高中生物学翻转课堂教学模式研究

1课程设计

本研究是以人教版高中生物学必修一教材第6章第1节“细胞的增殖”为例，尝试建立一个3课时基于微课的翻转课堂教学模式，探索翻转教学的应用效果。研究的对象是刚进行文理分班的高二(1)、(2)班学生，班级整体水平基本相当。对(2)班学生实施翻转课堂来学习“细胞的增殖”，简称实验班;(1)班按平时教学模式进行学习，简称对照班。采用实验法、问卷调查法和测试法，尝试用学生具体反馈和真实的数据来了解在高中生物学教学中进行翻转课堂教学，学生是否适应、概念能否构建和思维能力能否得到发展。本学习单元以微课作为辅助手段，学生课前观看学习，完成学习任务。共分3课时:第1课时为细胞周期和数学模型构建的学习;第2课时为动植物细胞分裂的学习和构建细胞分裂的物理模型和数学模型;第3课时为观察根尖分生组织细胞的有丝分裂的实验。

2课程目标

经过对参与研究学生的学情分析，将知识目标确定为:理解细胞周期的概念，描述细胞有丝分裂各阶段的重要特征，了解动、植物细胞有丝分裂过程的异同，学习数学建模的方法和学习制作植物根尖细胞有丝分裂临时装片的方法。将能力目标确定为:用数学模型表示DNA和染色体数量的变化规律，用物理模型理解有丝分裂过程，提高分析图像、解读图像的能力和通过实验培养学生制作临时装片的技能，提高观察、分析能力以及识图和绘图能力。将情感态度与价值观目标确定为:在对细胞周期以及有丝分裂过程中DNA和染色体的规律性变化的学习后进一步提升探索、质疑和合作探究的能力;在物理和数学模型的建构中提高对生命的运动性、对事物发展变化过程中由量变到质变的转化等哲学问题有正确的认识;通过对实验思路的分析和对实验现象的观察，进一步提高实事求是的科学态度。

3实施课程

第1课时:课前给学生一个学习包，包含细胞周期微课视频、课前自测网址和学习任务单。学生通过学习任务单完成课前自学和自测发现自身的问题，结合教材学习解决部分个体问题。通过问卷星网络，统计学生的共性问题。课堂上将问题列出进行讲解，以细胞周期概念为主线，完善概念学习(约10min)。待难点解决后在课堂上进行进阶训练:学生以手机为媒介登录教师提供的进阶训练进行练习(约15min)。后台直接统计数据，找出共性问题讲解，深入概念学习(约10min)。最后，进行数学建模知识的学习(约10min)，为下一课时数学模型构建做铺垫。第2课时:课前独立完成按学习任务单完成学习包，包含动、植物细胞分裂微课学习、课前自测和学习任务单等内容。全班分为8个学习小组(以学习能力为参考，组成强弱搭配的学习小组)引入评价机制。由小组长组织讨论，组员提出问题，记录员记录。组员间针对问题进行讨论，解决部分问题，无法解决的问题独立列出。教师课前对问题进行评价，书面解答一些“偏问”。共性问题小组互答，全班不能解决的问题由教师回答(约25min)。用教师自制的卡纸染色体模型进行物理模型构建(约10min)，之后在构建物理模型的基础上进行数量变化的记录和曲线模型的构建(约10min)，布置完成进阶练习。第3课时:课前独立完成按学习任务单完成学习包内容(植物有丝分裂实验操作过程微课学习、课前自测网址和学习任务单)。小组内部提出问题、解决问题、列出不能解决问题。课前教师搜集不能解决的重点问题，其他问题书面回答。列出重点问题由小组间讨论回答(约7min)。动手完成实验:有丝分裂临时装片制作，等待漂洗和染色间隙完成固定装片各时期拍照计数(约28min)。小结以及讲评第2课时共性问题(约10min)。布置完成第3课时进阶练习，并在练习完成后在该网址直接给出得分，以及试题的详解详析。

4研究结果

本研究于2014年12月12日在问卷星网站发放问卷，12月19日回收问卷，发放对象为实验班50位学生，回收有效问卷50份。其中男生32人，女生18人。针对学生的直观感受来了解翻转课堂是否适合学生知识发展的需求、是否对学生能力的提升有帮助，以及对翻转课堂的建议进行调查。

4．1学生对翻转课堂教学模式的评价

学生中有41人(占82%)喜欢翻转课堂的教学方式，9人(占18%)不喜欢，调查发现喜欢翻转课堂这种方式的学生中有78．01%的人认为其在教育领域中有较好的发展前景。即使不喜欢翻转课堂的学生中仍然有22．22%的学生认为翻转课堂的发展前景也是比较好的。所以大多数的学生对翻转课堂的学习方式是持支持的态度，对其发展前景是抱有很大的期望的。同时，在调查中发现共有32人觉得翻转课堂是比平时教学方式更为行之有效的教学模式。在与平时课堂对比时，学生认为翻转课堂更有利于基础知识的深入掌握很赞同观点的占26%，赞同观点的占36%;很赞同和赞同翻转课堂更有利于自学能力的培养的占90%，认为其更有利于分析和解决问题能力的培养和提高的占88%，认为其更有利于沟通能力的培养和提高的占82%。说明翻转课堂对于学生的知识、能力的培养比传统课堂是更为有效的。

4．2学生对翻转课堂教学模式中课堂参与过程的看法

通过调查发现本次学习中认为课堂内容合理恰当，能主动参与互动交流的占18%，66%的学生认为内容针对性强，有利于积极的思考，能在理解的基础上掌握知识。还有10%的学生认为课堂内容和传统教学没有差异，仅有6%的学生认为没有兴趣参与。4．3学生在翻转课堂学习后的问卷反馈和实测表现通过对学生“翻转课堂与知识掌握”的调查，看出学生对于概念的学习:如细胞周期、动植物有丝分裂过程。大多数学生认为通过翻转课堂能够比较好掌握，其中认同“精通”和“掌握”的学生比例都在90%左右。相比之下数学建模和有丝分裂临时装片的制作知识掌握程度在“精通”和“掌握”的程度分别只有60%和76%，处于“了解”和“不会”的学生分别还有40%和24%，推测这与他们第一次接触数学建模的过程，及与观看视频和进行实验时间间隔较久有关。

5巩固测试

本节内容结束后，对实验班和对照班同时进行了细胞增殖内容的测试:测试总分100，其中选择题10题(60分)，非选择题2题(40分)，测试时间为40min。实验班平均分81．3，对照班平均分75．8，两个班级存在着显著的差异。其中选择题的主要差距体现3道试题上，这3道试题分别从有丝分裂各时期的主要特征和数学建模的知识内容进行考查，概括性比较强，相对抽象，需要学生具备一定的概括能力、信息获取能力和分析能力才能完成。通过该3道选择题的实测数据分析可知学生对动植物细胞有丝分裂过程的理解以及数学建模应用方面的掌握情况实验班学生明显强于对照班学生。在对两个班级学生的非选择题答题正确率分析后，发现在实验的理解上，实验班强于对照班，特别在从不同材料中选择出易于进行分裂期观察的材料，以及确认给定的视野找到分生区等问题上实验班表现优异。在实际实验操作内容上，实验班学生的掌握程度远比对照班学生熟练，同时对解离目的的描述上，实验班也略强于对照班。

6分析讨论

6．1以“层层深入”的思维探究为核心的教学设计

微课具有“微”的特点，是短暂而高效的。在本次微课程教学前通过合理的教学设计将知识内容整合，分层次分阶段的进行教学。如课程设计中将微视频知识点分为细胞周期概念、动植物有丝分裂过程，以及植物根尖分生组织有丝分裂临时装片制作原理和过程，通过简短、精炼的呈现知识点、实验操作步骤，学生的反复观看和针对性的课前练习完成了理论知识和实践技能的学习。同时，在第1课时进一步完善细胞周期概念同时进行数学建模的学习。在第2课时则通过建立物理模型、利用数学建模的思维加深了对动植物有丝分裂过程的理解和分阶段的辨析。第3课时则通过充足的动手实验，观察具体的有丝分裂各个时期的细胞。整个课程先总体概念学习，后分阶段进行过程学习，再进入实践操作。从宏观到微观，从抽象到具体的多方面引导学生思维层层深入，能使学生掌握细胞增殖这一知识。

6．2以“解决问题”为中心任务的课堂教学

在学生自学微视频且较为充分掌握知识目标的前提下引导学生通过小组内部探讨和小组间交流完善知识体系，解决共性和个性的问题，提升了知识和能力目标，提高了学生的学习效率。如学生在第3课时实验操作前观看微视频后在学习任务单上记录了自己的疑问，小组内部进行讨论后，像为什么要找中期、后期的细胞来观察?解离时间为什么不能过长或过短?这样的问题学生通过自己查找资料和小组内探讨就解决了，然后将小组不能解决的问题提出。这节课学生提出问题主要是:醋酸洋红为什么是碱性染料?怎样能从根尖外观上找到分生区?如何判断根尖解离完全?等。部分比较刁钻的问题由教师通过书面回复学生，共性的一些问题进行课堂分享由其他小组尝试解答教师辅助，帮助学生充分了解实验步骤，掌握实验原理。学生有更多的时间进行有效的动手操作，这也是实验组在实验理论和实践操作上存明显优势的原因。

6．3以“激活思维”为目的的教学资料制作

调查中发现学生课前对于知识的自学程度直接关系到课堂教学的成败，教学资源的制作必须符合学生的认知水平和发展的要求，以激活思维为目的的教学资料能够搭建比较好的学习支架。

6．3．1学习包的制作

学生在学习前应该有非常明确的目的，即学什么、怎么学。这时可以在学生的学习包中列一个学习任务清单，包括了学习达成的目标、学习方法建议、课堂学习形式预告、学习任务，以及提出一些困惑和建议。如在第2课时动植物细胞有丝分裂过程中，达成目标是:准确描述细胞有丝分裂各阶段的重要特征;了解动、植物细胞有丝分裂过程的异同。学习方法建议是:先观看动植物细胞有丝分裂微视频。同时，做笔记以及记录困惑进行小组讨论，结合教材完成课前自测，有困惑先解决，不能解决记录下来课堂提问或者重点听讲解;课堂学习形式是:易错点讲评—学生提问—师生答疑—构建有丝分裂的物理模型—建立有丝分裂的数学模型;学习任务是:完成进阶练习一、记录微视频和练习中的问题，进行小组讨论，同时列出未解决的问题。

6．3．2课堂练习的筛选

翻转课堂一般有课前自测和进阶练习两个部分的测试内容，对于课前自测要紧扣微视频的学习内容。课前自测题应该难度较小、题量适中。否则，学生会失去学习的兴趣。但是，也可以有一两题挑战题，吸引和鼓励学生深入学习。课后的进阶练习要针对学生课前的共性问题是否解决来进行测试，重点要明确，侧重于能力的提升，测试后最好附有详细的解析以便于学生理解。

作者:陈蓉 张锋 单位:福建师范大学附属中学 福建省普通教育教学研究室