基于BOPPPS模型的“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)設(shè)計(jì)

凌夢(mèng)熒, 胡 蕓, 金聞馨, 張 平, 曹曉梅

（1.江南大學(xué)生物工程學(xué)院, 江蘇無(wú)錫 214122；2.浙江越秀外國(guó)語(yǔ)學(xué)院中國(guó)語(yǔ)言文化學(xué)院, 浙江紹興 312000）

根據(jù)教育部下發(fā)的國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要, 啟發(fā)式、參與式教學(xué)已成為當(dāng)下高等教育研究應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重點(diǎn)。為了滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求, 亟需對(duì)傳統(tǒng)“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課堂進(jìn)行教學(xué)改革, 運(yùn)用新型教學(xué)模型, 增強(qiáng)“師生互動(dòng)”, 提升教學(xué)效果。1978年, BOPPPS教學(xué)模型起源于加拿大教學(xué)技能工作坊, 強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與和反饋的閉環(huán)教學(xué)過(guò)程。目前, BOPPPS模型已經(jīng)被全世界超過(guò)33個(gè)國(guó)家的100多所大學(xué)和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)引進(jìn)采用, 應(yīng)用實(shí)踐表明該模型是一個(gè)“有效果”“有效率”“有效益”的教學(xué)模式[1-2]。近年來(lái), 國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的高校也開(kāi)始引入BOPPPS教學(xué)模型[3], 對(duì)BOPPPS教學(xué)模型的進(jìn)一步研究和思考有助于更好地適應(yīng)國(guó)內(nèi)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求, 促進(jìn)國(guó)內(nèi)課堂教育教學(xué)改革。

1 “生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中存在的問(wèn)題

“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性專(zhuān)業(yè)學(xué)科, 是生命科學(xué)及其他相關(guān)學(xué)科課程的重要基礎(chǔ)[4], 對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)提升具有十分重要的指導(dǎo)[5]。

1.1 單向傳遞的教學(xué)模式

傳統(tǒng)“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課堂中, 教師完全駕馭課堂, 學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí), 這種單向傳遞的教學(xué)模式在教師與學(xué)生之間豎起了一道無(wú)形的屏障, 帶來(lái)了多種弊端[6]。教師的作用應(yīng)是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)的價(jià)值、感受學(xué)習(xí)的樂(lè)趣, 促進(jìn)學(xué)生的參與、交流并完成學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化[7], 學(xué)生的掌握和進(jìn)步程度才是衡量教學(xué)效果的真正標(biāo)準(zhǔn)[8]。

1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)模式單一

傳統(tǒng)“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程評(píng)價(jià)是以學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與正確結(jié)果進(jìn)行比較, 差異越小得分越高, 評(píng)價(jià)模式的單一導(dǎo)致學(xué)生抄襲、剽竊實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生, 而對(duì)學(xué)生真正實(shí)驗(yàn)技能的熟練程度很少顧及, 對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力更是不做評(píng)價(jià)[9]。真正有效的教學(xué)應(yīng)該從3個(gè)層面去評(píng)價(jià)：一是課堂教學(xué)活動(dòng)效果與教學(xué)預(yù)期目標(biāo)之間的吻合程度；二是教學(xué)產(chǎn)出與投入的比率；三是所學(xué)知識(shí)能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者所用, 即教學(xué)有效果、有效率、有效益[8]。

1.3 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)缺乏探討與創(chuàng)新

傳統(tǒng)“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程基本上是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn), 是一種重現(xiàn)式教學(xué)。由于實(shí)驗(yàn)結(jié)果是已知的, 學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容興趣度不高, 學(xué)生僅作為執(zhí)行者的角色進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 很少有自主發(fā)揮的余地, 缺乏獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)。部分學(xué)生甚至在基本實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)原理和方法都沒(méi)有理解的情況下, 開(kāi)始亦步亦趨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 只關(guān)注于實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期相同, 缺乏對(duì)整體知識(shí)系統(tǒng)的把握, 毫無(wú)創(chuàng)新可言[9]。

雖然驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有多種弊端, 但其對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)梳理、實(shí)驗(yàn)技能鍛煉方面有著難以取代的優(yōu)勢(shì), 所以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)地位在一段時(shí)間之內(nèi)很難改變。通過(guò)選擇合適的教學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、增加課程考核形式的多元化, 可以在一定程度上增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)交流、提升學(xué)生的課堂參與度和獨(dú)立思考習(xí)慣, 從而提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

2 基于BOPPPS模型的“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 BOPPPS模型的介紹

BOPPPS模型起源于加拿大, 以高效教學(xué)設(shè)計(jì)著稱(chēng), 是受到北美眾多高校推崇的一種新型教學(xué)模型[10]。BOPPPS模型將課堂教學(xué)過(guò)程劃分為6個(gè)部分, 即引入、教學(xué)目標(biāo)、課前評(píng)估、參與式學(xué)習(xí)、課后評(píng)估和總結(jié)[1]。在學(xué)生注意力容易渙散的課堂中段引入?yún)⑴c式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié), 圍繞明確的學(xué)習(xí)目標(biāo), 按照“導(dǎo)入學(xué)習(xí)—生成問(wèn)題—參與研討—檢測(cè)評(píng)價(jià)”的流程進(jìn)行課堂教學(xué)[8]。在BOPPPS模型中有3個(gè)關(guān)鍵要素：一是以學(xué)生為中心的教學(xué)；二是明確可行的學(xué)習(xí)目標(biāo)；三是對(duì)教學(xué)過(guò)程的反思[8]。

BOPPPS模型的教學(xué)流程和方法見(jiàn)圖1。

圖1 BOPPPS模型的教學(xué)流程和方法

2.2 BOPPPS模型在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中的應(yīng)用

教學(xué)實(shí)驗(yàn)以生物工程1902班和生物工程（釀酒）1901班的47名學(xué)生（23男、24女）作為研究對(duì)象, 以“糖化型淀粉酶活力的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)課程為例, 采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué), 對(duì)47名學(xué)生進(jìn)行測(cè)評(píng)和了解。根據(jù)課堂觀(guān)摩和問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果（表2）可知大部分學(xué)生對(duì)“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程內(nèi)容有一定的學(xué)習(xí)興趣, 對(duì)課堂內(nèi)容深度、廣度及課堂氛圍和組織安排比較滿(mǎn)意, 但同時(shí)認(rèn)為教師需要采取一些措施, 更好地增強(qiáng)師生互動(dòng), 并希望教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和方法部分有更多生動(dòng)細(xì)致的講解。

對(duì)這47名學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和需求情況進(jìn)行摸底了解后, 基于BOPPPS教學(xué)模型的6個(gè)步驟, 以“雙酶水解淀粉及產(chǎn)物分析”實(shí)驗(yàn)課程為例, 進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

基于BOPPPS模型的“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課堂教學(xué)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 基于BOPPPS模型的“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

（1）B（Bridge-in）——引入。利用簡(jiǎn)短、精彩、與主題相關(guān)的導(dǎo)言在教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮拋磚引玉的作用, 突顯課程內(nèi)容與學(xué)生之間的關(guān)聯(lián), 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。根據(jù)授課內(nèi)容的不同, 可以采用案例、圖片、視頻和實(shí)物等形式。在課程開(kāi)始前, 先讓學(xué)生觀(guān)看一段黃酒釀造工藝流程短視頻, 觀(guān)看過(guò)程中教師對(duì)液化、糖化流程及其中作用的微生物進(jìn)行簡(jiǎn)要講解。觀(guān)看結(jié)束后, 在教師的引導(dǎo)下, 由學(xué)生討論得出課程關(guān)鍵問(wèn)題——黃酒釀造過(guò)程中, 淀粉原料的液化和糖化過(guò)程是如何發(fā)生的。

（2）O（Objective）——教學(xué)目標(biāo)。這個(gè)環(huán)節(jié)既可以幫助教師聚焦教學(xué)重點(diǎn)、明確教學(xué)內(nèi)容, 也可以幫助學(xué)生了解課程結(jié)束后可以收獲的知識(shí)和技能, 提高學(xué)習(xí)效率和目的性。此次實(shí)驗(yàn)課程主要包括3個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)：一是理解淀粉的液化和糖化過(guò)程；二是掌握雙酶法糖化淀粉的原理和方法；三是掌握還原糖測(cè)定方法和淀粉水解度計(jì)算方法。其中, 第2個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)有一定難度, 需要學(xué)生充分理解和實(shí)踐之后才能掌握。上一次課堂問(wèn)卷結(jié)果（表2）也印證了這一點(diǎn), 大部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)原理和方法的理解上存在一定困難。因此, 如何增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和方法的掌握是此次課題的重難點(diǎn)。

表2 BOPPPS模型教學(xué)設(shè)計(jì)課堂與傳統(tǒng)課堂的學(xué)生滿(mǎn)意度對(duì)比

（3）P（Pre-assessment）——課前評(píng)估。為了提前了解學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和動(dòng)手操作能力, 及時(shí)發(fā)現(xiàn)共性問(wèn)題, 課前評(píng)估的運(yùn)用非常重要。課前評(píng)估主要采用問(wèn)答、小測(cè)驗(yàn)、問(wèn)卷調(diào)查等多種形式。課程中教師首先隨機(jī)邀請(qǐng)學(xué)生用一句話(huà)概括淀粉的液化和糖化過(guò)程, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生課前預(yù)習(xí)比較充分、基本回答正確。接著, 通過(guò)提問(wèn)還原糖的測(cè)定方法, 教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的課外知識(shí)儲(chǔ)備略有不足。最后, 通過(guò)詢(xún)問(wèn)后發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生已經(jīng)掌握了分光光度儀的使用和標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制, 但是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理存在一定疑惑。

（4）P（Participatory learning）——參與式學(xué)習(xí)。這是BOPPPS模型的核心環(huán)節(jié), 加強(qiáng)“師生互動(dòng)”和“生生互動(dòng)”是這一部分的主要策略[11]。根據(jù)課前評(píng)估結(jié)果, 結(jié)合教學(xué)目標(biāo), 設(shè)計(jì)豐富的活動(dòng)形式對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解、對(duì)技能進(jìn)行訓(xùn)練, 組織多樣的互動(dòng)環(huán)節(jié)增加學(xué)生的思考和討論。首先, 以動(dòng)畫(huà)視頻的方式講解雙酶法水解淀粉的作用機(jī)理, 從而簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)原理的理解難度, 加深學(xué)生的學(xué)習(xí)記憶；其次, 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)試劑和儀器的作用進(jìn)行逐一提問(wèn)和討論, 加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)的思考和認(rèn)識(shí), 從而減少實(shí)驗(yàn)易犯失誤, 提高實(shí)驗(yàn)效率；最后, 加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)和反饋, 如此次實(shí)驗(yàn)在淀粉水解的不同階段加入碘液會(huì)出現(xiàn)不同的顏色, 然而在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中, 不是每一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的3支試管都能呈現(xiàn)出不同的顏色, 這就需要教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考和討論, 對(duì)這一實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行總結(jié)和反饋。通過(guò)高效的參與式學(xué)習(xí), 學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)逐步進(jìn)行深度理解消化, 從而達(dá)到實(shí)踐應(yīng)用的層級(jí), 理解能力強(qiáng)的學(xué)生甚至可以達(dá)到創(chuàng)新水平。

（5）P（Post-assessment）——課后評(píng)估。與課前評(píng)估相呼應(yīng), 參與式學(xué)習(xí)結(jié)束后, 針對(duì)所學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)問(wèn)題, 考查學(xué)生的掌握情況。首先, 在此次課程中, 教師通過(guò)提問(wèn)計(jì)算公式中每個(gè)數(shù)字和字母代表的涵義, 幫助學(xué)生更好地理解公式；其次, 讓學(xué)生匯報(bào)計(jì)算得到的DE值, 掌握每組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成情況。通過(guò)這一系列的課后評(píng)估, 可以讓學(xué)生清楚自己知識(shí)技能的掌握情況。在課程評(píng)估過(guò)程中, 教師還可以對(duì)學(xué)生回答和分析問(wèn)題的表現(xiàn)進(jìn)行打分, 作為平時(shí)成績(jī)的一部分。

（6）S（Summary）——總結(jié)。首先, 師生通過(guò)互動(dòng)討論選出此次實(shí)驗(yàn)的典型失敗案例, 分析失敗原因并總結(jié)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)；其次, 教師對(duì)該課程的重難點(diǎn)——實(shí)驗(yàn)原理和方法再一次進(jìn)行簡(jiǎn)要回顧和梳理；最后, 由學(xué)生頭腦風(fēng)暴討論得出兩道課后思考題：①液化酶與糖化酶的不同配比如何影響淀粉水解程度？②可以采用哪些方法提高淀粉的水解度？通過(guò)課程總結(jié), 用精煉的語(yǔ)言和文字梳理課程脈絡(luò), 可以升華課堂內(nèi)容, 促進(jìn)知識(shí)點(diǎn)的深度理解[12]。

2.3 BOPPPS模型的教學(xué)效果評(píng)價(jià)

利用BOPPPS模型教學(xué)設(shè)計(jì)的課程結(jié)束后, 再一次對(duì)2個(gè)班級(jí)的47名學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。

BOPPPS模型教學(xué)設(shè)計(jì)課堂與傳統(tǒng)課堂的學(xué)生滿(mǎn)意度對(duì)比見(jiàn)表2。

由表2可知, 98%的學(xué)生認(rèn)為BOPPPS模型教學(xué)設(shè)計(jì)的課堂符合自己心目中的實(shí)驗(yàn)課。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂相比, 更多的學(xué)生喜歡BOPPPS模型教學(xué)設(shè)計(jì)的課堂, 對(duì)課堂內(nèi)容的深度、廣度、課堂氛圍和安排表示滿(mǎn)意。BOPPPS模型教學(xué)設(shè)計(jì)的課堂讓學(xué)生有更多的思考和討論, 重難點(diǎn)更加突出。雖然第2次課程難度增加, 但是通過(guò)高效互動(dòng)的參與式學(xué)習(xí), 學(xué)生的學(xué)習(xí)效率大大提高, 同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和方法的理解更加透徹。釀酒專(zhuān)業(yè)的學(xué)生還表示, 課前播放的黃酒釀造工藝流程視頻很好地結(jié)合了本專(zhuān)業(yè)的研究方向, 課程內(nèi)容的針對(duì)性大大增強(qiáng), 學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯著提升。BOPPPS模型的應(yīng)用使得教學(xué)環(huán)節(jié)更加清晰, 課堂效率顯著提高, 對(duì)增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果有明顯的幫助。

3 結(jié)語(yǔ)

教育是一個(gè)觀(guān)察、發(fā)現(xiàn)、思考、辯論、體驗(yàn)和收獲的過(guò)程。BOPPPS模型為“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課堂提供了一種簡(jiǎn)潔、清晰的教學(xué)設(shè)計(jì)思路, 不僅可以促進(jìn)學(xué)生參與式學(xué)習(xí), 還可以幫助教師優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容分配和課程設(shè)置, 使整個(gè)教學(xué)過(guò)程更加靈活和高效, 提升教學(xué)效果。此次BOPPPS模型設(shè)計(jì)的“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課堂更在意培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力, 學(xué)生不是作為被動(dòng)的學(xué)習(xí)者, 而是成為了主動(dòng)的求知者, 課堂問(wèn)題和答案大部分由學(xué)生獨(dú)立思考和解答, 而教師在這個(gè)過(guò)程中更符合指引者的定位, 不再單方面輸出知識(shí), 更重要的是教會(huì)學(xué)生如何獨(dú)立思考和解決問(wèn)題。在今后的教學(xué)改革中, 根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容需求, 還可以考慮將BOPPPS模型結(jié)合多種教學(xué)組織方法, 如系統(tǒng)講授法、案例教學(xué)法、PBL教學(xué)法、師生角色反轉(zhuǎn)法等, 使課堂變得更加多元、創(chuàng)新、開(kāi)放、有趣[12-13], 從而更好地啟發(fā)學(xué)生的驗(yàn)證性和探索性思維、提高學(xué)生的科研創(chuàng)新素質(zhì)和能力[14]。