“植物生理学”慕课建设实践的探讨

余徐润 熊 飞 陈 刚 吕 冰 吴云飞

(扬州大学生物科学与技术学院，江苏扬州 225009)

幕课，即大规模在线开放课程(massive open online course，文中使用英文缩写简称MOOC)，2012年首次在美国出现后迅速风靡全球[1]，MOOC的出现使高校的教学改革迈出了新的一步，引领了人才培养的新模式。2015年，教育部《关于加强高等学校在线开放课程建设应用于管理的意见》(教高[2015] 3号)的发布，极大地推动了我国MOOC建设的步伐，使课程建设走上了“高校主体、政府支持、社会参与”极具中国特色的发展道路[2]。目前，教育部非常重视MOOC的建设，2018年1月15日教育部推出首批490门“国家精品在线开放课程”，首批入选的课程质量高、应用效果好、共享范围广、示范性强，从整体上代表了当前我国MOOC的最高水平[3]。同时，教育部还提出到2020年将以国家的名义推出3 000门“国家精品在线开放课程”。在教育部的积极引导下，我国各大高水平大学相继开展了MOOC的建设工作。

“植物生理学”是一门研究植物生命活动规律及其与环境之间关系的课程，它是农学、种子科学、生态学、植物保护、园艺、生物科学、生物技术、草业科学、园林等专业的基础课程，该课程的教学质量直接关系到生命科学人才的素质和能力培养[4]。目前，在中国大学MOOC平台运行的“植物生理学”课程来源于10所高校，分别是湖南师范大学、华南师范大学、南京师范大学、华中农业大学、深圳大学、河南大学、扬州大学、河南科技学院、沈阳农业大学、北京师范大学。其中，仅湖南师范大学“植物生理学”课程入选国家精品在线开放课程，而其他课程都未能入选，因此建设符合国家“精品”级的“植物生理学”MOOC是该课程组教师的工作重点。

扬州大学的“植物生理学”课程始建于1952年，2005年被评为国家精品课程，2016年入选首批“国家级精品资源共享课”，2017年列为江苏省高校首批MOOC建设项目，2019年获江苏省推荐申报国家一流课程项目。目前，该课程已在中国大学MOOC平台完整运行6次。在此次新冠肺炎疫情期间，“植物生理学”课程组针对教学形式的特殊性对该课程资源进行了补充和完善，2020年第一学期选课总人数达2 500多人，运行效果良好。

一、“植物生理学”MOOC建设的流程

(一)组建“植物生理学”MOOC的教学团队

在“植物生理学”课程教学过程中，教师的教对整个教学效果起着引领和主导作用[5]。正如北宋思想家李觏所说“善之本在于教，教之事在于师”，好的教态、教法、教风能激发学生主动学习的动力，提高学生善学、爱学的潜力[6]。

“植物生理学”MOOC在建设之初就注重教学团队的组建，团队成员包括教授1名(课程负责人)、副教授3人、讲师2人，已形成一支教学、辅导、设计和技术支持等结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好、资源设计和制作能力强的课程教学团队。课程负责人年富力强，组织协调能力强，一线教学经验丰富，能带头制作教学课件、拍摄录像，主要负责绪论、矿质与氮素营养、光合作用和呼吸作用共4个章节的讲解；3名副教授都是担任“植物生理学”课程教学工作多年的教师，教学经验充足，负责植物细胞的结构与功能、同化物的运输和分配、植物生长物质、光形态建成、生长生理、生殖和衰老以及抗逆生理7个章节的讲解工作；2名讲师负责水分生理、信号转导、成花生理3个章节的讲解工作，同时还负责“植物生理学”MOOC后台的日常管理、在线辅导和答疑、教学素材上传和更新以及考试数据分析等工作。此外，该教学团队还积极动员研究生和本科生参与该课程的MOOC建设，协助教师批改作业。通过以上的团队人员合理分工，有效保障了“植物生理学”MOOC后台的平稳和高效运行。

(二)构建“植物生理学”MOOC的课程体系

“植物生理学”课程内容复杂、章节多，因此如何构建适合该课程MOOC教学的课程体系显得尤为重要。《植物生理学》教材共有14章节，涵盖了细胞生理、代谢生理、信号转导、发育生理、抗逆生理5大块内容，每章节又分为若干小节。在梳理“植物生理学”课程内容的基础上，该课程教学团队将MOOC内容进行了合理的删减和优化，将14章节内容切分为114个小知识点，各知识点内容既相对独立又具有内在联系。比如，图1为第二章植物的水分生理内容，按章节拆分可分为5节；按知识点拆分可拆分成8个知识点，即水在植物生命活动中的作用、水势的概念和水的移动、植物细胞的吸水和细胞间水分的移动等。这种按知识点切分实现了该课程内容的碎片化，学生可在课间休息时间、散步或者睡觉前等空闲时间在手机终端观看某一知识点的内容。一般而言，学生对手机的专注阅读时间一般在10～15分钟之间[7]。与传统教学视频相比，知识的碎片化是对章节内容的“化整为零”，大大提高了学生观看视频的积极性和对课程的参与度。

注：括号中数字表示每个知识点视频长度

(三)拍摄高质量的“植物生理学”MOOC教学视频

对于网络学习模式来说，在线教学视频的质量直接关系到“植物生理学”MOOC的总体建设水平，因此如何拍摄出能吸引学生眼球的视频是课程建设的关键，在此方面，前人已经进行了探索，如微课与翻转课堂[8]、MOOC[9-10]以及“植物生理学”教学团队建设的植物生理学精品资源共享课(http：//www.icourses.cn/sCourse/course_3209.html)等。在精品资源共享课视频拍摄时该教学团队成员一方面拍摄教师的教学活动，另一方面在视频中间还穿插了学生的场景，目的是为了营造出一种师生互动的学习氛围。而MOOC不一样，MOOC的教学核心目标之一是在情感态度和价值观方面让学生能找到一种“获得感”，同时要让学生觉得教师是在“一对一”辅导[11-12]。因此，在“植物生理学”MOOC教学视频录制的过程中，教师的活动显得尤为重要。视频的拍摄距离为中景固定机位拍摄，以蓝天白云和农业为背景，并加入了学校Logo，见图2。画面采用教师画面和PPT录屏画面交替出现，介绍文字部分时用人物画面，介绍图形图案时用PPT录屏画面，这样能更加清晰地展示教学素材，见图3。

图2 “植物生理学”课程MOOC教学视频

图3 “植物生理学”课程MOOC教学视频的PPT录屏画面

此外，我们在视频中还率先加入了中、英文双语字幕，这样不仅能使学生在手机需要静音的场合时看清画面的内容，同时有利于提高学生的英文阅读能力。

(四)制作图文并茂的“植物生理学”MOOC课件

PPT课件是“植物生理学”MOOC最重要的资源之一，是教师进行多媒体教学的重要工具，对整个教学活动来说显得极其重要，学生在观看视频的同时大部分的注意力都集中在对PPT内容的观看上。一般而言，PPT的制作要求是图文并茂和动静结合[13]，也就是说PPT中尽量以图为主，文字为辅，同时适当添加动画。模式图是一种目前非常盛行的教学工具之一，它能将文字以图片的形式展现，有助于学生在头脑中形成相关知识点的认知结构，同时还能加深学生对于前后素材间关系的理解[14]。“植物生理学”课程涉及化学反应过程比较多，学生理解难度大，如光合作用中的光合电子传递链的电子传递过程以及碳同化中的C3、C4和景天科酸代谢(CAM)途径，教师采用模式图一张图就可以将整个过程阐述清楚，相比化学反应式的展示方式来说要简单得多。除了模式图之外，课程教学团队在PPT课件中还加入了大量的实物图，相比文字叙述而言，丰富多彩的植物图片能够缓解学生学习的压力、提高学习效率、使学生获得幸福感等[15]。比如，在介绍不同类型光周期植物时课程教学团队添加了较多的植物图片，以加深学生对常见的长日照、短日照和日中性植物的理解；又比如，在讲解植物的矿质元素分类以及缺素症时，除了文字描述外课程教学团队还加入了大量的常见植物缺素症的图片，如大白菜和番茄由于缺钙导致的干心病和脐腐病，学生对于知识的理解更为深刻，这就为后续介绍第二信使Ca2+埋下了伏笔，学生还能回忆出当时的大白菜和番茄缺钙的画面。

在“植物生理学”课件PPT中除了文字和图片表述外，flash动画和gif动态图也是一种非常好的教学素材形式，由图形、图像、文本和声音等元素构成，可以将抽象的生理学反应过程形象化，将枯燥的理论知识变得生动，有利于调动学生学习的积极性[16]。在PPT课件中课程教学团队加入了flash动画元素，比如第九章植物的光形态建成与运动中，含羞草小叶的闭合、捕蝇草的捕食、藤本植物卷须的旋转以及种子的萌发等，这些动画极具视频冲击力，将植物的运动过程展现得淋漓尽致，激发了学生的学习热情。

(五)建设科学合理的“植物生理学”MOOC考核系统

“植物生理学”课程的考核采用的是MOOC管理平台提供的多元化计分体系，构成元素包括章测验题、作业、讨论区和期末考试。①章测验题和作业发布与课程内容同步，以章节为单位，每章一次，测验题均为客观题，作业为主观题。②讨论区包含教师答疑区、课堂交流区和综合讨论区3个版块，其中课堂交流区的活跃度计入总成绩，活跃度的计分有回帖数量和被赞数量2种方式。回帖数量与被赞数量相比，回帖数量计分将能有效提高学生得分的质量、避免互刷分数现象发生。然而，与测验题和作业不同，讨论区的活跃度不按章节计算，只统计学生整个学习活动过程中总的活跃度。③考试发布时间为课程结束后2周，试卷由主观题(名词解释和问答题)和客观题(单选题、判断题、填空题)构成，考试总时间为1小时。学生“植物生理学”课程在线总成绩，在该课程学习结束后系统会自动生成每位用户的在线学习总成绩，具体构成如下。

“植物生理学”MOOC共14章节，单元测验和单元作业分别14次，每次100分，总分合计1 400分；论坛活跃度计分中当回帖数量总数≥100时该项即得满分(20分)，当回贴数量总数<100时按公式中方式计分。其中单元测验的分数占总成绩比例相对较高(40%)，主要原因是单元测验题型多、考试覆盖面广，需要学生认真学习课程视频和课件PPT后方可能正确完成；而单元作业题量相对较少，答案基本来自教材，因此设置分数比例时单元作业部分所占比例仅为20%。

(六)做好“植物生理学”MOOC平台维护工作

“植物生理学”课程参与学习的人数较多，既包含扬州大学学生又有大量外校学习者参与，学习数据量大，因此做好该课程MOOC平台维护工作显得尤为重要。维护工作主要包含3个方面内容：①课程资源的更新；②讨论区答疑；③作业批改。在该课程运行过程中，课程教学团队持续更新课程资源，包括教学视频、课件、研究进展、随堂测验等。在新冠病毒疫情期间，课程教学团队重点对研究进展和随堂测验进行了更新，每个知识点均增加了新的资源，有效保障了疫情期间学生拥有足够的学习资源。讨论区答疑主要是针对教师答疑区，该讨论区平时会有学生发答疑帖，针对学生的疑问课程教学团队成员每1～2日登陆MOOC平台系统一次，及时解答学生的疑问，针对同一问题，会有几位教师给出解答，有效保证了该课程学习者“有疑必问，有问必解”。课程作业批改方式有2种：学生互评和教师批改。前者主要针对的是难度一般的章节内容，学生互相批改作业，教师做好监督即可；而后者针对的是重点、难点章节内容，教师批改方式可有效解决学生评价尺度不一致的问题，以确保言之成理的答案都能给分。

二、“植物生理学”MOOC前期运行情况

“植物生理学”MOOC平台已经运行6个学期，运行概况见表1。选课总人数达11 000多人，被北京大学、南京大学、网易MOOC+SPOC学校等近200多所高等院校和社会组织选用，社会反响好、评价度高。

表1 “植物生理学”MOOC前期运行情况

三、“植物生理学”MOOC平台前期运行存在的问题

(一)MOOC平台运行稳定性不够

根据学生的反馈，“植物生理学”MOOC在中国大学MOOC平台目前尚存在运行不稳定的问题。比如，存在个别学生的个别章节无法做题或做题完成后无法提交以及手机端和电脑端操作功能有差异，部分内容需用电脑才能上传成功等问题，导致学生总成绩统计不全，影响学生最终成绩的评定。

(二)MOOC题库量和试题分值设置不够合理

目前，“植物生理学”MOOC平台中测试题题库总题量为答题题量的1.2～1.5倍，数量偏少，导致学生存在重复做题(每章节测验题有3次机会作答，以最高分计)的问题，致使成绩偏差较小。题量少的后果是单个题目的分值偏高(单选、多选和填空题的分值4分/题，问答题分值25分/题)，导致学生之间成绩离散系数较大。

(三)MOOC平台测验题的设计和录入存误

根据“植物生理学”MOOC平台运行时学生的反馈意见，目前该课程MOOC测验题中存在错题和不合理题的问题。①错题，形成原因是教师在录入题目和正确答案时失误导致标准答案有误。②不合理题，该类题目体现在填空题上，目前该课程MOOC后台填空题的判分标准有文字精确和文字模糊2种。文字精确即学生提交的答案和标准答案完全一致，被判答题正确；文字模糊即学生提交答案的关键词包含了标准答案关键词，也被判答题正确。

(四)MOOC中的实验元素较少

植物生理学是一门实践性很强的学科，因此“植物生理学”课程实验教学对于提高学生的综合素质，培养实践能力和创新精神具有特殊的作用。实验教学与理论教学相辅相成，实验教学有助于学生理解理论知识中提到的原理和方法，而理论教学中的相关基础知识又有利于解答学生在实验教学时遇到的疑惑。目前，“植物生理学”课程教学团队共设计了10个实验PPT，穿插于相关章节中。然而实验视频操作尚未能制作完成，这不利于学生的创新和动手能力的培养。

(五)MOOC中的思想政治教育内容不足

2018年，习近平总书记在全国教育大会上强调高等教育要始终把正确解答“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”这一根本问题融入教育教学全过程，切实做好思想政治工作。这一论述强调了课程的“立德树人”根本任务，高等院校教师更应该把思想政治教育工作贯穿于教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人。虽然“植物生理学”MOOC在绪论部分提及了习近平总书记有关“绿水青山就是金山银山”的理论，增强了学生对环境保护的责任心和使命感，但就该课程整体内容而言思想政治教育内容仍然偏少，不利于该课程育人作用的发挥。

四、深化“植物生理学”MOOC教学改革的举措

(一)优化MOOC网页和APP程序

针对“植物生理学”MOOC平台运行不稳定的问题，该课程教学团队依托爱课程网站从下面2个方面进行了教学改革。①优化网页代码。为了提升服务器质量，“植物生理学”MOOC平台优化了服务器及网站代码，有效降低了问题出现的概率。②升级移动终端APP程序。目前，大部分学生的学习途径是手机和移动平板终端，网页端学习相比通过APP程序学习的方式产生的问题概率更高，因此“植物生理学”MOOC教学团队升级了APP程序，解决了系统的漏洞问题。

(二)完善MOOC题型分值设定

针对“植物生理学”MOOC题型分值高、成绩偏差大的问题，课程教学团队提高了题库的总试题量，降低了单个试题的分值。比如，将测验题中的选择题和填空题分值设置为2分/题，将作业中的问答题分值设置为平均15分/题。此外，还可继续增加题库的数据容量，将题目数量增加至答题题量的2.5～3倍之间，有效解决学生完成测验题时试题重复度高的问题。

(三)提高MOOC试题录入的科学性

针对题目设置出现的不合理问题，“植物生理学”MOOC教学团队从2个方面进行了改革。①升级试题录入模式。比如，设置测验题录入模板，将单道题手动录入方式升级为文本格式的批量导入，一方面将大大减轻教师的工作量，另一方面也能避免测验题答案录入错误。②优化MOOC平台测验题的设计。与“植物生理学”课程一样，其他课程也会存在填空题答案不合理的问题，因此在今后开课时可考虑减少填空题的数量或直接删除填空题，增加选择题和判断题的题目数量，以有效避免相关问题的发生。

(四)增加MOOC的实践内容

针对“植物生理学”MOOC实验教学视频缺乏的问题，课程教学团队增加实践环节内容的比重，具体的作法如下：①在课件PPT和教学视频中尽可能多地增加一些经典实验案例；②在测验题、作业题和考试题中增加与实验教学相关性较强的题目，以锻炼学生的创新性思维；③在基本教学章节内容发布结束后，额外增加一章节的实验教学操作视频的内容，重点讲解与实验教学相关的原理和操作流程。

(五)丰富MOOC中的思想政治教育内容

针对“植物生理学”MOOC的课程思政内容不足的问题，在该课程教学视频中注重加强学生的思想政治教育，寻找思想政治元素的契合点。比如，在第十一章植物的成花生理中将习近平总书记的重要理论“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己的手上”融入到植物的春化作用与农业生产的知识中，以激发学生未来从事相关科研工作的激情和积极性，培养学生的历史使命感；在第八章植物生长物质中详细讲解赤霉素的发现过程，以培养学生的科研创新思维。此外，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》(教高〔2020〕3号)，强调要把思想政治教育贯穿人才培养的整个体系中，发挥好每门课程的育人作用。因此，“植物生理学”课程教学团队已对该文件进行了系统学习，目前正着手修订新版“植物生理学”MOOC教学大纲，切实把思想政治教育融入到该课程教学中。

五、“植物生理学”MOOC教学改革的效果

(一)学生学习体验明显改善

“植物生理学”MOOC平台目前已完成数次数据升级和维护，因平台问题导致的学习中断情况大大减少，学生通过手机端和电脑端均能顺利完成在线学习。

此外，该教学团队对题型分值的优化以及填空题答案易出错问题的改进，使学生学习过程轻松愉悦，生生和师生互动增强，学生的学习体验明显改善，学生观看视频的时间变长，课堂交流区和教师答疑区学生回帖数和发帖数增多、回帖内容质量高，期末考试及MOOC整体考核的及格率和优秀率明显提高。

(二)学生实践能力显著提高

通过在“植物生理学”MOOC教学过程中强化实验要素和实验技能的学习，学生的实践能力大大提高。经过该课程的学习，学生能在实际生活和农业生产中运用课程理论知识解决实际问题。比如，学生将第五章植物的呼吸作用中的酒精和乳酸发酵的知识运用到实际生活中，体验了自制酒酿和酸奶的喜悦，收获满满；园艺专业学生将第十章植物的生长生理中的植物生长相关性的知识运用到黄桃的冬季修剪中，通过合理的修枝整形、去弱扶强，增加了优势花的比例，帮助果农增加了经济收入。此外，农学专业学生还将第二章植物的水分生理和第三章植物的矿质与氮素营养的知识运用到小麦和水稻栽培中，通过肥水的合理调控，不仅提高了作物的产量，而且还提高了学生的实践能力。

(三)思想政治教育成效显著

在“植物生理学”MOOC教学过程中，教学团队始终贯穿课程思政教育的内容，使得学生的历史思维、辩证思维、系统思维和创新思维能力大大提升。比如，针对社会热点问题“黄瓜顶花带刺是因为打了避孕药”学生能用辩证思维看待和分析，他们认为一方面“顶花带刺”部分是由于自然单性结实产生的，另一方面在黄瓜开花当天或前一天用一定浓度配比的植物生长调节剂涂抹花柄可以提高坐瓜率，产生“顶花带刺”。又比如，通过对植物的矿质与氮素营养的学习，学生不仅能将所学的理论知识解决生产生活实际问题，而且能用辩证思维分析和理解化肥既能提高产量、又能引起环境污染的“双刃剑”的特性，学习兴趣、为人类造福的科学使命感、环境保护意识均得到明显增强。

资助项目：江苏省高校2020年“青蓝工程”优秀教学团队项目“植物与植物生理学教学团队”，项目编号2020-10；扬州大学2019年“青蓝工程”项目“植物与植物生理学教学团队”，项目编号2019-14；扬州大学2020年校级教改课题——“植物生理学”线上线下混合式课程建设与应用研究，项目编号YZUJX2020-C20。