基于雨課堂的混合式教學模式在生物化學中的應用*

章素平，尤忠毓，孫詩清，趙惠明，馮德明

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

大學跨學科教育是我國高等教育變革的發展趨勢，是我國未來復合型人才培養目標的時代要求和發展需求[1]。環境工程專業開設的生物化學就是典型的跨學科。生物化學課程內容深奧且分散、跳躍性大，很多基本概念及生物化學反應過程復雜抽象，對于沒有豐富的基礎知識儲備的環境工程專業學生來說是一大學習挑戰[2]。而且生物化學對于該專業而言只是一門“輔助”課程，通常課時短，如何選擇與環境工程應用相關的教學內容，高效地做到跨學科創新性人才培養的目標，對教師來說也是一大挑戰[3]。

雨課堂是在移動互聯網與大數據背景下由清華大學推出的智慧教學工具[4]。以雨課堂為關鍵詞在中國知網數據庫中進行檢索(2020年1月檢索)，共檢索到1616篇文獻。從2016年4月至2020年1月，每年的文獻數量分別是18、122、438、1023、10篇。進一步分析雨課堂的相關文獻發現，研究內容主要圍繞以下幾方面：基于雨課堂的混合式教學模式在各課程中的應用與實踐；雨課堂支持下翻轉課堂的應用研究；雨課堂的介紹以及其對教學的影響和意義等。由此可見，雨課堂的相關研究已經成為教育信息化和教育教學改革的熱點。同時，已有實踐經驗表明[5-6]，基于雨課堂的混合式教學模式與傳統教學模式相比，具有更好的教學效果，同時能夠培養和提高學生的自主學習能力和綜合素質。

本文以本校環境工程專業生物化學課程的生物氧化章節為例，探討基于雨課堂的混合式教學模式在跨學科課堂教學中的應用。

1 基于雨課堂的混合式教學模式實踐

傳統的課堂教學過程中，教師需要利用課堂時間介紹生物氧化的概念和特點、呼吸鏈、氧化磷酸化及機制。在本章節內容中，生物氧化的概念和特點簡單易學，而呼吸鏈和氧化磷酸化抽象難以理解。為了提高跨學科課堂教學的效果，將生物氧化內容的學習調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、特點及二氧化碳的生成簡單易學，做成課前資源供學生們自學完成。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制的介紹。課后，利用雨課堂推送相關知識點的擴展內容，延伸課堂教學的內容。同時利用雨課堂進行過程性考核，從課前、課中、課后全程考核評價，上述簡要過程見圖1。具體的教學實踐過程如下：

圖1 基于雨課堂的混合式教學過程中教學內容的簡要示意圖

1.1 課前的教學設計和資源發布

表1 課前自學任務及各部分分值

為更好地實施跨學科課堂教學，課前教學引導要和課堂教學內容具有相關性，且應兼具趣味性，更貼近學生的實際生活，增強他們的感性認識，最終提高他們對課堂教學的好奇心。同時教師可通過課前教學了解學生的知識結構，以此調整課堂教學內容，提高課堂教學的有效性。因此，本環節主要借助雨課堂，讓學生在課前完成自學任務(表1)，自學任務在開課前發至學生手機端，要求學生在開課前1天完成。自學任務包括一個視頻、帶語音旁白的PPT和一個課前自學任務單。視頻的內容是運動員在賽場上的各種田徑比賽，該視頻用來引入PPT內容。PPT標題是“運動時ATP怎么供應？”，內容主要圍繞什么是ATP、人體運動時的三大供能系統、生物氧化的概念及二氧化碳的生成。學生完成學習該帶有語音旁白的PPT之后，再完成一個課前自學任務單。任務單根據PPT內容給出相應的測試題，比如人體進行各項生命活動所需能量的直接來源是------？；人體運動時的三大供能系統是-------？生物氧化過程中二氧化碳如何生成？等。課前的每項任務設定不同的分值(見表1)，要求學生完成所有任務，雨課堂平臺統計每位學生的學習分數及學習情況，該分數納入學生的過程考核。課前自學任務的設計旨在聯系日常生活中的現象，將生物化學對生活影響巧妙地滲透入專業知識教學中，激發學生的求知欲，提高學生的學習主體意識。通過上述設計，學生利用課前自學任務了解自己的學習效果，并帶著問題進入課堂教學環節，形成了以學生為主導的教學活動；老師則通過跨學科整合資源并通過雨課堂發布的方式，提前了解學生的知識結構，以此調整教學內容，并完成了生物氧化概念、二氧化碳的生成等基礎知識在課前的傳遞。

1.2 課堂教學設計和實施

正式開始上課前，學生通過掃描課堂的二維碼完成簽到并進入課堂。教師按照傳統的線下教學模式開展課堂教學，教學內容會聯系生活實踐并結合專業需要，主要讓學生思考解決兩個問題，即生物氧化過程中水和ATP如何生成，具體的課堂教學過程如表2所示。首先，教師通過圍繞預習內容進行知識點回顧，解答學生在預習過程中遇到的問題。生物氧化主要分成三個問題：二氧化碳(課前學生已自學完成)、水和ATP如何生成？之后以與環境工程領域相關的問題引入新課，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，提問體內生物氧化水的生成過程，引出電子呼吸鏈的新課內容。接著結合動畫視頻，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布相關新授內容的習題，檢測學生的掌握情況并以此適當調整課堂教學進度。習題的內容主要用于檢測學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，教師可以適當引導比如把細胞膜比喻成攔水大壩等啟發學生思考與討論。根據學生的討論結果，教師總結氧化磷酸化及偶聯機制，并適時發布相關習題檢測學生掌握情況。最后，教師小結本課內容并要求學生思考所學內容如何開展實際應用，以此為課后的學習做鋪墊。

表2 課堂教學具體過程

在課堂教學過程中，利用雨課堂，學生的手機端能接收到教師授課的幻燈片，且每頁幻燈片都設“不懂”和“收藏”按鍵，學生可以將不懂的知識標記并反饋給教師，教師以此調整授課節奏。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，運用“彈幕”功能很大程度的激發了學生討論的氛圍。此外，課上習題測試的結果通過雨課堂在線實時統計數據，教師可以根據數據調整教學進度，學生可以檢測自己對知識的掌握情況。

1.3 課 后

課程結束后，教師根據雨課堂統計的“課后小結”對教學過程進行教學反思和總結，并向學生推送課后資源，學生按要求完成相關學習，雨課堂會統計相關的學習情況反饋至教師端。利用雨課堂可以實現課堂教學的延伸，而跨學科教學更側重實現學習成果的實用性，學生在學習之后能夠利用課堂傳授的知識更好的解決問題。因此，課后的資源發布除了檢測學生對知識點的掌握情況外，更為側重的是擴大學生的知識面，強調學習后的應用能力。本章節重點內容呼吸鏈和氧化磷酸化的應用研究有不少。故本環節課后發布了少量習題檢測學生的掌握情況。同時介紹了呼吸鏈和氧化磷酸化原理的應用——生物燃料電池的相關研究論文及在廢水處理上的應用，啟發學生利用所學的呼吸鏈和氧化磷酸化的知識開展實際應用。

2 教學評價

課程結束后，向學生發放調查問卷，共發放并回收調查問卷26份。從回收問卷信息的結果來看，大部分學生對基于雨課堂的混合式教學模式在本課程的應用接受程度較高，88.46%的學生認為開展這種學習方式非常有必要，84.62%的學生認為通過使用雨課堂，他們的學習態度更加積極了。而教師認為通過這種方式開展教學，增加了師生互動，拉近了與學生的距離。通過雨課堂可以清晰看見學生的學習效果和反饋，更能有針對性的開展教學。最為重要的是可以利用雨課堂為載體，整合跨學科教學資源，擴大學生的知識結構，提高學生的知識綜合運用能力。

3 教學反思

雨課堂是新時代教育環境支持混合式教學的利器，基于雨課堂的混合式教學是高校信息化教學改革的一種新思路。它從根本上改變了傳統課堂授課學習模式，有利于培養學生的自主學習能力、分析問題能力和解決問題能力，是一種倡導以學生為主體的學習模式[5]。借助雨課堂平臺推送課前資源，教師要注重多種跨學科學習資源的整合，不僅要注重豐富學生的單學科專業知識，還要引導學生進行多學科的融會貫通。本次教學實踐中，將簡單易學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踐相聯系，以運動視頻引入，用標題“運動時ATP怎么供應？推送PPT，以此引起大家對自學內容的興趣，提高學生對課堂教學的好奇心。利用雨課堂的數據統計功能，教師可以看到課前學習的效果和自學問題的反饋收集，據此教師可以調整課程內容并針對性地可以組織討論并解答學生的疑惑。

課堂教學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。課堂教學采取傳統授課方式，但課堂的內容注重與專業知識、生活實踐等相結合，擴展學生的知識結構，并啟發學生思考學科內容的實用性。整個課堂教學利用雨課堂習題發布和數據自動采集功能，實現課堂教學的過程監控，有助于提高課堂的教學效果。

利用雨課堂進行課后的資源發布，延伸了課堂教學。課后的資源發布除了檢測學生課堂學習效果，更為重要的是要啟發學生思考學科內容的融會貫通，提升學生解決問題的能力，有助于跨學科人才的培養。

利用雨課堂為載體，整合豐富的線上網絡資源，將課前、課中、課后有機的銜接，有助于跨學科資源的整合、推送，實現了學生課下自主學習與課堂積極討論的轉變。此外，雨課堂全過程數據化實踐教學，使得教學從“經驗驅動”變成“數據驅動”，提高了課堂教學效率[7]。因此，基于雨課堂的混合式教學模式在跨學科課堂教學具有一定的普適性。

但跨學科教育對教師具有較高的要求，教師自身應具備跨學科文化素養和知識結構。實際上很多教師都是單一學科背景下的專業對口教育，缺乏跨學科知識的積累，因此對教師自身的能力會有很大的挑戰。為應對時代賦予的挑戰，教師應利用各種培訓機會和網絡資源，不斷提高自身的跨學科教育思想與綜合知識能力水平。

此外，如何保證學生課前和課后學習的真實性和積極性，是目前需要解決的問題。雖然課前導學與課后擴展都計入學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，缺乏有效的監督，數據的真實性仍待考證。因此如何保證學生課前和課后學習的真實性和積極性，仍有待研究。

4 結 語

基于雨課堂的混合式教學模式在生物化學教學的應用表明，該模式借助豐富的網絡資源進一步擴大了教學內容，打破了學科壁壘，促進了學科間知識的交叉融合，這對于培養跨學科人才的培養是極為有利的。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模式是教學改革的趨勢，也是跨學科創新人才培養的一種新型教學模式。