基于BOPPPS模型的“生物化学实验”教学设计

凌梦荧, 胡 芸, 金闻馨, 张 平, 曹晓梅

（1.江南大学生物工程学院, 江苏无锡 214122；2.浙江越秀外国语学院中国语言文化学院, 浙江绍兴 312000）

根据教育部下发的国家中长期教育改革和发展规划纲要, 启发式、参与式教学已成为当下高等教育研究应当关注的重点。为了满足国家对高素质创新人才培养的需求, 亟需对传统“生物化学实验”课堂进行教学改革, 运用新型教学模型, 增强“师生互动”, 提升教学效果。1978年, BOPPPS教学模型起源于加拿大教学技能工作坊, 强调学生参与和反馈的闭环教学过程。目前, BOPPPS模型已经被全世界超过33个国家的100多所大学和培训机构引进采用, 应用实践表明该模型是一个“有效果”“有效率”“有效益”的教学模式[1-2]。近年来, 国内越来越多的高校也开始引入BOPPPS教学模型[3], 对BOPPPS教学模型的进一步研究和思考有助于更好地适应国内课程的实验教学需求, 促进国内课堂教育教学改革。

1 “生物化学实验”教学中存在的问题

“生物化学实验”是一门实践性很强的综合性专业学科, 是生命科学及其他相关学科课程的重要基础[4], 对学生的能力培养和专业知识提升具有十分重要的指导[5]。

1.1 单向传递的教学模式

传统“生物化学实验”课堂中, 教师完全驾驭课堂, 学生被动接受知识, 这种单向传递的教学模式在教师与学生之间竖起了一道无形的屏障, 带来了多种弊端[6]。教师的作用应是让学生认识学习的价值、感受学习的乐趣, 促进学生的参与、交流并完成学习转化[7], 学生的掌握和进步程度才是衡量教学效果的真正标准[8]。

1.2 实验结果评价模式单一

传统“生物化学实验”课程评价是以学生实验数据与正确结果进行比较, 差异越小得分越高, 评价模式的单一导致学生抄袭、剽窃实验报告的现象时有发生, 而对学生真正实验技能的熟练程度很少顾及, 对学生创新能力更是不做评价[9]。真正有效的教学应该从3个层面去评价：一是课堂教学活动效果与教学预期目标之间的吻合程度；二是教学产出与投入的比率；三是所学知识能够为学习者所用, 即教学有效果、有效率、有效益[8]。

1.3 验证性实验缺乏探讨与创新

传统“生物化学实验”课程基本上是验证性实验, 是一种重现式教学。由于实验结果是已知的, 学生对所学内容兴趣度不高, 学生仅作为执行者的角色进行实验, 很少有自主发挥的余地, 缺乏独立思考的机会。部分学生甚至在基本实验技能、实验原理和方法都没有理解的情况下, 开始亦步亦趋地进行实验, 只关注于实验结果与预期相同, 缺乏对整体知识系统的把握, 毫无创新可言[9]。

虽然验证性实验有多种弊端, 但其对学生基础知识梳理、实验技能锻炼方面有着难以取代的优势, 所以验证性实验的主导地位在一段时间之内很难改变。通过选择合适的教学模型对实验课题进行教学设计、增加课程考核形式的多元化, 可以在一定程度上增强师生之间的互动交流、提升学生的课堂参与度和独立思考习惯, 从而提高学生的科研创新能力。

2 基于BOPPPS模型的“生物化学实验”教学设计

2.1 BOPPPS模型的介绍

BOPPPS模型起源于加拿大, 以高效教学设计著称, 是受到北美众多高校推崇的一种新型教学模型[10]。BOPPPS模型将课堂教学过程划分为6个部分, 即引入、教学目标、课前评估、参与式学习、课后评估和总结[1]。在学生注意力容易涣散的课堂中段引入参与式学习环节, 围绕明确的学习目标, 按照“导入学习—生成问题—参与研讨—检测评价”的流程进行课堂教学[8]。在BOPPPS模型中有3个关键要素：一是以学生为中心的教学；二是明确可行的学习目标；三是对教学过程的反思[8]。

BOPPPS模型的教学流程和方法见图1。

图1 BOPPPS模型的教学流程和方法

2.2 BOPPPS模型在生物化学实验课堂中的应用

教学实验以生物工程1902班和生物工程（酿酒）1901班的47名学生（23男、24女）作为研究对象, 以“糖化型淀粉酶活力的测定”实验课程为例, 采用传统实验课堂教学方式进行教学, 对47名学生进行测评和了解。根据课堂观摩和问卷调查结果（表2）可知大部分学生对“生物化学实验”课程内容有一定的学习兴趣, 对课堂内容深度、广度及课堂氛围和组织安排比较满意, 但同时认为教师需要采取一些措施, 更好地增强师生互动, 并希望教师对实验原理和方法部分有更多生动细致的讲解。

对这47名学生的学习现状和需求情况进行摸底了解后, 基于BOPPPS教学模型的6个步骤, 以“双酶水解淀粉及产物分析”实验课程为例, 进行教学设计。

基于BOPPPS模型的“生物化学实验”课堂教学设计见表1。

表1 基于BOPPPS模型的“生物化学实验”课堂教学设计

（1）B（Bridge-in）——引入。利用简短、精彩、与主题相关的导言在教学过程中发挥抛砖引玉的作用, 突显课程内容与学生之间的关联, 激发学生的学习热情。根据授课内容的不同, 可以采用案例、图片、视频和实物等形式。在课程开始前, 先让学生观看一段黄酒酿造工艺流程短视频, 观看过程中教师对液化、糖化流程及其中作用的微生物进行简要讲解。观看结束后, 在教师的引导下, 由学生讨论得出课程关键问题——黄酒酿造过程中, 淀粉原料的液化和糖化过程是如何发生的。

（2）O（Objective）——教学目标。这个环节既可以帮助教师聚焦教学重点、明确教学内容, 也可以帮助学生了解课程结束后可以收获的知识和技能, 提高学习效率和目的性。此次实验课程主要包括3个学习目标：一是理解淀粉的液化和糖化过程；二是掌握双酶法糖化淀粉的原理和方法；三是掌握还原糖测定方法和淀粉水解度计算方法。其中, 第2个学习目标有一定难度, 需要学生充分理解和实践之后才能掌握。上一次课堂问卷结果（表2）也印证了这一点, 大部分学生在实验原理和方法的理解上存在一定困难。因此, 如何增强学生对实验原理和方法的掌握是此次课题的重难点。

表2 BOPPPS模型教学设计课堂与传统课堂的学生满意度对比

（3）P（Pre-assessment）——课前评估。为了提前了解学生的知识储备和动手操作能力, 及时发现共性问题, 课前评估的运用非常重要。课前评估主要采用问答、小测验、问卷调查等多种形式。课程中教师首先随机邀请学生用一句话概括淀粉的液化和糖化过程, 结果发现大部分学生课前预习比较充分、基本回答正确。接着, 通过提问还原糖的测定方法, 教师发现学生的课外知识储备略有不足。最后, 通过询问后发现大部分学生已经掌握了分光光度仪的使用和标准曲线绘制, 但是对实验数据处理存在一定疑惑。

（4）P（Participatory learning）——参与式学习。这是BOPPPS模型的核心环节, 加强“师生互动”和“生生互动”是这一部分的主要策略[11]。根据课前评估结果, 结合教学目标, 设计丰富的活动形式对知识点进行讲解、对技能进行训练, 组织多样的互动环节增加学生的思考和讨论。首先, 以动画视频的方式讲解双酶法水解淀粉的作用机理, 从而简化实验原理的理解难度, 加深学生的学习记忆；其次, 通过对实验试剂和仪器的作用进行逐一提问和讨论, 加强学生对实验操作细节的思考和认识, 从而减少实验易犯失误, 提高实验效率；最后, 加强师生之间的互动和反馈, 如此次实验在淀粉水解的不同阶段加入碘液会出现不同的颜色, 然而在实际实验中, 不是每一个实验小组的3支试管都能呈现出不同的颜色, 这就需要教师及时引导学生思考和讨论, 对这一实验情况进行总结和反馈。通过高效的参与式学习, 学生对所学知识逐步进行深度理解消化, 从而达到实践应用的层级, 理解能力强的学生甚至可以达到创新水平。

（5）P（Post-assessment）——课后评估。与课前评估相呼应, 参与式学习结束后, 针对所学内容设计问题, 考查学生的掌握情况。首先, 在此次课程中, 教师通过提问计算公式中每个数字和字母代表的涵义, 帮助学生更好地理解公式；其次, 让学生汇报计算得到的DE值, 掌握每组学生的实验完成情况。通过这一系列的课后评估, 可以让学生清楚自己知识技能的掌握情况。在课程评估过程中, 教师还可以对学生回答和分析问题的表现进行打分, 作为平时成绩的一部分。

（6）S（Summary）——总结。首先, 师生通过互动讨论选出此次实验的典型失败案例, 分析失败原因并总结实验注意事项；其次, 教师对该课程的重难点——实验原理和方法再一次进行简要回顾和梳理；最后, 由学生头脑风暴讨论得出两道课后思考题：①液化酶与糖化酶的不同配比如何影响淀粉水解程度？②可以采用哪些方法提高淀粉的水解度？通过课程总结, 用精炼的语言和文字梳理课程脉络, 可以升华课堂内容, 促进知识点的深度理解[12]。

2.3 BOPPPS模型的教学效果评价

利用BOPPPS模型教学设计的课程结束后, 再一次对2个班级的47名学生进行问卷调查。

BOPPPS模型教学设计课堂与传统课堂的学生满意度对比见表2。

由表2可知, 98%的学生认为BOPPPS模型教学设计的课堂符合自己心目中的实验课。与传统实验课堂相比, 更多的学生喜欢BOPPPS模型教学设计的课堂, 对课堂内容的深度、广度、课堂氛围和安排表示满意。BOPPPS模型教学设计的课堂让学生有更多的思考和讨论, 重难点更加突出。虽然第2次课程难度增加, 但是通过高效互动的参与式学习, 学生的学习效率大大提高, 同时对实验原理和方法的理解更加透彻。酿酒专业的学生还表示, 课前播放的黄酒酿造工艺流程视频很好地结合了本专业的研究方向, 课程内容的针对性大大增强, 学生的学习兴趣显著提升。BOPPPS模型的应用使得教学环节更加清晰, 课堂效率显著提高, 对增强学生学习兴趣和教学效果有明显的帮助。

3 结语

教育是一个观察、发现、思考、辩论、体验和收获的过程。BOPPPS模型为“生物化学实验”课堂提供了一种简洁、清晰的教学设计思路, 不仅可以促进学生参与式学习, 还可以帮助教师优化教学内容分配和课程设置, 使整个教学过程更加灵活和高效, 提升教学效果。此次BOPPPS模型设计的“生物化学实验”课堂更在意培养学生独立思考的能力, 学生不是作为被动的学习者, 而是成为了主动的求知者, 课堂问题和答案大部分由学生独立思考和解答, 而教师在这个过程中更符合指引者的定位, 不再单方面输出知识, 更重要的是教会学生如何独立思考和解决问题。在今后的教学改革中, 根据教学目标和内容需求, 还可以考虑将BOPPPS模型结合多种教学组织方法, 如系统讲授法、案例教学法、PBL教学法、师生角色反转法等, 使课堂变得更加多元、创新、开放、有趣[12-13], 从而更好地启发学生的验证性和探索性思维、提高学生的科研创新素质和能力[14]。