“翻轉課堂”在實驗教學中形成性考核的探索及應用——以“酶工程”實驗教學為例

陶志杰，李作美，王改玲，孫蘭萍，馬 龍

（蚌埠學院食品與生物工程學院，安徽蚌埠 233030）

0 引言

21 世紀是生命科學時代，隨著現代生物技術突飛猛進的發展，在生物學、醫學、環境科學、食品科學、遺傳學、新材料、新能源等諸多領域已取得重要突破[1]。酶工程是構成生物工程的四大技術體系之一，研究生物催化、生物轉化過程中關鍵技術，是學院生物工程、食品科學與工程專業的選修課程。實踐是檢驗真理的唯一標準，學生學習的理論知識必須通過實驗課程操作，鞏固加深理解并達到知識內化的效果[2]。目前，大學生學習普遍缺乏主動性，進入實驗室操作，如同“機器人”，教師或實驗指導書說怎么做就按部就班操作，遇到問題和實驗出現的現象，不會利用所學知識去分析和解決問題。這樣培養出來的學生缺乏能動性和創新性，時間一長學生對所學的知識印象不深。

“翻轉課堂”是教師提前讓學生學習教學資料，課堂上針對學生在學習時提出的疑問進行答疑或組織學生進行討論的教學模式[3]。其亮點是變被動為主動。“翻轉課堂”之所以可以在近幾年深受師生喜愛，是因為它打破了傳統的教師“講”，學生“聽”的模式，改變了教師在理論課上唱“獨角戲”，在實驗課上當“遙控器”的尷尬局面。以“酶工程”實驗課程教學設計為例，利用“學習通”網絡平臺提供后臺數據，分析“翻轉課堂”在工科實驗教學過程中的應用效果，為“翻轉課堂”在應用型本科高校工科實踐教學中形成性考核應用提供新思路。

1 課前教學的準備

1.1 教師備課

“翻轉課堂”教學模式能夠順利開展，前提條件是教師必需做好課前網絡資源的準備。學生可以通過網絡資源的提前自主學習和測驗，了解實驗的主要內容。教師做好相應材料的準備就顯得非常重要。這與傳統教學方式相比，教師需要投入較多精力，資源建立好，后續使用就很方便。

1.1.1 制作課件

將實驗指導書中滿篇文字轉化成簡單、明了、重點突出的實驗指導課件。每個實驗課件約10 張PPT，包括實驗項目名稱、目的、原理、材料、操作流程、操作方法（強調注意點）、數據記錄和分析、實驗結果陳述、主要儀器使用注意事項等。PPT 格式上傳常常出現亂序，因此上傳的課件最好轉換為PDF 格式。

1.1.2 準備實驗操作視頻

“說得再好，不如親眼所見。”為了增強學生對實驗操作的理解和加深印象，上傳提前錄制好的實驗操作視頻或其他較好的實驗教學視頻資源。通過設置任務點，讓學生提前觀看，了解實驗的操作流程和注意事項。

1.1.3 設置預習題

學生通過觀看課件和視頻，基本掌握了實驗的相關內容。到底掌握得如何，只有通過測試才能檢驗出效果[4]。預習題的內容主要包括實驗原理、現象、操作細節、注意事項、相關知識拓展等。學生完成實驗預習題前，必需100%完成相關任務點學習，防止有些學生不看視頻等學習資料直接做題。同時，為了提高預習效果，預習題通關門檻適當調高，如設置為80 分或90 分為及格線。通過學生對錯誤習題的修正練習，反復作答，最終領悟實驗的基本知識。

1.2 學生預習

理工科的理論知識深奧、難理解，如果沒有知識背景，讓學生自學有困難。但是，實驗課是在理論課的基礎上開設的，學生有了相關知識背景，自學效果會更好。學生通過“學習通”等軟件完成課件學習和視頻觀看，每個實驗項目中都有相關習題，教師通過預設及格分，讓學生測驗，如果成績未達標，自動打回重做，直到達到要求分數。學生如果未達要求，不得進入實驗室操作。學生為了能通過測驗，必然會仔細學習相關資料。這無形給學生學習的壓力，由壓力變動力，主動搜索和吸取知識，比傳統的被動式學習效果要好得多。

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2 課中教學的實施

學院的試驗課程授課是四節課連排，共180 min。課中可設計為4 個時間段，其中“師生互動”和“實驗操作”時間段是翻轉課堂的集中體現[5]。

實驗課堂教學時間安排見表1。

表1 實驗課堂教學時間安排

2.1 課前檢查

首先，檢查每位學生“學習通”測驗成績，只有達到標準的方可進入實驗室，未達標的學生在實驗室門外繼續作答。有了這樣的規定，學生都會很主動地在課前做好準備，通過測試。因此，未達標的學生基本不存在。

2.2 教師提問

實驗課開始，不是以傳統的方式“教師講述學生聽”，而是以“教師提問學生答”的方式進行。通過設計幾個問題，問題的內容可以是預習題中錯誤率高的原題或者變換題型來考查學生的預習效果，強調實驗操作的重點和注意事項。

2.3 學生回答

將每班學生分成4 人/組，通過小組合作回答教師提出的問題。例如，在實驗“海藻酸鈉包埋酵母細胞”中，實驗預習題中一題以問答題方式提問，“海藻酸鈉是什么物質，舉例說明其應用。”小組成員可相互補充完成問題回答，這樣可以激發學生的團隊合作意識。以小組為單位，教師給予評分。

2.4 共同討論

提問的難度由教師控制，為了激發學生的思考，可以提出一些有難度的問題，一組答不出來，教師不要急于公布答案，由全體學生共同討論出最優結果。例如，實驗“酶最適pH 值測定”中，為何需要檢測第6 根試管的吸光度，應該在0.6～0.7 的范圍為最佳酶濃度。通過共同討論，增強學生理論知識的吸收和掌握，達到“知其然，知其所以然”。

2.5 開始實驗

通過實驗前的討論互動，讓學生懂得實驗原理、方法、注意事項。實驗開始時，先分工合作再分組實驗，達到共同完成實驗的效果。例如，實驗“植物體內過氧化物酶活力測定”中，可以將任務分為土豆材料的準備、底物溶液的配置、緩沖液的配置、分光光度計儀器的預熱等。以小組為單位，分配任務后開始實驗。

2.6 結果檢查

學生是實驗課程的主體，讓學生參與課程評分，更具有激勵性和導向性。實驗2～4 人一組，團隊合作精神必不可少。通過組內互評，考核學生實驗過程中的溝通、協作、參與情況。增加個人自評，讓學生通過自我反省、自我剖析，認識自己在此次實驗中發揮的作用和所學情況的自我評價。實驗結束后，教師檢查完成實驗小組的實驗臺面整潔度、實驗結果的準確性，并督促學生自我評分。從單一的教師評價方式轉向多樣化的評價方式，讓學生參與其中，更加激發學生在實驗課中的主觀能動性。

最后，在課堂中出現遲到、早退，不參與實驗而玩手機、聊天等與教學無關活動的學生給于扣分。只有教師做到嚴格要求學生，才能保證實驗課程的教學質量。

“酶工程”實驗過程中，有較長的等待時間。例如，酶提取靜置30 min，酶催化反應1 h，固定化酶固化1 h 等。為了充分利用時間，可以現場批改學生的上一次實驗報告。當面指出學生報告中存在的錯誤及不規范的地方，要求學生用其他顏色筆跡更改，做到“知錯能改”。這樣不僅可以提高實驗報告的質量，還能充實課堂，防止學生無聊而玩手機等行為。

3 課后教學考核

通過實驗課程的課前、課中、課后多環節記錄學生考核成績，既體現了成績的公開透明、公正合理的評分機制，又激勵學生認真、主動對待實驗，從中掌握實驗原理和操作技能。通過“學習通”軟件輔助，基本能較好地統計考核數據，為教師簡化了繁瑣的分數統計。

實驗課考核評價見表2。

表2 實驗課考核評價

4 學生課后評價

通過兩屆實驗班的不斷教學改進，“酶工程”實驗課程的教學與管理得到了學生的一致認可。學生評價平均分數達到95 分以上。學生認為線上線下結合的教學方式新穎，打破了時間和空間的局限性，利用手機即可隨時隨地自主完成學習任務。通過實驗預習答題的方式，增加了學生對實驗的具體印象，提高了動手能力。實驗前的問題討論，讓學生積極主動參與，鞏固理論知識的理解和印象，使接下來的實驗更加輕松與簡便。實驗過程中，教師積極給予指點，及時糾正學生的錯誤操作。實驗結束后簽到，防止學生早退。學生互評，讓學生互相監督與評價，使得大家更加認真對待實驗課程。