信息化条件下以学为中心的食品微生物学课程改革与实践

黄 亮，胡元森，屈建航

(河南工业大学 生物工程学院，河南 郑州 450001)

高校“双一流”建设的核心是人才培养，《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》对人才培养过程中的知识、素质和能力构成提出了明确的要求，突出体现了学生中心、产出导向、持续改进这一世界高等教育共同的理念[1-2]。课程是人才培养的核心要素，是学生从大学里受益最直接、最核心、最显效的途径[3]，同时也是“以学生为中心”理念落地的根本手段与途径。食品微生物课也一样，在实现教育信息化2.0计划的过程中，需要革新信息化教学条件下课程教学模式，在教学实践中贯彻OBE(OutcomeBasedEducation)成果导向的教育理念，在理论教学和实践教学环节将学生学习效果作为关注焦点，建立“评价—反馈—改进”的持续改进机制，以提高微生物学课程的高阶性、创新性，培养学生实践能力，服务于高素质应用型人才培养目标。

1 支持毕业要求，设立多维课程目标

OBE理念要求从预期成果出发，反向推导出学生的专业人才培养目标，以及为满足目标达成而需要的知识、能力和素质要求[4]。结合学生专业特点及社会实际需求，食品微生物学确定了下述六个维度的主要课程目标。这些目标， 不仅包含了记忆、理解等低阶目标，也包含了分析、评价、综合、学会学习等高阶目标，同时还对应支撑了食品专业的部分培养目标(详见表1)。

1.1 掌握专业基础知识

学生能够描述微生物的形态构造，能够记住并叙述生理代谢、遗传变异、生态特征和分类进化等与生命活动相关的基本规律和知识，能够完成制片观察、微生物分离纯化培养、生理生化鉴定及食品发酵生产等基础实验操作。

1.2 具备知识应用的能力

学生能够运用微生物学原理及技术，在食品生产储运、防腐保鲜、三废处理等生产领域进行基本实践。

1.3 具有解决问题的综合能力

学生能够懂得微生物种类、生理特性、生境条件、作用及危害之间的联系，在发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物的实践中，具备分析解决复杂问题的能力。

1.4 具备行业所需的人文素养

学生能够说明微生物技术在食品检验、食品生产领域的作用，预测自己从事食品行业时能够胜任的工作岗位和所需的知识。

1.5 关心学科与专业

学生对微生物学科能够保持较高的兴趣和投入度，对专业知识、技能训练持积极态度。

1.6 具有自主学习和终身学习意识

上述课程目标的确立，使学生的学习具有更加鲜明的专业针对性，为专业人才培养目标的达成提供了有力支持，同时也为课程的教学活动组织安排、课程考核方式提供了规划依据。

表1 食品微生物学课程目标对毕业要求及其指标点的支撑

2 利用信息平台，组织混合式主动学习

2018年，全国教育大会对我国高等教育提出了内涵式发展的新要求。尤其在实现人才培养目标最后一公里的课程中，会议要求必须从以教为中心向以学为中心转变，从被动学习向主动学习转变，实施以学为中心的卓越教学[5]。相关研究也表明，学生主动性学习的投入对课堂学习的收获超过教学行为的任何一个维度[6]。主动学习的3个重要环节分别是信息的接受、实践经历和学习反思[7]，信息技术在上述环节中能够有效促使全体学生主动学习，克服组织主动学习活动时常见的难点问题[8-9]。食品微生物学课程以智慧教室、在线课程、雨课堂、微信群为依托，按照线上线下混合式教学模式，采用下述教学活动，对应支持了前文所设定的课程目标。

2.1 课前预习

在主动学习中，学生课前通过在线课程根据个人能力对主要知识内容进行个性化学习，并按照分发的课堂汇报或小组活动任务提前做好准备。课前预习节约了宝贵的课堂时间，尤其是那些用于课堂汇报、小组讨论等教学活动的准备时间，可以实现高阶学习目标。同时，预习质量也是课上教学活动的保证与基础，把知识的学习放在课前预习并不等于放任学生不管，而是需要更精心地设计线上线下学习内容，保证预习效果。本课程布置的预习内容包括慕课视频、预习课件、论文等，平均预习率达到88%。通过后期的成绩与学习行为的RDA分析(见图2)可以看出，预习任务的完成度与课堂总成绩呈较强的正相关，并与其他学习活动的积极性呈一定的正相关。大部分同学通过预习提高了学习效率，初步适应了主动学习的节奏。

2.2 课前测试

线上课前测试用于把控课前的学习质量，督促学生认真完成预习工作，同时通过分析学生的测试情况，能够掌握学生易错知识点和难点，有助于线下有针对性地开展教学工作。

2.3 课堂阶段测试

在课堂汇报和小组讨论活动中，无论使用何种策略，往往无法使所有学生对当堂所有内容进行讨论与展示。为了避免出现知识短板，要求学生在预习过程中对所有应知应会内容做到基本掌握，而线上的课前测试具有一定的宽松性。为提高学习的要求，需要在每个章节设立阶段测试，并在课堂中完成，计入期末总成绩。期末问卷调查表明，学生最不感兴趣的环节就是课堂阶段测试，但这正是督促其改变拖沓、应付等不良学习态度的强力手段，可以与其他比较软性的激励手段相结合，使学生既受到鞭策，又能得到正面鼓励。

2.4 快速问答

该项教学活动是基于形成性评估中的FIDelity反馈(经常性、迅速的、有区分度的反馈)[7]进行的设计。在课堂中，通过雨课堂向全员推送题目，让学生利用讨论得出的结论和规律分析问题，并将成绩计入期末总分，对在较难或较复杂问题中表现突出的学生还将给予奖励。这项活动可以检查学生的专注度，并有效延长学生在课堂中的专注时间，同时便于教师了解学生对课堂内容的把握情况，实时调整教学内容或方式。而且，数据分析也表明，课堂上专注度高的学生，在快速回答中得分相对较高，在后续的PPT作业中得分也更高(见图2)。

2.5 课堂汇报

这项教学活动由两部分组成，第一部分是所有学生按照教师布置的预习任务进行学习，并制作相关内容的PPT及讲稿上传至雨课堂平台，PPT与讲稿还将用于课堂讲授，其评价成绩均计入期末总分。第二部分为智力拼图，课堂上抽选若干同学使用自己在平台上已上传的材料进行现场讲授、答疑，并一起构成完整的知识模块，主动参与讲授的同学，其PPT评价成绩还可得到加权奖励。通过该项教学活动，学生在自主学习、搭建知识框架、PPT制作、表达沟通等多个方面都得到了较大锻炼，学生参与积极性很高。在期末问卷调查中，该活动被选为最感兴趣的活动之一，同时也被评选为收获最大的学习活动之一。

从建筑、工业、旅行、时尚，到汽车、摩托车、食物、杯具，和我认识的许多设计师不同，吴滨的喜好目录真的可以说上三天三夜。而在众多喜好之中，吴滨和我一样都对英国车有着强烈的好感。

2.6 小组讨论

在该项活动中，教师利用智慧教室组织学生以小组形式对设定的问题或主题展开讨论。在问题的选择上，以课堂汇报内容为知识基础，以开放性问题为主，难易适中，充分调动学生的智慧与知识储备。活动要求学生在限定时间内完成组内讨论和意见汇总，在智慧教室通过文字、图片等形式进行投稿投屏，并派出代表对本组的意见进行阐述讲解，各组之间进行相互评价。该项教学活动打破了单向知识传授模式，通过随机指定汇报人督促学生参与小组活动，同时也培养了学生在分析解决专业问题时的团队协作能力。

2.7 纠正性教学

学生在大量的预习、作业、课堂互动讨论、汇报等环节中，不可避免会出现偏差、错误。教师必须发挥自己的组织引导作用，才能使主动学习的过程始终保持正确方向。同时纠正性教学也是强调课程重点、突破难点的主要手段之一。纠正性教学应不局限于课堂讲授，应始终贯穿于作业批改、考核评价、平台互动和微信交流等环节中。

2.8 现场演示

实验课是食品微生物学的重要实践环节，除了课前布置实验预习课件、课堂讲授实验操作要点与原理、推送实验视频外，操作演示也是帮助学生养成标准操作习惯、培养实验基础技能的重要手段。受制于实验场所限制，教师的操作演示往往只有前排学生能够看清，后排学生无法看清，甚至部分学生还会直接放弃观看，而分组演示又会消耗大量时间。因此，课程中可采用视频直播方式演示教师的现场操作过程，学生通过实验室的互动平台系统或大屏幕观看，能够清楚地了解操作方法与关键步骤。这一教学手段提高了学生在实验课的学习效率，减少了操作失误带来的实验问题。

2.9 反思性写作

反思是在接受信息和实践经历的基础上，对知识形成更全面或更新的理解、对问题形成新看法和新认识的过程，也是赋予学习真正价值的过程。反思是学生的自觉活动，但同时也需要教师的引导。无论是在接受信息阶段，还是在实践经历阶段或者整个学习过程中，都可以进行不同侧重点的反思。

以微生物培养的知识主题为例，在学生预习过程中，通过布置阅读论文材料，我们能够提出一系列相关的开放性问题作为小组讨论话题，并要求学生写出讲稿提纲。这种以问题为基础的反思能够帮助学生更好地梳理知识并加以应用。同样，在实践经历过程中，实验报告模式也是一个很好的反思性写作，但需要教师把评阅的关注点更多地转移到对实验结果的分析、对实验过程的总结、对出现问题的解释上面，而不仅仅用“符合规范”或“正确”作为评价标准。评阅重心的改变也将会督促学生更好地进行反思总结。最后是学习过程的反思，可以对每一阶段知识主题的学习过程进行反思，也可以对整个学习过程进行反思。这种反思能帮助学生更好地总结学习方法，找到适合自己的学习策略，更深入地认识到课程的价值，还能使课程、教师和学生之间形成更加紧密的互动关系。

2.10 信息条件下的互动

课堂教学时间非常有限，微信与雨课堂平台能够将学生和教师紧密地联系在一起，使师生之间的交流不再受空间和时间的约束。在课外，教师可以通过微信群与学生就学习方法、微生物技术实践应用甚至生活中的微生物相关问题展开充分交流讨论；还可以发布课程公告，进行作业、预习的督促，组织专业知识竞赛、课程情况调查等活动。这样做，既可以拉近师生关系，又可以培养学生对课程的兴趣与投入度，为课程学习的顺利开展提供坚实的基础。

上述教学活动需要根据课程内容、学生的学习能力等情况进行串联设计，构建科学完整的教学策略，使这些活动穿插进行，相互支撑，成为一个整体，教学策略的制定同时也为课程执行大纲提供了主体内容。图1所示即为一次完整授课的课前、课中及课后的教学策略，其他各次课的教学活动安排与其相似。

图1 食品微生物学课程混合式教学策略城垛图

从图1可以看出，课前教学活动包括课前预习任务及课前测试任务，它们要求学生在课下时间对课程基本知识内容进行理解掌握，并提出了较高的要求标准。课中教学活动较多，在课上可进行阶段测试、课堂汇报，所得分数计入期末总成绩。这两项课上活动，既锻炼了学生自主学习、文字表达及口头宣讲表达的能力，也提高了他们的PPT制作水平，使学生能够将专业知识真正地融入自己的认知体系，初步具备向他人讲授、传递知识的能力。同时，快速问答能够使学生始终将注意力聚集在课程上；小组讨论则在学生学习掌握了一系列相关知识后，组织他们利用知识储备对新的问题或综合性的问题进行分析解决。这是对其综合实践能力的培养，也是一次前瞻性的评估。纠正性教学则在上述活动完成后，由教师对学生讲演、讨论的内容进行评价，查漏纠错，强化重点，突破难点，使学生对专业知识的掌握变得更加牢固。在实验课环节，通过课上的直播演示，使学生更好地掌握实验技能，学懂重点，提升了学生综合实践能力。最后是课后教学活动，它包括反思写作和线上互动。在课后反思性写作中，除了需要对课堂知识内容做出总结之外，还要求学生对学习方法与学习效率进行分析，对实验报告中的实验过程与结果进行关联分析，并做出解释。这些要求，使学生意识到完成作业不能只停留在答案的标准与正确上，更要将知识真正地融会贯通，知其然，也要知其所以然。课后的学习反馈更多地依赖于线上互动，这项活动能够帮助教师根据反馈的实际情况适时地调整教学活动内容及安排，同时线上互动在人文、关心维度上也较大地提升了学生对专业课的兴趣和认知深度。

3 坚持全程考核，转变学习评价方式

3.1 认证性课程考核的主要问题

课程考核与学习评价是检验学生学习成果的唯一手段，同时考核方式对学生学习行为的影响巨大[10]。传统的认证性课程考核在考查学生对课程知识掌握理解方面有重要价值，但也存在明显的问题，主要体现在考核形式单一、考核内容单一、评价模式单一等方面[11]，往往只通过一两次试卷测试成绩来评价学生的学习成果。这种方式，容易造成学生考前突击复习，考后很快忘记知识，使学习的短期功利现象频发，不能有效地督促学生在整个学习过程中都进行有效投入，课程的高阶目标难以实现。

3.2 形成性评价考核的方式

为转变上述情况，在课程执行大纲的设计阶段，我们确定了考核按照教育型评估方式进行，包括四个方面的要素[7]。第一个要素是制定具体的评价内容与评价标准。评价内容包括学习过程评分、实践环节评分及期末考试评分，每项内容都制定了详细的评分标准。其中学习过程评分主要依据阶段测试及每周一次的PPT作业及课堂汇报，占期末总成绩的30%。在阶段测试中，利用雨课堂平台对客观题进行自动评分汇总，对主观题通过设置合理的关键词与模糊匹配等方式进行自动评分以及人工二次校验，这样既节省了精力，也保证了公平与一致性。而PPT作业与实验报告则由教师人工逐份评判，并写出建议。实践环节评分主要依据每周的实验报告成绩，占期末总成绩的30%。这两部分得分需要学生在每次课前预习必须做好充分的准备，在课下反思性写作中要认真总结勤于思考，从而督促并保证了学生在整个学期内都始终努力学习。第二个要素是要在评价过程中完成前瞻性评估。要求学生能够利用已学的知识解决未知问题，实际教学过程中通过在实验报告、课堂汇报中布置综合性设计性题目来进行考察。第三个要素是要进行自我评估。通过教学质量管理平台及雨课堂设计调查问卷，考察学生的学习收获及自我评价，同时对教师的教学活动提出反馈意见，有助于教与学的及时调整。第四个要素是在评价过程中关注及时反馈。要求教师能够经常、及时地对学生的学习状态进行把控，与学生进行双向的反馈交流。在实际教学中，可通过信息化教学工具经常性地推送与正在讲授内容相关的单项测试题目，来了解学生的课堂状态，及时发现问题并纠正，也能够使学生实时反思自己对课堂的跟随度与投入程度。在课下，通过课程微信群对课上未解决的问题与学生展开充分讨论，延伸课堂范围。

4 提供充足的学习资源与学习支持

4.1 学习资源的组织与推送

教师对课程资源的有效组织与推送是以学为中心的理念得到落实的保障之一。除教材外，课程通过在线课程与雨课堂平台分阶段、有针对性地为学生推送慕课视频、预习课件及实验课件，推送省级精品视频公开课、省级精品资源共享课、考试酷平台习题中的具体资源，推送中科院微生物研究所微信公众号、食品伙伴网微信公众号及网站。这些资源对学生课下学习，深入专业领域，了解微生物学科发展都提供了有力的支持，同时也使学生能够更好地了解当代食品生产检验中微生物学技术的应用以及相关的设备要求、检验方法、实验室安全、国家及国际标准等信息。

4.2 学习支持途径的实现

在课前预习及课堂讲授过程中，学生可以通过雨课堂平台对听不懂的部分进行标记，教师可在课上对问题比较集中的部分进行重复讲解或解释。对学习困难学生遇到的分散性问题，可在课下通过平台互动的形式进行解答。同时，解答的文字内容其他同学也能够看到。

学生可将实验报告及其他手写主观作业拍照上传至雨课堂平台，教师可随时在任何地方通过电脑或手机移动端对作业进行批改。由于摆脱了纸质版批阅书写的烦琐过程，所以教师能够对每位学生的作业进行更加详细的批注，从而实现更加有针对性与个性化的教学。

在支持学生学习的互动过程中，课程还可融入思政内容，以教师自己及身边的人与事为例，鼓励学生要用持之以恒的态度对待专业与课程。兴趣是可以培养的，成功与成就离开“坚持”二字就是空谈。在以赏识教育为主的模式下，坚持原则，对各项学习任务都保持严格要求，同时对学习困难的同学通过微信单独联系，帮助其掌握正确的学习方法，端正学习态度。

5 分析课程数据，发现和利用教学规律

在传统的课程目标达成度分析中，通常使用问卷调查与试卷成绩分析来评价学生课程学习的效果，反馈教学中出现的问题。在信息化条件下，学生的学习过程能够被完整地记录下来，从而帮助教师或教学管理人员对学生的学习行为特征、学习效果进行关联性研究。有研究者利用K-MEAN聚类算法或RFM模型对大学生慕课学习行为进行了分析，对学习者的习惯进行了归类并提出了学习策略的建议[12-13]。

RDA冗余分析常用于生态学，考察环境因子与生物样本分布的关系。本课程利用该方法通过对学生的学习行为进行记录分析，评估了学习活动投入度(课前预习情况、课堂专注度、作业积极性)与各项考核成绩的关联性。学生的各项学习活动投入度评分通过不同的标准进行量化，如：预习情况以完成预习总任务百分比为依据，课堂专注度以快速问答得分为依据，作业积极性以实验报告及课堂PPT汇报作业提交时间节点为依据。在RDA分析中，箭头分别代表各项学习活动投入度名次与各项考核成绩名次，二者的夹角为锐角时表示正相关，钝角时为负相关。分析发现，课前预习名次与课堂测试成绩及总成绩名次有较强的正相关，课堂专注度名次与课堂PPT汇报成绩名次有较强的正相关(见图2)；学习活动投入度名次与总成绩名次有显著的正相关(见图3，表2)。

上述分析结果表明，在课程中高质量完成预习、提高课堂专注度等主动学习行为对课程目标的实现有重要意义，有助于在后续教学过程中优化教学活动与策略，帮助学生更好地掌握有效的学习方法，提高学习效率。

图2 学习行为与学习成绩RDA冗余分析

图3 学习活动投入度名次与总成绩名次

表2 学习活动投入度名次与总成绩名次相关性及显著性分析

**在0.01水平(双侧)上显著相关。

6 建立“评价—反馈—改进”的持续改进机制

食品微生物学在课程评估中通过7个问题的回答与梳理,完成了自评反思和改进总结(见表3)，又依托麦克思教学质量管理平台及问卷星平台，围绕课程教学目标与学习成果、教学内容与教学策略、课堂教学行为与效果、成绩评定与反馈、学习资源与学习支持等多个维度，对学生进行了网络问卷调查。在问卷题目设计上，从学生角度出发，问题内容具体、易懂，同时涵盖上述多个评价维度。在期末问卷调查评价中，有87%的学生认为自己很好地完成了食品微生物学课程的学习目标，有95%的学生认为食品微生物学对提升专业素质提供了较大的帮助。同时，也有部分学生对教学活动中的课堂汇报、线上学习内容的编排等提出了改进的意见，使课程改革成为教师与学生共同完成的一项工作，并持续改进和不断适应新的教学需求。

表3 课程评估中的7个问题

7 结束语

我们将无法满足越来越高的教育需求，除非教授们成为学习经历的设计者，而不只是教书匠[7]。在信息化条件下，教学工作者拥有了更多的教学手段与课程目标的实现途径，教学活动策略的设计也将面临重大的革新。积极探索信息化条件下的课程设计，根据不同的情境灵活组合、运用教学活动元件，在实践中落实以学为中心的教育理念，将教师从单纯的知识传授者身份转变为能够科学设计课程的学习组织者，是打造金课，实现课程高阶性、创新性和挑战度的重要基础。