基于翻轉課堂教學模式的高職《生物化學》實驗課程設計——以“蛋白質含量測定”項目為例

李興娟，章宇寧，李浡，王曉杰

（北京電子科技職業技術學院，北京）

2015年，我國教育部印發《關于深化職業教育教學改革全面提高人才培養質量的若干意見》 （以下簡稱《意見》），明確表明職業院校必須適應經濟發展新常態要求，緊密對接需求，系統培養技能型人才，全面夯實我國人才培養質量?！兑庖姟访鞔_表明，職業教育應該以強化內涵，提高職業教育人才培養質量，注重職業技能和職業精神的融合，培養具有可持續發展能力的高素質人才[1]。

目前高職院校實驗課程的教學方法以“講授-示范-學生模仿”為主，教師處于主導地位，學生處于被動地位。在被動學習過程中，學生自主學習、獨立思考的能力沒有得到鍛煉，發現問題、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要求。

翻轉課堂是對傳統課堂知識傳授和知識內化過程的顛倒安排,即：將傳統課堂中知識的傳授轉移至課前完成，知識的內化則由原先以課后作業為主轉變為課堂中的學習活動。此外在翻轉課堂中減少教師的講授時間，留給學生更多的學習活動時間。教師由知識傳授者變成了學習的促進者和指導者，學生成為了學習過程的中心，其目的是讓學生通過實踐獲得更好的學習效果[3]。

我們在高職生物技術專業《生物化學》課程教學過程中不斷進行教學改革，將翻轉課堂教學模式嘗試運用到實驗教學中，將教學內容重新進行設計，設計適合高職院校的翻轉課堂教學模式，取得了較好的教學效果，現以“蛋白質含量測定”項目為例，介紹如下。

一 學情分析

《生物化學》是高職院校生物技術專業及其他相關專業必須學習的一門重要的專業基礎課，包括理論課和實驗課。該課程的教學目標是：針對科研院所、生物技術公司及制藥企業等單位中相關工作崗位，培養高素質創新型、應用型人才。這就要求學生必須掌握扎實的實驗操作技術[4]?！渡锘瘜W》實驗教學是該課程的重要組成部分，其目的是使學生通過親自動手完成實驗加深對抽象理論的理解與應用，從而理論聯系實際，培養學生的科研創新能力和團隊協作能力，同時大大增強學生學習生物化學乃至更廣泛科學知識的興趣。

課程授課對象為2018級藥品生物技術專業生物1班，共36人，采用學生自主抽取撲克牌，相同數字4名學生為1組的分組方式，將學生隨機分為9個實驗小組。授課時間為大一第二學期，學生已經學完前導課程《無機化學》和《有機化學》，《分析化學》與《生物化學》同學期進行，與其關系密切的后續課程有《基因工程》《生物分離與純化》等。

《生物化學》的主要學習內容是氨基酸、蛋白質、核酸、糖類、脂類等生物大分子的性質、分離純化及其在新陳代謝中的作用。其中，蛋白質是生命的物質基礎，維持人體的酸堿平衡、水平衡、遺傳信息的傳遞、物質的代謝和轉運等。蛋白質含量的準確測定在人類疾病檢測、疾病治療、藥品或食品的研發生產、質量控制等方面具有重要意義。

二 教學目標

知識目標：能夠學會蛋白質含量測定的常用方法，了解各種測定方法的基本原理、適用范圍及優缺點。

能力目標：通過完成實驗設計，培養學生查閱文獻資料、獨立思考、分析及解決問題的能力。通過實驗的組織實施，培養學生基本實驗操作技能和團隊合作能力；通過小組項目匯報，培養學生語言表達、總結反思的能力。

素質目標：具有愛崗敬業、實事求是、注重細節的工匠精神職業素養。

三 教學重難點

結合生物類高職學生就業崗位定位和《生物化學》課程體系，本項目教學重點為考馬斯亮藍的顯色原理和紫外分光光度計的使用。根據高職學生的認知特點，本項目教學難點為牛血清白蛋白標準曲線的制作，包括牛血清白蛋白標準液的梯度稀釋、回歸曲線的制備、相關系數R的解讀等。

四 教學方法

課前一周通過網絡學習軟件（如云班課、學習通等）上傳學習資料，布置學習任務，要求每個小組完成任務單的設計填寫；課上利用微視頻、問題設置、教師演示等引導學生觀察探究、合作學習，構建新知，提高實驗實施效果；課后布置任務，實現實驗內容的延伸拓展。學生是實驗設計和完成的主體，通過任務單設計和填寫，以小組為單位在自主學習的基礎上，發現問題，查閱資料，獨立解決問題。教師作為引導者，對學生發現的問題進行方向性指導，引導學生更好地掌握重點和難點。課程教學平臺貫穿課前、課中、課后，加強師生互動，引導學生自主學習[5]。

五 教學過程

（一） 課前活動

教師課前一周通過學習軟件上傳微視頻“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；實驗項目單（空白）1份（見圖1）。項目單主要包括三部分：第一部分為實驗目的、實驗原理、實驗設計（包括所需器材、試劑和具體操作方法），第二部分為實驗現象及數據記錄、數據處理，第三部分為總結與反思。

布置學習任務：請同學們仔細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”的相關資料，以小組為單位完成實驗項目單第一部分的填寫，并于實驗開課前2天上傳。教師于實驗前1天審核學生的實驗項目單中第一部分的填寫情況。根據學生的實驗項目單共性問題，或者薄弱環節，提出方向性建議或者指導，引導學生完成項目單的填寫。

（二） 實驗前準備

實驗開始前1天，教師組織學生以組為單位按照各組自行完成并經教師審核的實驗項目單中實驗器具和試劑的要求，進行實驗儀器、用具、試劑和實驗材料的準備工作。通過此項活動，既能培養學生基礎操作和規劃統籌的能力，又能提醒學生重視實驗前準備工作，任何成果的背后都有辛勤的汗水，扎實的基本功才是通往成功的唯一捷徑。

（三） 課堂講解與答疑

在該環節教師與學生的角色互換，即學生作為“教師”講解實驗內容和注意事項，教師作為“學生”提出針對性的問題，引導學生進一步深入思考。每組中講解的同學由抽簽決定，達到督促每名同學積極參與項目設計、主動預習的目的。教師可以將實驗內容分解成幾個關鍵點，如綠豆芽粗提取液的制備、牛血清白蛋白標準液梯度稀釋、標準蛋白曲線的制備、粗提液的稀釋倍數的確定和可溶性蛋白含量的測定等，指定每個組側重于不同的關鍵點，以免各組講解內容流于簡單重復，反而導致學生的倦怠。

各組的講解全部結束后，學生可以提出問題進行討論，教師根據學生預習及討論的情況，針對共性問題集中回答。例如：如何優化實驗材料的選擇、各種蛋白質含量測定方法的區別及優缺點、分光光度計法進行蛋白質含量測定的注意事項、標準曲線的制備注意事項等。同時，對實驗過程中重點、難點問題進行強化講解，操作細節通過教師親身示范和微視頻雙手段進行展示。

（四） 實驗實施

實驗開始前，教師在學習軟件上發布任務，以小組為單位拍攝關鍵步驟的操作視頻和圖片（實驗材料處理、分光光度計測定的視頻、蛋白標準曲線測定的數據、標準曲線及相關系數R等）并上傳，此任務設置成教師和學生共同打分評價的方式。發布任務目的有三個，一是查看各組學生參與實驗的熱情程度；二是查看學生對于之前微視頻或者重、難點的細節掌握程度，達到做中學、學中做的目的；三是每名同學都可查看其他同學的實驗進展或者實驗表現并進行評價，利用此年齡段學生普遍存在的爭強好勝心理，達到激發學生學習熱情、積極參與實驗的目的。

實驗實施以組為單位進行，小組成員根據實驗項目單中自己設計的實驗步驟分工協作，利用自己準備的實驗器具、材料、試劑和儀器完成實驗。在實驗實施的過程中，教師巡視，對出現的操作性錯誤問題，親身示范糾正指導或采用拍攝視頻或圖片的方式，放大細節讓學生對照教師發布的的微視頻或圖片自己觀察思考，對比，找出操作的誤區；對實驗方向性錯誤的問題，進行引導性提問，讓學生獨立思考解決，不直接進行糾正。

（五） 實驗匯報

實驗結束后，每個小組隨機抽簽派出代表進行匯報，匯報內容包括實驗操作的步驟（視頻、圖片等形式）、實驗結果與分析、實驗過程中遇到的問題、出現問題的原因和解決方法。匯報結束后，其他同學和教師提問，匯報人或小組其他成員可以一起作答。通過問答幫助學生思考和解決問題，尤其是加深學生對重、難點知識的理解和把握。通過實驗匯報交流，師生共同總結，反思，能夠有效實現知識的內化。教師也能從匯報中發現學生的共性化問題，在下一輪教學中能夠做出更有針對性的應對。

（六） 課堂延伸，能力拓展

課后作業，為實驗項目單中第三部分“課后延展”內容。作業內容并非對實驗原理、操作步驟的簡單重復，而是力求讓學生將實驗項目與未來工作崗位職責相匹配，達到課堂知識靈活應用和內化、這對于培養創新性人才以及提高學生解決問題能力上具有重要意義[6]。如：假設你是北京一家生物試劑公司的實驗員，所在的項目組接到研發任務：開發一款“植物中可溶性蛋白含量測定的試劑盒”。你需要在規定時間內完成的工作包括：1、以測定便捷、結果準確為準則，調研后確定檢測方法；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。

學生可以以小組或個人為單位完成，通常于實驗完成后3天內提交至學習軟件中。

六 多元化考核

傳統教學教法中實驗成績主要以學生出勤率及實驗報告兩項來進行評定，這種方法存在著明顯的弊端：有些實驗課從不缺勤但從不參與實驗操作、實驗報告靠抄襲的學生最終成績也能夠合格，積極參與實驗、認真撰寫實驗報告的學生也無法和渾水摸魚的學生拉開檔次，學習積極性可能受到一定的損害。即使加上“實驗操作”或“平時表現”這一權重項，在學生人數較多時，教師也很難及時、準確地關注到每一位學生的情況。

新的教學教法環節較多，但每個環節都留下了痕跡、可以進行多元化評價[7]；不光可以由教師進行評價，還可以進行學生的自評和互評。這樣可以有效減少“不公平、不客觀”的爭論，更切實地反映每位同學的真實學習情況。

本學期的授課中，學生期末實驗考核成績包括以下幾個方面。

1）課前學習軟件中資源查閱情況。教師通過學習軟件的后臺可以查看學生觀看的視頻、PPT或文檔的時長和次數。有些學習軟件也可據此自動統計數據，自動折合成學生的成績或“經驗值”。

2）實驗實施的參與程度。實驗項目單的填寫、實驗準備和實驗實施都以小組為單位進行，有照片和視頻作為參與情況的總體評價。實驗項目單上也有“小組分工”一欄，供組內學生自評使用。

3）小組實驗匯報。實驗結束后，小組整理匯總實驗結果進行匯報，教師根據各組實驗操作、數據、總結匯報情況進行評分。

4）實驗報告。正確撰寫實驗報告是一名實驗員的基本職業素養。本課程中，實驗項目單可以作為實驗報告的良好模板，但也要求學生每個部分都認真完成。

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

實驗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向作用。多元化考核方法目的是讓學生作為學習的主體，教師為學習督促者和推動者，讓學生重視課前預習，積極參與實驗操作，增強學生學習主動性。

七 總結與展望

在翻轉課堂教學模式下，高職學生利用教育信息化手段，進行實驗課前自主學習，提高了學生學習積極性和主動性，培養了學生的創新能力和獨立解決問題的能力。對于教師來說將課堂講授理論知識放到課前，課堂集中解答學生疑惑等共性問題，可以提高課堂教學的效率，提高教學質量。

通過教學活動的創新組織，學生成為學習活動的主體，教師是學生學習的組織者和指導者。每個實驗項目，以一個實驗項目單完整記錄學生實驗前自主學習，資料收集，實驗中實施，實驗后課程延伸，思維發散的情況，便于教師組織學生實施，也利于學生對新知識的層層把握。新的教學形式下產生的多元化的實驗考核方法，對于不同層次的學生評判標準更全面、更準確。

時代在發展，科學在進步，根據新形勢下對高職院校學生的要求，實驗教學教育方法也需有所改善，“翻轉課堂”教學模式為我們提供了新的改革思路。