基于“翻轉課堂”的醫學高校生物化學實驗室開放教學模式探討

郭寰宇，史文婷

（長春中醫藥大學，吉林 長春）

生物化學是醫學院校重要的基礎學科，是采用化學的原理與方法研究生物體的化學組成、結構及其在生命活動過程中化學變化的科學。它涉及的理論和技術在基礎醫學和臨床醫學的各個學科均有滲透及交叉，學習并掌握生物化學理論知識和基本實驗技術已成為醫學專業學生的必備能力[1]。

生物化學實驗教學是使學生充分理解理論知識，培養實驗操作技能，激發創新意識，提高創新能力的重要環節。區別于傳統實驗教學模式，生物化學實驗室開放教學在提高實驗室資源使用率、培養學生實踐和創新能力、跨專業教學的實現、提高教師自身素質水平等方面的具有潛力和優勢。實驗室開放教學特點以時間、空間及實踐內容上的開放為主。學生在完成常規理論及實驗教學任務的前提下，充分利用教學實驗室中各種資源如師資、場地、設備儀器和其他等，進行課下實踐學習[2]。

一 生物化學實驗室開放存在的問題

（一）實驗室開放程度不高

部分高校受校內教學規劃的影響，生物化學教學以理論課為主，理論課時多且課程安排緊湊，實驗課時相對較少。實驗室開放教學內容也只是限定為某一部分，時間規定在特定時刻。實驗教學結束后，實驗室大部分時間處于關閉狀態。在這種實驗室開放模式下，實驗室應有的價值難以得到體現，造成實驗室資源浪費；不利于培養學生的創新性思維，抑制學生參與實驗的積極性，無法幫助學生提高綜合實踐能力。

（二）實驗室信息化建設進程緩慢

在傳統的實驗室開放教學過程中，教師主要依據專業課教材和實驗教材資源擬定開放內容，這終歸是局限和滯后的[3]。隨著信息化技術的飛速發展，開放的實驗教學也應更加注重數字化、虛擬化等信息技術手段在實驗室建設中的應用。以此擺脫傳統治學觀念、教學環境等因素對實驗教學、科研等方面的限制，充分發揮實驗室技能型、創新型人才培養基地的作用。當前，由于受資金投入不足或無、相關設施配制規模有限等因素影響，一定程度上制約了實驗室數字信息化的建設進程[4]。

（三）無科學的實驗室開放管理體制

實驗室開放教學的根本目的是鼓勵并提倡學生進行自主式學習，突出學生主體地位。實施起來會出現參與人數多，人員流動大，儀器設備使用率提高，維護工作量增加等問題，另外，生物化學實驗中會涉及易燃、易爆、有毒等危險化學品，要求實驗室開放特別重視安全管理。但目前實驗室管理模式陳舊，求新意識淡化；開放過程中職責劃分不清，嚴重影響實驗室開放教學[2]。

二 “翻轉課堂”的概念

（一）“翻轉課堂”理念的發展

“翻轉課堂”理念其實古已有之，古希臘的蘇格拉底認為，教師的任務不只是傳播真理，而是做新生思想的“產婆”，即“產婆術”[5]。孔子的“不憤不啟，不悱不發”代表了中國古代教育思想家所強調的啟發式教學，重問題意識。孔子云：“不憤不啟，不悱不發，舉一隅不以三隅反，則不復也”[6]。此為“翻轉課堂”理念的萌芽階段。

到了19 世紀初，新型的研究型大學開始在歐洲創建，大學教學的主要方式是柏林大學的“習明納”，即在教授的指導下，學習者組成研討小組，搜集資料，集中討論教授確定的主題。“習明納”學習環境自由、寬松，現實交互得以很好實現，個體行動者被充分激活[7]。“習明納”成為“翻轉課堂”理念的重要變革。同時期，西點軍校采用的教學模式已具備翻轉課堂的雛形，即在課前將資料分發給學生，要求他們以核心內容進行預習準備并結合批判性思考，總結問題，在課上以小組間協同的方式解決問題[8]。 歷史已進入21 世紀，信息技術突飛猛進。麻省理工學院在2001 年啟動“開放課件項目”（OCW），學習者可利用互聯網免費學習在線平臺公開發布的高質量課程資源，此舉開啟了在線教學資源共享學習的先河。“翻轉課堂”在信息技術大發展的背景下具有了現代意義。

（二）正確理解“翻轉課堂”理念

“翻轉課堂”以“問題”或“任務”為導向，現代信息技術為手段，轉換教者與學習者的傳統角色，突出學生的主體地位。營造個性化學習氛圍，實現創新型人才培養。

1.培養學生創新能力是“翻轉課堂”的核心主旨

在傳統教學中，學習者受困于教者的主宰和知識的權威，被動學習、被動吸收，難以適應創新型人才發展需求。翻轉課堂是一種培養技能型和創新型人才的有效手段[9]，學習者可以通過網絡媒體、文獻、實驗等多種形式進行知識探究，擬定解決方法，甚至產生原創性知識，突破學術權威，激活批判性思維，喚醒創新意識。

2.實現個性化培養是“翻轉課堂”的直接目標

在傳統課堂中，學習者由于在時間、空間及接受內容的一致性導致異質性無法充分體現，個性化學習和個性化培養難以體現。翻轉課堂試圖利用各種信息渠道，滿足學習者自主選擇學習內容、學習節奏的需要，真正實現個性化學習與培養。

3.激活個體行動者是“翻轉課堂”的基本方式

社會組織理論認為，個體行動是發生在組織中行動者個體之間的自愿行為，是建立在信任、意愿、期望、習慣基礎上的自愿行為，個體行動者的自主性始終居于若干行動鏈條中，行動者始終是積極的、自主的[10]。翻轉課堂通過利用媒體技術調動了學習者的感官系統，實現知識內化，達到由“知識本位”向“行為本位”的教育轉型[11]。

4.教學雙過程重構是“翻轉課堂”的主要途徑

要實現翻轉課堂，首先要建立教者與學者平等、民主、和諧的關系，教者要轉變為教學幕后的指導者，引導學者學習；學習者要轉變為問題的 “質疑者”和 “探索者”，突出學者的主體地位，重構學者與教者雙主體。學習者決定教學過程。其次要打破學者學與思、行的主次關系，應當學、思、行并舉。

5.“翻轉課堂”的預期效果

以翻轉課堂獲取知識的渠道多樣，打破僵化的知識體系，以此形成開放性知識，促進知識生成與發展過程。同時，學生養成科學精神，增強科研技能，提高創新意識。

三 “翻轉課堂”在生物化學實驗室開放教學中的應用

依據“翻轉課堂”的理念并針對生物化學實驗室開放教學仍存在的問題，本文將探討如何在醫學高校生物化學實驗室開放教學中應用“翻轉課堂”理念，形成新的實驗教學模式。

（一）建設實驗教學多媒體平臺

數字化、信息化是實現翻轉課堂重要保障之一。利用校內計算機網絡、自媒體小視頻、微信公眾號等多種信息傳遞技術建設一種可進行虛擬實驗教學的多媒體平臺。內容包括所有與生物化學專業相關知識、實驗技術等，滿足學生在課下提前預習，拓寬學習范圍，查閱資料等自主學習需求，并且不受時間、空間的限制。學校應加大在此方面的建設力度，提供實驗室開放教學翻轉課堂施行的有力保障[3]。

（二）提高實驗室開放程度

翻轉課堂強調學生的主體地位，在教師的引領下，學生應成為實驗項目的思考者、設計者、實踐者和創新者。生物化學實驗室中可設計項目和生命科學前沿領域相關性高，種類多，儀器設備齊全，應該充分發揮其課下作用，調動實驗室中的一切資源對學生開放，以滿足學生利用業課余時間在實驗室中進行實踐的需要，使教學實驗室成為課下良好的培養實驗技能，提高創新能力的學習場所，更好地激發學生參與實驗的熱情以及探索知識的欲望。

（三）合理設置“問題”內容引導學生實踐

教師在生物化學理論或者常規實驗課上，要精心設計一些具有啟蒙性的問題，充分調動學生興趣和思考的積極性。激勵學生在課下利用多種渠道搜索和學習相關內容，鼓勵學生提出質疑，設計解決方案并積極實踐。根據學生接受的知識層次不同，使學生對生物化學實驗的認識由淺至深。

1.基礎引導

針對剛剛接觸生命科學和生物化學的大一和大二的學生進行基礎引導。教師可在課上充分介紹實驗對本學科的關鍵作用，強調學科的理論知識都來自科學家前人艱辛的實驗探索。引導學生主動在課下到生化實驗室參觀，對生物化學實驗環境和器材有初步的認識。另外可安排實驗技術教師指導常用器材的使用方法，為學生打好技能基礎。在進行常規驗證性實驗教學過程中，教師可引導學生對完成的實驗提出改進意見，設計方案，鼓勵其在開放實驗室中進行實踐，并在課堂上進行總結和分享。基礎引導將養成學生良好的實驗習慣，提高學生對實驗科學的認識，為激發創新意識埋下伏筆。

2.綜合訓練

在理論教學與基本的實驗教學結束之際，教師可向學生布置綜合實驗的題目，題目只涉及項目名稱和欲達到目的內容。學生根據已學到的知識和實驗技術，自主設計實驗方案，并以小組的形式在課上進行討論，課下在開放實驗室中實施方案，回到課上再進行總結與討論。以此鍛煉學生的科研思維，進一步激發其探求知識的興趣與欲望，學生不斷開闊思路，勇于創新。

3.參與科研項目

教師可根據學生的平時表現，選拔出實驗習慣良好，實驗技能扎實，創新能力強的學生參與到自己的科研項目中，為其提供更高層次的實驗條件，熟悉科研環境，掌握精尖儀器的使用和科研方法，為學生將來從事科研工作奠定基礎。充分發揮實驗室翻轉課堂個性化培養作用。

四 結語

網絡信息技術不斷發展，豐富和拓展了翻轉課堂的資源，翻轉課堂理念與模式也更加深入到不同學科的教學過程及過程中的各個環節。生物化學課程注重實踐及應用性，實驗是其教學的重要一環，實驗教學效果的優劣很大程度決定著學生學習和實踐素質[13]。實驗室開放教學是高校實驗教學改革的重要內容之一，將“翻轉課堂”理念融入生物化學實驗室開放教學，能更新實驗教學形式，更加深入實驗教學改革，進一步提高學生綜合素質和實踐能力，為我國對技能型、創新型人才的需求提供保障。