李祝，汤鑫鑫，谭艾娟

（贵州大学 生命科学学院，贵州 贵阳）

一 引言

翻转课堂（Flipping Classroom）也可译为“颠倒课堂”[1]，由美国化学教师乔纳森·伯尔曼 ( Jon Bergmann) 和亚伦·萨姆斯 (Aaron Sams) 创立[2]，是指重新调整课堂外结构的教学模式[3]。信息资源带来的优势在翻转课堂中发挥了重要作用, 教师提前将教学视频录制好, 学生在课前自主观看视频，然后在课堂上完成作业或实验操作，改变了传统教学模式的教学顺序, 将课堂教学结构和教学流程有机地进行了重组[4]。翻转课堂重新明确了教师和学生在课堂中的地位，教师所扮演的角色只是作为教学中的引导者，课堂的核心和主体是学生[4]。

从2012年“翻转课堂”被引入中国[5]以来，很多国内学者对翻转课堂进行了研究应用,王珅将翻转课堂应用于畜牧微生物学实验教学中，取得了良好的教学效果，黄阳在“翻转课堂”教学模式的课程设计中提出了几点思考，裴连群调查了翻转课堂在高校教学实践应用进展；金望智将翻转课堂与传统教学模式进行了比较研究[6-9]。但由于各方面因素的限制，国内真正将翻转课堂模式应用于实验教学的高校屈指可数。

菌剂制备是根据我校自身的区域特点为生物技术专业学生开设的特色实验课程，在学生已经完成了微生物学实验课程的基础上，采用功能微生物生产具有絮凝功能的菌剂，并将其应用于污水治理，旨在培养高素质应用型、创新型人才。笔者将翻转课堂应用于菌剂制备实验教学3年以来，学生的积极性得到调动，学习主动性也明显大幅提升，综合能力得到锻炼，收获了良好的教学效果。

二 传统实验教学中的问题

传统实验教学模式下，在实验课开始前，老师集中讲解30分钟左右的实验原理和内容，并对操作过程略作演示。然后，学生独立或分组完成实验，实验课结束后完成实验报告。传统教学是传授式教学模式，在教学过程中突出了以下问题。

（一） 忽视学生主体性

目前，我校部分实验课程主要采用传统教学模式，由于对学生的预习效果缺乏监督检查，学生对实验课不够重视，很多学生进入实验室后才知道本堂实验课程的内容，几乎没有基础理论知识的支撑。在传统实验课堂中，通常先由教师讲解并简单演示实验过程，学生再机械模仿[10]。因此，学生只是按照教师讲授的过程以及发放的实验资料进行模仿，而没有对实验内容进行独立地思考，更很少去主动分析实验原理和结果。这种“以教师为中心”的传统教学模式难以调动学生的积极性和主动性，学生无法将所学知识灵活运用到实际操作过程中[11]，以致创新思维受到束缚，学生的综合素质难以得到培养[12]。

（二） 动手机会少

目前大多实验课程教学以教师实验示范+小组实操的方式进行，受硬件设施及实验性质的限制，很多微生物学实验仅允许少数学生进行实操。如培养基的灭菌实验，一般微生物实验室仅有1台高压蒸汽灭菌锅，而单次培养基灭菌至少需要消耗2小时，因而单次教学仅能由一位学生实际操作；菌剂制备实验的各类接种操作均需要在超净工作台上进行，而一般实验室仅有1至2台超净工作台，单次操作同样仅能有少数同学参与[13]。生物实验前常常避免不了大量的准备工作，如实验器皿的消毒、培养基的配制和灭菌等，都是由教师提前完成的，这让学生失去了很多动手操作的机会；但是，如果学生在课堂上做准备，就会导致上课时间不足，无法完成所有教学内容。整体而言，学生动手操作的机会不够，不利于对各类生物学实操技能的掌握。

（三） 考核方式单一

实验课的考核多以实验出勤和实验报告成绩为主，使得学生只注重实验出勤和实验报告的书写，而忽视对实验技能的训练。在实验操作过程中，绝大部分学生的积极性和主动性未被调动，不参与实验操作、抄袭他人实验报告和眼高手低的现象屡见不鲜。单一的考核方式难以激励学生对待实验的积极性[15]。

三 翻转课堂在菌剂制备实验教学中应用的可行性

（一） 教学需求分析

传统实验课程教学模式已经难以满足目前高校对提高教学质量的迫切愿望。

（二） 教学资源丰富

我校网络学习平台及资源完备，微信、QQ等交流软件的普及方便了师生的及时沟通；随着信息化教育手段不断发展，网络学习资源的丰富，学生能不受限制地自主学习，及时地进行知识更新。

（三） 符合“以人为本”的教育理念

（1）确立了学生在教学中的主体性。

把课堂翻过来，学生重新获得了学习的主动权，主观能动性得到充分调动，有利于教师与学生、学生与学生之间互动的开展；教师扮演的角色发生转变，由课堂统治者转变引导者，引导学生学习；翻转课堂让学生走上讲台，教师走向学生，师生积极参与课堂[14]。

（2）兼顾个体差异。

问题驱动和任务驱动的课前自主学习不再约束学生被动接受教师在指定时间和地点教授的知识和信息，而是转变为学生充分利用教师提供或网络上的学习资源，基于问题驱动和任务驱动进行课前自主学习。在应用了翻转课堂教育模式后，学生的学习过程中没有了教师过度干预，学习压力转化为了学习动力进而转化为持续的学习意志力，有利于提高学生的学习效率、独立思考能力和创新思维[16]。

四 翻转课堂在菌剂制备实验中的应用

本文根据将翻转课堂模式应用于菌剂制备实验教学，实施方法如图1所示。

图1 菌剂制备实验翻转课堂教学设计

（一） 实验前准备

实验前，教师要根据实验内容录制微课，明确讲解实验的目的、实验内容、基本原理、具体操作方法和仪器设备的使用，本实验教学视频主要讲解：（1）微生物菌剂在污水净化中的原理；（2）配制PDA和LB固体培养基的方法；（3）菌体的活化及菌体悬浮液的制备；（4）絮凝率的测定；（5）高压灭菌锅等仪器的原理及使用方法。

教师通过演示实验过程强调容易出现问题的环节，将微课视频录制好以后上传到多媒体教学平台，并在实验开始前1～2周通知学生自主学习；学生通过多媒体教学平台，学生可以不受时间和空间的限制，随时随地通过各种设备反复观看微课。教师学生之间的沟通交流更为便捷，老师也能更及时地了解学生的学习情况。

（二） 撰写预习报告

微生物菌剂的制备实验是一个设计性实验，老师提供材料，学生用微课视频学习，根据班级人数，分为4～7人一组，通过交流讨论和文献资料查阅，得出一个可行的实验方案，经由教师审阅，讨论与修改后，确定最终实验方案，完成预习报告。报告的内容应包括实验的目的、原理、试剂及仪器和实验步骤。

（三） 接受测验

传统实验课堂缺乏对学生预习效果的监督，大部分学生没有理论基础就进入实验室开展实验，因此在本实验课程中增加此环节，帮助学生加深理论基础。

教师在黑板上，将本次实验的重难点设置成问题写在黑板上，本次实验使用的黑曲霉和巨大芽孢杆菌是真菌还是细菌？在制备黑曲霉孢子悬浮液时，为什么要使用吐温-80无菌水溶液冲洗孢子？为什么要选用CaCl2作为助凝剂？在实验过程中如何避免杂菌污染？在测量絮凝率的同时为什么还要测定生长曲线？

（四） 回答问题

在实验开始之前，组织全班学生花8～10min时间集中回答问题，通过提问知道学生对仪器的使用方法的掌握程度，如：本次实验需要用到哪些仪器设备？高压灭菌锅的使用步骤是什么？在压力到达0 MPa之前，是否能够打开灭菌锅盖？锅内添加的水可以是自来水吗？在使用超净工作台之前为什么需开启紫外照射30min，如时间过短会导致实验失败吗？使用紫外分光光度计测量黑曲霉孢子浓度时，应该注意些什么问题？

（五） 进行实验操作

学生经过前期学习，教师不需要再花费大量时间去讲解实验原理和演示操作过程，学生之间开始进行实验，老师对学生在实验过程中出现的问题进行指导和纠正[17]。教学方法改革后，学生不再盲目机械地完成实验，而是将知识内化后再进行实验操作，通过完成实验任务来建构知识[18]，在反复的实验操作中提高操作技能，培养实验技能和解决科学问题的能力[19]，做到学思结合、行知结合。

（六） 完成实验报告

补充预习报告中的实验结果部分，主要包括填写实验数据和进行数据结果分析。如在测定黑曲霉和巨大芽孢杆菌生长曲线时，应使用origin、SPSS等作图软件绘制曲线；计算絮凝率时，可使用Excel进行数据的统计与计算。实验结果部分应重点评价得到此结果的原因，该结果说明的问题，或者是否有其它的结果和可能性。对于不成功的实验结果要进行思考和分析原因[14-15]。

（七） 实验后成果报告

在所有实验结束后，每个小组由教师随机抽出代表进行成果报告,报告内容包括实验操作的步骤（视频、图片等形式）、实验结果与分析、实验过程中遇到的问题、出现问题的原因及解决方法。教师对各组的报告逐一进行点评，回答学生报告中提出的问题，记录各组的报告结果。通过实验报告的交流，师生共同总结，学生对比研究，讨论补充改进方法，教师从报告中发现学生共性问题，在以后教学工作中做出更有针对性的应对[20]。

（八） 评价及反馈

评价方式从出勤率（20%）+实验操作（30%）+实验报告（50%）改变为出勤率（10%）+课前实验报告（20%）+课后实验报告（10%）+实验中交流（20%）+实验操作（20%）+成果报告（20%），具体评价标准见表1；教师将实验中出现的所有问题进行整理总结，并把存在的问题及改进意见上传到网络学习平台，学生对该次实验进行回顾总结。随后，老师将报告编辑整理，加工成册，编成参考资料，以供后面的学生学习及借鉴[21]。

表1 评价标准

五 应用效果

经过三年的实践，翻转课堂教学模式在菌剂制备实验中取得了初步成效，我们对学生后续的学习效果进行了观察，并对学生毕业后进行调查谈话，发现菌剂制备翻转实验课堂能调动学生的学习积极性，且增加了其对科研的热情，提升了学生的综合能力，主要从以下三个方面体现。

（一） 提高了学生的积极性

翻转课堂做到了让学生真正回归学习，注重学生的主体性。学生课堂参与度显著提高，积极性得到充分激发。在实验课上，基本上所有学生都能积极参与到实验中来。理论课上，主动回答老师提问的学生数量大大增加，参与讨论的积极性也提高了，学生的学业成绩明显得到了提高。

（二） 增加了学生的科研热情

翻转课程的应用极大地激发了学生的科研热情，积极参加各级大学生创新创业计划项目、SRT等各类科研竞赛活动，学生的考研率与就业率也大幅提高。

（三） 提升了学生的综合能力

翻转课堂教学模式，要求学生自主完成课前学习、制定实验计划、撰写实验报告等工作，全过程都体现了学生的主体性，学生自主学习能力和实践能力提高，分析解决问题的能力明显提高，学生的语言沟通能力和创新能力得到锻炼，学生的团队意识也大幅提升，综合能力显著增强。

六 结语

翻转课堂的应用充分体现了学生学习的主体性，教师搭台，学生唱戏，突破了传统实验教学模式的限制，且有助于教学质量的提高。实践证明，在采用翻转课堂模式后，学生学习的积极性得以调动，且增加了其对科研的热情，充分锻炼了学生的综合能力，提升了人才培养质量，为翻转课堂实验教学在其他高校开展提供借鉴。