遗传学基于翻转课堂的SPOC模式教学法的关键
刘进平 庄南生 符文英 安邦 王英
[摘 要]翻转课堂是一种不同于传统课堂教学的创新模式。对遗传学基于翻转课堂的SPOC模式教学的实践表明，成功的教学需要注意以下三个因素：发挥翻转课堂的教学优势需要师生双方进行角色转换和做出努力，课堂讨论和交流需要课前做好充分准备，教学效果评价要及时和有效，要加强适合翻转课堂教学的软硬件建设。
[关键词]遗传学；SPOC；翻转课堂；教学法；课堂教学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）09-0131-02
在“幕课”（massive open online courses，MOOC）时代，开发“小型私有在线课程”或“私慕课”（small private online courses，SPOC）也是一个重要方向，而且这对我国高校具有现实可行性。[1]
翻转课堂（flipped classroom或inverted classroom）是对传统课堂教学的一种逆序创新。其指颠倒知识传授和知识内化两个阶段，即让学生在课前私下观看新课程的视频和资料，然后教师在课堂上进行答疑解惑、内容拓展、引导讨论、作业辅导等，以达到加深对课程内容学习的一种教学模式。[2]
遗传学课程是我校开设最早的也是农业与生命科学最基础的主干课程。遗传学课程为全校农学专业、园艺专业、植保专业和草业科学等专业开设。为了迎接幕课时代，提高网络环境下学生学习的积极性和主动性，提高本课课程的教学质量，我们对遗传学基于翻转课堂的SPOC模式教学法进行了实践和探索，现将相关经验总结如下。
本课程以清华大学教育技术研究所研发的网络教学综合平台（以下简称“教学平台”）为基础，在开展SPOC模式教学之前，需要对教学平台的基本信息如课程大纲、教学大纲、教学日历等进行编辑和充实。我们对遗传学理论课教学进行了全程录像，并且编辑成以章节为单位的短视频上传到教学平台。此外，还制作微课程，搜索相关网络教学和知识视频，放到教学平台的相关项目下。
一、发挥翻转课堂的教学优势需要师生双方进行角色转换和做出努力
翻转课堂的教学优势在于将常规课堂讲授放到平台上，学生任何时间、任何地点都可以通过网络观看教学视频。这样一来，首先传统的教师讲授内容不需要年年重复，也不需要占用极其有限和宝贵的课堂时间来讲授常规教学内容；其次，学生可以充分利用碎片化时间，根据自己个人化和差异化的知识基础和接受能力，合理安排学习时间和观看次数；再次，实体课堂可以腾出时间来进行更有效的探究、思辨、互动与实践，相对缺少互动的传统 课堂教学，可以转变为研究性学习模式或以研讨和解决问题为主的“翻转式教学”或“混合式教学”。
但是，发挥翻转课堂的教学优势需要师生双方进行角色转换和做出努力。学生必须发挥其学习的主体性、自主性和主动性，否则，成功的翻转课堂教学便无从谈起。学生需要自主规划学习进程，积极主动地在课前观看讲课视频、微视频、播客，搜索和阅读相关材料，并在课堂与平台上与别的同学或教师进行讨论。
传统课堂教学以教师为中心，课堂由于课时有限而缺乏互动交流。这必须在基于翻转课堂的SPOC模式中加以改变。教师事先需要利用大量时间制作视频和准备教学素材，在课堂上充分与学生交流讨论，解答学生疑难，拓展和深化教学内容，有效提升学生“吸收内化”的学习效益。[3]
二、课堂讨论和交流需要课前做好充分准备
在翻转课堂教学中，课堂讨论和交流是提高教学效果的重要手段。但是，课堂讨论和交流需要课前做好充分准备，教师要精心策划议题，学生要课前查阅资料，这样才能使讨论和交流达到一定的深度和广度，否则，学生只会在教科书上找答案。我们在细胞质遗传章节中布置了这样的议题：为什么人类细胞质遗传是母体遗传？为了讨论好这个议题，学生需要预先了解发育生物学的相关内容，如精子的形成和卵子的形成。在人类精子形成过程中，最后阶段会使细胞核染色质凝集，绝大部分细胞质被弃，精子头部就主要为细胞核；而人类卵母细胞则保留了所有细胞质成分，并且其体积会在卵泡生长阶段增大，最后卵子的体积大约是精子头部体积的5000倍。因此在精卵结合的受精过程中，核基因的结合是对等的，因为雌、雄原核分别携带母源和父源的基因组；但是，精卵细胞质的结合却不对等，受精卵中的细胞质及其所有的线粒体，绝大部分都是由卵子提供的。因此，人类细胞质遗传（线粒体DNA）由母亲传递给其子女。在植物雄性不育遗传教学中，我们讨论了“为什么不育系植株在杂交育种中如此重要？”笔者以玉米（雌雄同株异花，雄株在植株顶部而雌株在中部，且花体较大）和小麦（雌雄同花，且花小）为例，说明玉米人工去雄较为容易，而小麦人工去雄套袋杂交则极费力气，需要熟练技巧，且效率极为低下。小花植物水稻人工去雄杂交也是如此。因此，发现不育株，利用三系配套进行规模化杂交育种十分重要。
三、教学效果评价要及时、有效
基于翻转课堂的SPOC模式教学必须进行及时和有效的教学效果评价，否则教学质量无法得到保证。教师可利用教学平台进行作业布置和批阅，也可进行在线测试。此外，平台还可供教师查阅每个学生的在线时间和登录次数。学生的作业可以灵活多样，比如在讲课视频后跟着提几个问题，让学生检测自己的听讲效果；课后除完成不同类型题型的传统作业外，还可布置一些富有探究性或实践性的题目，提高学生的探索能力和理论应用实际的能力。比如可以让学生阐述“三代以内禁止通婚”的遗传学原理（考查自交和近交的遗传效应）；用“为什么混血儿一般比较漂亮和聪明？”来考查学生对杂种优势内容的掌握。再比如：“生活中会接触到那些诱变剂？其诱变的分子原理如何？”“滴血认亲”和“DNA标记”在刑侦方面应用的原理和准确性如何？细菌抗药性是如何传递的？这些问题的回答可加强学生对遗传学的学习效果，提高他们的学习兴趣。
四、加强适合翻转课堂教学的软硬件建设
理想的翻转课堂教学需要相应的软硬件建设配套。从硬件来讲，学校应保证教学平台容量足够大，满足上传和贮存包括讲课视频、微课程视频及其他来源的教学视频、图片和文本材料；校园内网速要足够快，并保证参加翻转课堂教学的学生上网便利、快捷。传统的大教室不太适合师生之间及学生之间的交流，只有黑板、PPT和视频放映设施，也不足以支撑翻转课堂教学。理想的翻转课堂教学使用的教室，应该是体量较小，桌椅安排适合交流互动，配备上网、视听和拍录像的“智慧式”教室。从软件上来讲，传统的文本式教材在新的教学环境下也有相当的局限性，未来的教材应该是集文本、图片、动画、视频等多媒体、数字化、互动式教材；教师应加强基本的软件操作和视频制作学习，精心制作时长不超过10分钟的微（课程）视频，以适应翻转课堂教学的需要。
总之，翻转课堂教学是一种颠覆式教学创新，从传统的“教-学”模式转变为“学-教”模式。在这个过程中，师生都需要一种角色和任务的改变。学生不能再像传统课堂教学那样想听就听，不想听就玩手机、看闲书了；教师也不是在课堂上就可以轻轻松松，而是需要制作大量微视频和其他教学素材，对议题精心设计，对教学效果及时跟踪检测。我们的教学实践表明，上述三点是遗传学基于翻转课堂的SPOC模式教学法的关键所在，只有处理好这三点，SPOC模式教学才能真正发挥其优越性，达到提高教学效果的目的。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘进平，庄南生.试析幕课（MOOC）的实用前景与对策[J].教育教学论坛，2014（49）：83-84.
[2] 陈维维.MOOC、SPOC、微课、翻转课堂：概念辨析与应用反思[J].南京晓庄学院学报，2015（6）：117-121.
[3] 郭洋.基于混合式学习和翻转课堂的SPOC模式设计研究[J].亚太教育，2016（1）：105-106.
[责任编辑：陈 明]
[摘 要]翻转课堂是一种不同于传统课堂教学的创新模式。对遗传学基于翻转课堂的SPOC模式教学的实践表明，成功的教学需要注意以下三个因素：发挥翻转课堂的教学优势需要师生双方进行角色转换和做出努力，课堂讨论和交流需要课前做好充分准备，教学效果评价要及时和有效，要加强适合翻转课堂教学的软硬件建设。
[关键词]遗传学；SPOC；翻转课堂；教学法；课堂教学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）09-0131-02
在“幕课”（massive open online courses，MOOC）时代，开发“小型私有在线课程”或“私慕课”（small private online courses，SPOC）也是一个重要方向，而且这对我国高校具有现实可行性。[1]
翻转课堂（flipped classroom或inverted classroom）是对传统课堂教学的一种逆序创新。其指颠倒知识传授和知识内化两个阶段，即让学生在课前私下观看新课程的视频和资料，然后教师在课堂上进行答疑解惑、内容拓展、引导讨论、作业辅导等，以达到加深对课程内容学习的一种教学模式。[2]
遗传学课程是我校开设最早的也是农业与生命科学最基础的主干课程。遗传学课程为全校农学专业、园艺专业、植保专业和草业科学等专业开设。为了迎接幕课时代，提高网络环境下学生学习的积极性和主动性，提高本课课程的教学质量，我们对遗传学基于翻转课堂的SPOC模式教学法进行了实践和探索，现将相关经验总结如下。
本课程以清华大学教育技术研究所研发的网络教学综合平台（以下简称“教学平台”）为基础，在开展SPOC模式教学之前，需要对教学平台的基本信息如课程大纲、教学大纲、教学日历等进行编辑和充实。我们对遗传学理论课教学进行了全程录像，并且编辑成以章节为单位的短视频上传到教学平台。此外，还制作微课程，搜索相关网络教学和知识视频，放到教学平台的相关项目下。
一、发挥翻转课堂的教学优势需要师生双方进行角色转换和做出努力
翻转课堂的教学优势在于将常规课堂讲授放到平台上，学生任何时间、任何地点都可以通过网络观看教学视频。这样一来，首先传统的教师讲授内容不需要年年重复，也不需要占用极其有限和宝贵的课堂时间来讲授常规教学内容；其次，学生可以充分利用碎片化时间，根据自己个人化和差异化的知识基础和接受能力，合理安排学习时间和观看次数；再次，实体课堂可以腾出时间来进行更有效的探究、思辨、互动与实践，相对缺少互动的传统 课堂教学，可以转变为研究性学习模式或以研讨和解决问题为主的“翻转式教学”或“混合式教学”。
但是，发挥翻转课堂的教学优势需要师生双方进行角色转换和做出努力。学生必须发挥其学习的主体性、自主性和主动性，否则，成功的翻转课堂教学便无从谈起。学生需要自主规划学习进程，积极主动地在课前观看讲课视频、微视频、播客，搜索和阅读相关材料，并在课堂与平台上与别的同学或教师进行讨论。
传统课堂教学以教师为中心，课堂由于课时有限而缺乏互动交流。这必须在基于翻转课堂的SPOC模式中加以改变。教师事先需要利用大量时间制作视频和准备教学素材，在课堂上充分与学生交流讨论，解答学生疑难，拓展和深化教学内容，有效提升学生“吸收内化”的学习效益。[3]
二、课堂讨论和交流需要课前做好充分准备
在翻转课堂教学中，课堂讨论和交流是提高教学效果的重要手段。但是，课堂讨论和交流需要课前做好充分准备，教师要精心策划议题，学生要课前查阅资料，这样才能使讨论和交流达到一定的深度和广度，否则，学生只会在教科书上找答案。我们在细胞质遗传章节中布置了这样的议题：为什么人类细胞质遗传是母体遗传？为了讨论好这个议题，学生需要预先了解发育生物学的相关内容，如精子的形成和卵子的形成。在人类精子形成过程中，最后阶段会使细胞核染色质凝集，绝大部分细胞质被弃，精子头部就主要为细胞核；而人类卵母细胞则保留了所有细胞质成分，并且其体积会在卵泡生长阶段增大，最后卵子的体积大约是精子头部体积的5000倍。因此在精卵结合的受精过程中，核基因的结合是对等的，因为雌、雄原核分别携带母源和父源的基因组；但是，精卵细胞质的结合却不对等，受精卵中的细胞质及其所有的线粒体，绝大部分都是由卵子提供的。因此，人类细胞质遗传（线粒体DNA）由母亲传递给其子女。在植物雄性不育遗传教学中，我们讨论了“为什么不育系植株在杂交育种中如此重要？”笔者以玉米（雌雄同株异花，雄株在植株顶部而雌株在中部，且花体较大）和小麦（雌雄同花，且花小）为例，说明玉米人工去雄较为容易，而小麦人工去雄套袋杂交则极费力气，需要熟练技巧，且效率极为低下。小花植物水稻人工去雄杂交也是如此。因此，发现不育株，利用三系配套进行规模化杂交育种十分重要。
三、教学效果评价要及时、有效
基于翻转课堂的SPOC模式教学必须进行及时和有效的教学效果评价，否则教学质量无法得到保证。教师可利用教学平台进行作业布置和批阅，也可进行在线测试。此外，平台还可供教师查阅每个学生的在线时间和登录次数。学生的作业可以灵活多样，比如在讲课视频后跟着提几个问题，让学生检测自己的听讲效果；课后除完成不同类型题型的传统作业外，还可布置一些富有探究性或实践性的题目，提高学生的探索能力和理论应用实际的能力。比如可以让学生阐述“三代以内禁止通婚”的遗传学原理（考查自交和近交的遗传效应）；用“为什么混血儿一般比较漂亮和聪明？”来考查学生对杂种优势内容的掌握。再比如：“生活中会接触到那些诱变剂？其诱变的分子原理如何？”“滴血认亲”和“DNA标记”在刑侦方面应用的原理和准确性如何？细菌抗药性是如何传递的？这些问题的回答可加强学生对遗传学的学习效果，提高他们的学习兴趣。
四、加强适合翻转课堂教学的软硬件建设
理想的翻转课堂教学需要相应的软硬件建设配套。从硬件来讲，学校应保证教学平台容量足够大，满足上传和贮存包括讲课视频、微课程视频及其他来源的教学视频、图片和文本材料；校园内网速要足够快，并保证参加翻转课堂教学的学生上网便利、快捷。传统的大教室不太适合师生之间及学生之间的交流，只有黑板、PPT和视频放映设施，也不足以支撑翻转课堂教学。理想的翻转课堂教学使用的教室，应该是体量较小，桌椅安排适合交流互动，配备上网、视听和拍录像的“智慧式”教室。从软件上来讲，传统的文本式教材在新的教学环境下也有相当的局限性，未来的教材应该是集文本、图片、动画、视频等多媒体、数字化、互动式教材；教师应加强基本的软件操作和视频制作学习，精心制作时长不超过10分钟的微（课程）视频，以适应翻转课堂教学的需要。
总之，翻转课堂教学是一种颠覆式教学创新，从传统的“教-学”模式转变为“学-教”模式。在这个过程中，师生都需要一种角色和任务的改变。学生不能再像传统课堂教学那样想听就听，不想听就玩手机、看闲书了；教师也不是在课堂上就可以轻轻松松，而是需要制作大量微视频和其他教学素材，对议题精心设计，对教学效果及时跟踪检测。我们的教学实践表明，上述三点是遗传学基于翻转课堂的SPOC模式教学法的关键所在，只有处理好这三点，SPOC模式教学才能真正发挥其优越性，达到提高教学效果的目的。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘进平，庄南生.试析幕课（MOOC）的实用前景与对策[J].教育教学论坛，2014（49）：83-84.
[2] 陈维维.MOOC、SPOC、微课、翻转课堂：概念辨析与应用反思[J].南京晓庄学院学报，2015（6）：117-121.
[3] 郭洋.基于混合式学习和翻转课堂的SPOC模式设计研究[J].亚太教育，2016（1）：105-106.
[责任编辑：陈 明]
