基于THEOL平臺的生物化學課程混合式教學改革實踐

郜 原， 武小椿， 劉 霞， 李龍鳳， 楊德龍， 司懷軍

(1. 甘肅農業(yè)大學 生命科學技術學院， 蘭州 730070； 2. 甘肅農業(yè)大學 動物醫(yī)學院， 蘭州 730070)

生物化學是高等學校生命科學類專業(yè)最重要的基礎課程之一，其目的是從分子水平上揭示生命體的化學構成及變化規(guī)律，因此本課程內容抽象、知識點多、更新速度快，同時學科涉及面廣、知識點之間聯(lián)系密切、靈活多變，一直以來被生物學專業(yè)的學生認為是最難學習的課程之一[1]。如何提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，創(chuàng)新學生的思維方式，開發(fā)學生的自主學習能力，都已成為生物化學課程急需改革的動力。隨著信息和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，也為該課程的改革和創(chuàng)新帶來了新的契機[2-3]。

目前，“00后”大學生逐漸開始成為大學校園的主力，“00后”是真正的“網(wǎng)絡原住民”[4]，因而，如何迎合他們的學習習慣，提高新時代大學生的學習效率也成為目前高等教育需要面對的問題。在2015年，由聯(lián)合國教科文組織和中國教育聯(lián)合舉辦的“信息技術與未來教育變革”大會上，就明確了信息技術在現(xiàn)代高等教育中的重要作用，并探討了高等教育如何與信息技術進行深度融合[5]。同時，國務院“十三五”規(guī)劃中也明確提出，在高等教學中實現(xiàn)信息技術與傳統(tǒng)教學相融合，順應“教育+信息技術”的時代變革。總之，無論站在教育內容(課程)改革的角度，教育方式(教學)改革的角度，還是站在教育對象(新時代大學生)的角度，生物化學課程的混合式教學改革都勢在必行[6]。

混合式教學(Blending learning)是指在教學過程中，將部分教學資源放到網(wǎng)絡云端，或者直接調用網(wǎng)絡共享資源，結合傳統(tǒng)的課堂教學或互動式現(xiàn)場教學，促進學生參與，以獲得更好教學效果的教學方式[7]。我校于2018年初引進“清華教育在線(Tsinghua education online, THEOL)”網(wǎng)絡教學平臺，筆者講授了3個本科班的動物生物化學，其中2個班進行混合式教學改革實踐，1個班做傳統(tǒng)教學對照。本文探討了動物生物化學基于THEOL教學平臺進行混合式教學實踐中的效果及遇到的問題，旨在為該課程的混合式教學改革研究提供參考。

1 基于THEOL網(wǎng)絡平臺的混合式教學模式

THEOL網(wǎng)絡教學平臺是清華大學教育技術研究所開發(fā)的一套網(wǎng)絡教學綜合平臺，為在線教學提供功能支持。該平臺以建構主義和認知主義為設計理論，包含教學管理、課程建設和學習分析3大模塊，并提供MOOC、精品課程等網(wǎng)絡資源鏈接，集管理、教學、展示、互動、評價于一體，操作簡單，界面友好，交互性強，有助于營造自主化、個性化和互動化的學習環(huán)境[8]。教師可以在線管理學生分組，提供網(wǎng)絡資源和鏈接，組織教學活動例如布置作業(yè)、答疑討論、在線測試、調查問卷等，還可以實時監(jiān)測學生學習動態(tài)，進行學習分析，同時研究型教學模塊也為教師提供了探索創(chuàng)新平臺(圖1)。此外，移動端“優(yōu)慕課App”與網(wǎng)絡平臺同步，支持手機端實時學習和互動，總之，THEOL網(wǎng)絡教學平臺可以為教師和學生提供一個實時的網(wǎng)上互動平臺。

2 混合式教學有助于推動教學理念的創(chuàng)新變革

隨著信息、網(wǎng)絡、知識大爆炸時代的到來，知識的容量越來越大，獲取途徑卻越來越容易，國家和社會對多元化創(chuàng)新型人才的需求越來越大，這就要求高等教育也要進行創(chuàng)新變革，包括教學主體的轉變和學生學習目標的轉變?；赥HEOL教學平臺的混合式教學有助于教師教學理念的變革與實踐。

圖1 基于THEOL網(wǎng)絡平臺的混合式教學模式

教學主體由“教師主動教”向“學生自主學”的轉變。傳統(tǒng)的課堂教學在課后無法跟蹤和監(jiān)督，學生在教學過程中參與機會少，互動有限，而THEOL教學平臺為學生提供了一個有效參與平臺，課堂教學完成后，學生可以隨時隨地在網(wǎng)絡端進行測試、提問、討論，擴展了課堂教學，同時匿名提問與討論有助于學生消除顧慮，大大提高學生參與積極性，當然，這也要求教師不斷挖掘學科的時事性和趣味性，引導設置有價值和有趣味的話題，從而帶動學生自主和互動學習。

學習目標由“考高分”向“創(chuàng)新應用”的轉變。多元化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)不能局限于課本知識，需要結合生活實踐，傳統(tǒng)教學方式很容易造成“課堂能聽懂，實踐不會用”“高分學霸未必是創(chuàng)新人才”等。THEOL教學平臺可以幫助教師實現(xiàn)知識的延展，與生活實踐相結合，培養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新人才。教師可以利用THEOL教學平臺引導討論，設置生活實踐話題，以及進行科研型教學。學生參與過程中，能夠實現(xiàn)知識的應用，同時能夠促進學生思考和發(fā)現(xiàn)新知識，有助于科研思維的培養(yǎng)和創(chuàng)新理念的產(chǎn)生。

3 混合式教學平臺有助于知識的實時更新

如何在教學中實現(xiàn)與學科前沿知識的結合，對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識非常重要。THEOL教學平臺的話題討論和課程資源版塊有助于實現(xiàn)知識的實時更新，教師可以將獲得的最新科研動態(tài)第一時間放到話題討論版塊供學生了解和討論，同時將整理的相關資料共享到課程資源版塊供學生學習，幫助學生迅速接觸最新的前沿知識，保證了學習的時效性，同時增加了學習的挑戰(zhàn)性和趣味性，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維意識。例如在2018年本課程教學過程中，10月份頒布了諾貝爾獎，筆者迅速將本屆諾貝爾獎與生物化學有關的科普知識利用THEOL教學平臺進行了通知和分享，學生點擊率飆升，討論熱度增加。在實踐中，課改班的學生由于能夠接觸更多的科研動態(tài)知識，學習積極性較普通班更高，思維更加活躍，能夠提出更多有趣和有價值的問題。

4 混合式教學平臺有助于提高學生的主動性和參與性

在多元化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中，提高學生的主動學習能力，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，比灌輸更多的理論知識更有意義。THEOL教學平臺的介入，使教學方式和教學內容變得更豐富。生物化學課程本身與生活密切相關，具有很多有趣實用的結合點，開放式的討論能夠大大增加學習的趣味性，活躍學生思維。例如講到 “酶的結構與功能”這一章時，筆者放上了話題“蛋白酶能消化蛋白質，而酶自身也是蛋白質，會不會自己消化自己呢？”，講到“脂質代謝”這一章時，筆者發(fā)起討論話題“我們蛋糕上的奶油是什么成分？”以及“思考為什么當下肥胖問題如此嚴重，而減肥又如此困難？根據(jù)脂肪合成和分解代謝的原理，能不能給出科學減肥建議？”等，大大增加了學生的學習興趣與參與性。

同時，網(wǎng)絡教學平臺拉近了教師與學生的距離，學生很容易由被動回答轉變?yōu)橹鲃影l(fā)問，而且在手機端可以隨時隨處即興提問，這種翻轉式的教學能增加學生發(fā)現(xiàn)問題的能力，客觀上促進了學生的主觀能動性，也有助于教師第一時間發(fā)現(xiàn)問題并進行答疑指導。同時，THEOL教學平臺手機端的易用性有助于學生利用碎片化時間進行學習討論。可喜的是，筆者課改班級進行到課程后半段的時候，主動提問和討論的學生越來越多，提出的問題也頗有意義，例如“自然界生物體大分子的螺旋形式為什么主要都是右旋？”“干香菇的味道為何比新鮮香菇的味道更加鮮美？”以及“在真核生物DNA轉錄中，內含子的作用是什么？”等，充分顯示了混合式教學帶來的學生主動學習能力的轉變和提升。

同時，THEOL教學平臺有助于推動討論式教學和翻轉課堂教學，在網(wǎng)絡端可以提前通知討論主題，學生準備階段可以隨時指導，結合課堂討論和學生匯報的方式，可以充分調動學生的參與性和能動性，同時鍛煉了學生的組織能力、表達能力和應變能力等。在實踐中，生物化學課改班學生的學習興趣明顯更加高漲，而且他們更善于觀察和發(fā)現(xiàn)生活中與生物化學有關的知識點，并會利用網(wǎng)絡端提問和討論，這些學生在考試中也更容易考出好的成績。

5 以點帶面，推動綜合知識學習

生物化學是生物學科的基礎課，與其他生物類學科很容易產(chǎn)生交叉，是很多新興學科生長的源頭，因而該學科具有極強的擴展性。借助THEOL教學平臺的互動討論式教學有助于學生交流拓展，擴展知識面，有助于相關學科的學習。例如筆者授課的生物技術(生物制品)專業(yè)的班級，教學過程中進行到三大營養(yǎng)物質代謝的時候，要求學生查詢當下熱門的保健品，如腦白金、黃金搭檔等的成分，結合生物化學中代謝的原理，分析這些生物制品設計的理論依據(jù)。此外，在進行一碳單位代謝時，筆者拋出問題“育齡女性從備孕開始，大夫會推薦吃葉酸片，為什么要在這個階段補充葉酸呢？科學依據(jù)是什么？”等，這些生活案例的引入，既提高了學生的興趣，也帶動了學生對相關領域知識的學習。課程學習后期，平臺討論更是延伸到了減肥、糖尿病、低血糖、基因調控等，充分顯示了THEOL教學平臺在推動綜合知識學習中的作用。

6 混合式教學平臺有助于跟蹤學習和測試，及時優(yōu)化教學方案

對學生平時學習的跟蹤一直是傳統(tǒng)教學方式無法觸及的盲點，由此造成的問題包括無法掌握學生平時的學習動態(tài)，無法及時發(fā)現(xiàn)學生在學習過程中遇到的問題，從而無法及時根據(jù)學生的情況調整教學方案等。而THEOL教學平臺的引入有助于解決這些問題。THEOL平臺的單元學習功能，可以用于教師給學生提供章節(jié)習題供學生課下練習，課程作業(yè)和測試功能可以供教師在授課過程隨時預留作業(yè)和在線測試，調查問卷功能可以供教師隨時設置調查問卷聽取學生反饋等，而且平臺強大的學習分析功能，使教師可以很容易發(fā)現(xiàn)哪些學生登錄次數(shù)多、課下學習時間長，哪些知識點比較難、學生整體掌握差，同時也很容易發(fā)現(xiàn)哪些學生平時偷懶、知識掌握差，需要輔導和提醒等?？傊?，THEOL平臺使教師能夠將課堂延伸到課外，可以實時跟蹤學生學習動態(tài)，發(fā)現(xiàn)潛在的問題學生等，并根據(jù)反饋及時調整教學方式和優(yōu)化教學方案，從而改善教學效果。

7 有助于推動課程考核方式的改革

課程考核作為教學過程中非常重要的環(huán)節(jié)，于教師而言，是獲取教學反饋信息，提高課堂教學質量的重要保證，于學生而言，是調整學習策略、改進學習方法和提高學習效率的有效手段之一。目前，高等教育的考核方式還存在考核內容僵化、考核方式單一、評價主體局限、評價導向性不科學等弊端[9]，難以適應新形勢下多元化人才培養(yǎng)的需求，基于THEOL教學平臺的混合教學模式有助于創(chuàng)新課程考核方式。

筆者在混合式教學的課改班對平時成績的考核采用了綜合評價模式，包括課堂提問、基于THEOL端的互動討論、作業(yè)練習、學生互評等，課堂提問與傳統(tǒng)模式相似，而互動討論、學生互評都在網(wǎng)絡端進行，實現(xiàn)了公開透明，保證了相對公平，網(wǎng)絡端的課程作業(yè)具有優(yōu)秀作業(yè)展示功能，促進了學生之間相互交流，有助于取長補短，客觀上也促進了學生之間的競爭和提高。

筆者對課改班平時成績的考核采用“基準分+獲得分”的模式，即學生開課時即擁有60分的基準分，獲得分則要從課堂提問、THEOL端的互動討論、作業(yè)練習、學生互評中獲得，網(wǎng)絡端采用多任務多話題模式，學生可以根據(jù)自己的愛好進行選擇參與，有利于學生的個性化學習，學期結束時，根據(jù)學生參與情況獲得相應的成績加分。網(wǎng)絡端平臺具有云分析功能，大大提高了成績統(tǒng)計效率，提高了教師辦公效率。

此外，THEOL教學平臺的互動討論功能促進了課本知識和實踐應用的結合，有助于促進學以致用，增強學生的綜合分析能力，對推進期末考試改革也有巨大幫助。筆者在期末考試中逐漸引入開放性試題，要求學生用生化理論知識解釋生活實際中的一些現(xiàn)象，課改班的學生比普通班學生得分率要明顯提高。表明混合式教學在促進學生思考，提高學生分析問題和解決問題能力方面具有積極的效果。

8 有助于促進網(wǎng)絡資源整合利用

基于THEOL教學平臺的混合式教學最明顯的特征就是利用了網(wǎng)絡手段，這就為整合網(wǎng)絡資源提供了非常大的便利。THEOL教學平臺本身收錄了國內國際大量的精品課程、慕課(MOOC)、微課、公開課等，這些資源為學生打開了一扇窗戶——近距離接觸世界高水平大學課程的機會，為學生的自主學習提供了大量資源，也有助于學生開闊視野，創(chuàng)新思維方式，促進了學生的課外學習，也便于老師快速尋找和應用素材。例如，筆者在本課程的THEOL教學平臺上添加了南京農業(yè)大學動物生物化學以及武漢大學的生物化學課程，在教學過程中進行了借鑒，同時向學生推薦了一些優(yōu)秀的微課視頻等，大大擴寬了學生視野和知識面。

此外，THEOL平臺介入的混合式教學還能激活閑置的精品課程，例如筆者課題組的動物生物化學在2009年就入選了省級精品課程，但是精品課程的網(wǎng)絡資源在后續(xù)很少被瀏覽，THEOL教學平臺引入后，實現(xiàn)了這些精品課程的接入，不僅增加了這些精品課程的網(wǎng)絡資源利用率，還促進了這些精品課程的補充、更新，使其煥發(fā)出了新的生命力。此外，THEOL平臺可以建立教師組共同使用，這樣可以便捷的實現(xiàn)課題組教師之間教學分享，保證相同的教學進度，并可以進行資源互通，班級學生的橫向對比等，有助于教學更加高效的開展。

9 展望

生物化學課程在生命科學領域具有極其重要的意義，面對“網(wǎng)絡原住”大學生群體，如何利用信息化網(wǎng)絡技術提高學習效果，實現(xiàn)多元化創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，是目前高等教育需要解決的問題，因而生物化學課程的混合式教學改革顯得迫在眉睫，而且任重而道遠[10]，而THEOL平臺為生物化學課程的混合式教學改革提供了契機，并獲得很多高校和教師的實踐和認可[11-13]。當然，筆者在使用THEOL平臺進行混合式教學實踐的過程中也還有一些不足，比如實驗時間短、實驗班級少，混合教改的長效還無法體現(xiàn)，但是實時教學效果的差異已經(jīng)體現(xiàn)出來了。此外，THEOL平臺在使用過程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足，例如平臺交互界面可以進一步美觀和友好，手機端缺乏新消息提醒功能等，還有待于平臺管理進一步優(yōu)化和完善。