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[摘要]课题组使用翻转课堂的形式将生物科学师范生专业选修课程中学生物实验研究进行教学实践，比较学生对实验相关八种知识技能掌握情况的课前与课后调查结果，发现掌握较好的学生人数比课前增加了10.12%，掌握较差的学生人数比课前减少了9.69%，总体的知识技能掌握程度课后课前有显著差异。本研究完善了高等师范教育的课程体系，并为其他专业、其他院校开设类似课程提供了借鉴。
[关键词]中学生物;实验研究;课程建设;翻转课堂
[中图分类号]G642
[文献标识码]A
[文章编号]2095-3437（2020）04-0106-03
“翻转课堂”是从英语“Flipped Class Model”翻译过来的术语，一般被称为“翻转课堂式教学模式”，指的是翻转课堂与课后学习的一种教学模式，其核心是体现以学生为主体的教学过程。翻转课堂模式最大的优点是，翻转了教师与学生在教学中的位置，体现了以学生为主体的教学核心地位。翻转课堂从2007年出现后，迅速风靡全球。缪静敏认为，翻转课堂的教学模式能为学生提供更多主动参与学习的机会;祝智庭认为，翻转课堂的本质是帮助学生实现深度学习，聚焦问题解决，培养高阶思维能力;潘炳超将翻转课堂模式应用于高校教学，认为高校教学有效应用翻转课堂模式应因“课”制宜，以教学模式的创新为突破。
对中学生物实验进行科学和教学的设计创新研究，是中学生物教师在教学研究上发展的要求，是新课程改革的需要，也是中学生物学发展的动力基础之一。适应生物学新课程标准要求，培养具有实验教学和实验研究的新时代生物学教师，是师范生专业培养的现实紧急需求。
中学生物实验研究课程是对中学生物实验课进行实验科学和实验教学研究的一门课程，对师范生的素质教育，以及之后从事中学生物实验的教学研究工作，具有重要的实践指导作用。
一、中学生物实验研究课程设计与翻转课堂的应用
根据高等师范教育目的、生物新课程改革的要求、师范生的需求和生物教师访查结果分析，结合学生知识身心发展状况，参考施良方课程理论，本研究采用“目标模式”对中学生物实验研究进行整体的课程设计，包括课程目标、教学内容、教学方法、课程评价等。
（一）课程目标
本杰明·布鲁姆（Benjamin Bloom）将教育目标分为“知识、理解、应用、分析、综合、评价”六个层次，对于大学生而言，“应用、分析、评价、创建”等中高层次的目标才是重点。中学生物实验研究课程拟通过以点带面的各种实验设计、研究和实验课的模拟、异构训练，使得学生的实验研究和实验教学等能力得到不断锻炼，故将课程三维目标设置为：
认知领域。掌握各种生物实验设计原则和科学研究方法，设计实验方案，制订研究计划;理解生物学实验教学的各类教学原则及教学过程的意义，编写实验课教学设计。
技能领域。灵活运用科学实验的方法技巧，亲自动手进行实验研究，尝试实验创新方法;把握实验教学方法的多样性和灵活性，掌握不同类型实验课授课的教学技能。
情感领域。认同生物实验课程的重要性;积极参与实验研究，独立思考，坚定科学探究精神。
（二）教学内容
根据课程目标，教学主要内容分为两个模块，模块一是针对实验科学创新研究，模块二是实验教学技能的训练。两个模块相互独立又相互渗透。
模块一的安排，首先是学习内容的确定。学生自主形成二人学习小组，根据兴趣（或抓阄）选取中学生物中任意一个实验（全班不重复），先实践教材上的实验，并在实验的过程中仔细体验实验的细节关键，之后针对中学生物实验本体从实验历史，实验改进（原料、药品、仪器改进，多种实验方法探讨），设计简化、可操作性更强的实验方案（材料易得、操作简便、效果明显、成本减少等）等方面进行创新研究，训练实验操作技能并锻炼对中学生物实验进行改进创新的实验研究能力。模块二是对所选的实验进行教学研究，提升对中学生物学实验教学目标制订、教学方法手段运用、教学过程掌控、实验教学效果以及教学资源管理优化的诸项能力;进行实验教学设计并试教，对比不同类型实验教学的异同，训练并掌握实验教学的基本技能。
在两个模块的学习过程中，主要加强学生独立思考能力的锻炼，为其终身学习研究打下基础。
（三）教学方法
学生作为学习的主体，学习主动性、积极性和创造性在课程教学中应得到发展的机会，为了使学生更能发挥学习主观能动性，教学更加有成效，本课程采用以学生为主体的翻转课堂模式。
本研究參考翻转课堂的教学模式，设计具有自身特色的翻转教学方式，将课堂实施方式分为三个部分：课前研究、课堂展示、课后改进，教师的主要教学工作也由课堂讲授转为课间指导。
1.课前研究
在学生选定研究实验题目后，通过自己主动查阅文献，拟定研究方案，并亲自动手实操研究，完成教材实验的全过程，探索实验存在的问题，并对其进行改进创新研究，在此过程用文字、图片或视频进行记录，完成实验探究后，将记录整理分析，形成文案。在进行实验科学研究的同时，对实验课堂教学进行研究，通过研究教学参考书籍、观看教学视频资料、试教练习等，学习如何对实验课堂进行模拟教学。
2.课堂展示
学生将研究的详细过程和结果展现在课堂，展示的形式分为两部分，二人学习小组的两位学生分别做实验研究的汇报和实验课堂的模拟。实验研究汇报以PPT的形式展示，配上研究过程的图片和视频，介绍研究的背景、材料与方法、实验的过程、结果和分析、结论和建议。模拟实验课堂则选择不同的实验教学法，模仿实验教师，在课堂上进行实验课的模拟教学，其他学生则扮演中学生，给予适当的反应。
课堂上，其他小组的学生结合自己研究学习经验进行交流，教师则根据汇报者的内容和表现，给予修正整改的意见和建议。 3.课后改进
展示结束后，学生根据教师的意见和同学的建议，对实验科学研究和实验教学设计做进一步的改进、修正，并最终形成实验科学研究论文和实验课教学设计文案，提交给教师作为课程考核的依据。
4.教师的“课间”工作
教学课堂翻转后，教师的主要教学工作不在课堂上，而在是在课与课之间。根据教学安排顺序，教师分不同时间段，使用一对一的方式，对不同小组学生的实验科学研究和实验教学研究进行指导。在学生课前研究的过程中，教师要对学生的研究计划、实验方案、教学设计等进行审核和指导，并对学生的学习表现做过程记录。学生得到教师的指导意见后，经修正再开展研究，以确保研究方向的正确性，并在研究的过程中与教师保持有效沟通，使实验研究在教师的指导下有序进行。课堂汇报的时候，教师根据学生汇报的内容给予客观评价，并提出改进建议，使学生能根据教师建议再做进一步的改进研究。课后，学生将改进修正后的研究论文和教学设计交给教师，教师再对学生提交的两份作业做最后评价。
（四）课程评价
为了更全面评价学生达成教学目标的情况，本课程设计采用过程评价与结果评价相结合的方式进行综合评价，在不同阶段实施不同的评价方式，分别占30%和60%，剩余10%为考勤情况。
过程评价目的主要是为了促使学生对实验研究和实验教学进行改进。本研究参考王永花的翻转课堂评价方式，在课堂教学的过程，采用学生自评、小组互评和教师点评的方式循序进行。学生自评，是让学生反思自己在研究过程中的优缺点;小组互评，是相互交流同伴的研究学习经验，并做出评价建议;教师点评，是主要把控研究的整体方向和思路，并提出整改的意见。在此过程中，学生的研究态度得以体现，而研究的过程和结果也展现在课堂，并得到教师的指导意见和同学的建议。
在得到过程性评价之后，学生将有一段整改的时间，在此过程中，学生要根据教师意见和同学的建议，对原来的科学创新研究和实验教学研究进行整改，最终形成一份完整的研究论文和一份详细的实验课教学设计，在课程结束后，这两份作业将作为本课程的结果评价依据。
二、中学生物实验研究课程的实施结果
中学生物实验研究的课程从2012年开设至今，在G学院历经五届学生的教学实践，不断优化教学方法，并进行评价方式的改革，教学效果在不断改革中趋向良好，受到越来越多学生的认同，学生主动选修。
本研究在课程结束后，使用相同问卷对同一批学生知识技能掌握情况进行课后再调查，对结果进行自身前后的比较研究。课前课后调查结果如图1和图2所示，使用配对样本t检验，结果如表1所示。对于实验相关八种知识技能，学生总体掌握较好的课前与课后对比，课后人数增加10.12%，0.01
由于本课程实施的教学方式不同于常规课程，学生必须自主学习研究实验与实验课，才能取得研究成果，用于课堂汇报和完成最后研究报告。在此过程中，学生学习研究的主动性和独立性都得到了极大的锻炼，学习成就感也明显增强，在与教师、同学进行关于研究的交流中，个人沟通能力、团队协作能力也得到较多的锻炼，这将促使学生变得更加自我肯定，自主学习和自主研究能力也得到明显的提升。
三、结语
本研究根据当前高等教育发展的要求，结合中学生物学的实验研究课程教学需要，研究生物专业师范生的学习需求，并调查中学生物实验课的开课现状，了解教学一线教师的情况与需求，并根据课程建设理论，将生物學实验的科学创新研究和实验教学实践两者相结合，为师范生提供了一个研究实验与教学的训练平台。使用翻转课堂的形式进行教学后，对实验相关八种知识技能中学生总体掌握较好的部分进行课前与课后对比，发现课后掌握较好的人数增加了10.12%，课后掌握较差的人数减少了9.69%，表明极大提升了教学效果，总体的知识技能掌握程度比课前有显著的进步，其中实验设计原则和演示实验教学进步最大。
本研究探索了增强师范生自主学习能力、实践研究能力和科学创新能力培养具体途径，尝试将中学生物实验研究建设成为一门具有师范特色的教师教育课程。
中学生物实验研究课程建设的探索，对推进生物实验科学研究和实验创新教学发展、创建应用型大学人才培养模式、造就适应社会发展需要的高素质人才有重要意义。本研究完善了高等师范院校生物学师范生教育课程体系，也为其他专业、其他院校开设类似课程提供了借鉴，具有示范作用和应用推广价值。
[责任编辑：钟岚]
[关键词]中学生物;实验研究;课程建设;翻转课堂
[中图分类号]G642
[文献标识码]A
[文章编号]2095-3437（2020）04-0106-03
“翻转课堂”是从英语“Flipped Class Model”翻译过来的术语，一般被称为“翻转课堂式教学模式”，指的是翻转课堂与课后学习的一种教学模式，其核心是体现以学生为主体的教学过程。翻转课堂模式最大的优点是，翻转了教师与学生在教学中的位置，体现了以学生为主体的教学核心地位。翻转课堂从2007年出现后，迅速风靡全球。缪静敏认为，翻转课堂的教学模式能为学生提供更多主动参与学习的机会;祝智庭认为，翻转课堂的本质是帮助学生实现深度学习，聚焦问题解决，培养高阶思维能力;潘炳超将翻转课堂模式应用于高校教学，认为高校教学有效应用翻转课堂模式应因“课”制宜，以教学模式的创新为突破。
对中学生物实验进行科学和教学的设计创新研究，是中学生物教师在教学研究上发展的要求，是新课程改革的需要，也是中学生物学发展的动力基础之一。适应生物学新课程标准要求，培养具有实验教学和实验研究的新时代生物学教师，是师范生专业培养的现实紧急需求。
中学生物实验研究课程是对中学生物实验课进行实验科学和实验教学研究的一门课程，对师范生的素质教育，以及之后从事中学生物实验的教学研究工作，具有重要的实践指导作用。
一、中学生物实验研究课程设计与翻转课堂的应用
根据高等师范教育目的、生物新课程改革的要求、师范生的需求和生物教师访查结果分析，结合学生知识身心发展状况，参考施良方课程理论，本研究采用“目标模式”对中学生物实验研究进行整体的课程设计，包括课程目标、教学内容、教学方法、课程评价等。
（一）课程目标
本杰明·布鲁姆（Benjamin Bloom）将教育目标分为“知识、理解、应用、分析、综合、评价”六个层次，对于大学生而言，“应用、分析、评价、创建”等中高层次的目标才是重点。中学生物实验研究课程拟通过以点带面的各种实验设计、研究和实验课的模拟、异构训练，使得学生的实验研究和实验教学等能力得到不断锻炼，故将课程三维目标设置为：
认知领域。掌握各种生物实验设计原则和科学研究方法，设计实验方案，制订研究计划;理解生物学实验教学的各类教学原则及教学过程的意义，编写实验课教学设计。
技能领域。灵活运用科学实验的方法技巧，亲自动手进行实验研究，尝试实验创新方法;把握实验教学方法的多样性和灵活性，掌握不同类型实验课授课的教学技能。
情感领域。认同生物实验课程的重要性;积极参与实验研究，独立思考，坚定科学探究精神。
（二）教学内容
根据课程目标，教学主要内容分为两个模块，模块一是针对实验科学创新研究，模块二是实验教学技能的训练。两个模块相互独立又相互渗透。
模块一的安排，首先是学习内容的确定。学生自主形成二人学习小组，根据兴趣（或抓阄）选取中学生物中任意一个实验（全班不重复），先实践教材上的实验，并在实验的过程中仔细体验实验的细节关键，之后针对中学生物实验本体从实验历史，实验改进（原料、药品、仪器改进，多种实验方法探讨），设计简化、可操作性更强的实验方案（材料易得、操作简便、效果明显、成本减少等）等方面进行创新研究，训练实验操作技能并锻炼对中学生物实验进行改进创新的实验研究能力。模块二是对所选的实验进行教学研究，提升对中学生物学实验教学目标制订、教学方法手段运用、教学过程掌控、实验教学效果以及教学资源管理优化的诸项能力;进行实验教学设计并试教，对比不同类型实验教学的异同，训练并掌握实验教学的基本技能。
在两个模块的学习过程中，主要加强学生独立思考能力的锻炼，为其终身学习研究打下基础。
（三）教学方法
学生作为学习的主体，学习主动性、积极性和创造性在课程教学中应得到发展的机会，为了使学生更能发挥学习主观能动性，教学更加有成效，本课程采用以学生为主体的翻转课堂模式。
本研究參考翻转课堂的教学模式，设计具有自身特色的翻转教学方式，将课堂实施方式分为三个部分：课前研究、课堂展示、课后改进，教师的主要教学工作也由课堂讲授转为课间指导。
1.课前研究
在学生选定研究实验题目后，通过自己主动查阅文献，拟定研究方案，并亲自动手实操研究，完成教材实验的全过程，探索实验存在的问题，并对其进行改进创新研究，在此过程用文字、图片或视频进行记录，完成实验探究后，将记录整理分析，形成文案。在进行实验科学研究的同时，对实验课堂教学进行研究，通过研究教学参考书籍、观看教学视频资料、试教练习等，学习如何对实验课堂进行模拟教学。
2.课堂展示
学生将研究的详细过程和结果展现在课堂，展示的形式分为两部分，二人学习小组的两位学生分别做实验研究的汇报和实验课堂的模拟。实验研究汇报以PPT的形式展示，配上研究过程的图片和视频，介绍研究的背景、材料与方法、实验的过程、结果和分析、结论和建议。模拟实验课堂则选择不同的实验教学法，模仿实验教师，在课堂上进行实验课的模拟教学，其他学生则扮演中学生，给予适当的反应。
课堂上，其他小组的学生结合自己研究学习经验进行交流，教师则根据汇报者的内容和表现，给予修正整改的意见和建议。 3.课后改进
展示结束后，学生根据教师的意见和同学的建议，对实验科学研究和实验教学设计做进一步的改进、修正，并最终形成实验科学研究论文和实验课教学设计文案，提交给教师作为课程考核的依据。
4.教师的“课间”工作
教学课堂翻转后，教师的主要教学工作不在课堂上，而在是在课与课之间。根据教学安排顺序，教师分不同时间段，使用一对一的方式，对不同小组学生的实验科学研究和实验教学研究进行指导。在学生课前研究的过程中，教师要对学生的研究计划、实验方案、教学设计等进行审核和指导，并对学生的学习表现做过程记录。学生得到教师的指导意见后，经修正再开展研究，以确保研究方向的正确性，并在研究的过程中与教师保持有效沟通，使实验研究在教师的指导下有序进行。课堂汇报的时候，教师根据学生汇报的内容给予客观评价，并提出改进建议，使学生能根据教师建议再做进一步的改进研究。课后，学生将改进修正后的研究论文和教学设计交给教师，教师再对学生提交的两份作业做最后评价。
（四）课程评价
为了更全面评价学生达成教学目标的情况，本课程设计采用过程评价与结果评价相结合的方式进行综合评价，在不同阶段实施不同的评价方式，分别占30%和60%，剩余10%为考勤情况。
过程评价目的主要是为了促使学生对实验研究和实验教学进行改进。本研究参考王永花的翻转课堂评价方式，在课堂教学的过程，采用学生自评、小组互评和教师点评的方式循序进行。学生自评，是让学生反思自己在研究过程中的优缺点;小组互评，是相互交流同伴的研究学习经验，并做出评价建议;教师点评，是主要把控研究的整体方向和思路，并提出整改的意见。在此过程中，学生的研究态度得以体现，而研究的过程和结果也展现在课堂，并得到教师的指导意见和同学的建议。
在得到过程性评价之后，学生将有一段整改的时间，在此过程中，学生要根据教师意见和同学的建议，对原来的科学创新研究和实验教学研究进行整改，最终形成一份完整的研究论文和一份详细的实验课教学设计，在课程结束后，这两份作业将作为本课程的结果评价依据。
二、中学生物实验研究课程的实施结果
中学生物实验研究的课程从2012年开设至今，在G学院历经五届学生的教学实践，不断优化教学方法，并进行评价方式的改革，教学效果在不断改革中趋向良好，受到越来越多学生的认同，学生主动选修。
本研究在课程结束后，使用相同问卷对同一批学生知识技能掌握情况进行课后再调查，对结果进行自身前后的比较研究。课前课后调查结果如图1和图2所示，使用配对样本t检验，结果如表1所示。对于实验相关八种知识技能，学生总体掌握较好的课前与课后对比，课后人数增加10.12%，0.01
由于本课程实施的教学方式不同于常规课程，学生必须自主学习研究实验与实验课，才能取得研究成果，用于课堂汇报和完成最后研究报告。在此过程中，学生学习研究的主动性和独立性都得到了极大的锻炼，学习成就感也明显增强，在与教师、同学进行关于研究的交流中，个人沟通能力、团队协作能力也得到较多的锻炼，这将促使学生变得更加自我肯定，自主学习和自主研究能力也得到明显的提升。
三、结语
本研究根据当前高等教育发展的要求，结合中学生物学的实验研究课程教学需要，研究生物专业师范生的学习需求，并调查中学生物实验课的开课现状，了解教学一线教师的情况与需求，并根据课程建设理论，将生物學实验的科学创新研究和实验教学实践两者相结合，为师范生提供了一个研究实验与教学的训练平台。使用翻转课堂的形式进行教学后，对实验相关八种知识技能中学生总体掌握较好的部分进行课前与课后对比，发现课后掌握较好的人数增加了10.12%，课后掌握较差的人数减少了9.69%，表明极大提升了教学效果，总体的知识技能掌握程度比课前有显著的进步，其中实验设计原则和演示实验教学进步最大。
本研究探索了增强师范生自主学习能力、实践研究能力和科学创新能力培养具体途径，尝试将中学生物实验研究建设成为一门具有师范特色的教师教育课程。
中学生物实验研究课程建设的探索，对推进生物实验科学研究和实验创新教学发展、创建应用型大学人才培养模式、造就适应社会发展需要的高素质人才有重要意义。本研究完善了高等师范院校生物学师范生教育课程体系，也为其他专业、其他院校开设类似课程提供了借鉴，具有示范作用和应用推广价值。
[责任编辑：钟岚]