基于SPOC“酶工程”翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

鐘桂芳，楊雪鵬，王光路，郭法謀，馬科，陶靜

鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院（鄭州 450000）

近年來(lái)，尤其自2020年疫情以來(lái)，以慕課（MOOC）為代表的線上網(wǎng)絡(luò)課程數(shù)量猛增。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，線上授課有其優(yōu)點(diǎn)但同時(shí)也暴露出不足。在單純的線上教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的淺層學(xué)習(xí)現(xiàn)象較為明顯。單一教學(xué)模式在學(xué)生培養(yǎng)中仍以教師為中心，教學(xué)效果有待提升。在“人才發(fā)展、人才優(yōu)先”的方針引導(dǎo)下，以學(xué)生為中心的SPOC將成為更受歡迎的教學(xué)模式。線下的翻轉(zhuǎn)課堂與線上的SPOC模式相結(jié)合，既能豐富教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)又能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，真正做到以學(xué)生為中心的產(chǎn)出式教學(xué)，充分培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。

在新工科背景下，要求從品德、知識(shí)、能力、綜合4個(gè)維度對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合培養(yǎng)，讓學(xué)生具備優(yōu)秀的道德品質(zhì)，擁有寬廣的知識(shí)背景，能深入專業(yè)知識(shí)，具備獨(dú)立的思維能力、良好的交流能力和持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力6個(gè)方面的素養(yǎng)與能力?；赟POC的翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用，既能培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、深入專業(yè)、持久學(xué)習(xí)以及獨(dú)立思考等能力，同時(shí)在課堂翻轉(zhuǎn)中也能培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)交流以及協(xié)作能力。新的教學(xué)模式更利于培養(yǎng)更符合時(shí)代要求的新型人才。

1 SPOC教學(xué)模式與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合在實(shí)際教學(xué)中的意義

SPOC（Small Private Online Course）由加州大學(xué)伯克利分校的阿曼德·?？怂菇淌谧钤缣岢龊褪褂玫?。Small和Private是相對(duì)于MOOC中的Massive和Open而言，Small是指學(xué)生規(guī)模一般在幾十人到幾百人，Private是指對(duì)學(xué)生設(shè)置限制性準(zhǔn)入條件，達(dá)到要求的申請(qǐng)者才能被納入SPOC課程。SPOC強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”，將MOOC的優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源、線上學(xué)習(xí)記錄與線下授課相結(jié)合，將傳統(tǒng)課堂翻轉(zhuǎn)，教師由傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐啡耍瑢W(xué)生由客體變?yōu)橹黧w，其應(yīng)用效果與傳統(tǒng)面授課、MOOC相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生能通過(guò)課題前MOOC等資源的學(xué)習(xí)掌握章節(jié)基本內(nèi)容，課堂則通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂的形式讓學(xué)生匯報(bào)學(xué)習(xí)情況，呈現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題。由師生共同探討并解決問(wèn)題，拓展思路，及時(shí)解決學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，并對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深度思考及展望。

翻轉(zhuǎn)課堂是基于現(xiàn)代教育理念產(chǎn)生的一種全新授課模式，相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)方式，這一模式能夠帶給學(xué)生良好的課上體驗(yàn)。翻轉(zhuǎn)課堂綜合線下和線上教學(xué)優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造出一種更有利于教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)環(huán)境，將教學(xué)模式由原來(lái)的以教師課堂講授為主的傳統(tǒng)填鴨式轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N以學(xué)生為中心的新型教學(xué)模式。問(wèn)題探究型翻轉(zhuǎn)課堂是以探究性學(xué)習(xí)的形式展開(kāi)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。學(xué)生探究性學(xué)習(xí)是在教師的指導(dǎo)下，從學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)生活的問(wèn)題或任務(wù)出發(fā)，通過(guò)文獻(xiàn)查閱、匯報(bào)整理及提出關(guān)鍵問(wèn)題等形式多樣的探究性活動(dòng)，以獲得知識(shí)和技能、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)深層知識(shí)的探究能力和新技能應(yīng)用能力。翻轉(zhuǎn)課堂需要老師課前對(duì)課堂進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，對(duì)知識(shí)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生提出不同層次的問(wèn)題給出提示和參考答案。

翻轉(zhuǎn)式教學(xué)強(qiáng)調(diào)教師對(duì)學(xué)生SPOC課程線上學(xué)習(xí)進(jìn)度的關(guān)注，不僅要了解學(xué)生對(duì)教學(xué)資源的學(xué)習(xí)情況，也要隨時(shí)查看學(xué)生交流學(xué)習(xí)的活躍度，這樣才能對(duì)學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)部分進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)；課前學(xué)習(xí)任務(wù)的布置，要有拋磚引玉的作業(yè)，激活學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課前線上學(xué)習(xí)資源可以追溯科學(xué)前沿，刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。課后的線上資源則可以具體到課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容的鞏固內(nèi)化，讓學(xué)生在鞏固基本知識(shí)的前提下，培養(yǎng)探究本學(xué)科科學(xué)前沿欲望。在課堂教學(xué)過(guò)程中，教師也要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的關(guān)注，不僅要充分考慮到學(xué)生課堂活躍度，也要對(duì)學(xué)生的線上學(xué)習(xí)及討論狀況及時(shí)總結(jié)，以便及時(shí)有效地與學(xué)生進(jìn)行溝通，并糾正學(xué)習(xí)誤區(qū)；學(xué)生在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上完成作業(yè)，教師及時(shí)完成線上作業(yè)的批閱。線上作業(yè)的批閱過(guò)程中能了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，作業(yè)中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)發(fā)布討論區(qū)，學(xué)生經(jīng)討論后能對(duì)問(wèn)題有更為深入、深刻的理解和掌握。在教學(xué)過(guò)程中，教師不僅要對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的具體分?jǐn)?shù)有了解，也要對(duì)學(xué)生擅長(zhǎng)的方向和薄弱的方向有認(rèn)知，這樣才能給學(xué)生提供綜合的學(xué)習(xí)意見(jiàn)，不斷提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率。

2 與SPOC結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂在蛋白質(zhì)與酶工程教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 與SPOC結(jié)合翻轉(zhuǎn)酶工程課堂設(shè)置

在酶工程的教學(xué)過(guò)程中，采用以學(xué)生為中心的“與SPOC結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂”。為提高教學(xué)效果，教師在學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)提前發(fā)放章節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)單及相關(guān)的教學(xué)視頻，并將教學(xué)內(nèi)容分解成不同主題，讓學(xué)生分成不同小組分別圍繞不同的主題進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)過(guò)程中小組成員既有分工，又有合作，通過(guò)查閱文獻(xiàn)，就不同主題寫成小綜述，并制作PPT進(jìn)行課堂匯報(bào)，每小組就本組匯報(bào)主題提出核心問(wèn)題供學(xué)生進(jìn)行思考。在教學(xué)模式中學(xué)生在課堂上能如傳統(tǒng)教學(xué)模式中的教師一樣提問(wèn)其他學(xué)生。同時(shí)要求其他小組成員在傾聽(tīng)匯報(bào)后務(wù)必提出問(wèn)題請(qǐng)負(fù)責(zé)主題匯報(bào)的小組成員回答。這樣既能讓小組成員在匯報(bào)相關(guān)主題時(shí)能進(jìn)行深入思考地提出問(wèn)題，也能約束其他組員能認(rèn)真聽(tīng)匯報(bào)且深入思考并解決他組學(xué)生提出的問(wèn)題。這種教學(xué)模式能促使學(xué)生深層次學(xué)習(xí)，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，又能了解本知識(shí)點(diǎn)在科研及工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，在一定程度上提高學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識(shí)解決工程問(wèn)題的能力。同時(shí)，匯報(bào)者為了把匯報(bào)內(nèi)容嫻熟理解，條理清晰地講解出來(lái)，需要資料收集整理者的幫助。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生之間必要的交流溝通能提高他們的協(xié)作溝通能力，這也是解決專業(yè)復(fù)雜工程問(wèn)題所不可或缺的能力之一。

2.2 與SPOC結(jié)合翻轉(zhuǎn)酶工程課堂中教師的作用

教師在教學(xué)過(guò)程中起引導(dǎo)、督促作用。在“與SPOC結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂”教師的作用就好比是學(xué)生站在山頭看風(fēng)景的那座山。有了山的堅(jiān)實(shí)與高度，學(xué)生方能安然地看到遠(yuǎn)處的風(fēng)景。在此教學(xué)模式中教師的工作量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)模式教學(xué)的工作量。教師需要構(gòu)建好平臺(tái)，在平臺(tái)上鏈接相應(yīng)的學(xué)習(xí)鏈接，不僅要有能“立足腳跟”基本知識(shí)點(diǎn)，還要有讓學(xué)生“能看到遠(yuǎn)方”的拓展內(nèi)容。將教學(xué)內(nèi)容分解成不同的專題后，教師需對(duì)相應(yīng)的專題做足功課，以防在學(xué)生提問(wèn)的過(guò)程中出現(xiàn)難以應(yīng)對(duì)的局面。因此，在課前，教師是課程資源的學(xué)習(xí)者和整合者。雖然他們不必是講座視頻中的主角，也不必準(zhǔn)備每節(jié)的課程講座，但是要能夠根據(jù)學(xué)生需求整合各種線上和實(shí)體資源。課堂上，教師是指導(dǎo)者和促進(jìn)者，組織學(xué)生分組研討，隨時(shí)提供個(gè)別化指導(dǎo)，共同解決遇到的難題。與SPOC結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，激發(fā)教師的教學(xué)熱情和課堂活力。同時(shí)真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2.3 與SPOC結(jié)合翻轉(zhuǎn)酶工程課堂的考核方式

“與SPOC結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)”的教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比較，更注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，因此課程考核也更注重對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程的考核，平時(shí)成績(jī)由原來(lái)的20%增加到40%，主要觀測(cè)點(diǎn)由課后作業(yè)、隨堂測(cè)試、線上學(xué)習(xí)狀況及課堂表現(xiàn)四部分組成。線上學(xué)習(xí)狀況主要考察任務(wù)點(diǎn)的完成狀況及學(xué)習(xí)的次數(shù)，主要起到督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)的作用。有數(shù)據(jù)說(shuō)明，線上學(xué)習(xí)狀況良好的學(xué)生，其課堂表現(xiàn)優(yōu)秀，翻轉(zhuǎn)課堂上匯報(bào)主題明確，思路清晰。這說(shuō)明通過(guò)深入的自主學(xué)習(xí)后，學(xué)生經(jīng)深入思考后，才能在課堂上自如地提出問(wèn)題和回答問(wèn)題。課后作業(yè)和隨堂測(cè)試則能為教師監(jiān)督學(xué)情提供參考，同時(shí)能通及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的盲區(qū)，作業(yè)中的問(wèn)題反貼至討論區(qū)，通過(guò)學(xué)生之間的討論以及教師的引導(dǎo)，徹底解決學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困難和問(wèn)題。課程考核方式增加線上學(xué)習(xí)考查權(quán)重，全面考查學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程，形成全過(guò)程多主體學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系。

3 “與SPOC結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)”在酶工程教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用舉例

教學(xué)中采用華南理工大學(xué)郭勇編著的《酶工程》第四版。該版本教材中關(guān)于“酶固定化”分為固定化酶制備技術(shù)和固定化酶的特性及固定化酶的應(yīng)用三部分內(nèi)容。在翻轉(zhuǎn)教學(xué)過(guò)程中，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充后分為無(wú)載體固定化技術(shù)及其應(yīng)用、磁性載體固定化酶技術(shù)及其應(yīng)用、納米材料固定化酶技術(shù)及其應(yīng)用、傳統(tǒng)固定化技術(shù)及應(yīng)用舉例、固定化酶在酶?jìng)鞲衅髦械膽?yīng)用舉例以及固定化酶的特性等6個(gè)部分的內(nèi)容。其中，無(wú)載體固定化技術(shù)、磁性載體固定化酶技術(shù)、納米材料固定化酶技術(shù)為拓展內(nèi)容。在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上上傳相關(guān)教學(xué)視頻、MOOC平臺(tái)的相應(yīng)教學(xué)視頻、相關(guān)參考文獻(xiàn)鏈接等學(xué)習(xí)資料；學(xué)生通過(guò)課前學(xué)習(xí)及自主文獻(xiàn)資料查詢后，以小組為單位分別就各組的主題制作匯報(bào)PPT，每組派一名代表進(jìn)行課堂展示，并準(zhǔn)備2個(gè)問(wèn)題提問(wèn)其他小組學(xué)生，同時(shí)其他每組的學(xué)生在聽(tīng)完匯報(bào)后必須就所展示的專題提出自己的問(wèn)題。小組展示時(shí)間為5~8 min，提問(wèn)和回答問(wèn)題3~5 min。從學(xué)生的提問(wèn)情況來(lái)看，學(xué)生對(duì)拓展問(wèn)題能進(jìn)行深入思考，如有學(xué)生提出采用納米材料進(jìn)行固定化相比傳統(tǒng)固定化材料有什么優(yōu)點(diǎn)？還有學(xué)生提出如何用磁性材料進(jìn)行酶的固定化？針對(duì)問(wèn)題，展示組的學(xué)生能利用所查閱到的文獻(xiàn)資料內(nèi)容予以回答，發(fā)生卡殼時(shí)，需要老師的疏導(dǎo)和補(bǔ)充，這就要求教師提前對(duì)所有的知識(shí)內(nèi)容有所準(zhǔn)備，而不只是教學(xué)PPT上的內(nèi)容。通過(guò)章節(jié)測(cè)試表明，這種翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式收獲良好的教學(xué)效果。這種以學(xué)生為中心的翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式能夠通過(guò)教師的引導(dǎo)督促作用，將所學(xué)的知識(shí)充分內(nèi)化。教師在此種教學(xué)模式中則起到修渠引水的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

基于SPOC翻轉(zhuǎn)課堂能利用整合后的線上資源開(kāi)展線上學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。根據(jù)線上學(xué)習(xí)情況反饋，利用線下翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動(dòng)，解決課程學(xué)習(xí)重點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。課后利用線上拓展學(xué)習(xí)資源，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的內(nèi)化，提高課程學(xué)習(xí)的高階性。全面考查學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程，形成全過(guò)程多主體學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。