“翻转课堂”在实验教学中形成性考核的探索及应用——以“酶工程”实验教学为例

陶志杰，李作美，王改玲，孙兰萍，马 龙

（蚌埠学院食品与生物工程学院，安徽蚌埠 233030）

0 引言

21 世纪是生命科学时代，随着现代生物技术突飞猛进的发展，在生物学、医学、环境科学、食品科学、遗传学、新材料、新能源等诸多领域已取得重要突破[1]。酶工程是构成生物工程的四大技术体系之一，研究生物催化、生物转化过程中关键技术，是学院生物工程、食品科学与工程专业的选修课程。实践是检验真理的唯一标准，学生学习的理论知识必须通过实验课程操作，巩固加深理解并达到知识内化的效果[2]。目前，大学生学习普遍缺乏主动性，进入实验室操作，如同“机器人”，教师或实验指导书说怎么做就按部就班操作，遇到问题和实验出现的现象，不会利用所学知识去分析和解决问题。这样培养出来的学生缺乏能动性和创新性，时间一长学生对所学的知识印象不深。

“翻转课堂”是教师提前让学生学习教学资料，课堂上针对学生在学习时提出的疑问进行答疑或组织学生进行讨论的教学模式[3]。其亮点是变被动为主动。“翻转课堂”之所以可以在近几年深受师生喜爱，是因为它打破了传统的教师“讲”，学生“听”的模式，改变了教师在理论课上唱“独角戏”，在实验课上当“遥控器”的尴尬局面。以“酶工程”实验课程教学设计为例，利用“学习通”网络平台提供后台数据，分析“翻转课堂”在工科实验教学过程中的应用效果，为“翻转课堂”在应用型本科高校工科实践教学中形成性考核应用提供新思路。

1 课前教学的准备

1.1 教师备课

“翻转课堂”教学模式能够顺利开展，前提条件是教师必需做好课前网络资源的准备。学生可以通过网络资源的提前自主学习和测验，了解实验的主要内容。教师做好相应材料的准备就显得非常重要。这与传统教学方式相比，教师需要投入较多精力，资源建立好，后续使用就很方便。

1.1.1 制作课件

将实验指导书中满篇文字转化成简单、明了、重点突出的实验指导课件。每个实验课件约10 张PPT，包括实验项目名称、目的、原理、材料、操作流程、操作方法（强调注意点）、数据记录和分析、实验结果陈述、主要仪器使用注意事项等。PPT 格式上传常常出现乱序，因此上传的课件最好转换为PDF 格式。

1.1.2 准备实验操作视频

“说得再好，不如亲眼所见。”为了增强学生对实验操作的理解和加深印象，上传提前录制好的实验操作视频或其他较好的实验教学视频资源。通过设置任务点，让学生提前观看，了解实验的操作流程和注意事项。

1.1.3 设置预习题

学生通过观看课件和视频，基本掌握了实验的相关内容。到底掌握得如何，只有通过测试才能检验出效果[4]。预习题的内容主要包括实验原理、现象、操作细节、注意事项、相关知识拓展等。学生完成实验预习题前，必需100%完成相关任务点学习，防止有些学生不看视频等学习资料直接做题。同时，为了提高预习效果，预习题通关门槛适当调高，如设置为80 分或90 分为及格线。通过学生对错误习题的修正练习，反复作答，最终领悟实验的基本知识。

1.2 学生预习

理工科的理论知识深奥、难理解，如果没有知识背景，让学生自学有困难。但是，实验课是在理论课的基础上开设的，学生有了相关知识背景，自学效果会更好。学生通过“学习通”等软件完成课件学习和视频观看，每个实验项目中都有相关习题，教师通过预设及格分，让学生测验，如果成绩未达标，自动打回重做，直到达到要求分数。学生如果未达要求，不得进入实验室操作。学生为了能通过测验，必然会仔细学习相关资料。这无形给学生学习的压力，由压力变动力，主动搜索和吸取知识，比传统的被动式学习效果要好得多。

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2 课中教学的实施

学院的试验课程授课是四节课连排，共180 min。课中可设计为4 个时间段，其中“师生互动”和“实验操作”时间段是翻转课堂的集中体现[5]。

实验课堂教学时间安排见表1。

表1 实验课堂教学时间安排

2.1 课前检查

首先，检查每位学生“学习通”测验成绩，只有达到标准的方可进入实验室，未达标的学生在实验室门外继续作答。有了这样的规定，学生都会很主动地在课前做好准备，通过测试。因此，未达标的学生基本不存在。

2.2 教师提问

实验课开始，不是以传统的方式“教师讲述学生听”，而是以“教师提问学生答”的方式进行。通过设计几个问题，问题的内容可以是预习题中错误率高的原题或者变换题型来考查学生的预习效果，强调实验操作的重点和注意事项。

2.3 学生回答

将每班学生分成4 人/组，通过小组合作回答教师提出的问题。例如，在实验“海藻酸钠包埋酵母细胞”中，实验预习题中一题以问答题方式提问，“海藻酸钠是什么物质，举例说明其应用。”小组成员可相互补充完成问题回答，这样可以激发学生的团队合作意识。以小组为单位，教师给予评分。

2.4 共同讨论

提问的难度由教师控制，为了激发学生的思考，可以提出一些有难度的问题，一组答不出来，教师不要急于公布答案，由全体学生共同讨论出最优结果。例如，实验“酶最适pH 值测定”中，为何需要检测第6 根试管的吸光度，应该在0.6～0.7 的范围为最佳酶浓度。通过共同讨论，增强学生理论知识的吸收和掌握，达到“知其然，知其所以然”。

2.5 开始实验

通过实验前的讨论互动，让学生懂得实验原理、方法、注意事项。实验开始时，先分工合作再分组实验，达到共同完成实验的效果。例如，实验“植物体内过氧化物酶活力测定”中，可以将任务分为土豆材料的准备、底物溶液的配置、缓冲液的配置、分光光度计仪器的预热等。以小组为单位，分配任务后开始实验。

2.6 结果检查

学生是实验课程的主体，让学生参与课程评分，更具有激励性和导向性。实验2～4 人一组，团队合作精神必不可少。通过组内互评，考核学生实验过程中的沟通、协作、参与情况。增加个人自评，让学生通过自我反省、自我剖析，认识自己在此次实验中发挥的作用和所学情况的自我评价。实验结束后，教师检查完成实验小组的实验台面整洁度、实验结果的准确性，并督促学生自我评分。从单一的教师评价方式转向多样化的评价方式，让学生参与其中，更加激发学生在实验课中的主观能动性。

最后，在课堂中出现迟到、早退，不参与实验而玩手机、聊天等与教学无关活动的学生给于扣分。只有教师做到严格要求学生，才能保证实验课程的教学质量。

“酶工程”实验过程中，有较长的等待时间。例如，酶提取静置30 min，酶催化反应1 h，固定化酶固化1 h 等。为了充分利用时间，可以现场批改学生的上一次实验报告。当面指出学生报告中存在的错误及不规范的地方，要求学生用其他颜色笔迹更改，做到“知错能改”。这样不仅可以提高实验报告的质量，还能充实课堂，防止学生无聊而玩手机等行为。

3 课后教学考核

通过实验课程的课前、课中、课后多环节记录学生考核成绩，既体现了成绩的公开透明、公正合理的评分机制，又激励学生认真、主动对待实验，从中掌握实验原理和操作技能。通过“学习通”软件辅助，基本能较好地统计考核数据，为教师简化了繁琐的分数统计。

实验课考核评价见表2。

表2 实验课考核评价

4 学生课后评价

通过两届实验班的不断教学改进，“酶工程”实验课程的教学与管理得到了学生的一致认可。学生评价平均分数达到95 分以上。学生认为线上线下结合的教学方式新颖，打破了时间和空间的局限性，利用手机即可随时随地自主完成学习任务。通过实验预习答题的方式，增加了学生对实验的具体印象，提高了动手能力。实验前的问题讨论，让学生积极主动参与，巩固理论知识的理解和印象，使接下来的实验更加轻松与简便。实验过程中，教师积极给予指点，及时纠正学生的错误操作。实验结束后签到，防止学生早退。学生互评，让学生互相监督与评价，使得大家更加认真对待实验课程。