基于BOPPPS扩展模型的“微生物学”课程教学改革初探

江卢华，梁伊丽，刘学端

（中南大学资源加工与生物工程学院 湖南 长沙 410083）

中南大学生物工程专业为国家级一流本科专业建设点。“微生物学”作为生物工程的专业核心课程之一，是“遗传学”“微生物育种学”“基因工程”“蛋白质与酶工程”等专业课程的基石。以往“微生物”课程讲授过程，教师主要以PPT演示、口头讲解、板书强化等手段进行讲授。资深教师教学经验丰富、知识面广博，能生动有趣地驾驭课堂，高效输送课程知识，促进学生快速理解和消化知识，达到既定的教学目的。但对于青年教师而言，教学经验相对缺乏，知识的综合储备量有待提升，很难在课堂集中学生的注意力和关注度，很难高效和精确地传授重点、难点课程知识，很难使学生快速吸收知识和发生知识迁移。因此，青年教师有必要利用科学的教学方法，融合课堂教学，实现理想的课堂教学效果。

1 BOPPPS教学模型的调查、分析与整合

学生在课堂上的最长注意力维持时间是10分钟左右[1]。因此，课堂教学过程需划分若干10分钟左右时间的“区间”，以保持学生注意力和课题教学效果。针对上述问题和教学需求，加拿大教学技能工作坊以建构主义和交际法为理论依据，提出了BOPPPS教学模型。该模型可将45分钟的课堂教学时间有机地划分为6个“区间”，是强调学生参与和反馈的闭环教学过程[2]。BOPPPS是一个缩略词，由6个“区间”组成模块：Bridge-in（导入），目的在于吸引学生注意力，激发学生的学习兴趣，将课堂内容和已有知识或未来潜在问题相衔接；Objective（目标），明确学生需掌握的知识要点，掌握程度需可测、可自我评估；Pre-assessment（前测），掌握学生的受训能力，调整教学内容的深度和进度；Participatory learning（参与式学习），培养学生主动学习，可利用分组讨论、角色扮演、专题研讨、案例分析等；Post-assessment（后测），课后或教学过程中及时评估教学效果，反思并调整教学设计；Summary（总结），引导学生自己总结课堂的知识点和重要内容，评估自己的学习效果，引出下节课的内容[3-4]。BOPPPS模型设计的6个“区间”凸显了不同的教学目标和教学内容侧重点，有利于引导学生学习思考，明确课堂学习重点和难点，保持学习注意力和关注度，有利于教师设计课堂教学，把控教学进度，提高教学效率和效果。因此，BOPPPS教学模型融合到《微生物》课程教学中，将有利于调动学生的学习积极性，激发教师的教学热情和灵感。

采用BOPPPS模型可以对课中教学过程起到“区间化”设计和管理，但是和学生的课前和课后联系不是很紧密，不能有效提升学生课外的主动学习兴趣和能力。基于“课前—课中—课后”一体化的教学体系目前已被很多的课程设计所采纳，用于提升学生整体的自主学习能力和学习深度[5-6]。模式为课前发送相关学习任务，利用短视频、慕课、课外书籍等方式，引导学生自主学习。一是预习相关基础概念和了解相关知识点的“来龙去脉”，二是发现学习难点和疑点，待课中解决。课中利用不同的教学方法，组织和开展课堂教学，是“教”与“学”的核心。课后发布思考题等任务，引导学生拓展学习深度和解析与相关实际问题、热点问题的关联，实现深度学习和知识内化迁移。因此，将BOPPPS模型内嵌于课中阶段，并通过课前学生自主学习和课后拓展学习，进一步完善“微生物学”课程教学体系。基于此，本文提出一种BOPPPS扩展教学模型，用于“课前—课中—课后”一体化教学，引导学生自主学习和拓展学习深度。

2 BOPPPS扩展教学模型在“微生物学”课程教学中的应用

本文以“微生物学”课程第五章“生物固氮”小节内容为例，初步探究BOPPPS扩展教学模型在“微生物学”课程教学中的应用。

2.1 课前

通过班级微信群等平台，推送微视频和任务百科资料，让学生了解氨经典合成途径哈伯法，明晰合成条件和潜在风险；了解著名微生物学家马丁努斯·威廉·拜耶林克（Martinus Willem Beijerinck）的生平及其在病毒学、氮循环等领域的贡献。发送“固氮酶的研究进展”等文献，让学生详细了解固氮酶的研究历史及其结构和催化机制。通过上述课前学习，让学生了解到生物固氮和化学固氮的区别及其优势，激发学生学习微生物学的兴趣，志向成为杰出的微生物学家，加强学生对固氮酶的认知。

2.2 课中

2.2.1 导入（Bridge-in）

具体导入如下：氮肥是农业生产中需求量最大的化肥种类，其对提高作物产量、改善农产品品质有重要作用。我国是氮肥消费大国，2021年氮肥产量达到3700万吨。目前，氮肥生成主要用到天然气、石油和煤等原材料，且需特色催化剂在高温高压条件下进行。反应条件苛刻、合成产物不稳定，存在易燃易爆的风险。例如，2020年8月4日黎巴嫩贝鲁特港口区发生剧烈爆炸，造成超过100人死亡、约4000人受伤。经查明，主要原因是多年前储存在港口仓库的2750吨农用氮肥硝酸铵引发了巨大爆炸。生物固氮能通过微生物固氮酶将大气中的氮气催化生成氨，是一种温和、零污染排放的反应过程。和化学固氮相比，在经济成本、安全环保和可持续发展等方面都有着巨大的优势。因此，探寻生物固氮技术与方法对于我国氮肥行业乃至农业安全生产都极其重要。通过对我国氮肥需求量及其利用率的现状的阐述，融合课程思政元素，启发学生对生物固氮重要性的认知，激发学生的学习兴趣和动力。

2.2.2 目标（Objective）

本小节的课程内容主要为固氮微生物种类、固氮的生化机制、好氧菌固氮酶避氧害机制。主要教学目标为掌握固氮微生物的类型，能识别主要的固氮微生物；了解固氮酶的历史进程，通晓固氮酶的两种组分，能通过口语或书面表达出固氮酶固氮的生化途径；明晰好氧固氮菌的抗氧保护机制。通过上述教学目标的建立，帮助教师掌握教学重点，控制教学节奏，帮助学生明确学习重点和方向。

2.2.3 前测（Pre-assessment）

主要是对好氧微生物和厌氧微生物的定义及其种类划分、化能异养微生物的生物氧化和产能、自养微生物产ATP和产还原力的掌握情况进行前测。本小节课程通过直接指定成绩中下游的学生回答问题，看学生对本小节课程内容相关的前期学习内容的掌握情况。如回答问题不准确，再让成绩中上游的学生补充回答问题。从整体上判断，哪些前期内容需要在本节课程温习以及需要补充讲述的程度。最后通过PPT课件，进行回顾补充，帮助学生巩固前期所学的知识内容，为本小节课程内容的讲述奠定基础。

2.2.4 参与式学习（Participatory learning）

为了让学生积极主动地学习本小节的课程内容，可采用趣味性图片、动画播放，讲述微生物固氮类型、生物固氮6要素、测定固氮酶活力的乙炔还原法、固氮的生化途径。针对好氧菌固氮酶避氧害机制的难点内容，利用TPS法（Think-Pair-Share）进行小组探讨学习，提出固氮酶在有氧条件下，活性容易失活，需在严格的厌氧微环境中进行，为什么还有多种好氧固氮微生物的存在，难道它们在固氮的过程中不害怕氧气的问题，让学生们先以小组的方式进行讨论和思考，随后逐一让每个小组的学生讲述其原因所在。此外，为了增加课堂的趣味性和参与度，老师和代表学生对每个小组学生的问题回答情况进行点评和打分，评选出优秀回答小组。

2.2.5 后测（Post-assessment）

针对本节课程所设置的教学目标，一是通过随机选择学生在课程回答问题，包括固氮微生物种类及典型固氮微生物有哪些、固氮酶主要组分是什么及其生化途径是什么。二是通过微信小程序设置选择题，全面评估学生的掌握情况，明确重点关注学生，作为下节课前测的重点关注对象，也作为平时成绩评估的参考。另外，针对学生的测评情况，从教学深度、教学节奏、教学组织方式等方面调整课程教学设计，从而提高整体的教学效果。

2.2.6 总结（Summary）

留出部分时间让学生通过思维导图等直观方式，回顾本节课程内容，使知识在头脑中网络化和抽象化，让学生对本小节课程内容掌握得更为扎实。同时，教师也对本小节课程内容进行总结，强化学生们的知识掌握。

2.3 课后

针对本小节课程内容，在本小节课堂教学结束时，布置的课后开放性问题“为什么只有原核生物才有固氮能力，而真核生物不行？”旨在通过课后自主学习和探寻答案，扩大学生的知识认知和学习深度，培养学生的自主学习能力和钻研精神。

3 结语

利用科学有效的教学方法，才能提升青年教师的授课水平，提高课堂教学效果。本文BOPPPS教学模型可对课堂教学进行“区间”化设计，引导学生课堂学习，提高学生的课堂注意力。在此基础上，将课前自主学习和课后深度学习教学整合到BOPPPS教学方法中，提出了“课前—课中—课后”一体化的BOPPPS扩展教学模型。本文初步实践了BOPPPS扩展模型在课程教学中的应用，旨在将该教学方法用于整门课程教学，提高青年教师的教学水平和课堂教学效果。