基于SPOC的翻轉課堂在藥用植物生物技術課程中的應用

許亞楠 康亮 李新春 覃楊 郭宏偉 蘇志恒 朱丹

摘要：藥用植物生物技術應用范圍寬，涉及領域多，已成為中藥類專業學生必備的知識和技能。基于SPOC的翻轉課堂為進一步深化課程與教學改革提供了思路和方法，有助于培養學生自主學習、解決問題的能力，契合教學改革方向。在藥用植物生物技術課程教學中引入該教學方式，能夠強化學科理論與實踐的有效結合，提高教學質量和效果。對該教學模式在中藥資源與開發專業本科教育中的應用進行了探討。

關鍵詞：翻轉課堂;SPOC;藥用植物生物技術;應用

中圖分類號S-01文獻標識碼A文章編號0517-6611（2021）08-0272-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.08.071

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

ApplicationoftheFlippedClassroomBasedonSPOCinMedicinalPlantBiotechnologyCourse

XUYa-nan，KANGLiang，LIXin-chunetal

（StaffRoomofTraditionalChineseMedicine，PharmaceuticalCollegeofGuangxiMedicalUniversity，Nanning，Guangxi530021）

AbstractThebiotechnologyofmedicinalplanthasawideapplicationrangeandinvolvesmanyfields.IthasbecomethenecessaryknowledgeandskillsforstudentsmajoredintraditionalChinesemedicine.TheflippedclassroombasedonSPOChasprovidedideasandmethodstofurtherdeepenthereformofcurriculumandteaching，whichhelpstocultivatestudentsabilitiesofautonomouslearningandproblem-solving.Itisinlinewiththedirectionofteachingreform.Theintroductionofthisteachingmethodintheteachingofmedicinalplantbiotechnologycanstrengthentheeffectivecombinationoftheoryandpractice，andimprovetheteachingqualityandeffect.ThispapermainlyanalyzedtheapplicationofthisteachingmodelinundergraduateeducationinthespecialtyoftraditionalChinesemedicineresourcesandtheirdevelopment.

KeywordsFlippedclassroom;SPOC;Biotechnologyofmedicinalplant;Application

中藥資源與開發專業培育的人才需適應我國中醫藥事業發展的需要，畢業后能夠在中藥制藥企業，中藥材生產、加工、經營企業以及相關的科研院所工作，能夠勝任中藥資源調查、中藥材栽培、原料采購、新藥研究開發等相關工作[1-4]。如何將中藥資源與開發專業的學生培養成適應行業發展的高層次人才是當今教師亟需思考的問題。

SPOC（smallprivateonlinecourse）即小規模限制性在線課程，非常適合一個學校的一個班級進行小規模教學。該課程于2013年由加州大學伯克利分校ArmandoFox教授提出[5-6]，是一種整合了傳統課堂教學與在線教學的混合式教學模式，可以有效克服MOOC模式的弊端。此后，基于SPOC的翻轉課堂混合教學模式在哈佛大學、加州大學、麻省理工學院、清華大學、浙江大學等院校中均有應用，并且獲得一定的教學成效[7-8]。為了更好地探索新的教學模式在本科生教學中的應用，筆者結合藥用植物生物技術課程的特點，在廣西醫科大學中藥資源與開發專業本科生教學中引入了基于SPOC的翻轉課堂這一新的教學模式，并在實踐中取得了顯著的效果，為該課程提供了全新的教學思路，有效推動了本科教育的課程改革。

1藥用植物生物技術課程的教學現狀

藥用植物生物技術是廣西醫科大學面向中藥資源與開發專業本科生開放的一門專業課程，是以藥用植物學、微生物學、生物化學、天然產物化學等現代生命科學為基礎，結合先進的工程技術手段和其他相關學科的科學原理，針對藥用植物和天然藥物及其活性成分研究、開發和生產中存在的具體問題，按照預先的設計，進行生物體改造或生物原料加工，使其符合中藥現代化和產業化要求的一門課程。傳統的教學模式存在學生積極主動性不高、集中注意力差，較難激發學生的學習積極性等問題。基于SPOC的翻轉課堂實行小班教學，并對教學流程重新進行構建，實現知識傳遞前移和知識內化的加深，可以彌補傳統教學模式的缺點。

目前，廣西醫科大學中藥資源與開發專業每個年級只設一個班級，非常適合小規模教學。翻轉課堂從不同環節出發，逐漸提升學生對知識的理解和運用程度，培養學生的綜合素質和創新能力，更加注重培養學生學習的自主性和教育的個性化[9]。2019年，廣西醫科大學在“藥用植物內生真菌發酵研究”一節的教學中首次嘗試了“基于SPOC+翻轉課堂”的混合式教學模式，試圖以此為切入點將數字化教學手段引入教學實踐中，并進行了相關的教學設計，取得了顯著的教學效果。

2基于SPOC的翻轉課堂在藥用植物生物技術課程教學中的實踐過程

在“基于SPOC的翻轉課堂”的混合式教學模式中，學生在課前利用SPOC課程進行線上自學預習，課上教師以翻轉課堂的形式開展線下教學，從而實現線上和線下學習的有機融合[10]。對藥用植物生物技術課程的教學資源進行設計和開發，構建新的教學模式，實現從關注“教”到關注“學”，從促進“教”到促進“學”的轉變。

2.1課程準備和教學過程設計

根據中藥資源與開發專業的培養要求和藥用植物生物技術課程的教學大綱，教師提前進行課程準備和資源建設。明確每一章節的學習目標，錄制微視頻，填寫教學進度表，收集教學用視頻的網絡資源，搭建SPOC課程平臺，組建QQ交流群等。精心設計課堂教學的各個環節，激發學生的興趣，提高學生完成學習任務的參與性和主動性。

授課教師要對公共平臺資源進行剪裁和調整，保證學習難度、學時分配和章節順序和大綱相對應。教師不僅可以有效利用中國MOOC資源和網上資源共享課來構建供本校學生使用的SPOC教學資源，而且還可以根據自己的研究方向，錄制一些課程相關的教學視頻。同時，授課教師還需根據實際情況，對課程信息和預習作業的相關發布時間進行設定。

具體到“藥用植物內生真菌發酵研究”這一節的教學，首先根據知識體系的先后順序和難易程度，將本節劃分為既相互獨立又存在關聯的三部分：藥用植物內生真菌發酵生產活性化合物（A）、微生物發酵技術（B）和微生物發酵紫杉醇的研究（C）。三部分關系如圖1所示。

藥用植物內生真菌發酵生產活性化合物屬于原理，教師通過課本、線上PPT并配合教學大綱，引導學生課外自主預習，從而對藥用植物內生真菌生產活性化合物的原理以及優勢有所了解。微生物發酵技術是學習的主要內容，也是教學重點和需要掌握的部分。教師充分利用教材和網上視頻資源，引導學生學習微生物發酵的各個環節和注意事項。微生物發酵生產紫杉醇屬于藥用植物內生真菌發酵生產活性化合物的典型案例，是對前兩部分內容的應用。教師通過網上MOOC的微課視頻引導學生分組討論、深入學習，綜合分析微生物發酵技術生產活性化合物的優缺點，并發起討論，引導學生多視角、多層次、科學全面地認識微生物發酵技術，結合中藥資源與開發專業探討微生物發酵技術對中藥產業的影響。

2.2學生自主學習

教師在課前14d安排學生在課堂外以個人和學習小組的形式，進行自主學習藥用植物內生真菌發酵的相關內容。廣西醫科大學中藥資源與開發專業目前每屆一個班級，人數45人左右，可分為6～8個小組。

學生根據授課教師提前發布的學習任務，在課前獨立完成課程對應章節的學習。學生可充分利用網絡視頻資源導學，既可以充分發揮主觀能動性，又能提高學習的趣味性。隨著AI+5G時代的到來，阿里巴巴、超星、騰訊和百度等信息技術公司陸續研發推出了各種類型的智能教學輔助軟件，筆記本電腦、平板電腦、智能手機、QQ、微信、校園網、博客等構成了泛在的學習環境，為線上教學提供了硬件和軟件支持[11-12]。借助移動泛在技術，學生自主學習可以不受時間和地點的限制[13]。自主學習完成后，學生可以通過網上針對“藥用植物內生真菌發酵”一節設計的小測驗檢查對所學內容的掌握程度，找到自己學習的薄弱之處，并提出疑問。此外，每個小組需要通過查閱資料、共同討論，完成一份藥用植物內生真菌發酵相關內容的主題報告，并在課堂上以PPT的形式向同學們展示。

2.3教師答疑解惑

課堂學習作為更深入的教學活動，是學生課前自主學習的延伸，是學生能力的展示，也是教師和學生的互動過程。翻轉課堂上，教師會花少量時間帶學生一起回顧知識要點，然后以練代講，通過案例分析，組織小組討論，最后進行總結，并對學生進行答疑解惑。真正做到尊重學生的主體學習地位，將更多的時間留給學生。

在“藥用植物內生真菌發酵研究”這一節內容中，教師共安排4個學時進行翻轉課堂的教學。流程安排如下：引言（教師）→課堂分組討論（學生）→點評和總結發言（教師）。

①課前檢查：上課前10～15min通過提問或者問卷檢查學生的課前學習效果。

②引言：教師通過介紹藥用植物活性成分生產的背景知識，引導學生比較現有的幾種技術（全合成、半合成、發酵工程、基因工程、細胞工程、傳統的分離提取）生產活性成分的優缺點，思考微生物發酵工程會引起關注的原因，指出該技術存在的局限性，并引導學生從不同角度分析微生物發酵技術生產活性成分的優勢，從而提出自己的見解。

③課堂討論：每組20～25min，包括10minPPT講解和15～20min討論。學生根據之前的準備，分組進行PPT講解，闡述觀點和認識。鼓勵其他組同學提出質疑，并與講述組同學進行討論。

④點評和總結：教師用10min左右對學生的發言和討論進行點評，并指出應當合理運用藥用植物內生真菌發酵技術生產活性成分，從而解除許多中藥作為資源植物而被大量采伐引起的資源危機和生態危機，有助于對瀕危藥用植物的資源保護。

2.4課后拓展學習

完成課堂學習后，學生還需要通過拓展性練習進行知識的強化和吸收。教師可以根據學生的性格特征和學習能力，給學生進行分組，每組以6人左右為宜。拓展性練習包括學生作業、小組討論等，可以幫助學生實現個性化學習、協作學習和探究性學習的有機結合，是成功實施翻轉性課堂學習的關鍵。教師也可以通過查閱文獻，將發表在國內外期刊雜志上的與藥用植物內生真菌發酵生產活性化合物，為新藥研發提供先導化合物相關的文章推介給學生，讓同學們嘗試對選取文獻進行評價，以實現學生對課堂知識的鞏固和拓展，提高學生利用、整理和分析文獻資料的能力，激發學習的興趣，從而實現了知識的內化。與此同時，基于SPOC的翻轉課堂教學模式使得學生對藥用植物生物技術這門較抽象的課程有了清晰的認識，鍛煉了學生的邏輯思維能力、表達能力、演說能力和辯證思考能力等。

3考核與評價

基于SPOC的翻轉課堂教學模式旨在培養學生學習的主動性，提高自主學習能力和辯證思考能力。為客觀公正地評價學生的課程學習情況，必須建立科學、合理的綜合性考核評價體系。針對藥用植物生物技術這門課，新的評價體系不僅包含對學生學習的評價，而且包括對教師組織教學的評價，更加注重過程考核。

新的評價體系主要包括課前、課堂和課后三部分，其所占比例分別為20%、60%和20%。課前部分主要是對自主學習情況進行評價，包括對學生的課前測驗和小組評議以及對教師學習資源和視頻制作的評價。課堂部分主要是對活動任務進行評價，包括學生課內PPT報告和問題解答、討論交流以及對教師組織教學和學習指導的評價。課后部分主要是指拓展任務的評價，包括對學生課后作業、小總結和課后檢測以及對教師教學效果、專業素養的評價。課程結束后，還會通過設計調查問卷進一步評價新模式下的教學效果，并對調查結果進行統計與分析。

4結語與展望

基于SPOC的翻轉課堂教學模式體現了以學生為主、教師教學為輔的特點，有助于培養學生的自主學習能力和創新能力，有利于師生互動和提高學生對藥用植物生物技術的專業興趣，順應普通高等院校專業課程的教學改革要求，促進傳統教學和現代信息技術的有效融合。通過在藥用植物生物技術課程教學中的實踐，有效促進了學生學習專業知識的質量和效率，加強了師生互動，提高了專業課程教學的質量水平，取得了較好的教學效果。

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