基于SPOC聯合Flipped Class在生物化學實驗課程的應用

熊 磊 徐 蕾 孫玲玲 凌烈鋒 呂 俊

（皖南醫學院生物化學與分子生物學教研室，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

生物化學是一門對理論基礎要求較高的學科。傳統實驗課授課方式單一，主要包括兩部分：一是闡述實驗原理和步驟，該部分由教師授課，注重于讓學生掌握實驗方法；二是學生復現實驗過程和結果，一般只機械地照搬教材的步驟，而不會深入獨立思考。沒有學生獨立解決困難的步驟，也缺乏讓教師和學生深入互動交流的環節，學生自主創新能力被嚴重制約了，學生對實驗課程也缺乏興趣，有的學生上課期間甚至拿出手機玩游戲。

小規模限制性在線課程（Small Private Online Course，SPOC）教學法是一種小型在線課程，是運用信息技術實現高效教學的現代途徑。SPOC采用豐富的視覺和聽覺效果來展示教學內容，學生可以有目的地探索感興趣的研究方向，從而進行自我指導學習。通過SPOC學習可以極大地提高學習者的注意力，改變學習者的思維定式，并促進自主學習。Flipped Class譯為翻轉課堂，是一種以學生為主體，強調學生的課堂表現，教師積極參與學生互動的教學模式。現如今，Flipped Class在全球面對疫情挑戰的新局勢下，擁有比傳統教學更多的優勢，利用互聯網平臺得到了廣泛的發展。這種模式有利于學生規劃自己的學習目標并在教師的指導下完成學習任務，構建自主學習體系。

1 研究對象

本科2020級助產學專業兩個平行班，共60名學生，一班SPOC聯合Flipped Class教學法授課，另一班以傳統課堂教學。兩班課程進度和授課教材一致。

2 兩種教學方式的實施和效果評價

2.1 SPOC聯合Flipped Class的設計及實施

（1）SPOC課前準備階段。根據2020級助產學本科專業的生物化學實驗教學大綱，結合課程特點，準備實驗課程視頻。實驗教學視頻由三部分組成：實驗室安全教育視頻、理論教學視頻和實驗技術實操視頻。實驗室安全教育視頻注重于安全操作教學，以不當操作會引發火災等為教育內容，指導學生完成正確的操作。理論教學視頻為學生介紹了實驗原理、預期實驗結果以及實驗注意事項等，實驗技術實操視頻由獨立小單元組成，每單元介紹一種儀器及設備的規范使用和一種實驗技術，如PCR技術，包括關鍵實驗技術的細節。理論教學視頻和實驗技術實操視頻內容均由本教研室獨立設計，結合教師的科研方向，設置實驗內容并分單元制作完成。視頻時長在10分鐘以內，保證學生的專注力，極具鮮明的學科特點。SPOC課程還設置了一個獨立環節即學生的興趣拓展，就某一個知識點讓學生分組設計實驗。以“紙層析鑒定轉氨基作用”實驗為例，除常規通過制作簡易層析裝置，檢測到轉氨基反應發生外，設置了創新實驗環節，結合“酶促反應影響因素”的理論授課知識點，啟發學生思考“哪些因素可以影響酶促反應”“如何設計實驗方案驗證該因素對酶促反應的影響”等。

（2）SPOC課程發布。教師提前兩周選擇合適的線上平臺如雨課堂將課程內容中實驗課程視頻和授課PPT推送給指定班級，并設置好學生自主學習環節，將思考的問題一并發布。每班分為不同學習小組，每小組完成課前預習任務以PPT總結，對創新實驗環節設計實驗方案。SPOC課程發布后安排線上交流時間，教師與學生交流，答疑解惑，探討創新實驗方案的可行性，并就創新實驗環節討論實驗所需的試劑等。除雨課堂外，學生和授課教師溝通也可通過其他形式，比如QQ、微信等。

（3）Flipped Class階段。該環節主要由學生占據課堂主導，由各小組代表將介紹事先完成的PPT，重點闡述本組同學對該實驗思考的獨特之處，在創新實驗環節由該組同學演示并記錄實驗結果，并通過雨課堂互動。在此環節中，教師并不是“袖手旁觀”，相反是更加密切關注各組實驗動態，及時發現問題并給予啟發式引導，鼓勵學生深入探索。如“酶促反應影響因素”創新實驗環節中學生分別設計了“溫度”“pH值”以及“激活劑”對酶促反應影響的方案。教師對實驗設計的嚴謹性進行引導，如“溫度”小組，學生自行設置了溫度梯度，將酶溶液分別置于70℃和4℃各30分鐘，發現兩個溫度處理后的酶都不能繼續進行催化反應，于是得出高溫和低溫都會讓酶失活的實驗結論，此時教師鼓勵學生繼續思考，高溫和低溫對酶的影響是完全一樣的嗎？啟發學生完成回復實驗，即酶分別在70℃和4℃各30分鐘后再置于37℃，觀察是否可以催化反應的進行，最終發現高溫可以使酶變性，而低溫可以抑制酶活性，兩者對酶活性影響有差異的結論。

（4）課后總結。課程結束后，授課教師通過雨課堂發布本次實驗的總結，對每組創新實驗進行點評，突出亮點，對實驗中依然存在的問題進行闡述，并結合實驗內容發布復習題，回顧相關基礎知識。學生將本次實驗過程和結果詳細記錄，結合自己的思考，完成復習題，并將結果上傳平臺，由教師逐一評閱并反饋。

2.2 傳統教學法的設計及實施

課前不推送學習資料，要求學生預習實驗教材。課堂教學主要由授課教師完成，授課內容以PPT方式展示實驗原理和演示關鍵步驟，并提供預實驗結果幫助學生進行結果分析，學生完成實驗后，上交實驗報告。

2.3 兩種教學效果的評價

兩組對象統一采用課程結束考核及問卷滿意度調查兩種評價模式，課程結束考核包括閉卷理論測試和實驗操作測試，滿意度問卷于課程結束后發放。數據分析采用SPSS v26.0軟件，獨立樣本t檢驗應用于兩組的閉卷測試和實驗操作考核成績的比較，兩組問卷滿意度比較采用χ2檢驗，＜0.05差異顯著。

3 結果

3.1 實驗組和對照組學生基本情況

實驗組30人，年齡（20.24±0.85）歲，男生16人（53.33%）；對照組31人，年齡（20.41±0.87）歲，男生17人（54.88%），兩組學生差異不顯著（＞0.05）。

3.2 課程結束考核

實驗組閉卷理論測試平均分為（85.68±6.27）分，對照組閉卷理論測試平均分為（72.56±5.32）分；實驗組操作測試平均分為（89.15±4.33）分，對照組平均分為（69.67±9.46）分。獨立樣本t檢驗的結果顯示實驗組閉卷理論和實驗操作測試成績均顯著高于對照組（＜0.05），說明SPOC結合Flipped Class教學模式的教學實績優勢明顯。

3.3 問卷滿意度調查

在課后開展的問卷滿意度調查是學生對教學效果的反饋評價。綜合來看，學生對于SPOC結合Flipped Class教學模式的認可度更高，在與傳統方式相比的選項中排名前4位非常滿意或滿意的是：有助于培養科研創新能力（96.8%）；對課堂抽象理論知識的理解更加形象生動（96.1%）；不再局限于教材的單一知識，主動提高動手能力，積極解決問題（93.6%）；有助于增強團隊合作能力93.2%。

4 結語

生物化學是一門前沿學科，科技的熱點往往都會在教材的改版中得以體現，如何讓學生熱愛科學，把生物化學里“晦澀難懂”的理論知識搞明白，授課老師需要付出大量的努力，致力于把生物化學的實驗課上得生動有趣。傳統實驗授課因其單一和被動的形式，導致學生習慣于知識的被動輸入，只會死記硬背抽象的理論知識，因為缺乏互動，學生往往學習主動性不高，要求也很低，僅限于把教材中的實驗復現出來，缺乏主動思考的過程。而本次SPOC聯合Flipped Class教學模式的研究來看，學生是極具創造力的，可以在已有教學實驗的基礎上開創新的實驗，說明SPOC聯合Flipped Class教學模式的課堂效果具有明顯優勢。教師教會學生如何使用科學的工具，學會借助科研文獻去擴充理論知識，獨立思考來設計實驗驗證科學問題，還依托團隊力量進行創新性研究。SPOC聯合Flipped Class教學模式讓教師不再僅僅局限于課堂時間，而是在課前、課中和課后與學生的互動指導加強，能取得更好的授課效果。因此，此模式可以在醫學基礎教學中進一步推廣。