基于“雨課堂”的生物化學“翻轉課堂”教學模式研究與實踐

吳秀云 陳鯉翔 張靜 付留洋 張一果

摘 要：為提高高校生物化學課程與教學的質量，擬實施“雨課堂”智慧教學工具及“翻轉課堂”相結合的教學模式研究與實踐。基于翻轉課堂內容的設計與篩選，利用“雨課堂”構建翻轉課堂的任務單，成立翻轉課堂合作組，以小組合作形式展示學習成果;課上利用“雨課堂”彈幕與投稿功能增加學生的課堂參與度，教師起到引導作用，發(fā)布限時習題測驗提高知識點的掌握程度;課下利用“雨課堂”布置豐富多樣的作業(yè)，體現(xiàn)科研前沿性。運用“雨課堂”和翻轉課堂重構傳統(tǒng)課堂，構建師生動態(tài)教學互動，學生多級反饋驅動教師精準引導，以形成性評價體系促進學生自主學習。

關鍵詞：生物化學;“雨課堂”;翻轉課堂

現(xiàn)代生命科學的發(fā)展日新月異，特別是進入20世紀以來，更是突飛猛進。生物化學領域的研究是現(xiàn)代生命科學研究的重要分支，是以闡明生物體內的生命活動的基本化學規(guī)律為研究目標的學科。“生物化學”課程是生物類學科，包括生物技術、生物工程、生物信息學、植物科學與技術等專業(yè)的重要基礎核心課程之一，也是其他醫(yī)學和食品等專業(yè)的基礎理論課程，更是相關專業(yè)研究生入學的經典考試科目。生物化學理論以及實驗技能的不斷補充和完善為生物化學教學工作者發(fā)起了嚴峻的挑戰(zhàn)，同時對于教師和學生理解和掌握生物化學這門基礎必修課也提出了更高的要求，生物化學教學模式改革勢在必行。

在“互聯(lián)網+”的大時代背景下，大批MOOC、在線開放課程及各種在線學習工具不斷涌現(xiàn)，在教學活動中翻轉課堂的研究與應用越來越多[1]。翻轉課堂是指使用現(xiàn)代教育技術將“課上”與“課下”顛倒。首先學生在課前學習MOOC、微課和閱讀材料等上課資料[2]，然后在課堂時間通過成果展示、討論、辯論及問題解析等活動掌握知識點。翻轉課堂教學模式應用于生物化學課堂，使學生更多的參與到課堂教學中，打破傳統(tǒng)課堂中教師高壓灌輸知識，學生被動接受知識的模式，旨在鍛煉學生的自主學習意識，通過合作互助方式提高學生的團隊協(xié)作能力，最終培養(yǎng)學生終身學習的能力。

“雨課堂”是一款2016年推出的智慧教學工具，由學堂在線（由清華大學研發(fā)出的中文MOOC平臺）與清華大學在線教育辦公室共同研發(fā)。它將教學工具融入微軟PowerPoint軟件和智能手機應用程序微信中，在課前預習、課堂教學和課后提升各環(huán)節(jié)構建時時溝通平臺，促進師生互動教學模式的建立，提供教學改革的新方式[3-4]。

基于“雨課堂”的翻轉課堂教學模式易于教師向同學們發(fā)布課前學習資料，課中可以充分調動學生參與課堂的積極性，便于教師對翻轉課堂的課上知識點考查，把握學生的掌握程度，及時進行課上指導、課下發(fā)布作業(yè)和討論工作。教師充分利用“雨課堂”的多種分享互動功能，為學生提供全方位多角度的學習平臺，利用開展翻轉課堂的課堂活動，高效調動學生參與課堂教學的積極性，促進學生自主學習，從單一接受知識的模式轉變?yōu)橹鲃訉W習模式，抓住知識點，掌握重難點，提高理論實踐能力，最終取得較為滿意的教學效果[5]。

1 “生物化學”課程現(xiàn)狀與學生情況分析

高校生物化學課程多是采用書本的理論知識和一成不變的教學實驗相結合的教學模式。但生物化學牽涉的生化反應多，機理復雜，知識點繁多，許多知識理論體系較為抽象，均使學生的學習和理解較為困難[6]。

目前鄭州大學生命科學學院開設的“生物化學”課程，面向所有生物科學大類的學生，是大學二年級第一學期的一門重要的核心基礎課程。學生對于課程的一些基本概念的初識來源于高中生物課程，所以學業(yè)基礎薄弱。學生在大學一年級所學習的化學基礎理論課程，包括無機化學、有機化學等，對本課程學習影響較大。如果化學基礎知識學習不扎實或者概念理解不充分，對于生物化學重要知識點的掌握會造成一定困難。而學生在大學一年級學習的專業(yè)基礎課只有動物學和植物學，屬于宏觀生物學，而本課程屬于微觀生物學范疇，所以會有學習基礎不齊的現(xiàn)象。

學生00后的特點突出。學生綜合素質比較高，學習能力比較強，對于“雨課堂”這種新興學習平臺能較快熟練掌握，能利用該平臺與老師進行教學配合。但是學生自我意識較強，合作意識薄弱，需要提升翻轉課堂小組的合作精神。學生頭腦靈活，思維活躍，能有效地利用互聯(lián)網手段來拓寬知識面，接受新鮮事物能力強，但是缺乏辨別力，需要教師針對翻轉課堂任務單的設置來進行正確引導。學生自信張揚，但是心理問題凸顯，抗挫能力比較弱，教師需要及時針對學生翻轉課堂小組的任務完成情況進行合理的指引，隨時進行有效的雙向溝通。

2 基于“雨課堂”平臺翻轉課堂的設計與實施

本項目將在充分研究課程特點及學生的學習特點的基礎上，實現(xiàn)翻轉課堂教學設計。考慮學生已構建的知識體系，設計篩選合適的翻轉課程內容。舉例第六章蛋白質功能與進化進行翻轉課堂，因為通過第二章蛋白質的構件——氨基酸，第三章蛋白質的通性、純化和表征，第四章蛋白質的共價結構，第五章蛋白質的三維結構的學習已經讓學生對于蛋白質的結構有了一定的理論基礎，學生易于接受與開展。舉例第十三章核酸通論，因為學生在高中生物課程中對核酸存在一定了解，學生可以由此為基礎開展翻轉課堂活動。

2.1 基于“雨課堂”平臺翻轉課堂的設計

課前教學設計：根據(jù)課程的知識目標點，設計學生翻轉課堂需要自主學習的知識要點，并突出教學重難點，提高學生自學的掌握度。根據(jù)課程的能力目標點，“雨課堂”發(fā)布筆者生化教學團隊的MOOC視頻、自制的微課視頻，篩選并整理前沿領域的科研文獻等。根據(jù)課程的思政目標，聯(lián)系時政，挖掘設計課程思政指標點，強調家國情懷和科研精神。結合知識目標、能力目標和思政目標形成生化課程獨特的翻轉課堂任務單。生物化學學科不乏眾多諾貝爾獎成果，在任務單中加入重大科學成果的介紹，傳播科學家在追求真理的道路上積極探索、勇于創(chuàng)新和堅韌不拔的精神，激發(fā)學生參與科研的強烈興趣。尤其可以突出介紹中國貢獻，比如在第十三章《酶通論》時介紹中國近代生物化學科研事業(yè)奠基人王應睞在酶化學與營養(yǎng)代謝的突出成果。比如在第五章蛋白質的三維結構的翻轉課堂任務與教學計劃的時間安排剛好趕上公布諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，翻轉課堂任務單中可以講述諾貝爾獎獲獎者的事跡，第一時間拓寬學生的眼界和知識面，讓學生及時瞄準科學前沿，同時借此激勵學生邁入探索科學的道路，利用已學的生物專業(yè)知識思考和解決科學問題，為社會做出貢獻。

課堂活動設計：學生將以小組形式通過PPT、思維導圖、課堂演示等形式展示學習成果，利用鄭州大學智慧教室系統(tǒng)，更好地進行小組談論。教師通過“雨課堂”中隨機點名、隨堂測驗和投票等形式掌握學生對知識點的理解情況，有的放矢地引導學生，掌握教學難重點。隨機選取一組同學，進一步拓寬激活學生知識面，做好科學前沿的延展工作。

課后提升設計：教師通過“雨課堂”布置課后練習題、科學前沿專題討論、綜述生物化學相關諾貝爾獎獲得者的研究內容、翻譯相關的專業(yè)英文文獻、制作章節(jié)思維導圖等豐富多樣的課后作業(yè)。學生完成后可進行教師點評及學生互評，最終完成過程性評價體系。

2.2 基于“雨課堂”平臺翻轉課堂的實施

生物化學知識點繁多，好多內容貌似是割裂的，實際存在極強的規(guī)律性，尤其是針對各類生物大分子的學習。通過課前、課中和課后的教學設計，精心策劃并統(tǒng)籌規(guī)劃教學內容和教學活動，這樣能從生化的學習規(guī)律上著手，從而整體上把握生化課程內容。

2.2.1 課前學習做好分組，翻轉課堂學習任務要有深度

在翻轉課堂的教學模式中，教師首先在傳統(tǒng)講授為主的課堂教學中以實際講課為范例，向學生說明如何利用翻轉課堂任務單進行課堂講授，突出教學中知識目標、能力目標和思政目標的體現(xiàn)，教導學生如何準備一堂課，如何講解一個知識點。利用“雨課堂”平臺成立學生翻轉課堂合作組。該組可以和生物化學實驗課程的實驗小組相同，便于學生將理論知識與實踐能力相結合，增強合作組的凝聚力。每組4～5名成員，嚴格控制人數(shù)。把生物化學內容分成模塊，以蛋白質、糖和脂質等模塊按照分好的小組進行講解。在選擇的過程中可以采用抽簽的方式，這樣相對做到公平公正。學生在課堂講授環(huán)節(jié)，講解知識點的過程中可以從老師發(fā)布的翻轉課堂任務單出發(fā)，詳細閱讀相關的資料，還可以自行查閱其他網絡學習資源，提高學生查閱文獻資料和解決問題的能力。學生在整理相關的資料之后，每個人需要做知識點的梳理和整合的工作，小組可以通過多種形式陳述自己對知識點的理解和講授的思路，各抒己見，共同討論并且完成PPT的設計與制作，力爭PPT整體效果引人入勝、環(huán)環(huán)相扣、色彩布局得當，講授過程做到語言合理順暢，知識點講解透徹，并能有和知識點相關的近期科研成果的簡單介紹。并根據(jù)老師所布置的翻轉課堂時間把握好整體講授節(jié)奏，提前準備可能會遇到的提問，做到小組提前彩排，把握時間，充分準備。教師在班級微信群中指導學生，時時反饋準備進度，以確保在智慧教室翻轉課堂的展示時間優(yōu)質完成任務，建立多重反饋機制。

2.2.2 課中翻轉課堂教學內容和活動高度契合

課堂教學中小組匯報時長為15分鐘，包括12分鐘講授環(huán)節(jié)和3分鐘提問環(huán)節(jié)，匯報人為隨機選取組內學生，其他同學和老師作為學習者，并根據(jù)課堂表現(xiàn)進行打分。十項打分標準為多媒體課件的制作情況、導入課程情況、語言流暢度、內容熟悉度、知識點講授、重難點突出情況、科學前沿性、課堂氣氛活躍情況、把握時間情況、回答問題情況。講授環(huán)節(jié)中其他同學可以通過“雨課堂”平臺的彈幕功能參與互動。提問環(huán)節(jié)中結合智慧教室的小組圍坐模式，先是組內討論，再進行提問與講解過程，師生共同梳理重難點，達到課堂互動內化知識。教師在“雨課堂”發(fā)布小測驗檢測學生掌握情況，根據(jù)學生所講的內容和學生不明白的地方進行補充說明，讓知識體系更加完善，牢固掌握教學重難點和了解前沿科學領域知識。

2.2.3 課后翻轉課堂作業(yè)布置豐富多樣，有一定科研前沿性

課后，學生復習課程內容（視頻、PPT等），上傳作業(yè)，進一步加深對教學重難點的掌握。引導學生在“雨課堂”討論平臺開啟全員討論。作業(yè)類型豐富多樣，包含獨立作業(yè)及小組作業(yè)，利于學生拓展知識面與能力培養(yǎng)。我院生物化學團隊教師具備很強的科研實力，主持參與多個國家級和省級項目，會著重為學生提供科學前沿性的知識分享與思考。

3 基于“雨課堂”平臺翻轉課堂模式的實施效果與啟發(fā)

翻轉課堂教學模式是以學生學習為主體的教學活動，教師通過“雨課堂”為學生提供視頻、PPT等自學資料，引導學生課前了解基本知識點，學生通過自學熟悉知識點，尤其針對生化中抽象難懂的知識點，在組織語言和制作多媒體課件的過程中進一步加深提高知識點的掌握程度。預習與講解的過程對于知識的理解與掌握高于傳統(tǒng)教學。

采取翻轉課堂教學模式，實質上通過學生自主學習使學生進一步了解生化學科的內在規(guī)律，促進學生自主思考的過程，并積極掌握生化實踐技能，弱化學生被動依賴的情緒，加強學習參與感與自主學習的成就感。而“雨課堂”平臺更是為翻轉課堂提供了便捷的實施保障，在全過程全方位為翻轉課堂的實施保駕護航。

翻轉課堂教學模式的開展需要教師為學生在海量的資料中篩選出高質量的學習資源，更好地更新現(xiàn)有的生物化學教材的知識，同時為輔助學生自學提供關鍵的信息指導。依托團隊創(chuàng)辦的鄭州大學生物化學MOOC，以及其他在線課程、微信公眾號等學習資源，進一步提升了本課程構建翻轉課堂體系的優(yōu)勢。

結語

基于“雨課堂”實施翻轉課堂教學，將翻轉課堂帶入課堂教學，促使它們強強聯(lián)合。選擇以學生為主體的教學策略去設計教學內容組織方式，并做到因材施教，促進每個學生的充分發(fā)展。而我們的“生物化學”課程將翻轉課堂融入課程教學中，依托生物化學團隊MOOC平臺，結合互聯(lián)網教育資源，打造系統(tǒng)化翻轉課堂教學模式，鍛煉學生的自主學習意識，提高學生的團隊合作能力。運用“雨課堂”平臺重構傳統(tǒng)課堂，構建師生動態(tài)教學互動，學生多級反饋驅動教師精準引導。“雨課堂”平臺數(shù)據(jù)采集學生學習的全過程，以形成性評價體系促進學生自主學習。

參考文獻：

[1]楊春梅.高等教育翻轉課堂研究綜述[J].江蘇高教，2016（01）：59-63.

[2]張偉，張宏，戴春瀟.關于“翻轉課堂”教學模式的探討[J].教育教學論壇，2020（33）：281-282.

[3]王麗.智慧教育背景下高校課堂教學改革探索[J].科技視界，2021（25）：148-149.

[4]張國培.論“互聯(lián)網+”背景下的雨課堂與高校教學改革[J].中國成人教育，2017（19）：94-96.

[5]李倩瑋，陳春茂.“生物化學”翻轉課堂教學模式的研究與探索[J].教育教學論壇，2020（50）：206-207.

[6]閻敬，胡博，姜靜宜，王國麗，馮晨，王華芹.混合式教學法在本科生生物化學教學中的應用[J].基礎醫(yī)學與臨床，2020，40（01）：124-127.

基金項目：鄭州大學2021年教育教學改革研究與實踐項目（2021ZZUJGLX176）

*通訊作者：吳秀云（1987— ），女，天津人，博士，副教授，研究方向：紅細胞發(fā)育。