“生物化學(xué)”智慧教學(xué)

朱飛舟 何海倫 鄧梅春

[摘 要] 為了貫徹《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》，深化教育教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“生物化學(xué)”課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，在中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院開展生物化學(xué)智慧教學(xué)。在教學(xué)過程中，利用“雨課堂”將課堂翻轉(zhuǎn)過來，利用線上線下多種資源混合式教學(xué)，將科學(xué)理論聯(lián)系科研和生活實(shí)踐，并在教學(xué)中采用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生綜合能力的目標(biāo)。實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，“生物化學(xué)”智慧教學(xué)的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣高、課堂參與度高、能積極主動思考，取得了較好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 生物化學(xué);智慧教學(xué);一流課程;雨課堂

[基金項(xiàng)目] 2020年度湖南省普通高等學(xué)校課程思政建設(shè)研究項(xiàng)目“課程思政在生物化學(xué)教學(xué)中的探索與實(shí)踐”（HNKCSZ-2020-0036）;2019年度中南大學(xué)深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革研究項(xiàng)目“八年制臨床醫(yī)學(xué)生以創(chuàng)新為基礎(chǔ)的創(chuàng)業(yè)實(shí)踐探索”（2019CG045）;2019年度中南大學(xué)深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革項(xiàng)目“生物化學(xué)創(chuàng)客空間建設(shè)研究與實(shí)踐”（2019CG052）

[作者簡介] 朱飛舟（1974—），男，湖南湘潭人，理學(xué)博士，中南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授（通信作者），主要從事腎上腺腫瘤與繼發(fā)性高血壓研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）14-0036-04 [收稿日期] 2021-07-10

為貫徹落實(shí)全國教育大會和新時(shí)代全國高校本科教育工作會議精神，根據(jù)《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見（教高〔2019〕8號）》（以下簡稱《實(shí)施意見》）和湖南省教育廳相關(guān)文件，進(jìn)一步深化本科教育教學(xué)改革，提升課程教學(xué)質(zhì)量，繼續(xù)建設(shè)中南大學(xué)金課和湖南省級一流本科課程——線上線下混合式一流課程“生物化學(xué)”（2020年），培育“生物化學(xué)”國家級一流課程，我們在中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)生中開展生物化學(xué)智慧教學(xué)。

《實(shí)施意見》指出，按照“兩性一度”的標(biāo)準(zhǔn)開展課程建設(shè)。“高階性”即要促進(jìn)知識、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級思維;“創(chuàng)新性”即課程內(nèi)容要有前沿性和時(shí)代性，教學(xué)形式要體現(xiàn)先進(jìn)性和互動性，學(xué)習(xí)要具有探究性和個(gè)性化;“挑戰(zhàn)度”即課程要有一定難度，老師備課和學(xué)生課下有較高要求，學(xué)生需較多時(shí)間學(xué)習(xí)和思考。智慧教學(xué)較好地實(shí)現(xiàn)了“兩性一度”。智慧教學(xué)的高階性表現(xiàn)在以互動和參與為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，以“知識、能力、素養(yǎng)”為核心的三層次教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)，真正為學(xué)生創(chuàng)造價(jià)值;創(chuàng)新性表現(xiàn)在以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，讓學(xué)生通過主動學(xué)習(xí)、同伴學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)等方式可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，提高課堂教學(xué)效果;挑戰(zhàn)度體現(xiàn)在以創(chuàng)新和非標(biāo)化為參考的考核方式，可以促進(jìn)學(xué)生主動探索發(fā)現(xiàn)[1]。在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代背景下，智慧教學(xué)通過變革傳統(tǒng)教學(xué)方式方法，融合現(xiàn)代化信息技術(shù)，構(gòu)建個(gè)性化、智能化、數(shù)字化的課堂學(xué)習(xí)環(huán)境，是促進(jìn)學(xué)生智慧能力培養(yǎng)的新型課堂[2]，具有“教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、評價(jià)反饋即時(shí)化、交流活動靈活化、資源推送智能化”的特點(diǎn)[3]，課堂上通過師生互動、生生互動、協(xié)同合作，實(shí)現(xiàn)了“教”與“學(xué)”的融合統(tǒng)一。

“生物化學(xué)”智慧教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)在教學(xué)理念、依托平臺、課件、教學(xué)手段、培養(yǎng)學(xué)生能力和教學(xué)效果等方面有較大區(qū)別。在教學(xué)理念方面，生物化學(xué)智慧教學(xué)綜合利用各種信息技術(shù)促使教學(xué)智能化，以學(xué)生為中心;在依托平臺方面，生物化學(xué)智慧教學(xué)綜合依托“雨課堂”、Tronclass、MOOC、互聯(lián)網(wǎng)和其他圖片、視頻處理軟件;在課件方面，生物化學(xué)智慧教學(xué)整合線上線下多種資源;在教學(xué)手段方面，“生物化學(xué)”智慧教學(xué)綜合多種教學(xué)手段，如教師講授、學(xué)生主講、課堂討論、課堂互動，課堂測試、課后答疑等;在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，“生物化學(xué)”智慧教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生理解、綜合、分析、表達(dá)、創(chuàng)新等多種能力;在教學(xué)效果方面，使用“生物化學(xué)”智慧教學(xué)法的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣高，能積極參與課堂、主動思考（表1）。現(xiàn)將“生物化學(xué)”智慧教學(xué)介紹如下。

一、基于“雨課堂”的翻轉(zhuǎn)課堂

“雨課堂”是清華大學(xué)和學(xué)堂在線共同推出的新型智慧教學(xué)解決方案，是教育部在線教育研究中心的最新研究成果，致力于快捷免費(fèi)地為所有教學(xué)過程提供數(shù)據(jù)化、智能化的信息支持。清華大學(xué)于歆杰老師指出：“雨課堂”讓學(xué)生、教師和管理者知道教室里真正發(fā)生了什么。它有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)，幫助教師在提升教學(xué)藝術(shù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)教學(xué)和教學(xué)科學(xué)。借助“雨課堂”，我們真正實(shí)現(xiàn)了將課堂翻轉(zhuǎn)過來的目標(biāo)。

（一）通過手機(jī)完成課前預(yù)習(xí)

理想的課堂應(yīng)該有充分的師生互動，生生互動，在交流中發(fā)生思想的碰撞，產(chǎn)生智慧的火花，體驗(yàn)交流的快樂。要做到這一點(diǎn)，學(xué)生課前必須預(yù)習(xí)。通過“雨課堂”，老師可以將課件在課前發(fā)給學(xué)生，同時(shí)配有講解語音。學(xué)生打開手機(jī)上的“雨課堂”即可觀看。由于智能手機(jī)的移動性，學(xué)生在吃飯、休息等碎片時(shí)間即可完成課件預(yù)習(xí)，比較方便，同時(shí)減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

（二）及時(shí)知道學(xué)生聽沒聽懂

在課堂教學(xué)實(shí)踐中，教師講課的時(shí)候同時(shí)在想：我講的內(nèi)容學(xué)生聽懂了嗎？由于教師在講課時(shí)學(xué)生并不好打斷老師進(jìn)行反饋，并且教室里學(xué)生眾多，老師無法掌握每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。“雨課堂”使這個(gè)問題迎刃而解。在課堂上，如果學(xué)生沒有聽懂某個(gè)知識點(diǎn)，可以在手機(jī)上相關(guān)PPT幻燈片上點(diǎn)擊“不懂”，老師在手機(jī)上可以隨時(shí)查看，及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。

（三）師生互動，生生互動

智慧教學(xué)強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心的教學(xué)理念”，“雨課堂”為實(shí)現(xiàn)這一理念提供了有力工具。在“雨課堂”中，學(xué)生可以發(fā)彈幕，盡興表達(dá)思想，提想法，與同學(xué)交流，彈幕內(nèi)容通過課堂上的屏幕讓全體師生看到。教師提問后，學(xué)生投稿回答問題，教師與學(xué)生可以就投稿的內(nèi)容在課堂上分析和討論。翻轉(zhuǎn)課堂中學(xué)生可以上臺主講某個(gè)問題，然后開展課堂討論。“雨課堂”有討論區(qū)，學(xué)生可以盡情發(fā)表意見，沒有時(shí)間和空間的限制。

（四）開展課堂測驗(yàn)和問卷調(diào)查

傳統(tǒng)課堂開展課堂測驗(yàn)比較麻煩，需要打印、分發(fā)、收集、批改和統(tǒng)計(jì)等工作，費(fèi)事費(fèi)力。“雨課堂”輕松搞定課堂測驗(yàn)。教師只需要在電腦上將測試題目上傳，設(shè)置答題時(shí)間，學(xué)生即可在手機(jī)上答題，其余批改和統(tǒng)計(jì)等工作均由“雨課堂”完成。同理，“雨課堂”輕松完成問卷調(diào)查，教師迅速地獲得學(xué)生的反饋。

（五）課后答疑

傳統(tǒng)課堂老師上完課就走了，課后學(xué)生與老師交流受到時(shí)間和空間的限制。“雨課堂”有討論區(qū)，學(xué)生通過手機(jī)留言，教師通過手機(jī)回復(fù)，在線上就完成了。

二、充分利用線上線下多種資源混合式教學(xué)

（一）充分利用線上資源輔助教學(xué)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在云端積累了海量的信息與資源。在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代，可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)上的資源支持教學(xué)。例如，闡述重要科學(xué)理論時(shí)，由于這些理論許多獲得了Nobel獎(jiǎng)，我們會打開Nobel獎(jiǎng)官方網(wǎng)站相關(guān)獲獎(jiǎng)?wù)呔W(wǎng)頁，其中有獲獎(jiǎng)?wù)吆瞳@獎(jiǎng)理論的詳細(xì)信息，還有同行專家對該獎(jiǎng)項(xiàng)的評價(jià)，有些還有視頻。有時(shí)，我們會講科學(xué)家們科學(xué)發(fā)現(xiàn)的故事，介紹標(biāo)志性論文。我們會將網(wǎng)頁鏈接和論文發(fā)給學(xué)生，學(xué)生在手機(jī)上即可觀看。另外，百度百科有文有圖有視頻，幾乎涵蓋了生物化學(xué)重要的名詞，是一個(gè)很好的線上教學(xué)資源。

（二）學(xué)生通過生物化學(xué)MOOC線上學(xué)習(xí)

中南大學(xué)生物化學(xué)課程團(tuán)隊(duì)在中國大學(xué)MOOC開設(shè)了生物化學(xué)MOOC，網(wǎng)址https：//www.icourse163.org/course/CSU-1207188806。有老師授課，還有習(xí)題，面向中國所有學(xué)生開放。自2019年上線以來，已經(jīng)有23905人參加學(xué)習(xí)。學(xué)生評價(jià)：“不管是作為課前預(yù)習(xí)還是課后復(fù)習(xí)都是非常棒的，太強(qiáng)了！”

（三）使用動畫闡明生物學(xué)過程

生物化學(xué)的分子、理論和過程等比較抽象，學(xué)生難以理解。綜合利用線上線下的多種動畫資源，將抽象的內(nèi)容生動化、具體化、形象化，方便學(xué)生理解掌握。

三、理論聯(lián)系實(shí)踐

“一流課程”的高階性指培養(yǎng)學(xué)生綜合、分析等高級思維和解決復(fù)雜問題的能力。問題往往來源于科研和生活實(shí)踐。在課堂上將生化理論與科研、生活實(shí)踐聯(lián)系起來，有助于提高學(xué)生解決問題的能力。首先，將科學(xué)理論聯(lián)系科研實(shí)踐。例如，我們在講解轉(zhuǎn)錄后加工的RNA前體剪接時(shí)，會講到GT—AG法則。如果內(nèi)含子的5’端GT或3’端AG發(fā)生突變，則可能造成異常RNA剪接。我們會告訴學(xué)生，在科研實(shí)踐中，我們收集到一個(gè)多發(fā)性內(nèi)分泌腫瘤1型（multiple endocrine neoplasia type1， MEN1）家系，測序發(fā)現(xiàn)該家系患者的MEN1基因第9個(gè)內(nèi)含子的5’端第一個(gè)堿基G突變?yōu)镃（MEN1 IVS9+1G>C），導(dǎo)致MEN mRNA前體異常剪接，提前產(chǎn)生終止密碼子，翻譯在C端的核定位信號肽編碼區(qū)之前提前終止，表達(dá)的蛋白質(zhì)沒有核定位信號肽，蛋白質(zhì)不能請入細(xì)胞核，因而誘發(fā)多發(fā)性內(nèi)分泌腫瘤1型癥狀[4]。其次，將科學(xué)理論聯(lián)系生活實(shí)踐。在講解蛋白質(zhì)等電點(diǎn)時(shí)，我們講酸性黃漿水點(diǎn)豆腐的原理就是調(diào)節(jié)豆?jié){的pH值至黃豆蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚集，豆?jié){凝固。通過這些教學(xué)，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，解決復(fù)雜實(shí)際問題的能力。

四、用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)服務(wù)教學(xué)

當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)蓬勃發(fā)展。將最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用至教學(xué)中后，賦予教學(xué)一些新的特點(diǎn)。第一，許多從網(wǎng)上下載的視頻時(shí)間長，語音是英文的，直接用于教學(xué)效果不好。使用愛剪輯處理視頻，剪輯視頻片段，配上中文講解、中文字幕和背景音樂，教學(xué)效果大為改善。第二，通過TronClass上傳和下載課件和資料，一切在線上完成，方便老師學(xué)生。第三，針對因COVID19疫情無法來校的學(xué)生，我們用“雨課堂”、騰訊會議上網(wǎng)課，TronClass網(wǎng)考，圓滿完成線上教學(xué)任務(wù)。

五、討論

隨著智慧教學(xué)理念與工具的興起，國內(nèi)已經(jīng)有一些“生物化學(xué)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)將智慧教學(xué)應(yīng)用于生物化學(xué)的教學(xué)實(shí)踐，并取得不錯(cuò)的業(yè)績，如山西醫(yī)科大學(xué)、昆明理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等。山西醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)團(tuán)隊(duì)錄制了微課課程，配有文本資料、練習(xí)題、自測題、課后討論等，這些課程均在學(xué)習(xí)通、愛課程等移動網(wǎng)絡(luò)平臺上線[5]。昆明理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)的智慧教學(xué)均是基于“雨課堂”[6，7]。與同行專家相比，我系的生物化學(xué)智慧教學(xué)靈活地、綜合地運(yùn)用“雨課堂”、MOOC、TronClass、線上資源、其他計(jì)算機(jī)軟件等多種資源服務(wù)教學(xué)，更加顯得生動和豐富。我們從2020年春季在中南大學(xué)實(shí)施生物化學(xué)智慧教學(xué)以來，取得了一定的成績。2020年，生物化學(xué)智慧教學(xué)獲得中南大學(xué)第十屆“三十佳”教學(xué)競賽優(yōu)秀獎(jiǎng)，“生物化學(xué)”獲得湖南省級一流本科課程——線上線下混合式一流課程。根據(jù)對學(xué)生開展問卷調(diào)查教學(xué)效果，將生物化學(xué)智慧教學(xué)與普通教學(xué)進(jìn)行比較，要學(xué)生按照百分制打分。在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣方面，智慧教學(xué)為91.72+2.33，普通教學(xué)為82.32+2.85，P=0.014;在培養(yǎng)獨(dú)立思考能力方面，智慧教學(xué)為94.00+1.70，普通教學(xué)為82.20+2.45，P=0.000;在學(xué)生主動參與課堂方面，智慧教學(xué)為92.28+1.90，普通教學(xué)為81.2+2.95，P=0.003（表2）。但是，由于生物化學(xué)智慧教學(xué)在中南大學(xué)實(shí)施還只有一年多，還有許多地方不完善，需要課程團(tuán)隊(duì)再接再厲，逐步完善。

參考文獻(xiàn)

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On Biochemistry Wisdom Teaching

ZHU Fei-zhou， HE Hai-lun， DENG Mei-chun

（School of Life Sciences， Central South University， Changsha， Hunan 410013， China）

Abstract： In order to implement the Implementation Guideline of the Ministry of Education on the Construction of First-class Undergraduate Courses， deepen the education and teaching reform， improve the teaching quality， and make the Biochemistry course advance， novel and challenging， we applied the Biochemistry wisdom teaching in Xiangya Medical School of Central South University. In the teaching process， we flip the class by using Rain Classroom， adopt mixed teaching using both online and off-line resources， connect scientific theories with scientific research and life practice， and use the latest computer technology in teaching， in order to strengthen the comprehensive ability of students. The teaching practice proves that compared with traditional teaching， students in the Biochemistry wisdom teaching have high interest in learning， high classroom participation， and can think actively. We have achieved good teaching results in Biochemistry wisdom teaching.

Key words： Biochemistry; wisdom teaching; first-class course; Rain Classroom