張二芳,高 平,馮 嫣
(呂梁學(xué)院生命科學(xué)系,山西呂梁 033000)
為推進(jìn)教師教育質(zhì)量保障體系建設(shè),提高師范類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量,2017 年中華人民共和國(guó)教育部印發(fā)《普通高等學(xué)校師范類專業(yè)認(rèn)證實(shí)施辦法(暫行)》,全面推進(jìn)質(zhì)量文化建設(shè)。專業(yè)認(rèn)證以“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”為基本理念[1]。該理念與1981 年由美國(guó)Spady 提出的成果導(dǎo)向教育(Outcomes based Education,OBE) 密切接軌。在此背景下,深入推進(jìn)課堂教學(xué)改革,對(duì)于提升課程內(nèi)涵,以適應(yīng)社會(huì)對(duì)師范類人才培養(yǎng)的需求具有重要意義?;贠BE 理念的課程設(shè)置和教學(xué),應(yīng)該從支撐本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的畢業(yè)要求來(lái)設(shè)置,課程教學(xué)大綱要能體現(xiàn)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐及對(duì)課程目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià),課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核內(nèi)容和方式應(yīng)支持課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。以此來(lái)提升課程內(nèi)涵和質(zhì)量,適應(yīng)新時(shí)代對(duì)師范類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的需求[2]。
“生物化學(xué)”是生物科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課,在專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用,為有效學(xué)習(xí)“分子生物學(xué)”“免疫學(xué)”等專業(yè)課程奠定良好的基礎(chǔ),是實(shí)現(xiàn)生物科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的支撐課程。因此,針對(duì)“生物化學(xué)”積極按照專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),從教學(xué)大綱、教育目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、課程思政、教學(xué)方法和考核方式等方面進(jìn)行課程教學(xué)改革的探索和實(shí)踐,提升課程內(nèi)涵是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。
“生物化學(xué)”運(yùn)用化學(xué)和物理的方法從分子水平上闡述生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì),是生命科學(xué)的基礎(chǔ)與核心。內(nèi)容包括生物體的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和功能,生命活動(dòng)中物質(zhì)代謝和調(diào)控規(guī)律,其結(jié)構(gòu)功能部分枯燥、抽象,代謝過(guò)程內(nèi)容龐雜,加大了“生物化學(xué)”課程教學(xué)的難度。在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中,教學(xué)主體為教師,教師以課本為中心,圍繞考點(diǎn)進(jìn)行知識(shí)訓(xùn)練,學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí),喪失學(xué)習(xí)主動(dòng)性,分析和解決問(wèn)題的能力低下,面對(duì)紛繁復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒。以“成果導(dǎo)向”為理念的教學(xué)模式,明確學(xué)習(xí)產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn),從教學(xué)方法和手段出發(fā),反向設(shè)計(jì)課程體系與教學(xué)環(huán)節(jié),激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)潛能,使學(xué)生成為課堂的中心。尊重教育的客觀規(guī)律,以學(xué)生為中心,因材施教,喚醒學(xué)生的主體意識(shí),激勵(lì)學(xué)生向更高的水平邁進(jìn),滿足學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,是應(yīng)該迫切關(guān)注和解決的問(wèn)題[3]。
2021 年8 月,生物科學(xué)專業(yè)按照師范類專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對(duì)培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求從職業(yè)規(guī)范、身心素質(zhì)、問(wèn)題分析、溝通合作等8 條進(jìn)行修改,每個(gè)畢業(yè)要求細(xì)分成2~3 個(gè)指標(biāo)點(diǎn)。按照修訂的培養(yǎng)方案要求,“生物化學(xué)”對(duì)應(yīng)的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)為:①能夠?qū)?shù)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)有機(jī)結(jié)合,解決生物科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題;②能夠綜合應(yīng)用生物科學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能在生物學(xué)、生物資源開發(fā)與利用等相關(guān)領(lǐng)域從事基礎(chǔ)與應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)、教學(xué)及管理等。根據(jù)指標(biāo)點(diǎn)要求具體制定了考核方式及占比、考核主要內(nèi)容、各種內(nèi)容在總成績(jī)的權(quán)重。
“生物化學(xué)”成績(jī)?cè)u(píng)定方法和依據(jù)見(jiàn)表1。
表1 “生物化學(xué)”成績(jī)?cè)u(píng)定方法和依據(jù)
美國(guó)教育學(xué)家布魯姆將認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分為6 個(gè)層次:記憶、領(lǐng)會(huì)、運(yùn)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)[4]。傳統(tǒng)教學(xué)模式下,“生物化學(xué)”課程認(rèn)知領(lǐng)域的目標(biāo)只是局限于學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握,建立在了解、理解、記憶和掌握的水平。產(chǎn)出導(dǎo)向理念下的培養(yǎng)目標(biāo),要達(dá)到對(duì)知識(shí)的應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)及創(chuàng)新。以“生物化學(xué)”教學(xué)中對(duì)蛋白質(zhì)組成單元氨基酸等電點(diǎn)問(wèn)題的教學(xué)為例,在線上線下混合式教學(xué)中,線上教學(xué)針對(duì)氨基酸等電點(diǎn)基本概念和基本原理自主學(xué)習(xí),達(dá)到對(duì)氨基酸等電點(diǎn)的記憶、理解和粗淺應(yīng)用。線下教學(xué)中,教師通過(guò)引導(dǎo),使學(xué)生能夠應(yīng)用氨基酸等電點(diǎn)不同的特點(diǎn)在電泳時(shí)初步分析氨基酸的排列順序,綜合不同氨基酸基團(tuán)的pKα值差異,評(píng)價(jià)氨基酸在蛋白質(zhì)整體結(jié)構(gòu)或功能中的貢獻(xiàn),如組氨酸緩沖性能在維持細(xì)胞pH 值穩(wěn)定性中的重要性。根據(jù)氨基酸在一定pH 值條件下,氨基酸所帶凈電荷不同,與不同的離子交換樹脂靜電引力和疏水作用的差異,分析不同氨基酸的析出順序。對(duì)知識(shí)進(jìn)一步內(nèi)化,實(shí)現(xiàn)分析、綜合、評(píng)價(jià)的目標(biāo)。在課后的拓展訓(xùn)練中,通過(guò)合適的案例,達(dá)到更高階的創(chuàng)新教育目標(biāo)。
基于考研院校對(duì)“生物化學(xué)”教材選擇的實(shí)際情況,學(xué)院選擇朱勝庚和徐長(zhǎng)法主編,高等教育出版社的第4 版《生物化學(xué)》作為教材。根據(jù)培養(yǎng)方案、大綱要求、交叉學(xué)科知識(shí)的重疊性,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行必要的精簡(jiǎn)。按知識(shí)學(xué)習(xí)層次的遞進(jìn)性,將“生物化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容分為結(jié)構(gòu)生物學(xué)、代謝生物學(xué)和基礎(chǔ)分子生物學(xué)3 個(gè)主要板塊,其中結(jié)構(gòu)生物學(xué)板塊中《激素》一章內(nèi)容在人體生理學(xué)有介紹,在生物化學(xué)中略過(guò);代謝生物學(xué)中的《光合作用》一章在植物生理學(xué)教學(xué)中是重點(diǎn)內(nèi)容,且主要與植物生理學(xué)有關(guān),該部分內(nèi)容也略過(guò);基礎(chǔ)分子生物學(xué)部分后續(xù)有專門的“分子生物學(xué)”課程的完整教學(xué),為防止交叉內(nèi)容的贅述和針對(duì)“生物化學(xué)”教學(xué)課時(shí)少的實(shí)際情況,進(jìn)行縮減。具體課時(shí)分配為:結(jié)構(gòu)生物學(xué)32 學(xué)時(shí),代謝生物學(xué)26 學(xué)時(shí),基礎(chǔ)分子生物學(xué)6 學(xué)時(shí)。
難度大、內(nèi)容多、課時(shí)少是各大院校“生物化學(xué)”課程的共性特征。在當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景下,互聯(lián)網(wǎng)、學(xué)習(xí)通、雨課堂、MOOC 網(wǎng),一方面為線上教學(xué)開展提供了教學(xué)平臺(tái),另一方面,MOOC 平臺(tái)上全國(guó)優(yōu)秀重點(diǎn)院校教學(xué)名師發(fā)布的教學(xué)資源,可為欠發(fā)達(dá)地區(qū)學(xué)校的教學(xué)方法改進(jìn)注入新鮮血液,教師可以借助這些平臺(tái)拓展教學(xué)思路,豐富教學(xué)內(nèi)容,開拓視野。傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中,為保證大量教學(xué)內(nèi)容的完成,教師不得不通過(guò)填鴨式教學(xué)將所有內(nèi)容輸出,影響了與學(xué)生的互動(dòng)交流,學(xué)生極易疲勞,一旦分神,跟不上教師的節(jié)奏,嚴(yán)重的情況下,會(huì)出現(xiàn)明顯的厭學(xué)情緒。線上線下混合式教學(xué),將原來(lái)的課堂教學(xué)內(nèi)容分別按課前、課中、課后3 個(gè)環(huán)節(jié)完成,尤其課前教學(xué),保證了學(xué)生能夠利用碎片化時(shí)間,也可以重復(fù)學(xué)習(xí),既減輕了課堂教學(xué)的壓力,又使一些學(xué)有余力的學(xué)生可以深入學(xué)習(xí),吃一些“偏飯”,滿足了不同學(xué)習(xí)能力學(xué)生的需求。課前預(yù)習(xí)作業(yè)的布置保證了學(xué)生有目標(biāo)帶著問(wèn)題聽(tīng)課,養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)和思考習(xí)慣。
翻轉(zhuǎn)課堂,也可譯為“顛倒課堂”,是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間,將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生[5]。在這種教學(xué)模式下,課堂內(nèi)的寶貴時(shí)間,學(xué)生能夠更專注于主動(dòng)的基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí),從而獲得更深層次的理解。線上線下融合教學(xué)需要改革課題組做好的準(zhǔn)備工作包括:首先選擇好合適的在線學(xué)習(xí)、討論、答疑等平臺(tái),比如學(xué)習(xí)通、雨課堂等。隨后要有教學(xué)課件、錄制的分段式教學(xué)視頻、國(guó)內(nèi)外精品課程視頻、單元課后習(xí)題庫(kù)、試題庫(kù)及能夠展開討論的知識(shí)點(diǎn)等教學(xué)資源。課前,教師在課前1 周布置線上學(xué)習(xí)任務(wù),如教學(xué)微視頻、課程PPT講稿,并針對(duì)預(yù)習(xí)任務(wù)有少數(shù)簡(jiǎn)單的測(cè)試題,保證在課前將基礎(chǔ)的、簡(jiǎn)單的內(nèi)容熟練掌握,并將線下講解內(nèi)容有效引入,給學(xué)生設(shè)置埋伏,保證學(xué)生帶著問(wèn)題,有目標(biāo)地聽(tīng)課,切實(shí)落實(shí)以學(xué)生為中心的指導(dǎo)思想。線下課程時(shí),以問(wèn)題為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)(Pro-blem-based Learning,PBL),通過(guò)組間協(xié)作,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)疑難問(wèn)題分析、討論、總結(jié)[6]。課后,可以針對(duì)線下課程講解內(nèi)容布置課后作業(yè),也可以針對(duì)一些熱點(diǎn)問(wèn)題布置文獻(xiàn)搜索、閱讀、總結(jié)等任務(wù)。但是,這些任務(wù)的時(shí)間分配要合理,既要保證學(xué)生能夠利用碎片化時(shí)間,又不能使學(xué)生疲于應(yīng)付。比如,血紅蛋白(Hb) 與氧的結(jié)合,轉(zhuǎn)運(yùn)氧這一教學(xué)內(nèi)容,首先布置給學(xué)生與肌紅蛋白(Mb) 結(jié)構(gòu)對(duì)比,認(rèn)識(shí)血紅蛋白的結(jié)構(gòu),了解蛋白質(zhì)與配體結(jié)合的特點(diǎn),要求學(xué)生思考為何血紅蛋白有運(yùn)輸氧的能力,為何胎兒的血紅蛋白與成人有差別。在線下課程中,以血紅蛋白為何有運(yùn)氧能力為主線,指導(dǎo)學(xué)生分組協(xié)作討論血紅蛋白與一個(gè)氧分子結(jié)合后構(gòu)象變化的結(jié)果,結(jié)合氧分?jǐn)?shù)飽和度曲線所包含的信息,分析在不同氧分壓下血紅蛋白與氧結(jié)合能力不同的氧結(jié)合曲線,認(rèn)識(shí)血紅蛋白4 個(gè)亞基的協(xié)同變化及由此引起的氧飽和度差才是血紅蛋白與肌紅蛋白不同,有運(yùn)輸氧的根本原因。課后發(fā)布可以靈活理解血紅蛋白特性的題和案例,做到學(xué)以致用。
“生物化學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式及達(dá)成目標(biāo)見(jiàn)圖1。
圖1 “生物化學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式及達(dá)成目標(biāo)
在全國(guó)高校思想政治工作座談會(huì)上,習(xí)近平總書記指出,要利用好課堂教學(xué)的主陣地,各類課程與思想政治理論課形成協(xié)同效應(yīng)[7]。以德育人,離不開課堂思政,但課堂思政是要以潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的方式潛移默化,如何挖掘思政元素,需要教師以學(xué)生關(guān)注的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題為切入點(diǎn),從哲學(xué)、民族自信、專業(yè)自信、中國(guó)傳統(tǒng)文化等方面,引導(dǎo)學(xué)生形成正確的價(jià)值觀、人生觀。同樣,可利用血紅蛋白和肌紅蛋白為例,血紅蛋白的4 個(gè)亞基相互協(xié)同,使其不僅跟肌紅蛋白一樣能夠結(jié)合氧,更能夠運(yùn)輸氧到全身的肌肉組織,其中就有團(tuán)結(jié)協(xié)作的思政理念。同時(shí),嬰兒血紅蛋白與成人的不同,使其可以從胎盤吸收大量的氧供自己快速生長(zhǎng)發(fā)育的需要,一方面說(shuō)明遇到困難要靈活變通,生物進(jìn)化尚且能夠變通適應(yīng),作為當(dāng)代天之驕子的大學(xué)生更應(yīng)該遇到問(wèn)題多動(dòng)腦,少抱怨。胎兒從母體吸收大量的養(yǎng)分,也反映了母親天生的奉獻(xiàn)精神,讓學(xué)生要有感恩的心,父母有意識(shí)無(wú)意識(shí)地總在默默奉獻(xiàn)著,教育學(xué)生努力學(xué)習(xí)付出也是一種感恩的方式。同樣,施一公、顏寧、屠呦呦等科學(xué)家在生物學(xué)方面的研究成果都可以作為素材,鼓勵(lì)學(xué)生樹立專業(yè)自信心。
傳統(tǒng)的“生物化學(xué)”教學(xué)中,考核形式單一,就是平時(shí)作業(yè)和期末考試??茖W(xué)的課程考核方式應(yīng)建立在客觀全面的多元化考核評(píng)價(jià)體系上,強(qiáng)調(diào)從學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)成效實(shí)踐性的角度出發(fā),多方位綜合分析評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成效,促進(jìn)對(duì)學(xué)生整體應(yīng)用能力的全面培養(yǎng)[8-9]。過(guò)程性考核注重學(xué)生的轉(zhuǎn)化能力,從線上預(yù)習(xí)完成和掌握情況、在線章節(jié)測(cè)驗(yàn)、問(wèn)題分析討論結(jié)果等方面入手,培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)和思維習(xí)慣,避免培養(yǎng)高分低能學(xué)生,也避免學(xué)生突擊式復(fù)習(xí),將期末壓力分散到平時(shí)的每一天學(xué)習(xí)中[10]。比如,線上預(yù)習(xí)可在平臺(tái)直接設(shè)定不允許快放,自動(dòng)檢測(cè)完成情況,預(yù)習(xí)后作業(yè)的完成情況也可以反映學(xué)生預(yù)習(xí)狀況,也可通過(guò)預(yù)習(xí)后的小作業(yè)發(fā)現(xiàn)學(xué)生問(wèn)題所在,從而在線下教學(xué)重點(diǎn)講解。在學(xué)完生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能、分離、純化,即生物化學(xué)靜態(tài)學(xué)知識(shí)后,會(huì)組織一次中期考試。問(wèn)題分析需要學(xué)生查閱一定數(shù)量的文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)資源,考慮到學(xué)生精力和壓力,“生物化學(xué)”課程問(wèn)題分析討論不超過(guò)6 次。比如,在講到酶動(dòng)力學(xué)曲線時(shí)涉及到酶的特征性常數(shù)、米氏常數(shù)(Km),以丙酮酸為例,結(jié)合Km 定義分析在丙酮酸濃度較低的情況下,同時(shí)有丙酮酸脫氫酶、乳酸脫氫酶、丙酮酸脫羧酶作用下,丙酮酸優(yōu)先向哪種途徑代謝,并以此為契機(jī)會(huì)應(yīng)用Km 去分析一些生物化學(xué)現(xiàn)象。
多元考核中的過(guò)程考核評(píng)價(jià)見(jiàn)表2。
表2 多元考核中的過(guò)程考核評(píng)價(jià)
對(duì)“生物化學(xué)”教學(xué)改革的評(píng)價(jià)主要通過(guò)學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查、座談會(huì)、教學(xué)督導(dǎo)委員會(huì)的隨機(jī)督導(dǎo)檢查,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)效果、考核方式等方面展開。教學(xué)內(nèi)容分為線上部分和線下部分,保證了學(xué)生利用碎片化的時(shí)間,學(xué)生能夠針對(duì)已有資料展開討論,線上信息的收集也使線下教學(xué)更好地落實(shí)了以學(xué)生為中心,教師作為組織者有的放矢,統(tǒng)籌安排,提高了學(xué)生的參與熱情。教學(xué)方式結(jié)合傳統(tǒng)的講解式,增加了探究式、問(wèn)題式教學(xué),探究式教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生提出問(wèn)題的能力,案例式教學(xué)結(jié)合健康、生物代謝實(shí)際,使學(xué)生明顯感覺(jué)到知識(shí)能夠?qū)W以致用,極大地增加了課程及專業(yè)自信心。過(guò)程性考核靈活地檢驗(yàn)學(xué)生,及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生問(wèn)題,是促進(jìn)養(yǎng)成學(xué)生終身學(xué)習(xí)和終身發(fā)展的重要手段??傊谶M(jìn)行教學(xué)改革后,學(xué)生發(fā)言的積極性、上課專注性和教學(xué)滿意度顯著提高。
在2020 年(學(xué)生對(duì)應(yīng)2019 級(jí)) 初步探索翻轉(zhuǎn)課堂到2021 年9 月開始從培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱全面按照專業(yè)認(rèn)證OBE 理念進(jìn)行修訂后,從教師團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),團(tuán)隊(duì)對(duì)課程理念的認(rèn)識(shí)有所改變,教師更注重角色轉(zhuǎn)換,從往屆學(xué)生的意見(jiàn)中尋找改進(jìn)方法,從社會(huì)、用人單位對(duì)畢業(yè)生考研、考公務(wù)員、作為未來(lái)教師等各方面要求著手思考,反向設(shè)計(jì),引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成高峰成果,落實(shí)產(chǎn)出導(dǎo)向。最明顯的變化是學(xué)生分析問(wèn)題、解決開放問(wèn)題的能力有所提高,學(xué)生期末考試成績(jī)?cè)谕入y度下與未進(jìn)行改革的2018 級(jí)學(xué)生相比,平均分?jǐn)?shù)明顯提高,成績(jī)的提高差異顯著。其中,2020 級(jí)學(xué)生90 分以上學(xué)生占比4.71%,80~90 分的學(xué)生比例也大于2018、2019 級(jí)學(xué)生。2020 級(jí)沒(méi)有低于60 分的學(xué)生,2018 級(jí)不及格學(xué)生比例最高。
近3 年“生物化學(xué)”期末考試成績(jī)比較見(jiàn)圖2,近3 年“生物化學(xué)”期末考試各分?jǐn)?shù)段比例統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖3。
圖2 近3 年“生物化學(xué)”期末考試成績(jī)比較
圖3 近3 年“生物化學(xué)”期末考試各分?jǐn)?shù)段比例統(tǒng)計(jì)
以專業(yè)認(rèn)證OBE 理念指導(dǎo),對(duì)“生物化學(xué)”課程從教學(xué)大綱的課程教育目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容的選擇,從線上線下混合式教學(xué)改革設(shè)計(jì)中的翻轉(zhuǎn)課堂、課堂思政、多元考核、改革效果評(píng)價(jià)與成效,全方位,多維度進(jìn)行了實(shí)踐探索,并取得了一定成效。翻轉(zhuǎn)課堂的改革真正落實(shí)了以學(xué)生為中心,產(chǎn)出導(dǎo)向的理念,學(xué)生主動(dòng)性提高,視野變得更開闊;問(wèn)題式教學(xué)促進(jìn)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的提高,不僅扎實(shí)掌握基本理論和概念,重要的是學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力改善明顯;多元考核方式使學(xué)生的基本功扎實(shí),杜絕了考前臨時(shí)抱佛腳的現(xiàn)象;課堂思政的有機(jī)融入使學(xué)生樹立專業(yè)自信心,提升了學(xué)生的綜合素質(zhì),取得了更好的教學(xué)效果,受到學(xué)生一致的好評(píng)。