翻转课堂教学模式在微生物实验教学中的设计与思考

林雁冰，颜 霞，邱 立，陈卫民

（1.西北农林科技大学生命科学学院，陕西杨凌712100；2.西北农林科技大学动物医学院，陕西杨凌712100）

“翻转课堂”（flipping classroom）或“颠倒课堂”近年来成为全球教育界关注的热点，被加拿大《环球邮报》评为2011年“影响课堂教学的重大技术变革”［1］。这种起源于美国的开放式教学模式借助网络信息技术为学生构建个性化学习环境，把传统的知识传授和知识内化过程颠倒，让学生在课余时间通过微课等资源完成预设知识点和概念的自主学习，将课堂变成教师与学生互动场所，主要用来答疑解惑，它改变了传统教学中的师生角色和对学习时间利用方式。有学者认为“翻转课堂”，是把老师白天在教室上课，学生晚上回家做作业的教学结构翻转过来，构建学生白天在教室完成知识吸收与掌握的知识内化过程，晚上回家学习新知识的教学结构［2］。

翻转课堂已成为美国日渐流行的创新教学模式，2012年初翻转课堂的概念传入我国［3］，近年来，有较多文献比较了翻转课堂教学模式和传统教学模式的优缺点［4－7］，很多学校和老师跃跃欲试，但受各方面因素限制，国内真正实施翻转课堂的高校较少。

微生物学是研究微生物生命活动规律的科学，与细胞生物学、生物化学与分子生物学并称为现代生命科学的三大支柱学科之一，微生物学在动医专业学生学习、科学研究中，对有效处理微生物感染、治疗、防范等问题具有重要作用，在现代动物医学学科中微生物学是一门重要的专业基础课。笔者所在学校动物医学专业开设有微生物学课程，虽然开设了56节理论和32节实验课时，但学生普遍反映学完后对微生物实验操作技能掌握不够，影响了学生后续科研实践和科学研究工作。鉴于此，根据笔者多年从事微生物教学的经验和对翻转课堂的理解，拟探讨将翻转课堂教学模式引入微生物实验教学。

1 微生物学实验翻转课堂教学模式设计

相对于传统教学模式，翻转课堂具备两个优势：一是翻转课堂可以通过控制课前课程资源实现差异化教学、分层次教学，有效弥补了传统课堂教学“齐头并进”的缺陷，显著提升学生的学习兴趣和效果［7］。翻转课堂是一种全新的教学结构，在不同环节具有不同的特点，它由“重结果”转为“重过程”，由“以教促学”转为“以学定教”等［8］。二是提高动手能力，促进理论与实践结合。翻转课堂大幅拓展了传统课堂教学的时空限制。学生可以利用更多的时间与空间体会理论与实践的联系，通过反思交流、评价反馈等课堂环节，能更有效促进理论与实践的结合［7］。

1.1 教学目标设计

西北农林科技大学动物医学专业培养方案中，微生物学实验课程为32学时，涵盖的实验内容大多为验证性实验，学生学习后仅掌握了微生物实验的基本操作技能，但普遍反映课程结束后大多学生对实验内容印象不深。因而在以后也无法组合使用多项微生物操作技能解决毕业设计及科研训练、科学研究中的复杂问题。传统教学内容中没有涉及综合性和设计性实验，不利于培养学生的动手能力、思考能力和创新能力。为此，可以通过翻转课堂教学模式，尝试让学生在课余时间通过网络课程学习微生物实验的一般性操作，实验课上老师就学生存在的共性问题进行解答，节约一般性操作占用的课时，压缩验证性试验内容，增加综合性和设计性实验，提升学生对实验掌握的熟练程度。

表1 翻转课堂前后动医专业微生物实验内容比较Table 1 Comparison of before and after“flipped classroom”on microbiology experiments in veterinary medicine

1.2 教学内容改革

教学内容的改革主要基于在学时不变的情况下，压缩验证性实验占用的学时，增加设计性实验的学时，让学生在掌握动医微生物基本实验操作技能基础上，通过综合性与设计性实验，特别是后者，利用微生物学知识尝试解决动医学科若干基本科学问题，同时进一步熟练微生物学科基本实验操作技能。采用翻转教学模式前后实验项目比较见表1。

改革后，在类型上由验证性＋综合性变为验证性＋设计性＋综合性，突出了对学生创新意识的培养和对实验操作能力的提升；在数量上实验内容由11个增加到15个，规定学时内学生将进行更多实验操作，学习更多实验内容；在质量上验证性实验由10次减少为5次（内容实则没有减少），设计性实验由无增加到3次，并用3次试验开展综合性实验（具体内容待定），创造性开展实验教学。

1.3 翻转课堂教学过程设计

将“普通光学显微镜使用与细菌形态观察”等12个基本实验内容制作成视频，让学生在课余时间学习微生物专业基本的实验操作技能，在观看视频和完成技术路线的过程中培养学生发现问题、观察问题的能力，在学生基本掌握实验操作要领的前提下，利用5次实验15个学时，培养学生的微生物课程基本操作能力。通过前期理论学习和观看微生物实验教学视频，辅以查阅资料，设计出综合性和设计性实验项目的技术路线，将有助于增强学生的创新意识，提高学生日后从事科研工作的能力。根据笔者经验，动物医学专业微生物翻转课堂的实验教学可以分以下3个环节（图1）。

1.3.1 课前准备 课前包括教师对教学资源的准备和学生课前自主学习两个方面。一方面，教师要根据实验内容录制视频，明确说明每次实验的目的、学习内容、基本原理和具体操作方法，通过演示实验过程，强调容易出现问题的环节，并根据每个实验内容和结果给出学习任务单。另一方面，学生要根据学习任务单观看视频，这样学生不仅可以根据自己的时间观看视频，完成学习任务单，而且不清楚的地方还可以反复观看视频，详细了解。在学习过程中遇到问题，可以与同学或教师交流，老师也能及时了解学生学习状况。通过课前视频反复学习，学生基本掌握了每个验证性实验的原理、步骤及操作要点，对于综合性实验和设计性实验，学生结合理论课程学习，3～5人为一小组，查阅文献，初步设计出一个可行性试验方案，经代课教师审阅与讨论后，可以确定最后的实验内容。

1.3.2 实验操作 学生根据前期实验视频学习，直接进入实验室进行验证性实验，老师主要纠正不当操作，并解决学生遇到的问题。教学方法改革后，通过15个学时的验证，可以完成传统教学32学时的实验内容，剩余17学时用来完成设计性和综合性实验，进一步提升学生实验操作技能，培养学生综合利用理论知识和实验技能解决简单科学问题的能力。

1.3.2 评价及反馈 老师在每次实验结束后，要对每个学生的学习状态和效果进行评价，将学生每次实验课的表现作为平时成绩；要将实验过程中出现的有关问题进行整理和总结，并把实验中存在的问题及改进意见、下次实验相关资料上传到网络学习平台，便于学生对本次实验内容进行自我总结并做好下次实验准备。同时，老师要将各组设计性实验的成果汇报录制下来，挑选出优秀的综合实验报告整理成册，作为下届学生学习及参考。

2 翻转课堂在微生物实验教学中存在的挑战

与传统教学模式相比，翻转课堂教学模式能在不增加课时的条件下，提升实验教学内容的广度和深度，更好的培养学生的科学素养与创新意识；能够通过课前预习，提升学生学习兴趣与自主性，提高实验课学习效率；但根据笔者的经验，要真正在微生物实验教学中推行翻转课堂教学模式还存在一些问题。

图1 翻转课堂教学过程设计流程图Fig.1 Flow chart of“flipped classroom”teaching design

2.1 教师的专业能力和组织“微课”能力的挑战

在翻转课堂教学中，供学生自主学习的“微课”是翻转课堂不可缺少的组成部分，在“微课”中教师的演示占重要地位，教学视频制作的质量对学生课后学习效果有重要的影响。在翻转课堂的实施过程中，教学视频录制质量、与学生间进行的交流、学习时间安排、课堂活动组织等都对教学效果有重要影响。教师在网络教学平台中要引导学生交流。通过基于问题、项目的探究式学习，调动学生学习积极性，培养学生发现问题、探究问题、解决问题的能力。课堂活动组织也需要教师根据学科特点来设计。这不仅要求学校在技术上提供支持，对教师在微课的设计上也提出了更高的要求，对教师的专业能力提出了巨大的挑战。

2.2 学生课前学习时间的保证与落实

翻转课堂要求学生课前利用业余时间学习“微课”，并查找相关资料，提出问题、总结问题，在课堂上通过自己动手操作发现问题，在老师帮助下解决问题。所有这些环节，都要建立在学生具有良好的自主学习能力和主动学习意识前提下，但如何保证每位同学都能做好，就需要老师、学校的教育与引导，班级同学的互相鼓励、支持与良性竞争。在课程安排时，授课单位及学校教务部门应尽可能将课程不要安排在第一学年，以便学生适应大学学习方式，有足够的课余时间去进行自主学习，同时，随着学生对生命类课程学习的增多，对微生物学科的理解也能加强，可以有效提升学生对微生物课程思考的空间。

2.3 教学评价方式的挑战

传统验证性实验主要考核学生的实验操作能力，较少涉及评价学生的合作能力、组织能力、时间管理能力、表达能力、创新意识、学习能力等，而这些都是翻转教学培养创新型人才所必须评价的，因此，学校必须支持教师改革传统的评价方式，在政策上给与支持。同时，教师还要结合综合实验和设计实验成果汇报对每组（位）同学进行评价。这种评价对学生的课前、课后、课外都有涉及，是一种全方位的评价方式。

3 几点建议

当前翻转课堂愈加成为高校教师关注的热点，我国已有多所学校正在进行相应尝试［9］，针对高等院校微生物实验教学采用翻转课堂教学模式，在有限的学时内，可以增加实验内容，尤其是开设设计性和综合性实验，能够提升学生学习主动性，增强学生查阅文献和设计实验能力，提高实验操作动手能力。学生在实验过程中，必然会遇到防范微生物感染等问题，为以的的学习和科学研究奠定基础。因此，在微生物实验教学中采用翻转教学模式，能够提高微生物实验教学的效果，提升人才培养质量，为高校开展翻转课堂实验教学提供借鉴。

［1］ 何克抗.从“翻转课堂”的本质，看“翻转课堂”在我国的未来发展［J］.电化教育研究，2014（7）：5－16.

［2］ 金 陵.“翻转课堂”：翻转了什么［J］.当代教育科学，2014（16）：34－35.

［3］ 王 坤，高慎阳，于金玲，等.翻转课堂教学模式在畜牧微生物学实验教学中的建立与应用［J］.黑龙江畜牧兽医：综合版，2014（16）：137－138.

［4］ 黄 阳，刘见阳，印培培，等.“翻转课堂”教学模式设计的几点思考［J］.现代教育技术，2014，24（12）：100－106.

［5］ 李 允.翻转课堂中国热的理性思考［J］.课程教材教法，2014，34（10）：18－23.

［6］ 张金磊，王 颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究［J］.远程教育杂志，2012（4）：46－51.

［7］ 李 霄.翻转课堂教学模式在高校的应用与思考［J］.才智，2014（12）：52－53.

［8］ 朱宏洁，朱 赟.翻转课堂及其有效实施策略刍议［J］.电化教育研究，2013（8）：79－83.

［9］ 刘子忱.浅谈翻转课堂与实验结合在中职微生物检验技术课程教学中的应用［J］.教学探讨，2015，33（10）：49－50.