐘的范圍內，內容要短小、精悍，針對性強，可根據學生學習能力的差異進行針對性講解，甚至是多版本地錄制教學視頻，幫助學生構建內容最豐富的學習平臺。設置留言板、聊天室、QQ群、微信群等網絡交流平臺，方便與學生互動溝通和答疑。在視頻制作過程中，積極讓學生參與視頻的制作，加深學生對教學內容的理解和掌握。在課堂教學活動中，主講教師還要根據學生學習的情況進行設計完成生物化學知識的內化：教師首先根據教學大綱的重難點要求、學生自主學習的情況、學生觀看視頻和相關學習資料學習過程中提出的疑問，總結出具有探究價值的問題；學生根據對教學內容的理解和興趣愛好，選擇相應的探究題目進行獨立個性化探索或者小組協作式學習；設置成果交流環節，將學生個人探索和協作式學習的成果在課堂上匯報和交流；邀請學習能力強的同學進行點評，主講教師對學生匯報情況和學生點評情況進行總結，對共性和個性的問題進行解答和糾正。將課堂的互動環節引向深入，推動學生對理論知識的深層次掌握，實現理論知識的應用和創新。課堂活動結束后，通過多元化考核體系檢測學生對本次教學內容的掌握和應用情況，如問卷調查、考試試卷、相關課題研究的設置等。在評價的同時充分考慮學習過程中教師、學生、小組的自我評價和相互評價。2．2生物化學翻轉課堂的實證研究。選取實驗班，同時設置對照班級，樣本容量均為50人，進行生物化學全程翻轉課堂教學活動，根據反饋意見及時調整教學方案，使得翻轉課堂的優勢最大程度地發揮出來。通過QQ群和微信群，主講教師將制備好的視頻資源和其他相關教學內容傳給學生，讓學生最大化地開展課前預習，不斷延長課堂學習時間，提高學習效率。在制作視頻資源和整理教學內容時，主講教師應考慮學生的主體性，并充分融合情景、會話、協作等要素。對照班級采用傳統教學模式，實驗班的學生根據教師提前布置的學習任務，自學教師上傳的視頻和相關內容，遇到疑問及時與同學或者老師進行溝通，甚至自行查閱資料。在課堂學習階段，學生將課下所學知識與教師、同學們進行交流，進一步理解教學內容，完成知識的內化。主講教師根據課前答疑情況和應用創新的標準確定問題，學生根據對知識的掌握情況和興趣愛好，自行選擇問題，自主思考或者小組討論（3～5人／組）。自主思考時學生自主觀察、分析、思考問題。小組討論時，根據問題的難易程度和類型，在教師指導下進行分工合作，進行協作式整體探究，完成問題的思考，小組長最后匯報任務完成情況，匯報后由其他組同學、學習能力較強的同學、教師進行提問，并且給出解決問題的方法，最后由學生先點評，主講教師再做總結性點評和疑難問題的解答。小組間學生采用對話、商討、爭論的形式論證問題，發揮學生的思維能力，增強學生個體間的溝通能力，培養學生的批判思維和創新思維。此過程中教師隨時捕捉學生的動態并及時加以指導。課堂教學結束后，分兩步對教學效果進行分析和評價。首先教師根據學生在自主學習和協作學習中的表現，對學生學習的效果（60％）和對課程的參與度（40％）進行客觀性評價，并根據比例給出最終成績。其次是教師設計問卷，對實驗班學生在學習過程中所遇到的問題、學習效果等進行調查，了解翻轉課堂教學模式在生物化學教學中的教學效果和學生的認可度。通過考試、相關課題研究、小型比賽、辯論會等途徑比較實驗班級和對照班級的教學效果，分析翻轉課堂在生物化學教學中的優缺點。學生也可以將匯報過程進行錄像，主講教師和學生在觀看視頻后進行討論和評價，將此作為額外給分點。教學評價階段，不僅要重視學習結果，還要注重學習過程，構建學生學習檔案，真正做到定量評價和定性評價的有機結合，形成階段性評價和總結性評價有機結合，自評和他評的良好結合。評價的內容要涵蓋問題的選擇、分工安排、結果表達、成果展示等方面。在教學內容掌握程度上尤其注重應用創新能力，對學習過程的評價注重學生在調查表、訪談表、學習心得、總結日記中的表現。

3生物化學翻轉課堂教學模式實施的局限性

翻轉課堂教學模式應用在生物化學教學中雖然能夠極大調動學生的積極性，但仍然存在一定的局限性：（1）學習時間安排問題，生物科學專業課程較多，課業繁重，業余時間比較少，學生不能充分地進行課前自主學習，建議生物科學專業人才培養方案修訂時盡可能降低通識課和專業選修課的比例，調整實習實踐的課時。（2）信息技術軟硬件設備，沒有龐大的計算機設備，流暢的網絡信號，學生不能獨立查閱資料解決問題，因此學校應該加大對圖書館數據資源軟硬件的投入。（3）高校生物化學主講教師多數為“青椒”，既有科研任務，又有繁重的教學任務，以及學生管理等各類事務，很難有充足的時間及時解答學生的疑問，不能充分保證翻轉課堂對教學時間的投入，因此應該構建老中青教學梯隊，統籌教學事宜。（4）翻轉課堂在不同的學科內適應性不同，因此對不同的學科應摸索不同的策略進行，生物化學翻轉課堂的構建亟待多元教學評價體系的建立。專業課程的教學是高等院校培養大學生的主要方式，因此教學內容、教學手段、教學模式的改革是社會發展對專業人才素質提高的要求，也是地方院校培養應用技術型人才的有效手段，而教學改革尤以專業基礎技術課程為先鋒，如生物學領域的生物化學課程?！胺D課堂”教學模式在生物化學教學過程中的應用，突出了學生的主體地位并能夠充分調動學生的主觀能動性。對于教師而言，課前微課資源的收集制作、教學活動的設計、反饋信息的記錄和整理等也極大提高了教師自身的教學和教研能力。本研究從生物化學學科的特征出發，將“翻轉課堂”教學模式運用到教學活動中，在提高教學質量的同時培養應用型、復合型人才，提高地方院校理科畢業生的競爭力。通過翻轉課堂的實施，生物化學教學小組的教學水平有了極大的提高，學生的自主學習和合作創新能力也得到了提高，對生物科學專業其他課程翻轉課堂的實施提供了示范，乃至對整個專業的課程建設產生了較大的輻射效應，為培養復合應用型生物專業人才提供了案例。

作者:王書珍 劉曼兮 劉世旺 肖云麗 張明菊 胡婷 單位:黃岡師范學院