基于虚拟仿真操作和微课的翻转课堂教学模式探索

郑玉玺 韩明 董蕾 江津津

摘  要：翻转课堂模式可以极大调动学生学习积极性，增加学习主动性。文章以《食品微生物检验技术》中大肠菌群检验实训项目为例，借助微课和虚拟仿真操作平台，通过课前线上发放任务，小组讨论和实验设计，课上教师重难点讲解、虚拟操作演示和训练、实训操作等环节，实现翻转课堂在本项目中的全程应用。通过本项目的教学新模式探索，学生实训操作成功率提高19.6%，污染率下降20.7%，本项目评测成绩平均提升5.37分，获得良好教学效果，为其他实训项目的翻转教学改革提供宝贵经验。

关键词：虚拟仿真;微课;翻转课堂

中图分类号：G642         文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）14-0115-04

Abstract： Students' learning enthusiasm and initiation can be greatly mobilized by flipping classroom teaching model. We take the coliform bacteria testing training project in food microbiology test technology as an example. In this project， flipped teaching model is applied through the whole studying. Before the class， an online project was deliver to students by network course platform， group discussion and experiment design before class. On the class， teacher explain the difficult and key points， virtual operation demonstration and training. After class， students do the practical operation with the help of network course platform. By the exploration of the new teaching mode of this project， the success rate of students' practical training operation has increased by 30%， the pollution rate has decreased by 25%， and the evaluation result of this project has increased by 35%.

Keywords： virtual operation demonstration; micro-lectures; flipped classroom

作為食品生产、检验的重要组成部分，食品微生物检验涉及食品的原辅料、生产环境、生产加工环节、成品检验环节等各个重要部分，不仅影响食品的成品质量，而且直接决定食品安全[1]。我国《食品安全法》中规定：食品检验人员依照食品安全标准和检验规范对食品进行检验[2]。因此，针对食品检验岗位所开设的《食品微生物检验技术》，是广州城市职业学院食品类专业学生必修的专业核心课之一，为高职食品类学生未来从事食品检验类工作提供食品微生物学的理论基础，同时培养学生运用基础理论知识和实验操作技能对食品原辅料、加工环境、成品等进行微生物检验的能力。

翻转课堂（flipped classroom）通过线上教学模式，将课堂翻转，学生通过随时在线自主学习，课上教师不再进行传统课堂教授，而是针对学生反映的疑难点问题进行专门引导答疑、学生自主讨论，从而培养和提高学生的学习主动性和创造性，实现随时随地的学习[3]。近年来，在食品类相关课程中，许多教师已经利用翻转课堂进行了教学改革，如吴晓娟等通过翻转课堂形式进行《现代食品加工新技术》的学习，提高学生的创新能力[4];彭永佳等在《食品发酵技术》的腊肠制作实验中引入翻转教学，取得良好的教学效果[5]。

食品微生物检验技术课程具有很高的实用性和操作性，注重学生动手能力、独立思考能力和综合素质的提升。传统课堂教学模式以及实训操作模式下，学生往往出现理论知识掌握不扎实、实训操作过程中操作步骤不熟练、污染率较高、实验成功率不高的现象。本文通过课前线上教学、课上虚拟仿真操作，借助微课和虚拟仿真平台实现《食品微生物检验技术》中“大肠菌群检验”项目的学习，分析教学效果，以期为其他实训项目提供借鉴。

一、大肠菌群检验项目教学现状

（一）学生理解困难，机械性记忆

本项目依照《国家标准4789.3-2016大肠菌群计数》进行学习和操作。在往届学生的学习和实验操作过程中，通过问卷调查和教师授课过程感受发现存在较多问题。从图1中可以看出，其中80%的学生感到实验操作存在较大问题，而95%的学生对实验结果的判读都存在疑惑。

（二）教学手段单一，学生学习积极性低

以往进行本门课程的讲授都是通过教师课堂讲授，利用多媒体手段结合PPT进行。尤其在实训操作的过程中，教师教学过程基本为实验操作过程讲解+现场演示，学生看完教师操作一遍后就自己动手做。而学生自己操作时手忙脚乱、做完这一步忘记下一步，实验污染率极高、成功率较低，学生学习积极性受到打击。

（三）教学评估手段单一

本项目的教学评估手段主要以学生提交的实验报告作为评分依据，结合教师在实验课上观察到的操作手法等。但仅凭实验报告和课上教师的观察，其实很难了解到学生到底学到多少，也很难掌握学生所存在的问题。

二、实训教学模式改变

（一）实验教学思维模式改变

以往教学模式为教师课上教、学生课上学，学习效果不佳，教师也无法针对学生不理解的问题进行重点讲解。而翻转教学模式则打破了这一学习壁垒。教师利用网络教学平台下放学习任务，学生在课下通过线上教学平台，自主学习、随时学习，对于本项目阅读材料和视频材料中不理解的问题，线上与教师和同学进行沟通交流。这一交流过程，不仅提升了学生的自学能力和思考能力，同时也使教师在授课前掌握本班学生学习本项目中的疑难点，从而有针对性地进行备课。再进行课堂讲授的时候，不再需要按部就班的讲解，仅需对学生的疑难点进行重点讲解，提升教学效率。

（二）实验教学手段改变

本项目十分重视学生实验操作过程和动手操作能力的提升。通过翻转教学，教师有针对性的对疑难点进行讲解，学生在课上也可以更专注于主动学习，对本实验项目有更深的理解[6，7]。同时，结合本项目的虚拟仿真操作平台，学生在真实实验操作前，多次进行虚拟仿真操作，熟悉整个操作流程和实验中所需用到的仪器。虚拟仿真操作结束，系统自动打分，分数达到75分以上才可进行真实实验操作。通过这一教学手段的改革，学生再进行真实实验操作时，已经基本掌握整个操作流程，实验成功率提升。

三、教学实施过程

本项目整个教学实施过程分为以下几个方面：

（一）课前学习

课前，教师通过本专业自主研发的网络课程平台和手机端平台同时下放学习资料，包括课程PPT和微课资源。学生在线学习交流，并可通过手机端向教師提出问题，师生在线互动交流。教师通过后台程序，可直观掌握学生的学习情况，回答学生提出的问题。

（二）课中教学

教师通过线上教学平台了解学生对本项目的理解情况、掌握学生普遍存在的疑难点问题，有针对性的进行备课。在授课过程中，由于学生已经经过前期学习，掌握基本原理和操作过程，教师仅需对学生不理解的问题和该项目的重难点进行讲解，提高教学效率。

同时教师在课上进行虚拟仿真软件的操作，分步骤进行讲解。学生先观摩教师操作再自己进行操作，只有操作评分达到75分以上才可进行实际动手操作。教师通过虚拟仿真软件的后台程序，可以实时评估每个学生的操作流程，对于大部分学生出现的失分步骤，再进行重点讲解。

（三）课后实训教学

理论课结束后进入本项目实训教学环节。经过课堂学习和课上虚拟仿真操作训练，仿真操作达到75分以上的同学进入实训室进行实际动手操作。经过虚拟仿真操作训练后，学生在真实操作时不再手忙脚乱，步骤规划合理，实训效果较好。

（四）总体评价和拓展

本项目学习结束后，学生通过线上教学平台，进行课程内容的评测，获得理论知识评分，同时提交实训操作实验报告。教师根据线上理论知识分数（30%）、虚拟仿真操作评分（20%）、实训操作实验报告（30%）、课堂表现（20%）获得学生本项目最终得分。学生则通过线上平台完成调查问卷，反馈本项目学习过程中的各种问题。并可与教师、同学进行在线互动，解决学习中的问题。

四、教学效果评估

（一）学生学习积极性和主动性提高，学习效果较好

本课程的授课对象是大学二年级学生，分析其学习特点可看到，他们更偏爱线上学习，对于手机、电脑操作也更有兴趣。通过线上教学平台的开发和利用，学生的学习积极性和主动性得以显著提高。超过70%的同学都认为线上教学方式对学习本门课程有很大帮助，并表示喜欢这种学习方式。

同时，所授课程班级的成绩对比后发现，利用翻转教学模式，配合虚拟仿真软件的虚拟操作训练，学生本项目的评测成绩得到明显提升，各行政班平均分提升5.37分。

（二）实验操作效果提升

本项目教学过程中利用虚拟仿真软件，在学生进入实训操作之前，必须进行虚拟仿真操作，并达到75分。只要达到75分以上的学生才可进行实际操作。通过这一过程训练，学生的实验操作效果得以明显提升。实验操作成功率提高19.6%、污染率下降20.7%。

五、结束语

利用翻转课堂，课堂时间可以更多的用于教学、提高学生的课堂参与度和课堂讨论[8]，从而提升学习效果和学生学习积极性。大学二年级学生普遍学习兴趣高、更偏爱数字教学模式，利用虚拟仿真软件进行实验操作训练，激发学生学习兴趣，使他们玩中学、学中做，实现学生理论知识的学习和动手能力提升的双重效果，有效提高学习质量。该教学方法不仅适合在《食品微生物检验技术》课程的其他项目中推广，也为其他实训类课程的教学改革提供的可应用的方法。

参考文献：

[1]谢国芳，周笑犁，汪莉蓉，等.食品微生物检验技术课程体系构建与实践[J].大学教育，2018（12）：82-84.

[2]赵力超，方祥，潘忠礼，等.基于专业人才能力提升的食品微生物检验学CDIO教学模式创新[J].微生物学通报，2017（9）：2239-2246.

[3]李远婷，马晓林，田永芝，等.翻转课堂在免疫学教学中的探索与实践[J].微生物学通报，2017，44（5）：1242-1248.

[4]吴晓娟，郑仕宏，吴伟.翻转课堂在“现代食品加工新技术”实验教学中的应用[J].农产品加工，2016（7）：73-75.

[5]彭永佳，毋文静，尤忠毓，等.翻转课堂教学模式在食品发酵技术实验教学中的应用[J].微生物学通报，2019.

[6]Strayer J F. How learning in an inverted classroom influences cooperation， innovation and task orientation[J].Learning Environments Research，2012，15（2）：171-193.

[7]张国荣.基于翻转课堂的《大学计算机基础》课程改革新思路[J].大学教育，2013（13）：135-137.

[8]李甦，白柯晨.翻转课堂教学设计与实践问题研究[J].成人教育， 2019，4（387）：27-31.