基于翻转课堂教学模式的高职《生物化学》实验课程设计——以“蛋白质含量测定”项目为例

李兴娟，章宇宁，李浡，王晓杰

（北京电子科技职业技术学院，北京）

2015年，我国教育部印发《关于深化职业教育教学改革全面提高人才培养质量的若干意见》 （以下简称《意见》），明确表明职业院校必须适应经济发展新常态要求，紧密对接需求，系统培养技能型人才，全面夯实我国人才培养质量。《意见》明确表明，职业教育应该以强化内涵，提高职业教育人才培养质量，注重职业技能和职业精神的融合，培养具有可持续发展能力的高素质人才[1]。

目前高职院校实验课程的教学方法以“讲授-示范-学生模仿”为主，教师处于主导地位，学生处于被动地位。在被动学习过程中，学生自主学习、独立思考的能力没有得到锻炼，发现问题、解决问题的能力没有得到提升[2]，根本不符合新型的人才培养要求。

翻转课堂是对传统课堂知识传授和知识内化过程的颠倒安排,即：将传统课堂中知识的传授转移至课前完成，知识的内化则由原先以课后作业为主转变为课堂中的学习活动。此外在翻转课堂中减少教师的讲授时间，留给学生更多的学习活动时间。教师由知识传授者变成了学习的促进者和指导者，学生成为了学习过程的中心，其目的是让学生通过实践获得更好的学习效果[3]。

我们在高职生物技术专业《生物化学》课程教学过程中不断进行教学改革，将翻转课堂教学模式尝试运用到实验教学中，将教学内容重新进行设计，设计适合高职院校的翻转课堂教学模式，取得了较好的教学效果，现以“蛋白质含量测定”项目为例，介绍如下。

一 学情分析

《生物化学》是高职院校生物技术专业及其他相关专业必须学习的一门重要的专业基础课，包括理论课和实验课。该课程的教学目标是：针对科研院所、生物技术公司及制药企业等单位中相关工作岗位，培养高素质创新型、应用型人才。这就要求学生必须掌握扎实的实验操作技术[4]。《生物化学》实验教学是该课程的重要组成部分，其目的是使学生通过亲自动手完成实验加深对抽象理论的理解与应用，从而理论联系实际，培养学生的科研创新能力和团队协作能力，同时大大增强学生学习生物化学乃至更广泛科学知识的兴趣。

课程授课对象为2018级药品生物技术专业生物1班，共36人，采用学生自主抽取扑克牌，相同数字4名学生为1组的分组方式，将学生随机分为9个实验小组。授课时间为大一第二学期，学生已经学完前导课程《无机化学》和《有机化学》，《分析化学》与《生物化学》同学期进行，与其关系密切的后续课程有《基因工程》《生物分离与纯化》等。

《生物化学》的主要学习内容是氨基酸、蛋白质、核酸、糖类、脂类等生物大分子的性质、分离纯化及其在新陈代谢中的作用。其中，蛋白质是生命的物质基础，维持人体的酸碱平衡、水平衡、遗传信息的传递、物质的代谢和转运等。蛋白质含量的准确测定在人类疾病检测、疾病治疗、药品或食品的研发生产、质量控制等方面具有重要意义。

二 教学目标

知识目标：能够学会蛋白质含量测定的常用方法，了解各种测定方法的基本原理、适用范围及优缺点。

能力目标：通过完成实验设计，培养学生查阅文献资料、独立思考、分析及解决问题的能力。通过实验的组织实施，培养学生基本实验操作技能和团队合作能力；通过小组项目汇报，培养学生语言表达、总结反思的能力。

素质目标：具有爱岗敬业、实事求是、注重细节的工匠精神职业素养。

三 教学重难点

结合生物类高职学生就业岗位定位和《生物化学》课程体系，本项目教学重点为考马斯亮蓝的显色原理和紫外分光光度计的使用。根据高职学生的认知特点，本项目教学难点为牛血清白蛋白标准曲线的制作，包括牛血清白蛋白标准液的梯度稀释、回归曲线的制备、相关系数R的解读等。

四 教学方法

课前一周通过网络学习软件（如云班课、学习通等）上传学习资料，布置学习任务，要求每个小组完成任务单的设计填写；课上利用微视频、问题设置、教师演示等引导学生观察探究、合作学习，构建新知，提高实验实施效果；课后布置任务，实现实验内容的延伸拓展。学生是实验设计和完成的主体，通过任务单设计和填写，以小组为单位在自主学习的基础上，发现问题，查阅资料，独立解决问题。教师作为引导者，对学生发现的问题进行方向性指导，引导学生更好地掌握重点和难点。课程教学平台贯穿课前、课中、课后，加强师生互动，引导学生自主学习[5]。

五 教学过程

（一） 课前活动

教师课前一周通过学习软件上传微视频“紫外分光光度计使用操作”1个，约5分钟；《紫外分光光度计使用SOP》文件1份；实验项目单（空白）1份（见图1）。项目单主要包括三部分：第一部分为实验目的、实验原理、实验设计（包括所需器材、试剂和具体操作方法），第二部分为实验现象及数据记录、数据处理，第三部分为总结与反思。

布置学习任务：请同学们仔细阅读观看教师上传的资料并自行查找“分光光度计法测定蛋白含量”的相关资料，以小组为单位完成实验项目单第一部分的填写，并于实验开课前2天上传。教师于实验前1天审核学生的实验项目单中第一部分的填写情况。根据学生的实验项目单共性问题，或者薄弱环节，提出方向性建议或者指导，引导学生完成项目单的填写。

（二） 实验前准备

实验开始前1天，教师组织学生以组为单位按照各组自行完成并经教师审核的实验项目单中实验器具和试剂的要求，进行实验仪器、用具、试剂和实验材料的准备工作。通过此项活动，既能培养学生基础操作和规划统筹的能力，又能提醒学生重视实验前准备工作，任何成果的背后都有辛勤的汗水，扎实的基本功才是通往成功的唯一捷径。

（三） 课堂讲解与答疑

在该环节教师与学生的角色互换，即学生作为“教师”讲解实验内容和注意事项，教师作为“学生”提出针对性的问题，引导学生进一步深入思考。每组中讲解的同学由抽签决定，达到督促每名同学积极参与项目设计、主动预习的目的。教师可以将实验内容分解成几个关键点，如绿豆芽粗提取液的制备、牛血清白蛋白标准液梯度稀释、标准蛋白曲线的制备、粗提液的稀释倍数的确定和可溶性蛋白含量的测定等，指定每个组侧重于不同的关键点，以免各组讲解内容流于简单重复，反而导致学生的倦怠。

各组的讲解全部结束后，学生可以提出问题进行讨论，教师根据学生预习及讨论的情况，针对共性问题集中回答。例如：如何优化实验材料的选择、各种蛋白质含量测定方法的区别及优缺点、分光光度计法进行蛋白质含量测定的注意事项、标准曲线的制备注意事项等。同时，对实验过程中重点、难点问题进行强化讲解，操作细节通过教师亲身示范和微视频双手段进行展示。

（四） 实验实施

实验开始前，教师在学习软件上发布任务，以小组为单位拍摄关键步骤的操作视频和图片（实验材料处理、分光光度计测定的视频、蛋白标准曲线测定的数据、标准曲线及相关系数R等）并上传，此任务设置成教师和学生共同打分评价的方式。发布任务目的有三个，一是查看各组学生参与实验的热情程度；二是查看学生对于之前微视频或者重、难点的细节掌握程度，达到做中学、学中做的目的；三是每名同学都可查看其他同学的实验进展或者实验表现并进行评价，利用此年龄段学生普遍存在的争强好胜心理，达到激发学生学习热情、积极参与实验的目的。

实验实施以组为单位进行，小组成员根据实验项目单中自己设计的实验步骤分工协作，利用自己准备的实验器具、材料、试剂和仪器完成实验。在实验实施的过程中，教师巡视，对出现的操作性错误问题，亲身示范纠正指导或采用拍摄视频或图片的方式，放大细节让学生对照教师发布的的微视频或图片自己观察思考，对比，找出操作的误区；对实验方向性错误的问题，进行引导性提问，让学生独立思考解决，不直接进行纠正。

（五） 实验汇报

实验结束后，每个小组随机抽签派出代表进行汇报，汇报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、出现问题的原因和解决方法。汇报结束后，其他同学和教师提问，汇报人或小组其他成员可以一起作答。通过问答帮助学生思考和解决问题，尤其是加深学生对重、难点知识的理解和把握。通过实验汇报交流，师生共同总结，反思，能够有效实现知识的内化。教师也能从汇报中发现学生的共性化问题，在下一轮教学中能够做出更有针对性的应对。

（六） 课堂延伸，能力拓展

课后作业，为实验项目单中第三部分“课后延展”内容。作业内容并非对实验原理、操作步骤的简单重复，而是力求让学生将实验项目与未来工作岗位职责相匹配，达到课堂知识灵活应用和内化、这对于培养创新性人才以及提高学生解决问题能力上具有重要意义[6]。如：假设你是北京一家生物试剂公司的实验员，所在的项目组接到研发任务：开发一款“植物中可溶性蛋白含量测定的试剂盒”。你需要在规定时间内完成的工作包括：1、以测定便捷、结果准确为准则，调研后确定检测方法；2、确定试剂盒中试剂种类及各种试剂的配制方法；3、撰写该试剂盒使用说明书。

学生可以以小组或个人为单位完成，通常于实验完成后3天内提交至学习软件中。

六 多元化考核

传统教学教法中实验成绩主要以学生出勤率及实验报告两项来进行评定，这种方法存在着明显的弊端：有些实验课从不缺勤但从不参与实验操作、实验报告靠抄袭的学生最终成绩也能够合格，积极参与实验、认真撰写实验报告的学生也无法和浑水摸鱼的学生拉开档次，学习积极性可能受到一定的损害。即使加上“实验操作”或“平时表现”这一权重项，在学生人数较多时，教师也很难及时、准确地关注到每一位学生的情况。

新的教学教法环节较多，但每个环节都留下了痕迹、可以进行多元化评价[7]；不光可以由教师进行评价，还可以进行学生的自评和互评。这样可以有效减少“不公平、不客观”的争论，更切实地反映每位同学的真实学习情况。

本学期的授课中，学生期末实验考核成绩包括以下几个方面。

1）课前学习软件中资源查阅情况。教师通过学习软件的后台可以查看学生观看的视频、PPT或文档的时长和次数。有些学习软件也可据此自动统计数据，自动折合成学生的成绩或“经验值”。

2）实验实施的参与程度。实验项目单的填写、实验准备和实验实施都以小组为单位进行，有照片和视频作为参与情况的总体评价。实验项目单上也有“小组分工”一栏，供组内学生自评使用。

3）小组实验汇报。实验结束后，小组整理汇总实验结果进行汇报，教师根据各组实验操作、数据、总结汇报情况进行评分。

4）实验报告。正确撰写实验报告是一名实验员的基本职业素养。本课程中，实验项目单可以作为实验报告的良好模板，但也要求学生每个部分都认真完成。

5）期末实验技能考核。期末最后实验课将进行实验技能随机抽查考试，采用的方法是，将本课程中重要的6～8个实验操作技能编号后，写到纸上，然后由学生们抽签决定考哪些技能。考察过程中进行微视频的拍摄，然后上传至学习软件进行教师和学生双向评价打分。

实验考核是一种教育管理手段，对师生的教育理念起着一定的导向作用。多元化考核方法目的是让学生作为学习的主体，教师为学习督促者和推动者，让学生重视课前预习，积极参与实验操作，增强学生学习主动性。

七 总结与展望

在翻转课堂教学模式下，高职学生利用教育信息化手段，进行实验课前自主学习，提高了学生学习积极性和主动性，培养了学生的创新能力和独立解决问题的能力。对于教师来说将课堂讲授理论知识放到课前，课堂集中解答学生疑惑等共性问题，可以提高课堂教学的效率，提高教学质量。

通过教学活动的创新组织，学生成为学习活动的主体，教师是学生学习的组织者和指导者。每个实验项目，以一个实验项目单完整记录学生实验前自主学习，资料收集，实验中实施，实验后课程延伸，思维发散的情况，便于教师组织学生实施，也利于学生对新知识的层层把握。新的教学形式下产生的多元化的实验考核方法，对于不同层次的学生评判标准更全面、更准确。

时代在发展，科学在进步，根据新形势下对高职院校学生的要求，实验教学教育方法也需有所改善，“翻转课堂”教学模式为我们提供了新的改革思路。