基于智慧课堂理念下“发酵工程”混合式教学模式探索

2023-09-19何帮翔葛飞张琴李艳宾

生物化工 2023年4期

何帮翔，葛飞，张琴，李艳宾

（安徽工程大学，安徽芜湖 241000）

发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或把微生物应用于工业生产的新技术[1]。发酵工程是现代生物从理论向应用过渡的中间纽带，很多现代生物技术都需要通过发酵工程进行放大，逐步形成产业化。“发酵工程”课程涵盖面极为广泛，涉及的教学知识点多且分散，对课程的教学模式、教师教学方法和学生的学习效果要求较高。在传统教学模式下，学生很难掌握众多抽象概念，易引发畏难、厌学情绪，表现为注意力不集中、反馈不及时、学习状态差、教师教学效果差等，导致教学质量大打折扣[2]。随着智慧课堂理念的兴起，“发酵工程”传统教学面临的困境有望得到解决。

智慧课堂是以“互联网+”的思维方式，结合大数据、云计算等新一代信息技术打造的智能高效课堂[3]。近年来，数款基于智慧课堂理念的教学软件得到广泛开发应用，如雨课堂、学习通、中国大学慕课等[4]。雨课堂可实现教学全过程的数据收集，为教师提供了创新高效型课堂互动手段，方便教师开展混合式教学[5]；学习通在课后作业布置、问卷调查、线上考试等方面功能强大；中国大学慕课在拓宽学生眼界、充分调动学生自学能力方面效果显著。

“发酵工程”作为安徽工程大学生物工程专业核心课程，在智慧课堂理念下，探索高效结合雨课堂、学习通、慕课等教学软件与资源，构建线上线下混合式教学模式，可以为学生创建有参与感的个性化学习体验，提高教师混合式教学能力，对推动“发酵工程”教育教学改革具有重要意义。

1 教学方式改革

传统教学方式主要特点是“以教师为中心”，教学形式为灌输式，“讲授”有余，而“答疑解惑”不足，造成只注重知识的传授，而不够重视创新、合作交流、共享等意识培养[6]。因此传统教学容易忽视学生的主观能动性，降低学生的积极性。现代教学方式改革，其主要思想是形成“以学生为中心，教师为学生服务”的宗旨。在此宗旨下，以雨课堂为基础，辅以学习通、慕课等，打破传统授课模式，采用线上线下相结合的混合式教学方法，实现多途径的预习、前测、自学、考核、讨论、后测、反馈、评价的教学方式，培养学生自主、持续学习的能力。

2 教学组织实施

2.1 课前线上预习

传统教学的课前预习，以学生提前阅读教材为主，而教材一般为高度凝练的语句，背景知识简单，学生对所学内容很难形成完整的认识。在混合式教学模式下，教师提前收集整理与所讲章节相关的最新研究成果与社会新闻，如经典综述、最新文献、重要视频等，在雨课堂微信公众号的讨论区分享给学生，同时向学生推荐相关慕课在线资源。不仅能弥补教材内容滞后的缺陷，还能使学生对课程内容有感性认识，培养学生理论结合实际的能力。

例如，在讲授绪论部分时，笔者在雨课堂推送了青霉素的详细发现过程，并在讨论区布置了题为“结合青霉素的发现过程，谈谈你对科学精神的理解！”的讨论话题，全班42 位同学均根据自己的理解发表了关于探索、求证、创新等科学精神内核的评论。在讲授第16 章“发酵工程在食品领域的典型应用”中，课前在雨课堂推送了哔哩哔哩网站上百万播放量的古法酱油制作视频，在线下讲解时能明显发现学生对酱油的发酵工艺有深刻了解。

2.2 混合式教学与学情跟踪管理

传统课堂教学，一般包括点名、PPT 讲解、随机提问等环节，前期点名较费时间，随机提问参与学生少，所提问题及学生回答内容课后易被遗忘。在混合教学模式下，笔者课前五分钟利用雨课堂发布随机动态签到码，对学生进行考勤，后台可自动记录学生考勤情况（表1）。教学过程中，随时观察学生抬头率、表情、积极性，在适当时机通过发布线上测验、弹幕交流等方式调动课堂气氛，保证学生注意力集中。例如，在讲授第7 章发酵动力学公式推导部分时，内容理论性强，相对枯燥，教学进行到20 分钟时，有近4 成学生开始低头看手机，此时笔者通过雨课堂在线推送提前录入的随堂测验题，能够拉回学生注意力并了解学生听课效果。

表1 雨课堂6 次课堂报告数据分析总览

传统课堂教学，在授课过程中教师需要专门花费心思记录出勤率、答题情况、PPT 放映数量及时长等细节问题。而在混合式教学中，教师只需专注于知识讲解、学生听课状态把握、课堂互动等，对于具体的教学细节，可利用雨课堂的全景数据驱动功能，对预习—教授—测验等全过程后台互动数据进行记录与分析，使教学过程中细节更加明了、评价更加客观。表1 为笔者6 次授课的雨课堂后台数据分析总览，其中到课率、课堂活跃度、PPT 放映页数与时长、答题平均分、作答率等记录数据对指导教师正确评价教学效果、进行教学改进具有重要指导意义。

2.3 翻转课堂模式探索

翻转课堂指将学习的决定权转移给学生，学生通过课后自主选择学习内容，融入自身理解，在课上教师转变为导师角色，让学生分组汇报并进行讨论[7]。在教材中，第15 ～20 章是关于发酵工程在各个领域应用，非常适合进行翻转课堂模式教学。笔者在进行此部分教学时，让学生自由组队，在雨课堂中推送与发酵工程应用相关的文献、慕课等资源。学生在课下自主选择感兴趣的发酵应用领域，并就其中一个关键产品，从发酵工艺、菌种、培养基等方面进行学习、归纳、总结。在课上，笔者扮演导师和主持人身份，引导每组学生汇报各自关注的发酵产品工艺与思考，同学之间相互提问与应答，教师最后给予评价和总结。基于这种教学模式，充分调动了学生积极性，锻炼了学生自主学习的能力，培养了学生知识运用与表达能力。

2.4 课后作业与测试

传统教学课后作业与测试以纸质书写为主，学生书写费时，教师阅读批改费力。在智慧课堂理念下，作业、测试、评阅等均可通过教学软件在线进行。笔者首先在学习通中建立发酵工程题库，课后依据相应章节选择题目并发布，题目基本覆盖教材的重难点，注重锻炼分析和解决问题的能力，考核学生对各课程目标的能力达成情况。学习通作业系统在评阅时具有快速打分与快捷添加批语功能，并且后台能够导出评分成绩，十分便利。第一次作业后台分析显示，42名学生平均成绩达到90.4 分（满分100），可见学生对相关内容掌握程度较高。此外，期中、期末线上测试也可以通过学习通实现，并且在考试全程能够实现视频监控。相比传统教学下的课后作业与考试，学生利用手机即可轻松完成作业、检测，教师利用后台数据分析可以及时掌握学生完成情况，既减轻学生作业负担与抵触情绪，又有利于教师科学、准确了解教学效果。

3 教学改革效果

基于以上智慧课堂教学方式探索，在完成“发酵工程”混合式教学实践后，笔者利用学习通发布“发酵工程”课程满意度在线调查问卷。表2 展示了问卷调查分析结果，每个教学环节满意率均在90%以上，其中课程目标1“深刻理解发酵工程基本概念与原理”满意度为100%，课程目标3“具有较系统的知识体系”满意度最低，为92.86%。基于调查分析，笔者后期在“发酵工程”混合式教学实践中，将着重加深各章节之间、理论与应用之间的联系，促进学生形成系统的发酵工程知识体系。基于问卷分析，学生对教学各环节、课程目标、重难点、教学方式等均有较高满意度，表明笔者关于“发酵工程”混合式教学模式的改革探索效果较显著。