基于雨課堂的混合式教學(xué)模式在生物化學(xué)中的應(yīng)用*

章素平，尤忠毓，孫詩清，趙惠明，馮德明

(1 嘉興學(xué)院南湖學(xué)院，浙江 嘉興 314000；2 嘉興學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江 嘉興 314000)

大學(xué)跨學(xué)科教育是我國高等教育變革的發(fā)展趨勢，是我國未來復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo)的時代要求和發(fā)展需求[1]。環(huán)境工程專業(yè)開設(shè)的生物化學(xué)就是典型的跨學(xué)科。生物化學(xué)課程內(nèi)容深奧且分散、跳躍性大，很多基本概念及生物化學(xué)反應(yīng)過程復(fù)雜抽象，對于沒有豐富的基礎(chǔ)知識儲備的環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生來說是一大學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)[2]。而且生物化學(xué)對于該專業(yè)而言只是一門“輔助”課程，通常課時短，如何選擇與環(huán)境工程應(yīng)用相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，高效地做到跨學(xué)科創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的目標(biāo)，對教師來說也是一大挑戰(zhàn)[3]。

雨課堂是在移動互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)背景下由清華大學(xué)推出的智慧教學(xué)工具[4]。以雨課堂為關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索(2020年1月檢索)，共檢索到1616篇文獻(xiàn)。從2016年4月至2020年1月，每年的文獻(xiàn)數(shù)量分別是18、122、438、1023、10篇。進(jìn)一步分析雨課堂的相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，研究內(nèi)容主要圍繞以下幾方面：基于雨課堂的混合式教學(xué)模式在各課程中的應(yīng)用與實(shí)踐；雨課堂支持下翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用研究；雨課堂的介紹以及其對教學(xué)的影響和意義等。由此可見，雨課堂的相關(guān)研究已經(jīng)成為教育信息化和教育教學(xué)改革的熱點(diǎn)。同時，已有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明[5-6]，基于雨課堂的混合式教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，具有更好的教學(xué)效果，同時能夠培養(yǎng)和提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)。

本文以本校環(huán)境工程專業(yè)生物化學(xué)課程的生物氧化章節(jié)為例，探討基于雨課堂的混合式教學(xué)模式在跨學(xué)科課堂教學(xué)中的應(yīng)用。

1 基于雨課堂的混合式教學(xué)模式實(shí)踐

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過程中，教師需要利用課堂時間介紹生物氧化的概念和特點(diǎn)、呼吸鏈、氧化磷酸化及機(jī)制。在本章節(jié)內(nèi)容中，生物氧化的概念和特點(diǎn)簡單易學(xué)，而呼吸鏈和氧化磷酸化抽象難以理解。為了提高跨學(xué)科課堂教學(xué)的效果，將生物氧化內(nèi)容的學(xué)習(xí)調(diào)整并簡化為解決三個問題，即二氧化碳、水和ATP是如何生成的？生物氧化的概念、特點(diǎn)及二氧化碳的生成簡單易學(xué)，做成課前資源供學(xué)生們自學(xué)完成。線下課堂主要解決兩個難題：(1)生物氧化過程中水是如何生成的？講授過程中完成呼吸鏈的介紹；(2)生物氧化過程中ATP是如何生成的？，講授過程中完成氧化磷酸化及機(jī)制的介紹。課后，利用雨課堂推送相關(guān)知識點(diǎn)的擴(kuò)展內(nèi)容，延伸課堂教學(xué)的內(nèi)容。同時利用雨課堂進(jìn)行過程性考核，從課前、課中、課后全程考核評價(jià)，上述簡要過程見圖1。具體的教學(xué)實(shí)踐過程如下：

圖1 基于雨課堂的混合式教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容的簡要示意圖

1.1 課前的教學(xué)設(shè)計(jì)和資源發(fā)布

表1 課前自學(xué)任務(wù)及各部分分值

為更好地實(shí)施跨學(xué)科課堂教學(xué)，課前教學(xué)引導(dǎo)要和課堂教學(xué)內(nèi)容具有相關(guān)性，且應(yīng)兼具趣味性，更貼近學(xué)生的實(shí)際生活，增強(qiáng)他們的感性認(rèn)識，最終提高他們對課堂教學(xué)的好奇心。同時教師可通過課前教學(xué)了解學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，以此調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，提高課堂教學(xué)的有效性。因此，本環(huán)節(jié)主要借助雨課堂，讓學(xué)生在課前完成自學(xué)任務(wù)(表1)，自學(xué)任務(wù)在開課前發(fā)至學(xué)生手機(jī)端，要求學(xué)生在開課前1天完成。自學(xué)任務(wù)包括一個視頻、帶語音旁白的PPT和一個課前自學(xué)任務(wù)單。視頻的內(nèi)容是運(yùn)動員在賽場上的各種田徑比賽，該視頻用來引入PPT內(nèi)容。PPT標(biāo)題是“運(yùn)動時ATP怎么供應(yīng)？”，內(nèi)容主要圍繞什么是ATP、人體運(yùn)動時的三大供能系統(tǒng)、生物氧化的概念及二氧化碳的生成。學(xué)生完成學(xué)習(xí)該帶有語音旁白的PPT之后，再完成一個課前自學(xué)任務(wù)單。任務(wù)單根據(jù)PPT內(nèi)容給出相應(yīng)的測試題，比如人體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動所需能量的直接來源是------？；人體運(yùn)動時的三大供能系統(tǒng)是-------？生物氧化過程中二氧化碳如何生成？等。課前的每項(xiàng)任務(wù)設(shè)定不同的分值(見表1)，要求學(xué)生完成所有任務(wù)，雨課堂平臺統(tǒng)計(jì)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)及學(xué)習(xí)情況，該分?jǐn)?shù)納入學(xué)生的過程考核。課前自學(xué)任務(wù)的設(shè)計(jì)旨在聯(lián)系日常生活中的現(xiàn)象，將生物化學(xué)對生活影響巧妙地滲透入專業(yè)知識教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主體意識。通過上述設(shè)計(jì)，學(xué)生利用課前自學(xué)任務(wù)了解自己的學(xué)習(xí)效果，并帶著問題進(jìn)入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，形成了以學(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)活動；老師則通過跨學(xué)科整合資源并通過雨課堂發(fā)布的方式，提前了解學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，以此調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，并完成了生物氧化概念、二氧化碳的生成等基礎(chǔ)知識在課前的傳遞。

1.2 課堂教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施

正式開始上課前，學(xué)生通過掃描課堂的二維碼完成簽到并進(jìn)入課堂。教師按照傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式開展課堂教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容會聯(lián)系生活實(shí)踐并結(jié)合專業(yè)需要，主要讓學(xué)生思考解決兩個問題，即生物氧化過程中水和ATP如何生成，具體的課堂教學(xué)過程如表2所示。首先，教師通過圍繞預(yù)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行知識點(diǎn)回顧，解答學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中遇到的問題。生物氧化主要分成三個問題：二氧化碳(課前學(xué)生已自學(xué)完成)、水和ATP如何生成？之后以與環(huán)境工程領(lǐng)域相關(guān)的問題引入新課，即以垃圾堆肥處理的原理(生物氧化)與焚燒(體外燃燒)的異同為切入點(diǎn)，提問體內(nèi)生物氧化水的生成過程，引出電子呼吸鏈的新課內(nèi)容。接著結(jié)合動畫視頻，教師講授電子傳遞呼吸鏈，闡述水的具體生成過程。教師利用雨課堂適時發(fā)布相關(guān)新授內(nèi)容的習(xí)題，檢測學(xué)生的掌握情況并以此適當(dāng)調(diào)整課堂教學(xué)進(jìn)度。習(xí)題的內(nèi)容主要用于檢測學(xué)生對呼吸鏈的組成和傳遞順序的掌握情況。隨后以小組為單位討論生物氧化過程中ATP如何生成的問題。在討論過程中，教師可以適當(dāng)引導(dǎo)比如把細(xì)胞膜比喻成攔水大壩等啟發(fā)學(xué)生思考與討論。根據(jù)學(xué)生的討論結(jié)果，教師總結(jié)氧化磷酸化及偶聯(lián)機(jī)制，并適時發(fā)布相關(guān)習(xí)題檢測學(xué)生掌握情況。最后，教師小結(jié)本課內(nèi)容并要求學(xué)生思考所學(xué)內(nèi)容如何開展實(shí)際應(yīng)用，以此為課后的學(xué)習(xí)做鋪墊。

表2 課堂教學(xué)具體過程

在課堂教學(xué)過程中，利用雨課堂，學(xué)生的手機(jī)端能接收到教師授課的幻燈片，且每頁幻燈片都設(shè)“不懂”和“收藏”按鍵，學(xué)生可以將不懂的知識標(biāo)記并反饋給教師，教師以此調(diào)整授課節(jié)奏。教師在放映幻燈片時可以適時打開“彈幕”功能，比如在小組討論ATP的具體生成過程時，運(yùn)用“彈幕”功能很大程度的激發(fā)了學(xué)生討論的氛圍。此外，課上習(xí)題測試的結(jié)果通過雨課堂在線實(shí)時統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，教師可以根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，學(xué)生可以檢測自己對知識的掌握情況。

1.3 課 后

課程結(jié)束后，教師根據(jù)雨課堂統(tǒng)計(jì)的“課后小結(jié)”對教學(xué)過程進(jìn)行教學(xué)反思和總結(jié)，并向?qū)W生推送課后資源，學(xué)生按要求完成相關(guān)學(xué)習(xí)，雨課堂會統(tǒng)計(jì)相關(guān)的學(xué)習(xí)情況反饋至教師端。利用雨課堂可以實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的延伸，而跨學(xué)科教學(xué)更側(cè)重實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果的實(shí)用性，學(xué)生在學(xué)習(xí)之后能夠利用課堂傳授的知識更好的解決問題。因此，課后的資源發(fā)布除了檢測學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況外，更為側(cè)重的是擴(kuò)大學(xué)生的知識面，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)后的應(yīng)用能力。本章節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容呼吸鏈和氧化磷酸化的應(yīng)用研究有不少。故本環(huán)節(jié)課后發(fā)布了少量習(xí)題檢測學(xué)生的掌握情況。同時介紹了呼吸鏈和氧化磷酸化原理的應(yīng)用——生物燃料電池的相關(guān)研究論文及在廢水處理上的應(yīng)用，啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)的呼吸鏈和氧化磷酸化的知識開展實(shí)際應(yīng)用。

2 教學(xué)評價(jià)

課程結(jié)束后，向?qū)W生發(fā)放調(diào)查問卷，共發(fā)放并回收調(diào)查問卷26份。從回收問卷信息的結(jié)果來看，大部分學(xué)生對基于雨課堂的混合式教學(xué)模式在本課程的應(yīng)用接受程度較高，88.46%的學(xué)生認(rèn)為開展這種學(xué)習(xí)方式非常有必要，84.62%的學(xué)生認(rèn)為通過使用雨課堂，他們的學(xué)習(xí)態(tài)度更加積極了。而教師認(rèn)為通過這種方式開展教學(xué)，增加了師生互動，拉近了與學(xué)生的距離。通過雨課堂可以清晰看見學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和反饋，更能有針對性的開展教學(xué)。最為重要的是可以利用雨課堂為載體，整合跨學(xué)科教學(xué)資源，擴(kuò)大學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的知識綜合運(yùn)用能力。

3 教學(xué)反思

雨課堂是新時代教育環(huán)境支持混合式教學(xué)的利器，基于雨課堂的混合式教學(xué)是高校信息化教學(xué)改革的一種新思路。它從根本上改變了傳統(tǒng)課堂授課學(xué)習(xí)模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析問題能力和解決問題能力，是一種倡導(dǎo)以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)模式[5]。借助雨課堂平臺推送課前資源，教師要注重多種跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源的整合，不僅要注重豐富學(xué)生的單學(xué)科專業(yè)知識，還要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多學(xué)科的融會貫通。本次教學(xué)實(shí)踐中，將簡單易學(xué)的生物氧化概念和二氧化碳的生成利用雨課堂課前推送，推送將課程知識與生活實(shí)踐相聯(lián)系，以運(yùn)動視頻引入，用標(biāo)題“運(yùn)動時ATP怎么供應(yīng)？推送PPT，以此引起大家對自學(xué)內(nèi)容的興趣，提高學(xué)生對課堂教學(xué)的好奇心。利用雨課堂的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，教師可以看到課前學(xué)習(xí)的效果和自學(xué)問題的反饋收集，據(jù)此教師可以調(diào)整課程內(nèi)容并針對性地可以組織討論并解答學(xué)生的疑惑。

課堂教學(xué)依托課前資源作為鋪墊開展，主要解決生物氧化中水和ATP如何生成。課堂教學(xué)采取傳統(tǒng)授課方式，但課堂的內(nèi)容注重與專業(yè)知識、生活實(shí)踐等相結(jié)合，擴(kuò)展學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，并啟發(fā)學(xué)生思考學(xué)科內(nèi)容的實(shí)用性。整個課堂教學(xué)利用雨課堂習(xí)題發(fā)布和數(shù)據(jù)自動采集功能，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的過程監(jiān)控，有助于提高課堂的教學(xué)效果。

利用雨課堂進(jìn)行課后的資源發(fā)布，延伸了課堂教學(xué)。課后的資源發(fā)布除了檢測學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果，更為重要的是要啟發(fā)學(xué)生思考學(xué)科內(nèi)容的融會貫通，提升學(xué)生解決問題的能力，有助于跨學(xué)科人才的培養(yǎng)。

利用雨課堂為載體，整合豐富的線上網(wǎng)絡(luò)資源，將課前、課中、課后有機(jī)的銜接，有助于跨學(xué)科資源的整合、推送，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)與課堂積極討論的轉(zhuǎn)變。此外，雨課堂全過程數(shù)據(jù)化實(shí)踐教學(xué)，使得教學(xué)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動”變成“數(shù)據(jù)驅(qū)動”，提高了課堂教學(xué)效率[7]。因此，基于雨課堂的混合式教學(xué)模式在跨學(xué)科課堂教學(xué)具有一定的普適性。

但跨學(xué)科教育對教師具有較高的要求，教師自身應(yīng)具備跨學(xué)科文化素養(yǎng)和知識結(jié)構(gòu)。實(shí)際上很多教師都是單一學(xué)科背景下的專業(yè)對口教育，缺乏跨學(xué)科知識的積累，因此對教師自身的能力會有很大的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對時代賦予的挑戰(zhàn)，教師應(yīng)利用各種培訓(xùn)機(jī)會和網(wǎng)絡(luò)資源，不斷提高自身的跨學(xué)科教育思想與綜合知識能力水平。

此外，如何保證學(xué)生課前和課后學(xué)習(xí)的真實(shí)性和積極性，是目前需要解決的問題。雖然課前導(dǎo)學(xué)與課后擴(kuò)展都計(jì)入學(xué)生平時的過程性考核，但是兩者都是通過雨課堂在線自主完成，缺乏有效的監(jiān)督，數(shù)據(jù)的真實(shí)性仍待考證。因此如何保證學(xué)生課前和課后學(xué)習(xí)的真實(shí)性和積極性，仍有待研究。

4 結(jié) 語

基于雨課堂的混合式教學(xué)模式在生物化學(xué)教學(xué)的應(yīng)用表明，該模式借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)一步擴(kuò)大了教學(xué)內(nèi)容，打破了學(xué)科壁壘，促進(jìn)了學(xué)科間知識的交叉融合，這對于培養(yǎng)跨學(xué)科人才的培養(yǎng)是極為有利的。在教育全球化和信息化的背景下，基于雨課堂的混合式教學(xué)模式是教學(xué)改革的趨勢，也是跨學(xué)科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一種新型教學(xué)模式。