基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的高職《生物化學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計——以“蛋白質(zhì)含量測定”項(xiàng)目為例

李興娟，章宇寧，李浡，王曉杰

（北京電子科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，北京）

2015年，我國教育部印發(fā)《關(guān)于深化職業(yè)教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的若干意見》 （以下簡稱《意見》），明確表明職業(yè)院校必須適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)要求，緊密對接需求，系統(tǒng)培養(yǎng)技能型人才，全面夯實(shí)我國人才培養(yǎng)質(zhì)量?！兑庖姟访鞔_表明，職業(yè)教育應(yīng)該以強(qiáng)化內(nèi)涵，提高職業(yè)教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，注重職業(yè)技能和職業(yè)精神的融合，培養(yǎng)具有可持續(xù)發(fā)展能力的高素質(zhì)人才[1]。

目前高職院校實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法以“講授-示范-學(xué)生模仿”為主，教師處于主導(dǎo)地位，學(xué)生處于被動地位。在被動學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考的能力沒有得到鍛煉，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力沒有得到提升[2]，根本不符合新型的人才培養(yǎng)要求。

翻轉(zhuǎn)課堂是對傳統(tǒng)課堂知識傳授和知識內(nèi)化過程的顛倒安排,即：將傳統(tǒng)課堂中知識的傳授轉(zhuǎn)移至課前完成，知識的內(nèi)化則由原先以課后作業(yè)為主轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂中的學(xué)習(xí)活動。此外在翻轉(zhuǎn)課堂中減少教師的講授時間，留給學(xué)生更多的學(xué)習(xí)活動時間。教師由知識傳授者變成了學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和指導(dǎo)者，學(xué)生成為了學(xué)習(xí)過程的中心，其目的是讓學(xué)生通過實(shí)踐獲得更好的學(xué)習(xí)效果[3]。

我們在高職生物技術(shù)專業(yè)《生物化學(xué)》課程教學(xué)過程中不斷進(jìn)行教學(xué)改革，將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式嘗試運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將教學(xué)內(nèi)容重新進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計適合高職院校的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，取得了較好的教學(xué)效果，現(xiàn)以“蛋白質(zhì)含量測定”項(xiàng)目為例，介紹如下。

一 學(xué)情分析

《生物化學(xué)》是高職院校生物技術(shù)專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)必須學(xué)習(xí)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，包括理論課和實(shí)驗(yàn)課。該課程的教學(xué)目標(biāo)是：針對科研院所、生物技術(shù)公司及制藥企業(yè)等單位中相關(guān)工作崗位，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才。這就要求學(xué)生必須掌握扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)[4]?！渡锘瘜W(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)是該課程的重要組成部分，其目的是使學(xué)生通過親自動手完成實(shí)驗(yàn)加深對抽象理論的理解與應(yīng)用，從而理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，同時大大增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物化學(xué)乃至更廣泛科學(xué)知識的興趣。

課程授課對象為2018級藥品生物技術(shù)專業(yè)生物1班，共36人，采用學(xué)生自主抽取撲克牌，相同數(shù)字4名學(xué)生為1組的分組方式，將學(xué)生隨機(jī)分為9個實(shí)驗(yàn)小組。授課時間為大一第二學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)學(xué)完前導(dǎo)課程《無機(jī)化學(xué)》和《有機(jī)化學(xué)》，《分析化學(xué)》與《生物化學(xué)》同學(xué)期進(jìn)行，與其關(guān)系密切的后續(xù)課程有《基因工程》《生物分離與純化》等。

《生物化學(xué)》的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容是氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類等生物大分子的性質(zhì)、分離純化及其在新陳代謝中的作用。其中，蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，維持人體的酸堿平衡、水平衡、遺傳信息的傳遞、物質(zhì)的代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)等。蛋白質(zhì)含量的準(zhǔn)確測定在人類疾病檢測、疾病治療、藥品或食品的研發(fā)生產(chǎn)、質(zhì)量控制等方面具有重要意義。

二 教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)：能夠?qū)W會蛋白質(zhì)含量測定的常用方法，了解各種測定方法的基本原理、適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)。

能力目標(biāo)：通過完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料、獨(dú)立思考、分析及解決問題的能力。通過實(shí)驗(yàn)的組織實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作技能和團(tuán)隊(duì)合作能力；通過小組項(xiàng)目匯報，培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)、總結(jié)反思的能力。

素質(zhì)目標(biāo)：具有愛崗敬業(yè)、實(shí)事求是、注重細(xì)節(jié)的工匠精神職業(yè)素養(yǎng)。

三 教學(xué)重難點(diǎn)

結(jié)合生物類高職學(xué)生就業(yè)崗位定位和《生物化學(xué)》課程體系，本項(xiàng)目教學(xué)重點(diǎn)為考馬斯亮藍(lán)的顯色原理和紫外分光光度計的使用。根據(jù)高職學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，本項(xiàng)目教學(xué)難點(diǎn)為牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作，包括牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)液的梯度稀釋、回歸曲線的制備、相關(guān)系數(shù)R的解讀等。

四 教學(xué)方法

課前一周通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)軟件（如云班課、學(xué)習(xí)通等）上傳學(xué)習(xí)資料，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，要求每個小組完成任務(wù)單的設(shè)計填寫；課上利用微視頻、問題設(shè)置、教師演示等引導(dǎo)學(xué)生觀察探究、合作學(xué)習(xí)，構(gòu)建新知，提高實(shí)驗(yàn)實(shí)施效果；課后布置任務(wù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的延伸拓展。學(xué)生是實(shí)驗(yàn)設(shè)計和完成的主體，通過任務(wù)單設(shè)計和填寫，以小組為單位在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)問題，查閱資料，獨(dú)立解決問題。教師作為引導(dǎo)者，對學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行方向性指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生更好地掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)。課程教學(xué)平臺貫穿課前、課中、課后，加強(qiáng)師生互動，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)[5]。

五 教學(xué)過程

（一） 課前活動

教師課前一周通過學(xué)習(xí)軟件上傳微視頻“紫外分光光度計使用操作”1個，約5分鐘；《紫外分光光度計使用SOP》文件1份；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單（空白）1份（見圖1）。項(xiàng)目單主要包括三部分：第一部分為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計（包括所需器材、試劑和具體操作方法），第二部分為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理，第三部分為總結(jié)與反思。

布置學(xué)習(xí)任務(wù)：請同學(xué)們仔細(xì)閱讀觀看教師上傳的資料并自行查找“分光光度計法測定蛋白含量”的相關(guān)資料，以小組為單位完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單第一部分的填寫，并于實(shí)驗(yàn)開課前2天上傳。教師于實(shí)驗(yàn)前1天審核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單中第一部分的填寫情況。根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單共性問題，或者薄弱環(huán)節(jié)，提出方向性建議或者指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目單的填寫。

（二） 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)開始前1天，教師組織學(xué)生以組為單位按照各組自行完成并經(jīng)教師審核的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單中實(shí)驗(yàn)器具和試劑的要求，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器、用具、試劑和實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備工作。通過此項(xiàng)活動，既能培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)操作和規(guī)劃統(tǒng)籌的能力，又能提醒學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作，任何成果的背后都有辛勤的汗水，扎實(shí)的基本功才是通往成功的唯一捷徑。

（三） 課堂講解與答疑

在該環(huán)節(jié)教師與學(xué)生的角色互換，即學(xué)生作為“教師”講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和注意事項(xiàng)，教師作為“學(xué)生”提出針對性的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步深入思考。每組中講解的同學(xué)由抽簽決定，達(dá)到督促每名同學(xué)積極參與項(xiàng)目設(shè)計、主動預(yù)習(xí)的目的。教師可以將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分解成幾個關(guān)鍵點(diǎn)，如綠豆芽粗提取液的制備、牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)液梯度稀釋、標(biāo)準(zhǔn)蛋白曲線的制備、粗提液的稀釋倍數(shù)的確定和可溶性蛋白含量的測定等，指定每個組側(cè)重于不同的關(guān)鍵點(diǎn)，以免各組講解內(nèi)容流于簡單重復(fù)，反而導(dǎo)致學(xué)生的倦怠。

各組的講解全部結(jié)束后，學(xué)生可以提出問題進(jìn)行討論，教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)及討論的情況，針對共性問題集中回答。例如：如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)材料的選擇、各種蛋白質(zhì)含量測定方法的區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)、分光光度計法進(jìn)行蛋白質(zhì)含量測定的注意事項(xiàng)、標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備注意事項(xiàng)等。同時，對實(shí)驗(yàn)過程中重點(diǎn)、難點(diǎn)問題進(jìn)行強(qiáng)化講解，操作細(xì)節(jié)通過教師親身示范和微視頻雙手段進(jìn)行展示。

（四） 實(shí)驗(yàn)實(shí)施

實(shí)驗(yàn)開始前，教師在學(xué)習(xí)軟件上發(fā)布任務(wù)，以小組為單位拍攝關(guān)鍵步驟的操作視頻和圖片（實(shí)驗(yàn)材料處理、分光光度計測定的視頻、蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線測定的數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)系數(shù)R等）并上傳，此任務(wù)設(shè)置成教師和學(xué)生共同打分評價的方式。發(fā)布任務(wù)目的有三個，一是查看各組學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情程度；二是查看學(xué)生對于之前微視頻或者重、難點(diǎn)的細(xì)節(jié)掌握程度，達(dá)到做中學(xué)、學(xué)中做的目的；三是每名同學(xué)都可查看其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展或者實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)并進(jìn)行評價，利用此年齡段學(xué)生普遍存在的爭強(qiáng)好勝心理，達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、積極參與實(shí)驗(yàn)的目的。

實(shí)驗(yàn)實(shí)施以組為單位進(jìn)行，小組成員根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單中自己設(shè)計的實(shí)驗(yàn)步驟分工協(xié)作，利用自己準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器具、材料、試劑和儀器完成實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)實(shí)施的過程中，教師巡視，對出現(xiàn)的操作性錯誤問題，親身示范糾正指導(dǎo)或采用拍攝視頻或圖片的方式，放大細(xì)節(jié)讓學(xué)生對照教師發(fā)布的的微視頻或圖片自己觀察思考，對比，找出操作的誤區(qū)；對實(shí)驗(yàn)方向性錯誤的問題，進(jìn)行引導(dǎo)性提問，讓學(xué)生獨(dú)立思考解決，不直接進(jìn)行糾正。

（五） 實(shí)驗(yàn)匯報

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每個小組隨機(jī)抽簽派出代表進(jìn)行匯報，匯報內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)操作的步驟（視頻、圖片等形式）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析、實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題、出現(xiàn)問題的原因和解決方法。匯報結(jié)束后，其他同學(xué)和教師提問，匯報人或小組其他成員可以一起作答。通過問答幫助學(xué)生思考和解決問題，尤其是加深學(xué)生對重、難點(diǎn)知識的理解和把握。通過實(shí)驗(yàn)匯報交流，師生共同總結(jié)，反思，能夠有效實(shí)現(xiàn)知識的內(nèi)化。教師也能從匯報中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的共性化問題，在下一輪教學(xué)中能夠做出更有針對性的應(yīng)對。

（六） 課堂延伸，能力拓展

課后作業(yè)，為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單中第三部分“課后延展”內(nèi)容。作業(yè)內(nèi)容并非對實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟的簡單重復(fù)，而是力求讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與未來工作崗位職責(zé)相匹配，達(dá)到課堂知識靈活應(yīng)用和內(nèi)化、這對于培養(yǎng)創(chuàng)新性人才以及提高學(xué)生解決問題能力上具有重要意義[6]。如：假設(shè)你是北京一家生物試劑公司的實(shí)驗(yàn)員，所在的項(xiàng)目組接到研發(fā)任務(wù)：開發(fā)一款“植物中可溶性蛋白含量測定的試劑盒”。你需要在規(guī)定時間內(nèi)完成的工作包括：1、以測定便捷、結(jié)果準(zhǔn)確為準(zhǔn)則，調(diào)研后確定檢測方法；2、確定試劑盒中試劑種類及各種試劑的配制方法；3、撰寫該試劑盒使用說明書。

學(xué)生可以以小組或個人為單位完成，通常于實(shí)驗(yàn)完成后3天內(nèi)提交至學(xué)習(xí)軟件中。

六 多元化考核

傳統(tǒng)教學(xué)教法中實(shí)驗(yàn)成績主要以學(xué)生出勤率及實(shí)驗(yàn)報告兩項(xiàng)來進(jìn)行評定，這種方法存在著明顯的弊端：有些實(shí)驗(yàn)課從不缺勤但從不參與實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報告靠抄襲的學(xué)生最終成績也能夠合格，積極參與實(shí)驗(yàn)、認(rèn)真撰寫實(shí)驗(yàn)報告的學(xué)生也無法和渾水摸魚的學(xué)生拉開檔次，學(xué)習(xí)積極性可能受到一定的損害。即使加上“實(shí)驗(yàn)操作”或“平時表現(xiàn)”這一權(quán)重項(xiàng)，在學(xué)生人數(shù)較多時，教師也很難及時、準(zhǔn)確地關(guān)注到每一位學(xué)生的情況。

新的教學(xué)教法環(huán)節(jié)較多，但每個環(huán)節(jié)都留下了痕跡、可以進(jìn)行多元化評價[7]；不光可以由教師進(jìn)行評價，還可以進(jìn)行學(xué)生的自評和互評。這樣可以有效減少“不公平、不客觀”的爭論，更切實(shí)地反映每位同學(xué)的真實(shí)學(xué)習(xí)情況。

本學(xué)期的授課中，學(xué)生期末實(shí)驗(yàn)考核成績包括以下幾個方面。

1）課前學(xué)習(xí)軟件中資源查閱情況。教師通過學(xué)習(xí)軟件的后臺可以查看學(xué)生觀看的視頻、PPT或文檔的時長和次數(shù)。有些學(xué)習(xí)軟件也可據(jù)此自動統(tǒng)計數(shù)據(jù)，自動折合成學(xué)生的成績或“經(jīng)驗(yàn)值”。

2）實(shí)驗(yàn)實(shí)施的參與程度。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單的填寫、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)實(shí)施都以小組為單位進(jìn)行，有照片和視頻作為參與情況的總體評價。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單上也有“小組分工”一欄，供組內(nèi)學(xué)生自評使用。

3）小組實(shí)驗(yàn)匯報。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小組整理匯總實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯報，教師根據(jù)各組實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)、總結(jié)匯報情況進(jìn)行評分。

4）實(shí)驗(yàn)報告。正確撰寫實(shí)驗(yàn)報告是一名實(shí)驗(yàn)員的基本職業(yè)素養(yǎng)。本課程中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單可以作為實(shí)驗(yàn)報告的良好模板，但也要求學(xué)生每個部分都認(rèn)真完成。

5）期末實(shí)驗(yàn)技能考核。期末最后實(shí)驗(yàn)課將進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能隨機(jī)抽查考試，采用的方法是，將本課程中重要的6～8個實(shí)驗(yàn)操作技能編號后，寫到紙上，然后由學(xué)生們抽簽決定考哪些技能?？疾爝^程中進(jìn)行微視頻的拍攝，然后上傳至學(xué)習(xí)軟件進(jìn)行教師和學(xué)生雙向評價打分。

實(shí)驗(yàn)考核是一種教育管理手段，對師生的教育理念起著一定的導(dǎo)向作用。多元化考核方法目的是讓學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，教師為學(xué)習(xí)督促者和推動者，讓學(xué)生重視課前預(yù)習(xí)，積極參與實(shí)驗(yàn)操作，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。

七 總結(jié)與展望

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，高職學(xué)生利用教育信息化手段，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課前自主學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和獨(dú)立解決問題的能力。對于教師來說將課堂講授理論知識放到課前，課堂集中解答學(xué)生疑惑等共性問題，可以提高課堂教學(xué)的效率，提高教學(xué)質(zhì)量。

通過教學(xué)活動的創(chuàng)新組織，學(xué)生成為學(xué)習(xí)活動的主體，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者和指導(dǎo)者。每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單完整記錄學(xué)生實(shí)驗(yàn)前自主學(xué)習(xí)，資料收集，實(shí)驗(yàn)中實(shí)施，實(shí)驗(yàn)后課程延伸，思維發(fā)散的情況，便于教師組織學(xué)生實(shí)施，也利于學(xué)生對新知識的層層把握。新的教學(xué)形式下產(chǎn)生的多元化的實(shí)驗(yàn)考核方法，對于不同層次的學(xué)生評判標(biāo)準(zhǔn)更全面、更準(zhǔn)確。

時代在發(fā)展，科學(xué)在進(jìn)步，根據(jù)新形勢下對高職院校學(xué)生的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)教育方法也需有所改善，“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式為我們提供了新的改革思路。