基于翻轉(zhuǎn)課堂的植物生理學課程設(shè)計與創(chuàng)新

賀 遠 李 林 劉春奎 李 萌 梁 淼 薛國喜

（1鄭州輕工業(yè)大學煙草科學與工程學院，河南 鄭州 450002；2鄭州師范學院生命科學學院，河南 鄭州 450044）

近年來，翻轉(zhuǎn)課堂在高校迅速發(fā)展，因其體現(xiàn)了全新的教學理念、并兼具線上線下兩種教與學之優(yōu)長而備受廣大師生的青睞，在高等教育應用得日趨廣泛[1]。翻轉(zhuǎn)課堂是針對傳統(tǒng)教學模式的改革和創(chuàng)新。翻轉(zhuǎn)課堂的實施過程：首先，要求學生有較強的自學能力，能夠利用信息化設(shè)備在課前通過視頻和相關(guān)線上材料完成自我學習，記錄學習中發(fā)現(xiàn)的問題和疑惑。其次，課堂教學轉(zhuǎn)變?yōu)閹熒涣?、問題討論、組織和參與小組活動、指導作業(yè)完成等過程。這種新的教學方法利用互聯(lián)網(wǎng)的開放、共享、自由等特征與教育教學的本質(zhì)規(guī)律重構(gòu)教學結(jié)構(gòu)，突出學生的中心地位，將傳統(tǒng)的“先教后學”調(diào)整為“先學后教”[2]?！胺D(zhuǎn)課堂”本質(zhì)上是一種教學理念，是進行翻轉(zhuǎn)教學程序設(shè)計和實施翻轉(zhuǎn)教學的依據(jù)[3]。

翻轉(zhuǎn)課堂是針對課堂的翻轉(zhuǎn)，是對課堂教學范式的優(yōu)化[4-5]。翻轉(zhuǎn)課堂是基于信息技術(shù)高速發(fā)展的班級授課制的改革升級，將傳統(tǒng)課堂在空間與實踐上進行擴展。聚焦學生的認知與學習行為，改變了傳統(tǒng)課堂教學的基本結(jié)構(gòu)，完善了傳統(tǒng)教學過程，調(diào)整了課堂教與學的時間，改變傳統(tǒng)的學習形式，課堂上師生的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)變。翻轉(zhuǎn)課堂由兩部分組成，第一部分課堂是在傳統(tǒng)課堂之前的虛擬課堂，在這個時間段，教師主要是引導學生，指導學生自主學習新知；第二部分課堂是基于傳統(tǒng)課堂的真實課堂，教師在這個課堂主要任務是組織學生完成知識的內(nèi)化和升華。但是，實現(xiàn)有效的翻轉(zhuǎn)課堂對大學教學提出了全新的要求。而且，翻轉(zhuǎn)課堂在概念原理類知識的教學效果上并不比傳統(tǒng)教學更具優(yōu)勢[3]。

翻轉(zhuǎn)課堂的整個教學過程轉(zhuǎn)變是有目共睹的。傳統(tǒng)課堂的教學過程中，課堂上教師的主要任務是將課本知識講授給學生，也就是所謂的灌輸式教學，學生則是通過教師布置的課后作業(yè)來鞏固課堂知識，形成了課堂灌輸，課后強化的教學模式，學生主動性不足。翻轉(zhuǎn)課堂教學則完全相反，形成課前自學—課堂深度交流的基本模式，部分知識傳授通過技術(shù)手段在課堂外完成，知識內(nèi)化則在課堂中經(jīng)教師的幫助與同學的協(xié)助而完成[6]。在授課前，教師需要依據(jù)人才培養(yǎng)方案和課程教學目標制定合理的課堂教學方案，然后搜集資料，制作視頻，并將這些與課程相關(guān)的資料上傳到共享學習空間，例如，慕課堂等網(wǎng)絡(luò)教學平臺或社交網(wǎng)絡(luò)，學生可以在課下通過網(wǎng)絡(luò)完成學習，自主學習新授課知識。傳統(tǒng)課堂受空間和時間的限制，許多學習資料在傳統(tǒng)課堂上不方便展示，但在網(wǎng)絡(luò)空間，學生有充足的時間來完成自學，在虛擬學習空間再生知識，極大拓展了學生的知識面，有利于學生在自主學習的同時提高對知識點的理解和認識。這是知識掌握階段，也就是通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式，將知識理論的內(nèi)化放在課前[7]。該階段學生同時可以開展小組線下討論，交流學習心得和遇到的問題，基本上可以解決簡單的問題，遇到較難理解的知識點可以自主標記下來，留到課堂學習環(huán)節(jié)去解決。在課堂上，教師要重新定義課堂教學，應科學設(shè)計課堂時間，保證有限課堂時間的有效應用，同時要特別關(guān)注學生是課堂的主體，教師不再像傳統(tǒng)課堂那樣是主角，要轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂的組織者、管理者和引導者，是課堂“主持人”。翻轉(zhuǎn)課堂的課堂教學要針對課前知識建構(gòu)過程中遇到的問題，鼓勵學生積極向教師請教，教師通過形式多樣化的個別指導、小組討論，利用電子設(shè)備查閱資料、師生研討等方式，穿插使用個性化、討論式教學，為學生答疑解惑，這是知識內(nèi)化階段。同時，教師要依據(jù)學生學習的情況，對課本知識進行適當?shù)陌胃撸绕涫菍嵺`應用部分，要通過實例使學生明白所學知識在實踐中的應用價值，力求達到知行合一、學以致用的教學目標，這是知識升華階段。課后，教師要給學生推送其他與課程相關(guān)的線上資源或圖書館線下資源，使學生能夠借助網(wǎng)絡(luò)開放課程、教育資源平臺等數(shù)字化教學資源拓展知識空間，即課后知識鞏固提升階段。

翻轉(zhuǎn)課堂注重師生角色的轉(zhuǎn)變，教師和學生都要明確自己的定位。要想真正發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的優(yōu)勢，還需要師生共同配合和努力[8]。教師從傳統(tǒng)課堂中的知識傳授者和課堂管理者轉(zhuǎn)變成為學生學習指導者和促進者，通過精心設(shè)計教學內(nèi)容、豐富教學手段、強調(diào)工程概念和分檔多層次培養(yǎng)等手段，增強學生主觀能動性，提高學生學習興趣，強化學生創(chuàng)新意識，提升教學實際效果[9]。學生則由被動接受者轉(zhuǎn)變成為主動研究者，由以“教”為中心的課堂向以“學”為中心的學堂的轉(zhuǎn)變，解決基礎(chǔ)課教學效果不佳的現(xiàn)實問題，提升基礎(chǔ)課的吸引力。翻轉(zhuǎn)課堂中學生完全擺脫了被動接受學習的角色，轉(zhuǎn)變成為課程知識的主動習得者和建構(gòu)者，學習時間較為靈活，學生可以根據(jù)自己的時間、空間和學習習慣，自己制定學習的時間和速度。視頻可以反復觀看直到看明白，如果反復觀看視頻還不能解決疑惑，學生可以通過網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)的資源輔助學習，也可以通過線下小組討論等方式領(lǐng)會相關(guān)知識點，改變了以往依賴教師告知答案的惰性，自身的主觀能動性得到了提升，學習熱情高漲。課程的講授進度不再由老師單方面決定，即教師和學生是課堂的主體，但是教師傳授知識的權(quán)利和義務并未發(fā)生轉(zhuǎn)變，甚至教師的工作量不減反增，教師需要在課前備課時搜索資料精心設(shè)計線上學習空間，同時增加了視頻剪輯和視頻制作的過程，把原來課堂講授的知識通過網(wǎng)絡(luò)學習空間進行傳送。教師雖然把課堂上講授新知的時間用學生課前觀看視頻代替，但是需要將更加注重課堂教學環(huán)節(jié)，更加合理地組織課堂，課堂組織活動的時間更長，教師需要有效組織學生分組討論，教師在課堂上收集問題并與學生一起歸類，通過研討、交流等方法，把所有的問題逐一分解，破解學生的學習困惑，同時著重章節(jié)知識的實踐應用，重點向?qū)W生闡釋理論知識的應用部分，鼓勵學生課后就所學知識的實踐應用展開研討，引導學生完成知識的升華。課后，教師也不再是單方面要求學生獨立完成作業(yè)，而是倡導參與式學習、研討式學習，在合作學習中內(nèi)化知識，學生的角色也由原來被動接受知識，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃影l(fā)現(xiàn)知識、建構(gòu)知識，充分發(fā)揮學習的主觀能動性。

1 課程設(shè)計與內(nèi)容

課堂教學模式的實施主要涉及上課之前的課程建設(shè)、上課過程中的教學過程管理，以及課后的教學總結(jié)和反饋[10]。本設(shè)計為適應培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的需要，建設(shè)翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，改變主動教學被動學習的模式，探索成果導向教育（Outcome-based Education，OBE）在課堂教學中的實踐應用，提升課堂教學效果，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，具體開展過程詳見圖1。

圖1 本課程設(shè)計的翻轉(zhuǎn)課堂教學過程

為了適應植物生理學課程的學時安排，在除緒論和總結(jié)以外的其他各個章節(jié)內(nèi)容開展翻轉(zhuǎn)課堂教學，以植物種子萌發(fā)與幼苗生長為例，展示翻轉(zhuǎn)課堂教學模式在植物生理學課程教學中的應用。

1.1 課程內(nèi)容與教學目標分析

本課程的教學可以使學生了解掌握植物種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)、植物種子的休眠和打破休眠的方法、植物種子萌發(fā)的條件及幼苗時期幾個階段的劃分依據(jù)。通過對育苗方式的劃分、苗床的制作和幼苗生育期的劃分及管理視頻的觀看，能了解種子萌發(fā)及幼苗生長的流程。

1.2 課程學習資源準備

針對種子結(jié)構(gòu)，查找圖片，錄制PPT 講解視頻。為了使學生掌握種子休眠和種子萌發(fā)的外界條件，從互聯(lián)網(wǎng)上搜集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中育苗和育種工作的視頻資料。為了使學生更好地理解掌握植物幼苗的生長過程，課前給學生分發(fā)了小麥種子，鼓勵學生以小組為單位在花盆里種植植物種子，引導學生觀察和記錄種子萌發(fā)全過程，更好地了解各個生育時期的劃分，同時準備了小麥機械化播種的錄像資料。

1.3 課前線上線下自學設(shè)計

由于教學過程顛倒，學生需要自主開展線上和線下自學。有別于以往的傳統(tǒng)課堂，學生在教師的全程監(jiān)控和指導下學習，在翻轉(zhuǎn)課堂教學模式下學生需要利用線上資源，結(jié)合課本資料開展自學，同時利用在線交流軟件構(gòu)建的學習交流群開展討論和交流。同時，線上資源由教師設(shè)計的測試題和討論區(qū)，學生需要自主或通過小組討論完成這些學習任務，根據(jù)線上測試結(jié)果，學生需要針對自己薄弱的知識點查閱資料或者在交流群里展開討論。

1.4 課堂教學和個性化指導

有別于傳統(tǒng)教學模式，翻轉(zhuǎn)課堂教學模式中任課教師將不再是將所有問題全面展開講述，而應根據(jù)學生的個人學習情況，鼓勵學生展開課堂小組討論，通過電子設(shè)備查閱資料，同時給學生提供具有針對性的指導。鼓勵學生將小組討論的結(jié)果進行歸納總結(jié)，并將突破難點的方法分享給全班同學。例如，本節(jié)課在有關(guān)種子萌發(fā)的內(nèi)因和外因的影響因素有哪些、哪些是關(guān)鍵因素等問題的討論中，根據(jù)前期學生們課下實驗的結(jié)果，在課堂上幫助學生分析長勢不好和生長較好的原因，進而全面激發(fā)學生課堂學習的積極性。

1.5 課后知識的固化和升華

課后教師及時對學生的課堂表現(xiàn)進行綜合評價，同時布置課后作業(yè)和知識拓展學習。例如，本節(jié)課對于前面幼苗長勢不好的同學，鼓勵他們思考如何改變植物幼苗長勢不好的情況，這一設(shè)計讓學生鞏固本節(jié)課所學內(nèi)容的同時引出后續(xù)章節(jié)的知識。此外，課后交流階段應注重觀察學生的學習感受，并根據(jù)學生反饋的情況調(diào)整教學方案。

綜上所述，本設(shè)計就是設(shè)置自主學習為主的課前學習和鞏固反思的課堂學習兩個大的階段，并分別在兩個學習階段設(shè)置不同教學內(nèi)容。具體內(nèi)容詳見圖2。

圖2 本設(shè)計計劃實施的翻轉(zhuǎn)課堂流程

2 教學目標

以培養(yǎng)學生自主學習為目的，以學生學習效果為導向，改變傳統(tǒng)教學模式，建立新的課堂教學形式，提升創(chuàng)新型人才培養(yǎng)質(zhì)量，突出“先學后教，自主學習”的課堂教學模式，以期培養(yǎng)適應時代發(fā)展的高素質(zhì)行業(yè)人才。

3 擬解決的問題和特色創(chuàng)新

傳統(tǒng)的教學模式講授的知識較全面，實踐中存在學生學習的積極性不高，同時對學生學以致用的能力培養(yǎng)不足等問題。而采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，全面提升學生學習的參與度和積極性，提升教學質(zhì)量。

運用翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，改變植物生理學的教學模式，全面提升學生課堂的參與度和學習知識的主動性，增強學生的自主學習能力，并將這一教學和學習模式舉一反三，在其他相關(guān)課程的教學與學習中得以運用，實現(xiàn)“授之以漁”的人才培養(yǎng)目標。

4 教學反思及改進方向

4.1 教學效果評價體系

考核方法與教學模式相互補充。以往的考核方式比較單一，學生積極性不強，教學效果也不是特別理想[11]。通過課程設(shè)計與創(chuàng)新，雖然學生自主學習能力得到很大提升，但是也發(fā)現(xiàn)相對應的效果評價體系不夠健全，導致對學生的評價不夠嚴謹客觀，課題組經(jīng)過教學反思和研討認為在今后將關(guān)注各個環(huán)節(jié)的“留痕”，盡可能地使每部分成績評定都有理有據(jù)。

4.2 教學模式

目前，混合式教學比較熱門，課題組通過一年的實踐教學發(fā)現(xiàn)，僅是課堂翻轉(zhuǎn)已不能很好地提升學生的綜合素質(zhì)，課題組計劃今后將在翻轉(zhuǎn)課堂的基礎(chǔ)上開展混合式教學模式的研究和實踐，將實踐教學和理論教學結(jié)合起來，以成果產(chǎn)出為導向，對于基礎(chǔ)較好、積極性較高的學生，可指導他們對講解的主題設(shè)計科研項目，在逐步完善科研項目設(shè)計的過程中進一步加深對專題的理解[12]。著重關(guān)注學生雙創(chuàng)能力的提升。

4.3 教學視頻質(zhì)量

在植物生理學線上課程建設(shè)的過程中，本教學團隊通過實際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，線上資源尤其是與教學相關(guān)的視頻非常重要，因為大多數(shù)接受調(diào)研的學生認為教學視頻是翻轉(zhuǎn)課堂的新授課環(huán)節(jié)，意義十分重大。教學視頻是針對特定的主題節(jié)點錄制，不是對傳統(tǒng)課堂的全程錄制，每一個主題節(jié)點錄制10 min左右。視頻的設(shè)計錄制要依據(jù)課程整體教學目標，一個節(jié)點一個視頻，便于學生操作，易于學生記憶，幫助學生自主學習。知識節(jié)點與知識節(jié)點之間要建立聯(lián)系，對知識的解讀簡單明了。視頻的錄制要力求達到包含關(guān)鍵知識點，既要保證學生在觀看視頻的過程中注意力不會被轉(zhuǎn)移，又要保證學生能夠在輕松自在的環(huán)境中反復觀看。錄制的視頻需要實時更新，把前沿的科學動態(tài)結(jié)合到課程的知識點，這一點需要在今后課程的教學和改革中繼續(xù)加強。

綜上，本項目根據(jù)授課學生的特點和地方特色骨干大學農(nóng)學類專業(yè)植物生理學課程的現(xiàn)狀，設(shè)計并實施了植物生理學課程翻轉(zhuǎn)課堂教學模式。通過課程設(shè)計和教學實施的創(chuàng)新，學生課程學習的積極性顯著提高，課堂氛圍活躍，學習效果明顯提高，但有20%左右的學生在新教學模式中提升效果有限。表明該課程開展新的課堂教學模式需要學生發(fā)揮主觀能動性和教師引導，以及學校層面的支持。