基于翻轉課堂教學模式的酶工程教學

周防震，周志，王智勇，盧嬋

(湖北民族大學生物科學與技術學院，湖北 恩施 445000)

0 引言

翻轉課堂是指學生在課前通過電腦或IPad 等電子終端，根據教學指導單的要求，自主學習老師提供的教學微視頻或其他學習材料，并把在自學過程中發現的問題進行歸納總結；在課堂中，師生一起進行知識的鞏固、拓展和深化的一種混合式課堂教學模式[1]。結合翻轉課堂教學模式的理念、教育部工科課程思政的要求和酶工程課程的特點，設計了生物工程專業本科生翻轉課堂酶工程教學模式圖，如圖1 所示。

圖1 翻轉課堂酶工程教學模式圖

1 翻轉課堂教學模式在酶工程教學中的實踐案例

以科學出版社《酶工程》(第4版)[2]“抑制劑的影響”中的三種可逆抑制作用為例進行翻轉課堂教學模式的實踐應用，從而探究翻轉課堂教學模式在地方民族院校酶工程教學中的作用。

1.1 課前準備

1.1.1 制作理論教學微視頻

根據教材中“競爭性抑制”“非競爭性抑制”和”反競爭性抑制”三種可逆抑制的內容制作三個教學微視頻，內容除片頭片尾外，還包括原理、特點、動力學參數的求解以及應用舉例。

1.1.2 編制課前教學指導單

課前教學指導單主要以問題導學形式為主，目的是培養學生的科學思維和科學探究能力。首先通過“如何理解酶抑制劑是酶工程研究領域的熱點內容之一”這一問題進行導入。其次讓學生學習微視頻并完成以下相關問題：酶抑制劑的類型有哪些？作業特點是什么？有抑制劑的酶動力學方程是如何推導出來的？抑制常數是怎么求解的？酶抑制劑的應用有哪些？

1.1.3 課前學習

如表1 所示，學生可以在校園任何角落帶上耳機利用手機或筆記本電腦進行自由學習，并完成課前教學指導單。然后，各小組可以進行線上或線下形式的合作討論。

表1 學生課前學習階段任務及時間安排

1.1.4 課前完善

教師根據學生課前完成的教學指導單和各小組討論提交的結果，總結學生遇到的主要問題，及時對課中需要講解和師生討論的問題進行修訂，以便更有效地促進教學目標的達成。

1.2 課中教學

1.2.1 重難點鞏固

課中花5 min 時間了解學生課前的心得體會，在此基礎上，通過交流講解，引出教材重難點內容米氏方程的推導。通過黑板板書，開展公式推演，進而鞏固重難點內容的掌握。

1.2.2 課程思政

通過“河南蜱蟲叮咬事件”，引出用酶抑制劑殺滅蜱蟲的新方法，為培養學生隨時關注科研進展和行業動態的良好思維習慣奠定基礎，促進主動運用酶工程原理，綜合分析解決較復雜工程問題的能力養成。

1.2.3 課中討論

結合課前各小組提出的問題，以及章節重難點知識，教師發起互動討論，并及時總結陳述。針對此章節，教師提出“酶抑制劑類農藥有哪些”的問題，并留出時間讓學生積極討論。最后教師介紹常見酶抑制劑類殺蟲農藥，以及波爾多液和退菌特等殺菌農藥。

1.2.4 反饋評價

教師對學生心得交流、小組提出的問題、課堂氛圍、互動討論效果、思政植入方式等進行全方位多元評價，進而促進課中教學方式方法的持續改進。

1.3 課后鞏固練習

教師積極完成教學后記，引導學生廣泛思考，增強舉一反三的能力，養成利用酶工程的基本理論，綜合分析解決較復雜的工程問題的素質和能力。

2 翻轉課堂教學模式在酶工程課程教學中的應用反思

2.1 與傳統課堂教學模式的對比分析

從表2 可以看出，翻轉課堂教學模式可以用一課時的時間完成傳統課堂教學模式兩課時的內容，讓學生有更多的互動討論時間，為教師及時精準開展教學評價提供可能。

表2 酶工程兩種教學模式對比分析

2.2 翻轉課堂教學模式在酶工程課程教學中的優勢

2.2.1 解決了課時緊張的問題

傳統教學模式至少需要兩學時的理論課，完全可以用1 學時的時間完成，有效解決了學時緊張的問題，起到事半功倍的效果。

2.2.2 師生角色明顯改變

翻轉課堂教學模式實現了酶工程教學流程的顛覆，隨之引發了師生角色的明顯改變。教師從單純的知識傳授者轉變為導學者、助學者、促學者和評學者，而學生從被動的知識接收者轉變為主動參與者，協作者、思考者和研究者。

2.2.3 教學評價方式多元化

以紙筆測驗為主的傳統評價方式滿足不了多元評價方式的要求，同時也無法全方位評價出學生在翻轉課堂教學模式中全部的學習效果[3]。在酶工程翻轉課堂教學模式中教師可以借助超星學習通教學平臺對課前及課后兩個環節對學生自主學習能力、合作探究能力、語言表達能力及個人時間管理能力等進行全方位的評價。

此外，酶工程翻轉課堂教學模式，通過短視頻反復觀看學習，可以有效兼顧不同學習能力層次學生學習的需要。學生在翻轉課堂教學中更多機會的互動討論和自主思考，極大激發了學生的科學思維和科學探究能力。

2.3 翻轉課堂教學模式在酶工程課程教學中遇到的問題

2.3.1 教師時間和精力投入方面

地方民族院校酶工程翻轉課堂教學模式，對教師時間和精力投入要求很高。教師首先要對已有的教學資源，如PPT，按照適合移動終端瀏覽的16∶9 比例進行重新布局，需要挑選適當背景主題、內容精簡和更新、圖片美化、統一字體、目錄插入、圖片高清化、動畫效果添加等工作。然后教師需要投入時間和精力熟練掌握Camtasia 等錄屏和視頻編輯軟件的使用方法，包括片頭和片尾的制作方法。在此基礎上，教師還要參與課程的視頻錄制(收集講課視頻和音頻)，以及后期視頻的編輯、轉場設置和背景降噪處理等，最后才可能形成理想中的微視頻。此外，教師還需要制作37 個核心知識單元的教學指導單、課程教學素材的涉獵、更新和完善，以及隨時應對的線上互動交流。實踐中大部分教師因科研和常規教學工作的需要，時間緊、任務重，在耗時費力的微視頻制作方面，沒有足夠的精力和時間投入，導致微課效果的差強人意。

2.3.2 學生自主學習能力方面

實踐中發現自主學習能力較低的學生課前學習方面，要么時間和精力投入不夠，要么有敷衍應付之嫌，導致視頻觀看時間和次數偏低，對視頻和其他教學資料中的關鍵點和細節理解不到位，導致不能參與針對性問題的討論和交流。

3 結語

翻轉課堂教學模式實現了教學流程的顛覆，引發了師生角色轉變，最終促進了學生思維品質的提升[4]，已成為我國教育信息化發展時期的熱點和必然趨勢。酶工程是20 世紀80 年代初從發酵工程中獨立發展起來的一門學科，已成為生物工程類專業的專業核心主干課，主要研究酶的生產及酶在工業中的應用[5]，在生物工程專業人才培養目標的達成方面具有重要作用。思維品質的訓練是發展學生智力與能力的突破口，也是各項核心素養落地的關鍵。酶工程翻轉課堂教學模式的實踐落地，在極大提升民族地方院校學生思維品質的同時，有效達成了人才培養目標所要求的核心素養的養成。