STEM理念指导下基于MOOC的药物分析选论翻转课堂教学模式构建与教学探讨*

韦国兵 胡奇军 廖夫生

摘  要  STEM理念作为一种培养创新型人才的教学理念，在培养学生自主学习能力方面具有重要意义。翻转课堂作为一种先学后教的教学方式，是提高学生自主学习能力和学习主动性的有效方式。MOOC教学资源为翻转课堂提供了必要的技术支持。构建STEM理念指导下基于MOOC平台的翻转课堂教学模式，并将其应用到研究生药物分析选论课程教学中，可以为我国研究生教育教学改革提供借鉴。

关键词  教育信息化；STEM；MOOC；研究生；药物分析选论；翻转课堂；自主学习能力

中图分类号：G643.2    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）17-0120-04

0  引言

随着教育信息化的不断推进，各大高校都在根据自身实际进行教学改革与创新。如何高效地使用信息技术促进教育教学，构建新型教学模式提升教学效率，成为当下高等教育界关注的热点问题[1]。MOOC可有效实现教与学之间的交流互动[2]。翻转课堂是一种将课上与课下活动颠倒的教学模式，有利于提高学生学习主动性[3]。STEM作为一种现代化教育理念[4]，旨在“做中学”的过程中帮助学生将多学科的知识系统化，深入理解知识的本质，培养学生的自主探究能力与实践操作能力。

如何构建MOOC教学平台，融入现代化教学理念，成为影响翻转课堂教学效果的关键因素。江西中医药大学研究生药物分析选论课程2016年建设为校级研究生精品课程，2019年成为校级研究生金课课程及校级研究生课程思政示范课程，2020年完成MOOC平台建设，2021年建设成为江西省研究生优质课程。药物分析选论优质课程平台的共享资源、多元评价等功能为翻转课堂的实施提供了必要的技术支持。STEM教育理念作为开拓我国教学改革空间的现代化教育理念，在培养学习者自主学习能力、动手实践能力等方面具有重要意义，但在研究生高等教育领域却鲜有尝试。因此，在教育教学数字化、网络化背景下构建融入STEM教育理念的基于MOOC的翻转课堂教学模式，在教育信息化时代显得尤为重要。

构建STEM教育理念指导下的基于MOOC平台的翻转课堂教学模式，并应用到研究生药物分析选论课程教学中，可以有效实现研究生网络教学和传统课堂教学的有机融合，推动研究生高等教育信息化进程，加快高等教育教学的改革进程，为我国教育信息化发展和教育公平提供强有力支持。

1  药物分析选论课程翻转课堂教学模式构建原则探讨

为了更有效地实现学生的内化学习，本教学模式以双主性原则、开放性原则、实用性原则、本土化原则等为构建原则。通过教学模式的构建原则分析研究，从而尽可能结合学校的软硬件优势，发挥STEM教育理念、MOOC和翻转课堂教学模式的优势，提高翻转课堂教学模式的可操作性，从而使构建的新教学模式更符合现代高等教育理念，提升研究生课程教育教学质量，培养具有信息素养的研究型中医药高级人才。

2  药物分析选论课程翻转课堂教学模式设计

通过文献调研和对国内外关于STEM教育理念、MOOC及翻转课堂和基于MOOC的翻转课堂教学模式的总结，本课程组设计的在STEM教育理念指导下的基于MOOC平台的药物分析选论课程翻转课堂教学模式，主要由课前活动、课上活动、课后部分三部分组成，具体内容包括学生专业基础情况分析、教学内容体系设计、教学资源设计与制作、课程教学目标设计、课程学习策略设计、课程平台设计、课程教学活动设计和课程教学评价体系设计等几个部分。通过教学模式组成部分设计，全面优化基于MOOC平台的翻转课堂教学模式，为后期的课堂教学实施奠定技术基础。

3  药物分析选论课程翻转课堂教学模式构建

在模式设计的基础上，结合翻转课堂教学模型及STEM教育理念，将本教学模式具体分为课前线上自学、课中线下教学、课后总结反思三个环节[5]。

3.1  课前线上自学

本环节主要是课程教师在对课程教学内容、教学目标、学生等元素分析的基础上，收集整理相关学习资料并设计学习任务和课程学习资源以及章节自测题，发布到课程MOOC平台，通过发布学习任务、学习资源和章节自测题激发学生的学习兴趣，引导学生开展自主学习。

3.2  课中线下教学

本环节主要包括解惑、知识内化和学习评价。教师根据章节在线测验情况和学生在线提问等对章节知识开展针对性讲解、问题讨论和学习任务的完成评价，帮助学生自查、巩固新概念和知识点，实现知识的内化和迁移。

3.3  课后总结反思

本环节主要是任课教师在章节教学任务结束后，根据学生课后提出的问题、学生在线学习资源自学情况、在线测试成绩等开展学学习任务和教学策略调整，并从认知维度、教学方法维度、情感维度三个方面开展以形成性考核为主的多元化教学评价，以进一步优化教学模式。

4  药物分析选论课程翻转课堂教学实施

课程教学实施以药物分析选轮课程第四章“药物定量分析”为例，实施STEM教育理念指导下的翻转课堂教学模式，共三课时。在开课前课程组教师对学生进行随机分组，每组五人，每组设置一名组长，将整个教学环节分为课前线上自主学习、课中线下教学和课后总结反思三个环节[6]。

4.1  课前线上自主学习活动

在新章节内容开课之前，课程组教师先在MOOC平台上传课程学习资料并发布学习任务供学生自主学习使用，同时限时开放在线章节测试题。课程学习资料包括教案、讲稿、教学微视频、PPT以及有关教学内容的辅导资料。课程学习任务主要包括章节学习指南和具体学习任务与学习目标以及学习建议。课前学生线上阅读本章讲稿与教案、课程PPT与教学微视频，了解药物定量分析方法及其原理，掌握药物定量分析方法的验证、药物多成分定量分析与一测多评法及定量分析的测量不确定度评定，完成STEM理念指导下的课程教学目标，在自主学习中提交问题并完成本章在线测试题，并针对测试题的答题情况进行提问或根据教学资料开展重新学习。教师在学生自主学习过程中对学生自主学习状态开展监督，包括课程微视频观看情况及教学资源观看次数等。课程组教师通过认真分析章节测试题的完成情况，为课中线下教学做准备。

4.2  课中线下教学活动

STEM教育理念指导下的基于MOOC平台的翻转课堂教学模式的线下教学活动以线上自主学习问题为引导，教师在教学过程中就学生自学过程中遇到的问题和学生学习小组相互交流中产生的问题以及测试中学生测试题的完成情况开展师生探讨交流与答疑，寻求解决问题的方法。通过线下师生探讨实现知识的内化和迁移，帮助学生理解药物定量分析的方法学原理及定量分析的方法学验证内容，掌握药物制剂及中药多成分定量分析的一测多评法的原理与适用范围，以及测量不确定度的概念、来源分类及其评估步骤等知识。教师通过MOOC平台后台实时了解学生的线上自主学习情况及章节测试题的完成状况，从而实现在线下师生探讨交流环节随时把握课堂教学进程，完成课堂教学任务；同时真正实现引导学生运用课程平台资源开展线下自主学习活动，激发学生的自主学习兴趣，提升学生的创新思维能力。

4.3  课后总结反思过程

课后教学总结反思是本教学模式实施过程中的一个重要环节。教师针对线上学生自主学习情况及课中线下教学活动实施过程的教学效果，开展总结反思：

1）课程平台上教学资源的设计与提供是否能够满足学生多样化学习的需求，是否能够满足不同层次学生的学习需要；

2）学生学习小组成员的分配是否合理，能否做到小组成员人员的合理搭配；

3）线下师生交流活动环节时间的分配是否合理，从而真正实现在交流探讨过程中帮助学生发现并解决问题，最终达到知识的内化和迁移；

4）线上学生参与自主学习状况及线下交流探讨环节，教师对学生参与学习过程及自己保持线下教学过程的流畅性的把握情况；

5）线下答疑能否真正实现对学生的个性化指导，帮助学生真正实现知识的内化。

总之，通过课后总结反思找到本教学模式教学过程中的不足之处，从而对教学模式进行进一步优化设计，真正实现STEM教学理念的5E（Engagement，吸引；Exploration，探究；Explanation，解释；Elaboration，迁移；Evaluation，评价）教学功能。

5  药物分析选论课程翻转课堂教学效果分析

本教学模式的教学效果分析积极利用MOOC平台所具有的数据保存功能，对第四章“药物定量分析”的教学效果进行分析。

5.1  学生自主学习过程效果分析

MOOC平台的后台数据统计显示，在本章开展线下教学的前一周，学生已全部登录课程平台并对MOOC平台所提供的教学资源开展线上自主学习，同时完成章节测试题。具体情况如图1所示，且没有不及格的学生。

5.2  学生课程教学资源下载次数

较本科药物分析课程药物的含量测定与分析方法的验证而言，第四章“药物定量分析”部分知识在本科教材中基本没有涉及，如药物多成分定量与一测多评法以及测量不确定度，知识面更宽且难度更大。因此，根据平台数据统计分析，学生对MOOC平台上本章课程教学资源的观看情况和资源下载较多，充分表明学生在自主学习过程中遇到问题时，已经习惯通过课程资源探寻问题的解决方法。全班31人课程资源下载情况如表1所示。

5.3  学生对自主学习问题的解决方法分析

为深入了解STEM教育理念指导下的翻转课堂教学模式的教学效果，课程组教师从学生自主学习能力提升、课程资源对自主学习的满足程度、对本翻转课堂教学模式的满意度及以后采取本教学模式的意愿度等方面开展问卷调查，调查结果如图2～图5所示。

通过调查问卷分析，在运用STEM教育理念指导下的翻转课堂教教学模式开展教学后，学生的学习方式变为自主探究式学习模式，学生的自主学习能力得到显著提升，他们喜欢且愿意教师使用本教学模式开展教学，而且学习成绩得到显著提升。

6  药物分析选论课程翻转课堂教学反思

结合本教学模式在研究生药物分析选论课程教学中的实施情况和学生问卷调查及访谈分析，在以后的翻转课堂教学中，要从以下几个方面进一步对本教学模式进行优化和改进。

1）在教学过程中要实施多元化的课程教学模式，从而根据教学内容和学生特征为学生提供个性化、分层化和多元化的教学指导，增强学生的教学体验。

2）构建基于“课前线上自主学习—课堂线下师生交流互动—课后线上训练拓展”的研究生药物分析选论层递式MOOC课程平台，以构建课程平台系统化、课程资源可用性强、课程平台用户体验度高的MOOC课程平台，从而更有效地开展翻转课堂教学。

3）进一步加强对课程组教师的团队合作能力和信息技术运用技能的培训，以满足信息化技术背景下课程教师的个性化学习指导能力、团队协作能力、信息技术能力的提升，从而适应后MOOC时代翻转课堂教学变革的教学需要。

4）充分利用移动互联思维与药物分析选论层递式课程平台资源，以课程设计为重点，注重课程教学活动的交流互动设计，打造人性化和多元化的课程交互环境，通过设计灵活的师生、生生交流互动活动，从而为学生提供层次化、人性化和多元化的学习环境，真正提高学生的学习兴趣和创新思维能力。

总而言之，本教学模式以STEM教育理念、MOOC、翻转课堂为切入点，构建STEM教学理念指导下基于MOOC的翻转课堂教学模式，提高学生自主学习能力和自主学习参与度，激发学生的创新思维能力，降低教师的工作强度，提高教师的授课能力，同时增强教师的信息技术运用能力，并有效改善师生关系，也为信息化教育条件下高校研究生课程教学模式改革提供借鉴范本。

参考文献

[1] 教育信息化“十三五”规划[J].中国信息技术教育，2016（Z3）：2-3.

[2] 曾明星，李桂平，周清平，等.MOOC与翻转课堂融合的深度学习场域建构[J].现代远程教育研究，2016（1）：41-49.

[3] 林冬梅，李智涛.国内外翻转课堂研究述评[J].湖北工程学院学报，2019，39（1）：76-79.

[4] 余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015，21（4）：13-22.

[5] 韦国兵，胡奇军，廖夫生.基于微课的研究生天然化合物结构研究法课程翻转课堂教学模式探讨[J].中国现代教育装备，2020（21）：81-83.

[6] 韦国兵，胡奇军，廖夫生，等.后MOOC时代翻转课堂教学模式在研究生课堂教学中的实践探索[J].中国现代教育装备，2020（5）：44-46，49.

*项目来源：江西省学位与研究生教育教学改革研究项目“融入STEM教育理念的基于MOOC平台的《药物分析选论》课程翻转课堂教学模式的构建与教学实践研究”（JXYJG-2021-176）；江西省教改课题“融入STEM教育理念的《分析化学》课程翻转课堂教学模式的构建研究”（JXJG-20-12-13）；江西中医药大学校级学位与研究生教改课题“基于微课的《天然化合物结构研究法》课程翻转课堂教学模式的构建研究”（jzyjg-2019-06）；江西中医药大学2020年教育专项研究课题“‘互联网+背景下基于慕课与翻转课堂相结合的分析化学课程教学模式改革实践研究”（2020-07）。

作者：韦国兵，江西中医药大学，教授，硕士研究生导师，研究方向为中药质量控制及分析化学教学；胡奇军，江西中医药大学，副教授，研究方向为课程教学法；廖夫生，江西中医药大学，副教授，硕士研究生导师，研究方向为药物质量标准及分析化学教学（330004）。