MOOC背景下食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的探索※

婁文娟 陳春剛 魏新軍

(河南科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

慕課(MOOC，massive open online courses，大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程)，是2011 年出現(xiàn)的一種在線課程開發(fā)模式。由于MOOC具有免費(fèi)開放的優(yōu)質(zhì)資源、易于使用的平臺(tái)設(shè)計(jì)以及獨(dú)創(chuàng)的教師和學(xué)生互評(píng)的特點(diǎn)[1]，發(fā)展非常迅速，至 2016年底，Coursera、Udacity、edX等平臺(tái)上課程數(shù)目超過900 門，已注冊(cè)學(xué)習(xí)的學(xué)生也達(dá)1 000余萬人[2]。慕課的興起為翻轉(zhuǎn)課堂提供強(qiáng)有力的支撐，也提供了新的思路與方法，通過借助慕課大量在線學(xué)習(xí)視頻，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，通過面對(duì)面的課堂互動(dòng)討論，為學(xué)生答疑解惑，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。

“食品化學(xué)”是工科院校針對(duì)食品類專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，它以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，且涉及內(nèi)容廣泛[3]。相較于食品類專業(yè)的其他實(shí)驗(yàn)課程而言，食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在著學(xué)習(xí)內(nèi)容多、原理復(fù)雜、知識(shí)點(diǎn)瑣碎等特點(diǎn)。從20世紀(jì)90年代初開始，各大高校教育工作者對(duì)食品化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題高度關(guān)注，但關(guān)于食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)如何適應(yīng)新時(shí)代下即將掀起的慕課浪潮的要求，以及如何充分利用好慕課平臺(tái)，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與慕課相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂，這方面研究甚少。故筆者結(jié)合自身多年的食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在慕課這一大背景下，就食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方面做一些探討和研究。

1 食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

就食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程而言，它涵蓋了大量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，是一門以實(shí)驗(yàn)性和應(yīng)用性為基礎(chǔ)的課程。長(zhǎng)期以來，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資金投入較以前大大提高，但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件方面仍存在諸多問題[4]。以食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程為例，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括蛋白質(zhì)、糖、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)素含量的測(cè)定、酸度的測(cè)定、水分活度的測(cè)定等，且以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏設(shè)計(jì)性、探索性實(shí)驗(yàn)；從教學(xué)模式來看，課上以教師課堂傳授理論原理知識(shí)及示范，學(xué)生依葫蘆畫瓢式的完成實(shí)驗(yàn)操作為核心[5]，課下以學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告為終結(jié)，該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以培養(yǎng)學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)和基本操作能力為主要目的，忽略了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)機(jī)會(huì)，最終導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性和探索新知識(shí)的動(dòng)機(jī)，教師教學(xué)無激情，教和學(xué)的效率大大降低。如此一來，學(xué)生只能成為機(jī)械的、簡(jiǎn)單化的、知識(shí)傳承式的人才，嚴(yán)重阻礙了他們?cè)谠囼?yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)分析、精密儀器使用等一整套科研工作思路的形成，學(xué)生缺乏創(chuàng)新意識(shí)、欠缺獨(dú)立科研能力，分析問題和解決問題能力有限。

2 慕課教育與翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展概況

慕課起源于美國(guó)的翻轉(zhuǎn)課堂，并迅速風(fēng)行全球[6]。2011年，高等教育的慕課三大聯(lián)盟 Udacity、Coursera和edX 成立，并很快掀起了新的教學(xué)改革潮流。此后，清華大學(xué)、北京大學(xué)相繼成為edX的首批亞洲成員，從此國(guó)內(nèi)掀起了慕課建設(shè)及研究熱潮，九校聯(lián)盟及上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中國(guó)海洋大學(xué)等很多知名高校的視頻公開課如雨后春筍般涌現(xiàn)[7]。維基百科對(duì)慕課的界定為:“那些由參與者發(fā)布課程，這些課程資料也散布于互聯(lián)網(wǎng)上，是將課程、教學(xué)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合之后發(fā)展起來的全新在線教育?！逼溆⑽目s寫的四個(gè)字母(MOOC)恰好代表了慕課教育的四大特點(diǎn)，即規(guī)模大(Massive)；開放性(Open)；在線性(Online)和課程性(Course)[6]。實(shí)際上，慕課并不等同于一般意義上的遠(yuǎn)程教育和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，甚至也不同于近期大量興起的教學(xué)視頻公開課程[8]。慕課是通過互聯(lián)網(wǎng)將學(xué)生所學(xué)課程、學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)、學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)進(jìn)度、師生互動(dòng)等多個(gè)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合起來，與傳統(tǒng)意義上“填鴨式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相沖擊[9]。

“翻轉(zhuǎn)課堂”(Flipped Classroom)，是指學(xué)生在上課之前提前觀看教師錄制好的教學(xué)視頻及背景材料，教師則將寶貴的課堂時(shí)間用來答疑、批改作業(yè)、幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，它與混合式學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)、其他教學(xué)方法和工具在含義上有所重疊[10]。該教學(xué)模式借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的傳授，通過課堂中師生之間的交流來實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化，恰好顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)過程?！胺D(zhuǎn)課堂”最大的特點(diǎn)就是教師不再占用課堂時(shí)間講授信息，學(xué)生可通過觀看視頻講座、收聽播客，還能在網(wǎng)絡(luò)上與其他同學(xué)討論，且在任何時(shí)候查閱需要的資料?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展，尤其是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)更是催生了該模式的發(fā)展，由此引發(fā)了教師角色、課程模式、管理模式等一系列變革。

3 慕課背景下食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)

如何在慕課視角下將食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)行翻轉(zhuǎn)課堂，是各類本科院校一直熱議的課題。在慕課改革大背景下，尋求翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的最佳契合方式顯得尤為重要，“微視頻、小測(cè)驗(yàn)、在線互動(dòng)”是慕課的三大核心概念，構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)是重中之重。下面筆者結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，提出幾點(diǎn)建議。

3.1創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，優(yōu)化課程體系

在基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)滿足的前提條件下，教師應(yīng)契合當(dāng)下培養(yǎng)方案改革需求，注重實(shí)驗(yàn)的探索性和創(chuàng)新性，適當(dāng)增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比重。將食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)，調(diào)整為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、探索性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例5:3:2[11]，可將還原糖、蛋白質(zhì)、維生素C含量的測(cè)定、水分活度的測(cè)定、酸度的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)設(shè)置為理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其目的在于鞏固學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握，訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能；將硅膠對(duì)蛋白質(zhì)溶解度的影響、不同加熱方式對(duì)油脂品質(zhì)的影響等列為探索性實(shí)驗(yàn)，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和鍛煉其獨(dú)立思考能力；將多酚氧化酶的動(dòng)力學(xué)模型、磷酸鹽對(duì)蛋白質(zhì)水合作用的影響等歸入設(shè)計(jì)性試驗(yàn)范疇，以此來培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新思維和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

3.2結(jié)合虛擬化技術(shù)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

以慕課崛起為契機(jī)，構(gòu)建系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，讓學(xué)生充分利用局域網(wǎng)絡(luò)在任何時(shí)間都能觀看動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)驗(yàn)課程，幫助學(xué)生預(yù)先熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、基本操作過程，提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的渴望度。然而就食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程而言，高效液相色譜、氣相色譜、薄層色譜等大型精密儀器價(jià)格昂貴，操作步驟復(fù)雜。教師在傳統(tǒng)講授和示范過程中，由于空間和時(shí)間限制，很難達(dá)到每個(gè)學(xué)生都能清晰的觀看到所有操作細(xì)節(jié)，這嚴(yán)重削弱了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，因此，結(jié)合虛擬化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，將大型精密儀器的使用整合到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是十分有必要的。

由于“微視頻”是慕課的核心特點(diǎn)之一，即慕課視頻時(shí)間為每小節(jié)8～15min，而實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目則是連貫和完整的，例如在用原子吸收分光光度法測(cè)定鈣的含量時(shí)，可按照“灰化—酸化—原子化—光譜吸收”步驟分4小節(jié)錄制，利用計(jì)算機(jī)仿真軟件、flash等，創(chuàng)建動(dòng)畫視頻，將在光路中直接測(cè)定鈣原子對(duì)其空心陰極燈發(fā)射譜線的吸收過程這一枯燥的、不可視的、抽象的實(shí)驗(yàn)過程形象地展示出來。這不僅降低了時(shí)間、空間、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)操作安全性的客觀限制，同時(shí)增強(qiáng)了知識(shí)內(nèi)化的效果，提升了主觀能動(dòng)性。此外，還可在每一小節(jié)之后增設(shè)“學(xué)生天地”這一項(xiàng)目，學(xué)生天地包含了討論區(qū)、在線測(cè)試區(qū)、學(xué)習(xí)心得區(qū)以及留言區(qū)等子欄目。有助于學(xué)生之間、老師與學(xué)生之間的互動(dòng)交流。

3.3提升教師素質(zhì)，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作

慕課的制作是一項(xiàng)系統(tǒng)性較強(qiáng)的大工程，不僅需要與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的軟、硬件的支持，更需要慕課視頻的拍攝、制作、剪輯等綜合素質(zhì)[12]。這就要求教師不但要具備基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)專業(yè)素養(yǎng)，還要有對(duì)新的教學(xué)方法和新型教學(xué)工具的應(yīng)用能力，這對(duì)教師，尤其是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的教師提出了新的挑戰(zhàn)。故慕課制作往往需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作，將理論課教師、實(shí)驗(yàn)教師、教育學(xué)專家、視頻制作和剪輯及網(wǎng)絡(luò)管理等技術(shù)人員的智慧充分結(jié)合起來[13]。

3.4引導(dǎo)學(xué)生角色轉(zhuǎn)變，實(shí)行翻轉(zhuǎn)課堂

在慕課教學(xué)模式中，教師通過預(yù)先釋放知識(shí)點(diǎn)的課堂講解和重要文獻(xiàn)資料閱讀，讓學(xué)生有的放矢，由原來的知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、指導(dǎo)者、推動(dòng)者；與此同時(shí)，學(xué)生的角色則由被動(dòng)的知識(shí)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)者，這要求學(xué)習(xí)者具備基本的信息技術(shù)處理能力，這恰恰契合了當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代學(xué)生對(duì)電子產(chǎn)品熱衷的特點(diǎn)。學(xué)生通過提前了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、儀器與設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理、基本操作步驟等知識(shí)重點(diǎn)與難點(diǎn)，大大節(jié)約了教師課堂講授時(shí)間，為教師角色轉(zhuǎn)變提供了可能，為實(shí)行翻轉(zhuǎn)課堂準(zhǔn)備了條件[14]。教師可在學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，充當(dāng)引導(dǎo)者和啟發(fā)者，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，隨時(shí)提出問題與學(xué)生互動(dòng)交流，如在用凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量時(shí)，可以提出諸如樣品消化過程中內(nèi)容物的顏色發(fā)生了什么變化？為什么？樣品經(jīng)消化蒸餾之前為什么加入氫氧化鈉等等問題。

3.5課后檢驗(yàn)評(píng)價(jià)，建立有效反饋機(jī)制

在傳統(tǒng)食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，課程檢驗(yàn)的主要依據(jù)是學(xué)生遞交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這種考核機(jī)制由于受到時(shí)間限制，學(xué)生往往采取抄襲、篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方式敷衍了事。長(zhǎng)期以來，這種單一的考核制度大大削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，加大了抄襲者與認(rèn)真學(xué)習(xí)者之間的不公平性，滋長(zhǎng)了學(xué)生的惰性，難以客觀公正地對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]。而在慕課環(huán)境下，教師可以管理員身份登錄賬號(hào)查詢學(xué)生的課前預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、作業(yè)完成情況，查看學(xué)生在“學(xué)生天地”的互動(dòng)交流情況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行客觀公正地綜合性評(píng)價(jià)；學(xué)生可以實(shí)時(shí)地查閱教師評(píng)價(jià)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)過程的公正化、多元化和透明化。此外，教師應(yīng)及時(shí)查閱學(xué)生留言情況，根據(jù)反饋結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行教學(xué)反思，適當(dāng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)程與安排。

4 結(jié)語(yǔ)

慕課時(shí)代的到來，順應(yīng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和發(fā)展趨勢(shì)，有效克服了傳統(tǒng)食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式上的時(shí)間、空間、資金等方面的束縛，基于慕課背景下的翻轉(zhuǎn)課堂真正意義上實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，鍛煉學(xué)生的整套科研思維能力，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。高校食品化學(xué)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)間的實(shí)驗(yàn)教師資源和教學(xué)資源的共享問題，將是下一步著重解決的重點(diǎn)，有助于加強(qiáng)同類院校之間的交流與合作，達(dá)到互利共贏的目的，同時(shí)有利于取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同致力于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)慕課建設(shè)。

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