基于“雨课堂”的生物化学“翻转课堂”教学模式研究与实践

吴秀云 陈鲤翔 张静 付留洋 张一果

摘 要：为提高高校生物化学课程与教学的质量，拟实施“雨课堂”智慧教学工具及“翻转课堂”相结合的教学模式研究与实践。基于翻转课堂内容的设计与筛选，利用“雨课堂”构建翻转课堂的任务单，成立翻转课堂合作组，以小组合作形式展示学习成果;课上利用“雨课堂”弹幕与投稿功能增加学生的课堂参与度，教师起到引导作用，发布限时习题测验提高知识点的掌握程度;课下利用“雨课堂”布置丰富多样的作业，体现科研前沿性。运用“雨课堂”和翻转课堂重构传统课堂，构建师生动态教学互动，学生多级反馈驱动教师精准引导，以形成性评价体系促进学生自主学习。

关键词：生物化学;“雨课堂”;翻转课堂

现代生命科学的发展日新月异，特别是进入20世纪以来，更是突飞猛进。生物化学领域的研究是现代生命科学研究的重要分支，是以阐明生物体内的生命活动的基本化学规律为研究目标的学科。“生物化学”课程是生物类学科，包括生物技术、生物工程、生物信息学、植物科学与技术等专业的重要基础核心课程之一，也是其他医学和食品等专业的基础理论课程，更是相关专业研究生入学的经典考试科目。生物化学理论以及实验技能的不断补充和完善为生物化学教学工作者发起了严峻的挑战，同时对于教师和学生理解和掌握生物化学这门基础必修课也提出了更高的要求，生物化學教学模式改革势在必行。

在“互联网+”的大时代背景下，大批MOOC、在线开放课程及各种在线学习工具不断涌现，在教学活动中翻转课堂的研究与应用越来越多[1]。翻转课堂是指使用现代教育技术将“课上”与“课下”颠倒。首先学生在课前学习MOOC、微课和阅读材料等上课资料[2]，然后在课堂时间通过成果展示、讨论、辩论及问题解析等活动掌握知识点。翻转课堂教学模式应用于生物化学课堂，使学生更多的参与到课堂教学中，打破传统课堂中教师高压灌输知识，学生被动接受知识的模式，旨在锻炼学生的自主学习意识，通过合作互助方式提高学生的团队协作能力，最终培养学生终身学习的能力。

“雨课堂”是一款2016年推出的智慧教学工具，由学堂在线（由清华大学研发出的中文MOOC平台）与清华大学在线教育办公室共同研发。它将教学工具融入微软PowerPoint软件和智能手机应用程序微信中，在课前预习、课堂教学和课后提升各环节构建时时沟通平台，促进师生互动教学模式的建立，提供教学改革的新方式[3-4]。

基于“雨课堂”的翻转课堂教学模式易于教师向同学们发布课前学习资料，课中可以充分调动学生参与课堂的积极性，便于教师对翻转课堂的课上知识点考查，把握学生的掌握程度，及时进行课上指导、课下发布作业和讨论工作。教师充分利用“雨课堂”的多种分享互动功能，为学生提供全方位多角度的学习平台，利用开展翻转课堂的课堂活动，高效调动学生参与课堂教学的积极性，促进学生自主学习，从单一接受知识的模式转变为主动学习模式，抓住知识点，掌握重难点，提高理论实践能力，最终取得较为满意的教学效果[5]。

1 “生物化学”课程现状与学生情况分析

高校生物化学课程多是采用书本的理论知识和一成不变的教学实验相结合的教学模式。但生物化学牵涉的生化反应多，机理复杂，知识点繁多，许多知识理论体系较为抽象，均使学生的学习和理解较为困难[6]。

目前郑州大学生命科学学院开设的“生物化学”课程，面向所有生物科学大类的学生，是大学二年级第一学期的一门重要的核心基础课程。学生对于课程的一些基本概念的初识来源于高中生物课程，所以学业基础薄弱。学生在大学一年级所学习的化学基础理论课程，包括无机化学、有机化学等，对本课程学习影响较大。如果化学基础知识学习不扎实或者概念理解不充分，对于生物化学重要知识点的掌握会造成一定困难。而学生在大学一年级学习的专业基础课只有动物学和植物学，属于宏观生物学，而本课程属于微观生物学范畴，所以会有学习基础不齐的现象。

学生00后的特点突出。学生综合素质比较高，学习能力比较强，对于“雨课堂”这种新兴学习平台能较快熟练掌握，能利用该平台与老师进行教学配合。但是学生自我意识较强，合作意识薄弱，需要提升翻转课堂小组的合作精神。学生头脑灵活，思维活跃，能有效地利用互联网手段来拓宽知识面，接受新鲜事物能力强，但是缺乏辨别力，需要教师针对翻转课堂任务单的设置来进行正确引导。学生自信张扬，但是心理问题凸显，抗挫能力比较弱，教师需要及时针对学生翻转课堂小组的任务完成情况进行合理的指引，随时进行有效的双向沟通。

2 基于“雨课堂”平台翻转课堂的设计与实施

本项目将在充分研究课程特点及学生的学习特点的基础上，实现翻转课堂教学设计。考虑学生已构建的知识体系，设计筛选合适的翻转课程内容。举例第六章蛋白质功能与进化进行翻转课堂，因为通过第二章蛋白质的构件——氨基酸，第三章蛋白质的通性、纯化和表征，第四章蛋白质的共价结构，第五章蛋白质的三维结构的学习已经让学生对于蛋白质的结构有了一定的理论基础，学生易于接受与开展。举例第十三章核酸通论，因为学生在高中生物课程中对核酸存在一定了解，学生可以由此为基础开展翻转课堂活动。

2.1 基于“雨课堂”平台翻转课堂的设计

课前教学设计：根据课程的知识目标点，设计学生翻转课堂需要自主学习的知识要点，并突出教学重难点，提高学生自学的掌握度。根据课程的能力目标点，“雨课堂”发布笔者生化教学团队的MOOC视频、自制的微课视频，筛选并整理前沿领域的科研文献等。根据课程的思政目标，联系时政，挖掘设计课程思政指标点，强调家国情怀和科研精神。结合知识目标、能力目标和思政目标形成生化课程独特的翻转课堂任务单。生物化学学科不乏众多诺贝尔奖成果，在任务单中加入重大科学成果的介绍，传播科学家在追求真理的道路上积极探索、勇于创新和坚韧不拔的精神，激发学生参与科研的强烈兴趣。尤其可以突出介绍中国贡献，比如在第十三章《酶通论》时介绍中国近代生物化学科研事业奠基人王应睐在酶化学与营养代谢的突出成果。比如在第五章蛋白质的三维结构的翻转课堂任务与教学计划的时间安排刚好赶上公布诺贝尔生理学或医学奖，翻转课堂任务单中可以讲述诺贝尔奖获奖者的事迹，第一时间拓宽学生的眼界和知识面，让学生及时瞄准科学前沿，同时借此激励学生迈入探索科学的道路，利用已学的生物专业知识思考和解决科学问题，为社会做出贡献。

课堂活动设计：学生将以小组形式通过PPT、思维导图、课堂演示等形式展示学习成果，利用郑州大学智慧教室系统，更好地进行小组谈论。教师通过“雨课堂”中随机点名、随堂测验和投票等形式掌握学生对知识点的理解情况，有的放矢地引导学生，掌握教学难重点。随机选取一组同学，进一步拓宽激活学生知识面，做好科学前沿的延展工作。

课后提升设计：教师通过“雨课堂”布置课后练习题、科学前沿专题讨论、综述生物化学相关诺贝尔奖获得者的研究内容、翻译相关的专业英文文献、制作章节思维导图等丰富多样的课后作业。学生完成后可进行教师点评及学生互评，最终完成过程性评价体系。

2.2 基于“雨课堂”平台翻转课堂的实施

生物化学知识点繁多，好多内容貌似是割裂的，实际存在极强的规律性，尤其是针对各类生物大分子的学习。通过课前、课中和课后的教学设计，精心策划并统筹规划教学内容和教学活动，这样能从生化的学习规律上着手，从而整体上把握生化课程内容。

2.2.1 课前学习做好分组，翻转课堂学习任务要有深度

在翻转课堂的教学模式中，教师首先在传统讲授为主的课堂教学中以实际讲课为范例，向学生说明如何利用翻转课堂任务单进行课堂讲授，突出教学中知识目标、能力目标和思政目标的体现，教导学生如何准备一堂课，如何讲解一个知识点。利用“雨课堂”平臺成立学生翻转课堂合作组。该组可以和生物化学实验课程的实验小组相同，便于学生将理论知识与实践能力相结合，增强合作组的凝聚力。每组4～5名成员，严格控制人数。把生物化学内容分成模块，以蛋白质、糖和脂质等模块按照分好的小组进行讲解。在选择的过程中可以采用抽签的方式，这样相对做到公平公正。学生在课堂讲授环节，讲解知识点的过程中可以从老师发布的翻转课堂任务单出发，详细阅读相关的资料，还可以自行查阅其他网络学习资源，提高学生查阅文献资料和解决问题的能力。学生在整理相关的资料之后，每个人需要做知识点的梳理和整合的工作，小组可以通过多种形式陈述自己对知识点的理解和讲授的思路，各抒己见，共同讨论并且完成PPT的设计与制作，力争PPT整体效果引人入胜、环环相扣、色彩布局得当，讲授过程做到语言合理顺畅，知识点讲解透彻，并能有和知识点相关的近期科研成果的简单介绍。并根据老师所布置的翻转课堂时间把握好整体讲授节奏，提前准备可能会遇到的提问，做到小组提前彩排，把握时间，充分准备。教师在班级微信群中指导学生，时时反馈准备进度，以确保在智慧教室翻转课堂的展示时间优质完成任务，建立多重反馈机制。

2.2.2 课中翻转课堂教学内容和活动高度契合

课堂教学中小组汇报时长为15分钟，包括12分钟讲授环节和3分钟提问环节，汇报人为随机选取组内学生，其他同学和老师作为学习者，并根据课堂表现进行打分。十项打分标准为多媒体课件的制作情况、导入课程情况、语言流畅度、内容熟悉度、知识点讲授、重难点突出情况、科学前沿性、课堂气氛活跃情况、把握时间情况、回答问题情况。讲授环节中其他同学可以通过“雨课堂”平台的弹幕功能参与互动。提问环节中结合智慧教室的小组围坐模式，先是组内讨论，再进行提问与讲解过程，师生共同梳理重难点，达到课堂互动内化知识。教师在“雨课堂”发布小测验检测学生掌握情况，根据学生所讲的内容和学生不明白的地方进行补充说明，让知识体系更加完善，牢固掌握教学重难点和了解前沿科学领域知识。

2.2.3 课后翻转课堂作业布置丰富多样，有一定科研前沿性

课后，学生复习课程内容（视频、PPT等），上传作业，进一步加深对教学重难点的掌握。引导学生在“雨课堂”讨论平台开启全员讨论。作业类型丰富多样，包含独立作业及小组作业，利于学生拓展知识面与能力培养。我院生物化学团队教师具备很强的科研实力，主持参与多个国家级和省级项目，会着重为学生提供科学前沿性的知识分享与思考。

3 基于“雨课堂”平台翻转课堂模式的实施效果与启发

翻转课堂教学模式是以学生学习为主体的教学活动，教师通过“雨课堂”为学生提供视频、PPT等自学资料，引导学生课前了解基本知识点，学生通过自学熟悉知识点，尤其针对生化中抽象难懂的知识点，在组织语言和制作多媒体课件的过程中进一步加深提高知识点的掌握程度。预习与讲解的过程对于知识的理解与掌握高于传统教学。

采取翻转课堂教学模式，实质上通过学生自主学习使学生进一步了解生化学科的内在规律，促进学生自主思考的过程，并积极掌握生化实践技能，弱化学生被动依赖的情绪，加强学习参与感与自主学习的成就感。而“雨课堂”平台更是为翻转课堂提供了便捷的实施保障，在全过程全方位为翻转课堂的实施保驾护航。

翻转课堂教学模式的开展需要教师为学生在海量的资料中筛选出高质量的学习资源，更好地更新现有的生物化学教材的知识，同时为辅助学生自学提供关键的信息指导。依托团队创办的郑州大学生物化学MOOC，以及其他在线课程、微信公众号等学习资源，进一步提升了本课程构建翻转课堂体系的优势。

结语

基于“雨课堂”实施翻转课堂教学，将翻转课堂带入课堂教学，促使它们强强联合。选择以学生为主体的教学策略去设计教学内容组织方式，并做到因材施教，促进每个学生的充分发展。而我们的“生物化学”课程将翻转课堂融入课程教学中，依托生物化学团队MOOC平台，结合互联网教育资源，打造系统化翻转课堂教学模式，锻炼学生的自主学习意识，提高学生的团队合作能力。运用“雨课堂”平台重构传统课堂，构建师生动态教学互动，学生多级反馈驱动教师精准引导。“雨课堂”平台数据采集学生学习的全过程，以形成性评价体系促进学生自主学习。

参考文献：

[1]杨春梅.高等教育翻转课堂研究综述[J].江苏高教，2016（01）：59-63.

[2]张伟，张宏，戴春潇.关于“翻转课堂”教学模式的探讨[J].教育教学论坛，2020（33）：281-282.

[3]王丽.智慧教育背景下高校课堂教学改革探索[J].科技视界，2021（25）：148-149.

[4]张国培.论“互联网+”背景下的雨课堂与高校教学改革[J].中国成人教育，2017（19）：94-96.

[5]李倩玮，陈春茂.“生物化学”翻转课堂教学模式的研究与探索[J].教育教学论坛，2020（50）：206-207.

[6]阎敬，胡博，姜静宜，王国丽，冯晨，王华芹.混合式教学法在本科生生物化学教学中的应用[J].基础医学与临床，2020，40（01）：124-127.

基金项目：郑州大学2021年教育教学改革研究与实践项目（2021ZZUJGLX176）

*通讯作者：吴秀云（1987— ），女，天津人，博士，副教授，研究方向：红细胞发育。