基于翻转课堂的植物生理学课程设计与创新

贺 远 李 林 刘春奎 李 萌 梁 淼 薛国喜

（1郑州轻工业大学烟草科学与工程学院，河南 郑州 450002；2郑州师范学院生命科学学院，河南 郑州 450044）

近年来，翻转课堂在高校迅速发展，因其体现了全新的教学理念、并兼具线上线下两种教与学之优长而备受广大师生的青睐，在高等教育应用得日趋广泛[1]。翻转课堂是针对传统教学模式的改革和创新。翻转课堂的实施过程：首先，要求学生有较强的自学能力，能够利用信息化设备在课前通过视频和相关线上材料完成自我学习，记录学习中发现的问题和疑惑。其次，课堂教学转变为师生交流、问题讨论、组织和参与小组活动、指导作业完成等过程。这种新的教学方法利用互联网的开放、共享、自由等特征与教育教学的本质规律重构教学结构，突出学生的中心地位，将传统的“先教后学”调整为“先学后教”[2]。“翻转课堂”本质上是一种教学理念，是进行翻转教学程序设计和实施翻转教学的依据[3]。

翻转课堂是针对课堂的翻转，是对课堂教学范式的优化[4-5]。翻转课堂是基于信息技术高速发展的班级授课制的改革升级，将传统课堂在空间与实践上进行扩展。聚焦学生的认知与学习行为，改变了传统课堂教学的基本结构，完善了传统教学过程，调整了课堂教与学的时间，改变传统的学习形式，课堂上师生的角色发生了转变。翻转课堂由两部分组成，第一部分课堂是在传统课堂之前的虚拟课堂，在这个时间段，教师主要是引导学生，指导学生自主学习新知；第二部分课堂是基于传统课堂的真实课堂，教师在这个课堂主要任务是组织学生完成知识的内化和升华。但是，实现有效的翻转课堂对大学教学提出了全新的要求。而且，翻转课堂在概念原理类知识的教学效果上并不比传统教学更具优势[3]。

翻转课堂的整个教学过程转变是有目共睹的。传统课堂的教学过程中，课堂上教师的主要任务是将课本知识讲授给学生，也就是所谓的灌输式教学，学生则是通过教师布置的课后作业来巩固课堂知识，形成了课堂灌输，课后强化的教学模式，学生主动性不足。翻转课堂教学则完全相反，形成课前自学—课堂深度交流的基本模式，部分知识传授通过技术手段在课堂外完成，知识内化则在课堂中经教师的帮助与同学的协助而完成[6]。在授课前，教师需要依据人才培养方案和课程教学目标制定合理的课堂教学方案，然后搜集资料，制作视频，并将这些与课程相关的资料上传到共享学习空间，例如，慕课堂等网络教学平台或社交网络，学生可以在课下通过网络完成学习，自主学习新授课知识。传统课堂受空间和时间的限制，许多学习资料在传统课堂上不方便展示，但在网络空间，学生有充足的时间来完成自学，在虚拟学习空间再生知识，极大拓展了学生的知识面，有利于学生在自主学习的同时提高对知识点的理解和认识。这是知识掌握阶段，也就是通过翻转课堂的形式，将知识理论的内化放在课前[7]。该阶段学生同时可以开展小组线下讨论，交流学习心得和遇到的问题，基本上可以解决简单的问题，遇到较难理解的知识点可以自主标记下来，留到课堂学习环节去解决。在课堂上，教师要重新定义课堂教学，应科学设计课堂时间，保证有限课堂时间的有效应用，同时要特别关注学生是课堂的主体，教师不再像传统课堂那样是主角，要转变为课堂的组织者、管理者和引导者，是课堂“主持人”。翻转课堂的课堂教学要针对课前知识建构过程中遇到的问题，鼓励学生积极向教师请教，教师通过形式多样化的个别指导、小组讨论，利用电子设备查阅资料、师生研讨等方式，穿插使用个性化、讨论式教学，为学生答疑解惑，这是知识内化阶段。同时，教师要依据学生学习的情况，对课本知识进行适当的拔高，尤其是实践应用部分，要通过实例使学生明白所学知识在实践中的应用价值，力求达到知行合一、学以致用的教学目标，这是知识升华阶段。课后，教师要给学生推送其他与课程相关的线上资源或图书馆线下资源，使学生能够借助网络开放课程、教育资源平台等数字化教学资源拓展知识空间，即课后知识巩固提升阶段。

翻转课堂注重师生角色的转变，教师和学生都要明确自己的定位。要想真正发挥翻转课堂教学模式的优势，还需要师生共同配合和努力[8]。教师从传统课堂中的知识传授者和课堂管理者转变成为学生学习指导者和促进者，通过精心设计教学内容、丰富教学手段、强调工程概念和分档多层次培养等手段，增强学生主观能动性，提高学生学习兴趣，强化学生创新意识，提升教学实际效果[9]。学生则由被动接受者转变成为主动研究者，由以“教”为中心的课堂向以“学”为中心的学堂的转变，解决基础课教学效果不佳的现实问题，提升基础课的吸引力。翻转课堂中学生完全摆脱了被动接受学习的角色，转变成为课程知识的主动习得者和建构者，学习时间较为灵活，学生可以根据自己的时间、空间和学习习惯，自己制定学习的时间和速度。视频可以反复观看直到看明白，如果反复观看视频还不能解决疑惑，学生可以通过网络搜集相关的资源辅助学习，也可以通过线下小组讨论等方式领会相关知识点，改变了以往依赖教师告知答案的惰性，自身的主观能动性得到了提升，学习热情高涨。课程的讲授进度不再由老师单方面决定，即教师和学生是课堂的主体，但是教师传授知识的权利和义务并未发生转变，甚至教师的工作量不减反增，教师需要在课前备课时搜索资料精心设计线上学习空间，同时增加了视频剪辑和视频制作的过程，把原来课堂讲授的知识通过网络学习空间进行传送。教师虽然把课堂上讲授新知的时间用学生课前观看视频代替，但是需要将更加注重课堂教学环节，更加合理地组织课堂，课堂组织活动的时间更长，教师需要有效组织学生分组讨论，教师在课堂上收集问题并与学生一起归类，通过研讨、交流等方法，把所有的问题逐一分解，破解学生的学习困惑，同时着重章节知识的实践应用，重点向学生阐释理论知识的应用部分，鼓励学生课后就所学知识的实践应用展开研讨，引导学生完成知识的升华。课后，教师也不再是单方面要求学生独立完成作业，而是倡导参与式学习、研讨式学习，在合作学习中内化知识，学生的角色也由原来被动接受知识，转变为主动发现知识、建构知识，充分发挥学习的主观能动性。

1 课程设计与内容

课堂教学模式的实施主要涉及上课之前的课程建设、上课过程中的教学过程管理，以及课后的教学总结和反馈[10]。本设计为适应培养高素质创新型人才的需要，建设翻转课堂教学模式，改变主动教学被动学习的模式，探索成果导向教育（Outcome-based Education，OBE）在课堂教学中的实践应用，提升课堂教学效果，提高人才培养质量，具体开展过程详见图1。

图1 本课程设计的翻转课堂教学过程

为了适应植物生理学课程的学时安排，在除绪论和总结以外的其他各个章节内容开展翻转课堂教学，以植物种子萌发与幼苗生长为例，展示翻转课堂教学模式在植物生理学课程教学中的应用。

1.1 课程内容与教学目标分析

本课程的教学可以使学生了解掌握植物种子的形态结构、植物种子的休眠和打破休眠的方法、植物种子萌发的条件及幼苗时期几个阶段的划分依据。通过对育苗方式的划分、苗床的制作和幼苗生育期的划分及管理视频的观看，能了解种子萌发及幼苗生长的流程。

1.2 课程学习资源准备

针对种子结构，查找图片，录制PPT 讲解视频。为了使学生掌握种子休眠和种子萌发的外界条件，从互联网上搜集农业生产中育苗和育种工作的视频资料。为了使学生更好地理解掌握植物幼苗的生长过程，课前给学生分发了小麦种子，鼓励学生以小组为单位在花盆里种植植物种子，引导学生观察和记录种子萌发全过程，更好地了解各个生育时期的划分，同时准备了小麦机械化播种的录像资料。

1.3 课前线上线下自学设计

由于教学过程颠倒，学生需要自主开展线上和线下自学。有别于以往的传统课堂，学生在教师的全程监控和指导下学习，在翻转课堂教学模式下学生需要利用线上资源，结合课本资料开展自学，同时利用在线交流软件构建的学习交流群开展讨论和交流。同时，线上资源由教师设计的测试题和讨论区，学生需要自主或通过小组讨论完成这些学习任务，根据线上测试结果，学生需要针对自己薄弱的知识点查阅资料或者在交流群里展开讨论。

1.4 课堂教学和个性化指导

有别于传统教学模式，翻转课堂教学模式中任课教师将不再是将所有问题全面展开讲述，而应根据学生的个人学习情况，鼓励学生展开课堂小组讨论，通过电子设备查阅资料，同时给学生提供具有针对性的指导。鼓励学生将小组讨论的结果进行归纳总结，并将突破难点的方法分享给全班同学。例如，本节课在有关种子萌发的内因和外因的影响因素有哪些、哪些是关键因素等问题的讨论中，根据前期学生们课下实验的结果，在课堂上帮助学生分析长势不好和生长较好的原因，进而全面激发学生课堂学习的积极性。

1.5 课后知识的固化和升华

课后教师及时对学生的课堂表现进行综合评价，同时布置课后作业和知识拓展学习。例如，本节课对于前面幼苗长势不好的同学，鼓励他们思考如何改变植物幼苗长势不好的情况，这一设计让学生巩固本节课所学内容的同时引出后续章节的知识。此外，课后交流阶段应注重观察学生的学习感受，并根据学生反馈的情况调整教学方案。

综上所述，本设计就是设置自主学习为主的课前学习和巩固反思的课堂学习两个大的阶段，并分别在两个学习阶段设置不同教学内容。具体内容详见图2。

图2 本设计计划实施的翻转课堂流程

2 教学目标

以培养学生自主学习为目的，以学生学习效果为导向，改变传统教学模式，建立新的课堂教学形式，提升创新型人才培养质量，突出“先学后教，自主学习”的课堂教学模式，以期培养适应时代发展的高素质行业人才。

3 拟解决的问题和特色创新

传统的教学模式讲授的知识较全面，实践中存在学生学习的积极性不高，同时对学生学以致用的能力培养不足等问题。而采用翻转课堂的教学模式，全面提升学生学习的参与度和积极性，提升教学质量。

运用翻转课堂的教学模式，改变植物生理学的教学模式，全面提升学生课堂的参与度和学习知识的主动性，增强学生的自主学习能力，并将这一教学和学习模式举一反三，在其他相关课程的教学与学习中得以运用，实现“授之以渔”的人才培养目标。

4 教学反思及改进方向

4.1 教学效果评价体系

考核方法与教学模式相互补充。以往的考核方式比较单一，学生积极性不强，教学效果也不是特别理想[11]。通过课程设计与创新，虽然学生自主学习能力得到很大提升，但是也发现相对应的效果评价体系不够健全，导致对学生的评价不够严谨客观，课题组经过教学反思和研讨认为在今后将关注各个环节的“留痕”，尽可能地使每部分成绩评定都有理有据。

4.2 教学模式

目前，混合式教学比较热门，课题组通过一年的实践教学发现，仅是课堂翻转已不能很好地提升学生的综合素质，课题组计划今后将在翻转课堂的基础上开展混合式教学模式的研究和实践，将实践教学和理论教学结合起来，以成果产出为导向，对于基础较好、积极性较高的学生，可指导他们对讲解的主题设计科研项目，在逐步完善科研项目设计的过程中进一步加深对专题的理解[12]。着重关注学生双创能力的提升。

4.3 教学视频质量

在植物生理学线上课程建设的过程中，本教学团队通过实际调研发现，线上资源尤其是与教学相关的视频非常重要，因为大多数接受调研的学生认为教学视频是翻转课堂的新授课环节，意义十分重大。教学视频是针对特定的主题节点录制，不是对传统课堂的全程录制，每一个主题节点录制10 min左右。视频的设计录制要依据课程整体教学目标，一个节点一个视频，便于学生操作，易于学生记忆，帮助学生自主学习。知识节点与知识节点之间要建立联系，对知识的解读简单明了。视频的录制要力求达到包含关键知识点，既要保证学生在观看视频的过程中注意力不会被转移，又要保证学生能够在轻松自在的环境中反复观看。录制的视频需要实时更新，把前沿的科学动态结合到课程的知识点，这一点需要在今后课程的教学和改革中继续加强。

综上，本项目根据授课学生的特点和地方特色骨干大学农学类专业植物生理学课程的现状，设计并实施了植物生理学课程翻转课堂教学模式。通过课程设计和教学实施的创新，学生课程学习的积极性显著提高，课堂氛围活跃，学习效果明显提高，但有20%左右的学生在新教学模式中提升效果有限。表明该课程开展新的课堂教学模式需要学生发挥主观能动性和教师引导，以及学校层面的支持。