基于雨課堂的生物化學實驗線上線下混合式教學探究

肖艷紅 秦偉超 張蕾蕾 邊紅楓 孫克萍

摘? 要：通過將雨課堂與傳統(tǒng)實驗課課堂教學相結(jié)合，開展生物化學實驗線上線下混合式教學。課前學生可通過雨課堂自主學習教師發(fā)布的預習任務，課后參與實驗內(nèi)容相關(guān)討論，課上教師通過雨課堂進行隨堂測試，點名簽到等實時互動，并在授課結(jié)束后查看詳細的課堂分析報告。該種教學方式打破了傳統(tǒng)實驗教學中教師全程講授、學生機械操作的局面，通過線上線下教學的優(yōu)勢互補，促進了多渠道師生互動，培養(yǎng)了學生主動學習、主動思考的能力，實現(xiàn)了最佳的教學效果。

關(guān)鍵詞：生物化學實驗;混合式教學;雨課堂

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）36-0119-05

Abstract： Combining Rain Class platform with traditional teaching， we constructed an online and offline blended-teaching method in biochemistry experiment class. The students can learn study materials provided by teacher to complete pre-class task， and participate in experiment related discussion on Rain Class platform. In the class， the teacher can interact with students using tools such as test， sign-in， and cold call in Rain Class platform， and receive a detail class analysis report produced by Rain Class platform after class. The blended-teaching method breaks the situation that the teacher teaches all the time， and students doing experiments with mindless automaton in the traditional experiment teaching method. Dominance complementation in this teaching method contributes to improving multiple student-teacher interactions and training students' active learning and thinking ability， and achieves the best teaching effectiveness.

Keywords： biochemistry experiment; blended-teaching; Rain Class

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，當代大學生利用筆記本或平板電腦、智能手機等電子設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進行信息獲取已成為其生活和學習的日常[1]。高校教學過程中傳統(tǒng)的教學手段和授課方式顯然已經(jīng)無法滿足學生的需求，影響了學生學習的積極性、教學過程的參與度，導致了學習效果不理想，從而阻礙了教學質(zhì)量的提高。教育部推行的《教育信息化2.0行動計劃》和“金課”建設(shè)均強調(diào)要在教學過程中合理運用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，推動信息技術(shù)與教育的深度融合，提高教學質(zhì)量。如何將信息技術(shù)融入高校教學，使學生喜歡的電子設(shè)備成為有效的學習工具，如何既保留傳統(tǒng)教學優(yōu)勢，又可提升學生學習興趣和參與課堂教學的積極性[2-7]？這是當前高等教育必須面對的重要問題，根據(jù)課程特點探索適合的線上線下混合式教學是適應當代高等教育發(fā)展需要的必要之舉。

生物化學理論和技術(shù)不僅應用于醫(yī)學、醫(yī)藥、衛(wèi)生領(lǐng)域，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境科學等領(lǐng)域也發(fā)揮著越來越重要的作用[8-11]。很多高等院校生命科學及相關(guān)專業(yè)將生物化學理論課和實驗課設(shè)置為本科學生必修課程。生物化學實驗課與理論課同等重要，實驗課教學質(zhì)量的好壞決定著學生能否掌握生物化學實驗的基本知識和常規(guī)實驗技能，能否應用生物化學理論知識解釋實驗現(xiàn)象和結(jié)果，從而將生物化學理論知識內(nèi)化于心。本文以生物化學實驗課為例，開展線上線下混合式實驗教學探索，以期提高實驗課的教學質(zhì)量。

一、混合式實驗教學必要性分析

新冠肺炎疫情爆發(fā)之際，一批在線教學平臺的使用，及時解決了線下教學無法進行的難題，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的優(yōu)勢凸顯。然而，開展的在線教學都是理論課程，實驗課程由于需要進行實際操作，因此沒有辦法進行單純的在線教學。那是否意味著實驗課程不需要在線平臺的輔助了呢？答案顯然是否定的。

首先，相比于理論課而言，實驗課更需要學生在實驗操作前進行充分的課前預習，以保證在實驗操作時能夠做到“心中有數(shù)，動手不慌”。然而傳統(tǒng)實驗教學通常只是將實驗講義提前發(fā)給學生，讓學生進行預習。一方面預習資料過于單薄，學生光看講義很難將實驗預習充分;另一方面由于缺乏有效的監(jiān)督和考核方式，學生主動預習的積極性并不高，部分學生甚至不進行預習，在課上只是按照講義一步一步機械操作，不清楚每一步操作的目的和背后的原理，因此，在傳統(tǒng)實驗課教學方式中，學生很難做到充分的課前預習。

其次，由于實驗課更加注重學生實驗操作能力的培養(yǎng)，因此如果課上教師占用大量時間去講授實驗課理論部分和進行操作演示，將會大大壓縮學生動手操作練習的時間。此外，由于空間限制，教師單憑一次操作演示很難讓所有學生都能看到并掌握實驗操作，如果演示多次，又會占用過多時間，尤其對于像SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳這樣原理復雜、操作較多的實驗，在傳統(tǒng)實驗課教學中時間和空間的限制很難克服。

此外，傳統(tǒng)實驗課教學中，理論講解部分基本上是填鴨式教學，教師和學生之間缺乏互動，學生在被動學習的情況下，很難對教學內(nèi)容完全理解，也難以對課程產(chǎn)生興趣，這就抑制了學生的創(chuàng)新思維和自主學習性[12]。而且傳統(tǒng)教學方式下教師對于學生課前預習、課堂表現(xiàn)的評價缺乏數(shù)據(jù)支撐，僅憑借教師對學生表現(xiàn)的印象進行評分，難免會出現(xiàn)有失公允的情況。

因此，實驗課程同樣需要在線平臺的輔助，發(fā)揮線上學習優(yōu)勢，拓展實驗課的時間和空間，加強師生互動，量化學生成績評價，從而提高實驗課教學質(zhì)量。

二、基于雨課堂的混合式實驗教學設(shè)計

（一）雨課堂引入

針對傳統(tǒng)實驗課教學存在的問題，我們引入雨課堂這種在線教學工具，建立了一種線上線下混合式實驗教學方法。雨課堂是由清華大學推出的一款基于PowerPoint和微信的智慧教學工具[13]。其擁有著強大的實時互動功能，比如掃碼簽到、“不懂”反饋、隨機點名、隨堂測驗、彈幕功能等，十分有助于活躍課堂氣氛，加強師生溝通，提高學生的課堂參與度。

（二）混合式生物化學實驗教學設(shè)計

基于雨課堂的線上線下混合式生物化學實驗教學設(shè)計基本框架包括課前線上預習、課上線下互動、課后線上討論和報告批改三部分（如圖1所示），每一節(jié)課也會針對不同教學內(nèi)容進行更加精細的教學設(shè)計，在此僅對生物化學實驗課整體教學設(shè)計進行闡釋。

1. 課前線上預習

課前利用PPT錄制功能錄制每次實驗課內(nèi)容的PPT課件，包括實驗原理、儀器試劑、數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，制作成簡單的微課視頻。此外，對于重要的儀器操作和復雜的實驗操作，在網(wǎng)絡(luò)下載相關(guān)實驗操作視頻。制作好的微課視頻和操作視頻上傳至雨課堂資源庫備用。

將制作好的微課視頻插入PPT內(nèi)，作為預習任務通過雨課堂發(fā)布給學生，并設(shè)定截止時間，同時將實驗講義通過雨課堂公告發(fā)布給學生。學生在微信端收到雨課堂預習任務和公告提醒后，可以直接下載實驗講義，并在線觀看預習視頻。教師通過雨課堂教師端可以直觀地掌握學生完成預習任務的情況，包括預習任務完成人數(shù)，哪些同學完成了預習，哪些同學沒有進行預習，每個同學預習時間長短，從而為預習部分成績評定提供數(shù)據(jù)支撐（如圖2所示）;從學生的角度來說，由于預習任務完成與否關(guān)系到成績評定，預習完成的好壞又與預習測試成績相關(guān)，無形中形成了一種學習動力督促學生在課前進行充分預習。

2. 課上線下互動

課上利用雨課堂的簽到功能讓學生進行掃碼簽到，相比于傳統(tǒng)授課方式中教師口頭點名的方式，該方式大大節(jié)約了課堂時間。其次，教師通過雨課堂的在線答題功能，發(fā)送預習測試題至學生手機端，讓學生在限定時間內(nèi)提交答案，答題結(jié)束后可將雨課堂自動統(tǒng)計的答題情況進行投屏，并針對錯誤率較高的題目進行解析。預習測試環(huán)節(jié)的設(shè)置一方面檢測了學生的預習效果，另一方面也能督促學生進行課前預習，同時還為預習部分成績評定提供了數(shù)據(jù)參考。在學生進行了充分課前預習的基礎(chǔ)上，課上教師不再對實驗原理、儀器試劑、數(shù)據(jù)分析等進行詳細講解，而是針對每次實驗課的重點和難點問題進行講解，比如紙層析法分離鑒定氨基酸實驗中平衡的作用、肝臟谷丙轉(zhuǎn)氨酶活力測定實驗中標準管、對照管和空白管設(shè)定的目的等。授課過程中，教師講課的每一頁幻燈片都會通過雨課堂即時發(fā)送到學生手機端，方便學生保存課件并回顧課程內(nèi)容，不用再忙于記筆記而無法全身心投入到老師的講解中，遇到?jīng)]聽懂的內(nèi)容，學生還可以進行“不懂”反饋，方便教師有針對性地進行重點講解。對于某些儀器設(shè)備的操作，比如移液器的使用，在學生觀看了預習視頻的基礎(chǔ)上，可通過雨課堂隨機點名的方式，選擇一個學生進行操作展示，其他學生根據(jù)該同學的展示找出操作中存在的問題，進行討論，從而加強學生對儀器操作的掌握，調(diào)動學生參與課堂的積極性。此外，教師還可以全程開啟彈幕和投稿功能，這樣學生在聽課過程中，或者在實驗操作過程中遇到問題，都可以通過彈幕或者投稿的方式反饋給教師，教師及時予以解答，這種方式增強了課上的師生互動，帶動了課堂氣氛，拉近了師生距離。雨課堂授課結(jié)束后會自動生成一份課堂分析報告，里面記錄了簽到、隨機點名、預習測試、發(fā)送彈幕等所有學生的課堂行為（如圖3所示），為教師進行課堂表現(xiàn)部分成績評定提供了參考依據(jù)，從而幫助教師量化了解學生的學習效果，更好地進行教學反思。

3. 課后線上討論和報告批改

實驗課結(jié)束后，在雨課堂討論區(qū)針對每一次的實驗主題發(fā)布多個思考題，讓學生進行討論，學生也可以將自己遇到的實驗相關(guān)問題，如實驗操作、特殊現(xiàn)象、數(shù)據(jù)結(jié)果等，發(fā)布在相應實驗的討論區(qū)內(nèi)，和其他同學或者老師進行交流。學生參與討論的情況也會納入平時成績的考核當中，以此鼓勵學生積極思考，參與討論。每次實驗課結(jié)束后，教師在雨課堂發(fā)布作業(yè)，學生可以將撰寫的實驗報告拍照上傳至雨課堂，教師在線即可完成實驗報告批改，一方面實現(xiàn)了報告無紙化，另一方面由于隨時隨地都可以進行實驗報告批改，也提高了效率，可以更快地將批改結(jié)果反饋給學生（如圖4所示）。

三、基于雨課堂的混合式教學效果分析

（一）課前預習完成度高，預習效果有據(jù)可循

相比于之前教師無法掌握學生預習情況，以至于部分學生敷衍預習，甚至不進行預習的情況。使用雨課堂后，學生預習情況十分清楚，包括預習時長和預習測試得分，這樣形成一種無形的驅(qū)動力，驅(qū)使學生必須認真進行課前預習，從而提高了課前預習完成度和預習效果。根據(jù)雨課堂提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年春季學期生物化學實驗課累計推送預習視頻10個，三個教學班共計71人，預習視頻完成率達97%;預習測試習題26道，平均測試成績84.8分。

（二）課堂教學效率提高，課堂氣氛更加活躍

相比于口頭點名，雨課堂的掃碼簽到功能極大地節(jié)約了上課時間，同時學生簽到的時間也有記錄，如此，來與不來，遲到與否一目了然，方便教師進行考勤統(tǒng)計。此外，由于課前學生已經(jīng)進行了課前預習，課上教師不再對實驗原理、儀器試劑、數(shù)據(jù)分析等進行詳細講解，而是帶著學生對每個實驗的內(nèi)容進行梳理，并且對重難點問題進行進一步講解和討論，這樣，不僅學生對整個實驗的理解更加清晰透徹，而且還在有限的時間里增加了知識由教師到學生的傳輸效率。使用雨課堂授課期間，偶爾的隨機點名、彈幕、紅包功能的使用，讓課堂氣氛更加活躍，學生參與感增強，注意力也更加集中，無形中也拉近了師生間的距離。

（三）實驗報告批改周期縮短，反饋更加及時

相比于傳統(tǒng)的紙質(zhì)實驗報告，使用雨課堂提交電子實驗報告，并進行在線批改，使得報告隨時隨地，手機電腦均可以批改，大大縮短了實驗報告的批改周期，學生也可以在提交報告后，及時查詢教師的批改意見及報告得分，這種及時的反饋可以讓學生及時知道自己在實驗中存在的不足，并在之后的實驗中及時改進，有助于學生實驗能力的提高。

（四）教學過程留痕，評價更有依據(jù)

雨課堂會全流程記錄學生的線上學習情況并提供完整的線上學習數(shù)據(jù)和線下課堂中學生的出勤數(shù)據(jù)和互動數(shù)據(jù)。教師可以通過雨課堂批量將數(shù)據(jù)導出進行統(tǒng)計分析。通過數(shù)據(jù)分析，教師可以清晰掌握學生線上學習的總時長、完成時間等信息，以及線下課堂中學生的預習測試和參與互動情況，包括預習測試得分、答題速度、隨機點名、發(fā)送投稿和彈幕等信息?；谶@些數(shù)據(jù)，教師在對學生進行平時成績評定時就可以有據(jù)可循。

雖然基于雨課堂的混合式教學取得了明顯的教學效果提升，但是仍存在一些有待改進的地方，比如目前的微課視頻主要包括教師自己錄制的PPT課件，內(nèi)容偏重于文字講解，缺乏生動的視頻，學生在預習時難免覺得枯燥，此外，下載的一些慕課視頻或操作視頻由于版權(quán)限制清晰度有限，而且由于使用儀器的差異，有些操作視頻和實際操作難免有所差異，容易讓學生產(chǎn)生疑惑。因此，未來還需要增加對于生物化學實驗課的精力投入，針對所開設(shè)的實驗內(nèi)容和實際使用的儀器設(shè)備，制作一些生動精美的微課視頻，進一步提高學生的預習效果。

四、結(jié)束語

生物化學在生命科學領(lǐng)域的地位舉足輕重，由于其本身就是一門實踐性非常強的學科，因此生物化學實驗和理論課一樣，對于學生能力的培養(yǎng)具有十分重要的意義。雖然各個高校開設(shè)生物化學實驗的背景、教學計劃和教學內(nèi)容設(shè)計都有所差異，但是大家都在積極探索最適合的、最佳的生物化學實驗教學方式，以不斷提高生物化學實驗教學的質(zhì)量[14-16]。隨著信息技術(shù)不斷融入教學活動，混合型教學、智慧教學等已經(jīng)成為教育領(lǐng)域新的發(fā)展方向。實驗教學和理論教學本質(zhì)都是教學，雖然實驗教學有其獨特的特點，但適用于理論教學的信息技術(shù)手段同樣可應用于實驗教學，實踐表明開展線上線下混合式實驗教學的嘗試與探索，不僅提高了實驗教學的教學效果，同時也增強了學生創(chuàng)新思維和自主學習能力的培養(yǎng)，值得在實驗教學中進一步推廣。

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