微生物学的多元混合交互式教学模式初探

沈清清，阴欢欢，刘 伟，赵 芳，龙月娟，左瑞娟

（文山学院 三七医药学院，云南 文山 663099）

微生物学在生物学领域中是一门历史虽短，但发展较快、纵横交错和广泛联系实际的学科，具有内容覆盖面大和跨度大等特点[1]，因此《微生物学》课程被设置为生物科学专业的核心必修课程，该门课程侧重点在于构建系统的微生物知识框架以及掌握微生物应用技能[2]。多年来，诸多微生物学教学工作者的经验[3-6]表明，传统教学模式下教学效果不甚理想，创新与复合型人才的培养目标难以实现，主要因素有三个方面：首先，教学内容抽象且庞杂，学生难以理解，易模糊记忆与混淆概念；其次，课堂上教师“一言堂”，授课方式死板，学生被动接收教学信息，难以激活学习主动性；再次，能力培养目标纸上谈兵，教学内容中找不到目标培养实施的“落脚点”，缺乏夯实之基。

鉴于上述，微生物学的改革势在必行。近年来，随着网络教育平台、工具的使用和普及，微生物学教育界涌现了一股“混合教学法”的改革浪潮，其地位日益突出，但多数改革案例中主要体现的是“网络”与“课堂”的组合与切换，两者之间如何灵动契合、如何相辅相成的研究却较为有限，为此，本课程组探索与建构多元化的教学模块、采用“互联网 ＋ 智能 ＋ 课堂”的混合教学，建立了一套多项交互式的教学模式，并在一些班级中进行了初步尝试。

1 建构多元化的教学模块——翻转课堂

模块教学是20世纪70年代国际劳动工业委员会组织提出的教学策略[7]，这一策略提出虽早，但在我国相关教学实践的案例并不多见。近年来模块化教学愈来愈引起了教育工作者的注意，模块化教学可以将知识点高度整合与串联，有助于学生理解与应用，将教学内容由浅表认知转变为内化认知，提高学生对所学知识的综合运用能力，教学中突出学生的主体地位，实现翻转课堂。为此，本次教改从培养学生能力出发，以进行“有意义的学习”[4]为目标，课程组建构了基于不同途径、不同类型、不同方式，不同培养目标的多元化的教学模块。

1.1 名师微课学习模块——培养自学能力

将微生物学课程中某些知识点庞杂、难理解、概念容易混淆的章节设置为“名师微课学习模块”，如“微生物的代谢”。互联网教学资源的共享特别是大学MOOC等教育web的出现，为教育工作者提供了更多进步与自我提升的平台和空间，国内学术大咖和教学名师不再是“只在此山中，云深不知处”，人们只要有意愿，便能在网络上自由与便利的观看国内学术大咖和教学名师在线讲座或示范课程。但是多数高校大学生尤其是地方院校大学生，因基础与学习能力的因素，主动寻找网络课程资源并学习的情况极为少见，另外生物科学专业的学生毕业后多数从事中、小学的教学工作，因此，设置在线学习“名师微课”，一方面便于学生反复学习，深化理解教学内容和内涵；另一方面旨在培养学生自学能力的同时，引领学生感受大师风范，体会教学方法，学习教学技能。

1.2 课堂大作业模块——培养知识迁移的能力

将微生物学课程中较抽象、推理性较强的章节设置为“课堂大作业模块”，如“微生物的遗传变异和育种”。“课堂大作业”是课堂上布置并要求当堂完成的课题性作业，教师经过精心设计，将问题设为推理题型，答案设为闯关模式，需要进阶推导后才能得出答案，成功答题后可获取奖励积分，计入期末考核成绩。解题过程要求学生“组团”合作，发挥协同效应，在教师限定的甚至较为苛刻的时间内完成[8]。因此，如何才能在有限的时间内高效完成任务，一方面要求学生必须完全掌握本节核心要点，另一方面要求学生能将所学知识迁移扩散解决问题，再一方面团队成员需要分配与协助，锁定目标，层层递进。通过“课堂大作业”的完成，不止培养了学生知识迁移的能力，团队合作、管理时间、分析问题的能力都得到了提升。

1.3 文献阅读与分享模块——培养科研创新能力

将微生物学课程中应用性较强的章节设置为“文献阅读与分享模块”，如“微生物的营养”。教师围绕教学内容选出近年来研究的热点课题，课前两周发布小组任务，学生需要自行查阅学术文献、参考资料，制作PPT,要求学生读懂文献、解析文献、讲述文献，并延展出一项创新课题[9]。课堂上各小组限时讲解文献，分享给大家学习，其余各组成员和老师可进行提问，讲解小组必须解答，最后课堂讨论互动，结合分享的文献教师引导学生回到本节教学内容，文献的阅读使学生在学习知识点之前就了解了它们的应用，因此课堂中仅需要花少量的时间讲解，学生很快就能将知识点理解内化。该模块无形中营造了学术氛围，让学生在查阅文献的同时理解科学研究的一般方法，懂得如何设计实验，锻炼课堂讲授能力，最关键的是培养了学生的科研创新思维与能力。

1.4 讲述科学小故事模块——引入课程思政

设置“讲述科学名人小故事模块”，如“微生物学的发展”。“课程思政”是目前全国高校推行的教育方针，思想政治教育已不只是思想教育专业教师的责任，所有专业课程和通识课程都成了思想政治教育的施展阵地，将思想政治教育融入课堂，通过春风化雨、润物细无声的方式立德树人已成为高校教师不可推卸的使命[10]。

微生物学的发展促进了人类进步，期间产生了许多荣获诺贝尔奖的科学家，其成果与理论对后世具有极高的影响力。科学家们的榜样力量具有强大的动力，因此本课程组从众多的科学名人中挖掘思政题材，抽提出了许多“课程思政”所要传递的“营养元素”。在课堂教学之前布置任务，要求接受任务的小组为同学们讲述科学名人小故事，之后集体剖析其研究过程、讨论其中蕴含的科研理念，体会学术成果的来之不易，潜移默化中，家国情怀、刻苦严谨、追求真理、实事求是、无私奉献、尊重生命、批判求实、不懈创新等正确的人生观和价值观便会融入血液、渗入骨髓，进入同学们的精神世界[11]。

2 重塑课堂教学形态——打造“互联网 +智能 + 课堂”的混合教学

“面对面课堂教学”一直是教师向学生传授知识的主流教学形态，但目前随着互联网的普及和现代信息化技术的飞速发展，以及教育资源的商业化，“面对面课堂教学”已不再是唯一的和最优的教学形态。加之传统教学日益凸显的弊端[12]，重塑适应社会发展需要的新的教学形态成为课程建设必经的拓展之路。

2.1 网络资源、平台、工具引入课程

2.1.1 网络教学资源

互联网的发展促进了人类对资源和信息的共享，同样，网络上海量与优质的教学资源也成了教师汲取养分滋养与提升自我的重要宝库。教师不仅可以从网络下载到精品课程教案、电子课件、电子教材、参考书籍等辅助教学实施的原始材料，还可以下载模拟动画、教学视频、教学图片等有助于提升学生直观感受与激发学习兴趣的现代化教具，以上资源，经过教师精心的加工与打磨便可建设个性化的课程资源库[13]，不仅减轻了教师的课程建设压力、也减少了教师精力的消耗，有利于教师将主要精力集中在课程的设计与实施上，确保良好的教学质量。

2.1.2 网络教育平台

随着“网络教育”的发展，互联网上出现了诸多的网络教学平台，主要可概括为两类：点播式web教学平台和交互式教学平台[14]。点播式web教学平台出现于网络教育发展初期，主要实现了教学资源的快速传递，学生可以随时随地点播音频、视频课件，查阅电子教案等教学内容，完成在线作业等，如中国大学MOOC（慕课）、MOOC中国、爱课程、好大学在线、学堂在线、天天象上、咪咕学堂、学银在线、顶你学堂等。而交互式的教学平台指广泛运用即时通信技术开展在线和离线的教学支持服务，集成视频会议系统、虚拟教室系统、聊天工具、BSS讨论系统、内部电子邮件系统给学生提供并处于不断增进和优化状态的教学平台，如腾讯课堂、腾讯会议、好视通、zoom、网易云课堂、YY直播等。上述两类网络教学平台的合理利用，一方面能秉承教育部的大政方针，给高校大学生合理增负，让学生利用课余时间自主学习，培养自学能力；另一方面为翻转课堂留出了更多的师生互动时间，课堂上教师不再是主体，而只是其中的掌舵人，上课时间主要用于重点、难点的讲解，师生互动和生生互动，讨论与答疑。

2.1.3 网络教学工具

“互联网 ＋ 智能 ＋ 课堂”混合教学的实施与教学质量的保证离不开有效的网络工具，为此选择适合自己与学生的一款网络教学工具是课程组教师在这次教改中要解决的另一难题。目前雨课堂、超星学习通、课堂派、钉钉、云班课等网络教学工具在各大高校的混合式教学中均获得了良好的口碑，但几款主流网络教学工具均存在较大的差异和明显的特征，针对我校学生的特异性与多样性，以及课程组教师成员的教学习惯，我们查阅多方资料并实操体验、比较筛选后选择“超星学习通”作为主要的网络教学工具。超星学习通是一款集合网络教学工具、课程资源和办公应用为一体的微服务平台，它积累了大量且丰富的图书、期刊、报纸、视频、原创资源，包含手机APP、网页（泛雅平台）、超星直播3种客户端口，能同时实现视频和课件的在线学习、直播间教学互动和线上或线下课堂教学管理功能。本次教学改革中的实操情况表明超星学习通能同时满足课程“教、学、管”的需要，可实现线上与线下教学的随意切换。

2.2 智能手机、平板电脑、笔记本电脑渗入课堂

随着智能手机和各种电子智能产品的普及，手机、平板电脑、笔记本电脑出现在了课桌上，尤其是智能手机的刷屏成为课堂上的一道风景线，面对这一情况，授课教师通常会制止、批评，甚至禁用手机，但往往收效甚微，许多教师的情绪也从气愤、尴尬、最终转为无奈。经验教训证明，堵不如疏，从另一角度来看，手机的出现也为新时期的教学改革提供了重要契机，通过教师精心的设计，可使教学过程精准化、条理化、多维化，手机在教学中的引入使学生再也找不到托词逃避学习，教师可随时跟踪与监督学习情况，发出提醒与警告借以督促学生加快学习进度，另一层面来看教学质量的分析也可从定性分析转变为定量分析，教师更易把控教学过程并及时调整教学方案。因此，课堂上充分发挥手机的功能，让学生“忙起来”，课堂活动紧凑有序，学生跟随老师的教学指引，人人参与、人人“刷机”，没有冗余的时间，如此课堂上学生刷淘宝、刷头条、刷抖音的现象也逐渐消失。另外除了利用手机完成学习任务，平板电脑和笔记本电脑也理应成为受教师欢迎的学习工具，课堂上教师可利用这些电子产品当堂指导学生完成课堂大作业、查找文献和参考资料，辅导学生应用专业软件（如统计学软件），一方面锻炼了学生的学习技能与查找资料的技能，另一方面也提高了学生运用网络和电脑的能力。

3 课堂变为交流与互动的平台——体现交互式教学模式

以网络和智能电子产品为助教工具，结合上述多元化的模块进行教学，体现交互式的教学模式，课堂不再是教师独占的舞台，而成了学生和教师交流与互动的平台。如图1所示，学生在各模块设置的任务驱动下，通过多种渠道、多元化的方式进行课外学习，体现学生-课程资源（含本地课程资源和网络资源）之间的交互，在此过程中学生逐渐掌握对课程资源的选择、重组、加工和应用技能；任务驱动促使学生“组团合作”体现学生-学生之间的交互，轮换组团的要求迫使学生可能遇到“合拍型”的、“互补型”的甚至“不合拍型”的同学，为了目标的达成，学生的合作能力、协调能力在此得到充分地锻炼，甚至性格中一些尖锐的棱角也被打磨；完成任务的团队成为课堂的“主人”，翻转课堂，教师仅仅是“配角”，主要承担掌舵、组织、辅导和服务的工作，体现学生-教师之间的交互，其他同学成为信息的接收者，学生-学生之间的交互由课外延展至课堂，对建立同学之间友好和谐、互助学习、谦虚求教的关系具有推动作用。

图1 多元混合交互式教学模式

交互式课堂使教师体会到了传统教学模式中缺少的成就感，课堂气氛活跃，学生的参与性和积极性极度高涨，进一步保证了教学质量与教学效果，同时教师也从学生身上受益、扩充自我；而课堂“主角”的地位使学生刷到了存在感、感受到了学习的快乐，因此学习兴趣被激发，为维持终身学习按下了启动键。

4 教学实施案例

“微生物的新陈代谢”是“微生物学”课程中重要且较难理解的一章，其涉及的知识繁琐、机理复杂、概念抽象，学习和搞懂这一章的知识点一方面需要学生具备扎实的生物化学理论基础，另一方面教师需要花大量的课时才能讲授清楚和梳理清晰，然而教学大纲仅安排了4个学时，因此在非常有限的教学时间内常遇到“教师讲不清、学生搞不懂”的尴尬场面，多轮的教学评价结果也表明学生对这一章的学习效果和掌握程度比较差，因此继续采用传统的教学模式来教授该章节的知识点已明显行不通。针对本章内容的教学，课程组进行了多元混合交互式教学的教改尝试。

4.1 教学模块设计

将“微生物的新陈代谢”章节的教学设置为“名师教学模块”，引入中国大学MOOC网上华中农业大学的“微生物学”精品课程。该课程由陈雯莉、王莉等名师主讲，每小节的内容以“微课”的形式在10分钟内梳理清晰、聚焦主题，重点突出，是优秀的教学资源，通过微课短视频的学习，学生们可以领略名师的教学风格、体会名师严谨的思维逻辑。

4.2 课前线上学习

课程组将精品课程中“微生物的新陈代谢”这一章节的视频资源引入文山学院学习通平台的“微生物学”课程中，设置任务点和完成时限。在本章节课堂教学前提前两个星期发布学习任务、作业和活动话题，课堂教学前要求学生利用碎片化时间在线上进行学习，任务结束前督促学生完成任务和作业。课堂教学前教师在学习通上了解学生的任务完成情况、作业得分的分布情况以及统计错误率较高的问题，即可明了学生的学习程度和把握全班整体学习水平，通过话题讨论的回复情况可了解同学们学习的积极性和参与情况，利于教师“心中有数，因材施教”。

4.3 课堂翻转教学

经过线上教学数据的统计和梳理，我们认识到学生在自学过程中出现的一些问题，因此课堂教学应充分发挥其查缺补漏的功能。教师将学生出错率较高的几个问题发送到学习通，如“为什么代谢方式中，能量获得最有效的方式是好氧呼吸？”“酵母菌和细菌的乙醇发酵有何不同？”，组织学生进行小组活动、讨论得出问题的正确答案，课堂中时间交给学生，实现翻转课堂，同时后进生在这样的学习氛围中也有所促进，由之前的被动学习转变为主动学习。当然，作为课堂掌舵人的教师并不能忽视自己在课堂中的地位，课前教师需要花费大量的时间和精力设计教学，认真备课，以便课堂中能准确回答学生的疑惑，解决通过小组讨论仍然不能得到答案的问题。

通过这样的教学模式，一方面学生可以反复观看名师教学视频便于其理解和消化，另一方面可以培养学生带着问题深度思考和解决问题的能力，同时也培养了学生的自学能力、表达能力和批判思维的能力。

5 结语

“多元混合交互式教学模式”实践之初，我们遇到了许多难题与疑惑，学生提出了“不知道该怎么办”“团队成员不合作”“找不到头绪”等一类的问题，产生了“烦躁”“焦虑”“担忧”等一类的负面情绪，甚至经常发出“又要上台发言”“为什么又要去查那么多资料”“名师课堂好枯燥”一类的牢骚。但随着多轮教学模块的实施，我们看到了切实的效果：学生学习思维逐渐发生转变，学习兴趣逐渐被激活，创新思维逐渐被开发，会主动涉猎网络信息、会在课堂上对权威理论提出质疑、会与同学展开辩论、课堂陈述中条理性和层次性愈发清晰、文献阅读水平与分析能力显著提高、组员间协调与合作能力明显增强。

接下来，“多元混合交互式教学模式”将在微生物学课程的全部教学班级中进行推广，启动全方位的教学改革。当然，我们也存在着一些不足和需要改进调整的方面，因此在今后的教学实践中课程组需继续探索，创建更多优质的教学模块、建设“课堂大作业”题库资源、设计知识与应用的多点切入与灵活迁移、建立综合性的课程考核体系，提高教师课程中的掌控能力等。