生物学教学翻转课堂的资源及应用评述

曹朋飞　邓自发　朱新宇

摘 要：翻转课堂作为一种基于信息技术的新型教学模式，近年来在国内外越来越引起关注。本文评述了生物学教学的翻转课堂资源及应用，文中对支撑生物学科翻转课堂的教学资源，包括慕课和微课，进行了整理和汇集，以方便翻转课堂的教学实践。我们也分析了翻转课堂目前遇到的问题，并对发展趋势进行了预测。本研究有助于生物学科翻转课堂的深入实践和探索

关键词：翻转课堂；生物学教学；课程资源

中图分类号：G427 文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2016）21-0044-04

一、翻转课堂的理论发展

翻转课堂（flipped classroom）起源于2007年，美国科罗拉多州（Colorado）的林地公园高中（Woodland Park High School）[1]的两位化学老师，乔纳森·伯尔曼（Jonathan Bergmann）和亚纶·萨姆斯（Aaron Sams），将自己的授课PPT和实时音频录制下来放到网上供学生课前观看学习，课堂上对学习中遇到的问题进行讨论、解决。由此，两位老师开始实践一种新的教学模式， 即翻转课堂：学生课前完成对教学视频等学习资源的观看和学习，师生在课堂上互动交流，协作探究，解决问题。

随着现代教育技术的发展，翻转课堂迅速发展。2011年，美国富兰克林学院（Franklin College）的罗伯特·泰尔波特（Robert Talbert），总结出的翻转课堂理论模型[2]，包括课前的学生观看教学视频，进行导向性作业练习；课中的学生完成少量的测验，通过解决问题来完成知识的内化，最后进行总结反馈[3]。教学形式由传统课堂讲解变为课前学习加课堂探究，学生通过解决问题来内化知识，提高知识应用能力。2012年，乔纳森·伯格曼（Jonathan Bergmann）和亚伦·萨姆斯（Aaron Sams），创立了翻转学习网络FLN（Flipped Learning Network），提出翻转学习的四个关键支柱：灵活的学习环境—教师灵活安排教学，学生自主学习；学习文化的变革—教师中心转变为学生中心；定制内容—教师明确讲授的内容和学生自习内容；专业的教师—翻转课堂中需专业教师掌控课堂。2013年，美国犹他州州立大学的雅各布·毕晓普（Jacob Bishop），总结分析诸多观点后认为，翻转课堂是以学生为中心的课堂学习和以教师为中心的课外基于计算机进行个性化教学的总和[4]。

在国内，2011年，重庆市聚奎中学结合校园云技术开始翻转课堂教学，总结出“课前四步，课中五环”的翻转模式[5]。“课前四步”包括设计导学案、录制视频教学、学生自主学习、制定个别辅导计划；“课中五环”包括合作探究、释疑拓展、练习巩固、自主纠错、反思总结。通过这个模式，聚奎中学完成了教师灌输—学生接受到学生自主学习—发现问题—教师引导解决问题的转变。2012年，南京大学张金磊[6]，根据建构主义学习理论，在罗伯特·泰尔波特（Robert Talbert）的翻转课堂理论模型基础上构建了翻转课堂教学模型（图1），其中，信息技术和活动学习是两个有力支撑。信息技术支持和活动学习的开展保证了个性化、协作式学习环境的构建与生成。此理论在国内被广泛接受，成为国内翻转课堂教学实践的主要理论基础。2013年，山东省昌乐一中开始翻转课堂实践，并逐步形成了“二段四步十环节”翻转模式。“二段十环节”是指，自学质疑阶段的目标导学、教材自学、微课助学、合作互学、在线测学，训练展示阶段的疑难突破、训练展示、合作提升、评价点拨、总结反思；“四步”是指教师课前要进行课时规划、微课设计、两案编制、微课录制[7]。 这种翻转模式提高了教师对课堂的掌控能力和学生的参与度，学生知识内化的过程更符合青少年认知发展的规律。

二、翻转课堂的生物学领域应用

翻转课堂作为一种基于信息技术的新型教学模式，最终要运用到学科教学当中。国内外众多学校在生物学科领域开展了翻转课堂教学实践（表1）。下面我们就其中的两个案例进行简要评述。

1.分子细胞生物学翻转课堂

在2007年到2013年期间，耶鲁大学（Yale university）和麻省大学（University of Massachusetts），用超过5年的时间，在分子细胞生物学教学方面展开翻转教学实践，其中前三年进行传统教学，后两年运用罗伯特·泰尔波特（Robert Talbert）翻转课堂模型的理论模型进行翻转教学。实践发现，与传统课堂相比，学生学习目标更加明确，自主学习能力和展示自我能力提高，并且学生更喜欢翻转课堂中多样化的学习资料，班级平均分与女生的成绩有明显提高。但在实施翻转课堂后的几次考试中，最后一次的成绩略有下降， 同时发现，男女生成绩存在差异。分析认为，一段时间后成绩下降是由于翻转课堂对学生的学习刺激逐渐消退，学生自我内驱力降低，例如：课前不预习、课上不参与等，造成考试成绩下降，男女生成绩存在差异是因为男女生的认知水平和思维方式存在性别差异。

2.生物信息学翻转课堂

2014年，肇庆学院生命科学院，在生物信息学课程中展开翻转课堂教学实践。该教学实践借鉴了张金磊提出的翻转教学理论模型。实践发现，通过学习优质的教学资源，学生在探究能力、团队协作能力以及学术视野等方面均有提高，学生综合能力得到发展；教师角色发生转变，由学习主导者变为指导者，专业素质和掌控课堂能力也得到提高。同时，翻转课堂的实施推动了校园多媒体的建设。在实施翻转教学时，实践者发现，教师的教学和科研能力，网络资源、图书资料等硬件设施和相关教学软环境成为高质量翻转教学的限制因素。

上述实践表明，翻转课堂在学科教学中有诸多益处，但仍存在一定问题和限制因素。首先，实施翻转课堂时，学生有“接受”的心理过程，此过程受到教育环境、教育者及教学观念的制约[13]。其次，新课堂模式不能对学生形成持续性的学习刺激。因此，设计翻转课堂时要考虑四个方面问题[14]：①尊重学生的心理与认知发展规律；②在课堂内外建立有效的联系；③教师指导学生时定义和结构要清晰；④制定合理有效的评价机制。

三、翻转课堂的课程资源

随着翻转课堂的发展，微课和慕课等课程资源地位越来越高。微课是以阐释某一知识点为目标，以短小精悍的视频为表现形式，整合了教学素材、在线测验、教学反馈、以及交流互动等多种要素的教学手段[15]。近年来，美国萨尔曼·可汗（Salman Khan）创办的可汗学院（Khan Academy）以及TED（Technology Entertainment Design）设立的在线课程（http：//ed.ted.com/）广受关注和欢迎。国内的国家教育部教育管理信息中心创办的“中国微课网”资源平台， 全国高校微课教学比赛网[16]，以及微课网，为我国大中学校的生物学课程提供了大量的“微课”资源（表2）。

幕课全称“大规模开放在线课程”（Massive Open Online Course），是基于资源发布、学习管理系统并且将学习管理系统与更多网络资源综合起来的新课程模式。这种课程模式通过在授课视频中加入提问、在线测验和专题讨论的方式加强互动，并鼓励学习者利用个性化学习工具如QQ、微信等进行学习[17]。目前世界上广泛使用的的慕课平台有Coursera、Udacity、edX三大平台。Coursera是由斯坦福大学教授吴恩达（Andrew Ng）和达芙妮·科勒（Daphne Koller）创建的免费在线课程网站，目前提供涵盖人文、医学、生物学、社会科学、数学、商业、计算机科学等24个学科329门免费课程。Udacity是一个斯坦福大学教授创办的商业化课程网站，该网站主要提供计算机类课程，但是若想获得课程证书学习者必须参加考试中心组织的期末考试并支付费用。edX是一个由美国麻省理工学院和哈佛大学合作的非营利性项目，支持哈佛大学和麻省理工学院的教授向全球共享其教学资源，在线内容同时也被用于丰富校内课程[18]。2013年，北京大学和清华大学宣布加入edX[19]，随后，复旦大学和上海交通大学宣布加盟Coursera[20]。在国内，“MOOC中国”是常用的慕课平台。这几大平台中已经开设了大量生物学科慕课（表3），为生物学科翻转课堂实践提供了有力支撑。

四、面临的问题和发展趋势

1.面临的问题

翻转课堂具有提高教学效率、激发学习兴趣、培养学生团队合作交流能力等优点，但在具体的实施过程中也面临诸多问题。第一，教师如何加强自身信息技术素养。翻转课堂的第一步就是要求教师制作优质的教学视频，这对教师的多媒体制作技术要求较高，并且会耗费教师大量的时间[21]。第二，教师角色如何转变。相较于传统教学，翻转课堂教学活动展开要结合教师启发、引导、监控与学生主动性、积极性和创造性两方面内容[22]，这对教师综合素质有了更高的要求。第三，国内学生由于传统课堂的制约导致不善于提问和主动性不强，这会使得翻转课堂效果降低。第四，实施生物学翻转课堂时，是否能充分利用各种教育资源，如科技馆、植物园、动物园以及企业等[23]。第五，经济发达地区可以满足各种多媒体教学手段，经济基础较差地区或山区的学校，既没有多媒体也没有网络。在这种背景下，如何有效的整合教育资源，促进教育公平[24]，是一个亟待解决的重大问题。

2.发展趋势

翻转课堂改变了传统的课堂结构中“以知识为中心”或“以教师为中心”的现状，以学生为中心展开教学活动。不断完善的计算机及网络技术为翻转课堂的实施提供了技术支撑，但翻转课堂并不能完全替代传统课堂，而是与其他课堂形式结合，为学生提供更多元化、更适合学生的学习模式。小班制班级更适合翻转课堂的实施，更有利于实施个性化教学。对于生物学科而言，可以结合网络技术以及越来越发达的网络终端制作专题APP或专题网页来进行教学活动，例如，生物数据分析科教网（http：//www.bio-programmer.com/）。翻转课堂模式在我国实施的时间较短，但从中国知网 （CNKI） 收录的有关翻转课堂期刊文献统计显示，2013年，与翻转课堂为主题的期刊文献只有122篇，但到2016年3月，相关期刊文献总计达到3358篇，说明翻转课堂模式在我国的关注度越来越高。随着社会经济以及科学技术的不断发展，加之各学校的深入实践，相信一定能探索出适合中国教育背景的翻转课堂模式，为中国的教育改革提供借鉴。

参考文献：

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（编辑：王晓明）