基于雨课堂的混合式教学模式在生物化学中的应用*

章素平，尤忠毓，孙诗清，赵惠明，冯德明

(1 嘉兴学院南湖学院，浙江 嘉兴 314000；2 嘉兴学院生物与化学工程学院，浙江 嘉兴 314000)

大学跨学科教育是我国高等教育变革的发展趋势，是我国未来复合型人才培养目标的时代要求和发展需求[1]。环境工程专业开设的生物化学就是典型的跨学科。生物化学课程内容深奥且分散、跳跃性大，很多基本概念及生物化学反应过程复杂抽象，对于没有丰富的基础知识储备的环境工程专业学生来说是一大学习挑战[2]。而且生物化学对于该专业而言只是一门“辅助”课程，通常课时短，如何选择与环境工程应用相关的教学内容，高效地做到跨学科创新性人才培养的目标，对教师来说也是一大挑战[3]。

雨课堂是在移动互联网与大数据背景下由清华大学推出的智慧教学工具[4]。以雨课堂为关键词在中国知网数据库中进行检索(2020年1月检索)，共检索到1616篇文献。从2016年4月至2020年1月，每年的文献数量分别是18、122、438、1023、10篇。进一步分析雨课堂的相关文献发现，研究内容主要围绕以下几方面：基于雨课堂的混合式教学模式在各课程中的应用与实践；雨课堂支持下翻转课堂的应用研究；雨课堂的介绍以及其对教学的影响和意义等。由此可见，雨课堂的相关研究已经成为教育信息化和教育教学改革的热点。同时，已有实践经验表明[5-6]，基于雨课堂的混合式教学模式与传统教学模式相比，具有更好的教学效果，同时能够培养和提高学生的自主学习能力和综合素质。

本文以本校环境工程专业生物化学课程的生物氧化章节为例，探讨基于雨课堂的混合式教学模式在跨学科课堂教学中的应用。

1 基于雨课堂的混合式教学模式实践

传统的课堂教学过程中，教师需要利用课堂时间介绍生物氧化的概念和特点、呼吸链、氧化磷酸化及机制。在本章节内容中，生物氧化的概念和特点简单易学，而呼吸链和氧化磷酸化抽象难以理解。为了提高跨学科课堂教学的效果，将生物氧化内容的学习调整并简化为解决三个问题，即二氧化碳、水和ATP是如何生成的？生物氧化的概念、特点及二氧化碳的生成简单易学，做成课前资源供学生们自学完成。线下课堂主要解决两个难题：(1)生物氧化过程中水是如何生成的？讲授过程中完成呼吸链的介绍；(2)生物氧化过程中ATP是如何生成的？，讲授过程中完成氧化磷酸化及机制的介绍。课后，利用雨课堂推送相关知识点的扩展内容，延伸课堂教学的内容。同时利用雨课堂进行过程性考核，从课前、课中、课后全程考核评价，上述简要过程见图1。具体的教学实践过程如下：

图1 基于雨课堂的混合式教学过程中教学内容的简要示意图

1.1 课前的教学设计和资源发布

表1 课前自学任务及各部分分值

为更好地实施跨学科课堂教学，课前教学引导要和课堂教学内容具有相关性，且应兼具趣味性，更贴近学生的实际生活，增强他们的感性认识，最终提高他们对课堂教学的好奇心。同时教师可通过课前教学了解学生的知识结构，以此调整课堂教学内容，提高课堂教学的有效性。因此，本环节主要借助雨课堂，让学生在课前完成自学任务(表1)，自学任务在开课前发至学生手机端，要求学生在开课前1天完成。自学任务包括一个视频、带语音旁白的PPT和一个课前自学任务单。视频的内容是运动员在赛场上的各种田径比赛，该视频用来引入PPT内容。PPT标题是“运动时ATP怎么供应？”，内容主要围绕什么是ATP、人体运动时的三大供能系统、生物氧化的概念及二氧化碳的生成。学生完成学习该带有语音旁白的PPT之后，再完成一个课前自学任务单。任务单根据PPT内容给出相应的测试题，比如人体进行各项生命活动所需能量的直接来源是------？；人体运动时的三大供能系统是-------？生物氧化过程中二氧化碳如何生成？等。课前的每项任务设定不同的分值(见表1)，要求学生完成所有任务，雨课堂平台统计每位学生的学习分数及学习情况，该分数纳入学生的过程考核。课前自学任务的设计旨在联系日常生活中的现象，将生物化学对生活影响巧妙地渗透入专业知识教学中，激发学生的求知欲，提高学生的学习主体意识。通过上述设计，学生利用课前自学任务了解自己的学习效果，并带着问题进入课堂教学环节，形成了以学生为主导的教学活动；老师则通过跨学科整合资源并通过雨课堂发布的方式，提前了解学生的知识结构，以此调整教学内容，并完成了生物氧化概念、二氧化碳的生成等基础知识在课前的传递。

1.2 课堂教学设计和实施

正式开始上课前，学生通过扫描课堂的二维码完成签到并进入课堂。教师按照传统的线下教学模式开展课堂教学，教学内容会联系生活实践并结合专业需要，主要让学生思考解决两个问题，即生物氧化过程中水和ATP如何生成，具体的课堂教学过程如表2所示。首先，教师通过围绕预习内容进行知识点回顾，解答学生在预习过程中遇到的问题。生物氧化主要分成三个问题：二氧化碳(课前学生已自学完成)、水和ATP如何生成？之后以与环境工程领域相关的问题引入新课，即以垃圾堆肥处理的原理(生物氧化)与焚烧(体外燃烧)的异同为切入点，提问体内生物氧化水的生成过程，引出电子呼吸链的新课内容。接着结合动画视频，教师讲授电子传递呼吸链，阐述水的具体生成过程。教师利用雨课堂适时发布相关新授内容的习题，检测学生的掌握情况并以此适当调整课堂教学进度。习题的内容主要用于检测学生对呼吸链的组成和传递顺序的掌握情况。随后以小组为单位讨论生物氧化过程中ATP如何生成的问题。在讨论过程中，教师可以适当引导比如把细胞膜比喻成拦水大坝等启发学生思考与讨论。根据学生的讨论结果，教师总结氧化磷酸化及偶联机制，并适时发布相关习题检测学生掌握情况。最后，教师小结本课内容并要求学生思考所学内容如何开展实际应用，以此为课后的学习做铺垫。

表2 课堂教学具体过程

在课堂教学过程中，利用雨课堂，学生的手机端能接收到教师授课的幻灯片，且每页幻灯片都设“不懂”和“收藏”按键，学生可以将不懂的知识标记并反馈给教师，教师以此调整授课节奏。教师在放映幻灯片时可以适时打开“弹幕”功能，比如在小组讨论ATP的具体生成过程时，运用“弹幕”功能很大程度的激发了学生讨论的氛围。此外，课上习题测试的结果通过雨课堂在线实时统计数据，教师可以根据数据调整教学进度，学生可以检测自己对知识的掌握情况。

1.3 课 后

课程结束后，教师根据雨课堂统计的“课后小结”对教学过程进行教学反思和总结，并向学生推送课后资源，学生按要求完成相关学习，雨课堂会统计相关的学习情况反馈至教师端。利用雨课堂可以实现课堂教学的延伸，而跨学科教学更侧重实现学习成果的实用性，学生在学习之后能够利用课堂传授的知识更好的解决问题。因此，课后的资源发布除了检测学生对知识点的掌握情况外，更为侧重的是扩大学生的知识面，强调学习后的应用能力。本章节重点内容呼吸链和氧化磷酸化的应用研究有不少。故本环节课后发布了少量习题检测学生的掌握情况。同时介绍了呼吸链和氧化磷酸化原理的应用——生物燃料电池的相关研究论文及在废水处理上的应用，启发学生利用所学的呼吸链和氧化磷酸化的知识开展实际应用。

2 教学评价

课程结束后，向学生发放调查问卷，共发放并回收调查问卷26份。从回收问卷信息的结果来看，大部分学生对基于雨课堂的混合式教学模式在本课程的应用接受程度较高，88.46%的学生认为开展这种学习方式非常有必要，84.62%的学生认为通过使用雨课堂，他们的学习态度更加积极了。而教师认为通过这种方式开展教学，增加了师生互动，拉近了与学生的距离。通过雨课堂可以清晰看见学生的学习效果和反馈，更能有针对性的开展教学。最为重要的是可以利用雨课堂为载体，整合跨学科教学资源，扩大学生的知识结构，提高学生的知识综合运用能力。

3 教学反思

雨课堂是新时代教育环境支持混合式教学的利器，基于雨课堂的混合式教学是高校信息化教学改革的一种新思路。它从根本上改变了传统课堂授课学习模式，有利于培养学生的自主学习能力、分析问题能力和解决问题能力，是一种倡导以学生为主体的学习模式[5]。借助雨课堂平台推送课前资源，教师要注重多种跨学科学习资源的整合，不仅要注重丰富学生的单学科专业知识，还要引导学生进行多学科的融会贯通。本次教学实践中，将简单易学的生物氧化概念和二氧化碳的生成利用雨课堂课前推送，推送将课程知识与生活实践相联系，以运动视频引入，用标题“运动时ATP怎么供应？推送PPT，以此引起大家对自学内容的兴趣，提高学生对课堂教学的好奇心。利用雨课堂的数据统计功能，教师可以看到课前学习的效果和自学问题的反馈收集，据此教师可以调整课程内容并针对性地可以组织讨论并解答学生的疑惑。

课堂教学依托课前资源作为铺垫开展，主要解决生物氧化中水和ATP如何生成。课堂教学采取传统授课方式，但课堂的内容注重与专业知识、生活实践等相结合，扩展学生的知识结构，并启发学生思考学科内容的实用性。整个课堂教学利用雨课堂习题发布和数据自动采集功能，实现课堂教学的过程监控，有助于提高课堂的教学效果。

利用雨课堂进行课后的资源发布，延伸了课堂教学。课后的资源发布除了检测学生课堂学习效果，更为重要的是要启发学生思考学科内容的融会贯通，提升学生解决问题的能力，有助于跨学科人才的培养。

利用雨课堂为载体，整合丰富的线上网络资源，将课前、课中、课后有机的衔接，有助于跨学科资源的整合、推送，实现了学生课下自主学习与课堂积极讨论的转变。此外，雨课堂全过程数据化实践教学，使得教学从“经验驱动”变成“数据驱动”，提高了课堂教学效率[7]。因此，基于雨课堂的混合式教学模式在跨学科课堂教学具有一定的普适性。

但跨学科教育对教师具有较高的要求，教师自身应具备跨学科文化素养和知识结构。实际上很多教师都是单一学科背景下的专业对口教育，缺乏跨学科知识的积累，因此对教师自身的能力会有很大的挑战。为应对时代赋予的挑战，教师应利用各种培训机会和网络资源，不断提高自身的跨学科教育思想与综合知识能力水平。

此外，如何保证学生课前和课后学习的真实性和积极性，是目前需要解决的问题。虽然课前导学与课后扩展都计入学生平时的过程性考核，但是两者都是通过雨课堂在线自主完成，缺乏有效的监督，数据的真实性仍待考证。因此如何保证学生课前和课后学习的真实性和积极性，仍有待研究。

4 结 语

基于雨课堂的混合式教学模式在生物化学教学的应用表明，该模式借助丰富的网络资源进一步扩大了教学内容，打破了学科壁垒，促进了学科间知识的交叉融合，这对于培养跨学科人才的培养是极为有利的。在教育全球化和信息化的背景下，基于雨课堂的混合式教学模式是教学改革的趋势，也是跨学科创新人才培养的一种新型教学模式。