基于THEOL平台的生物化学课程混合式教学改革实践

郜 原， 武小椿， 刘 霞， 李龙凤， 杨德龙， 司怀军

(1. 甘肃农业大学 生命科学技术学院， 兰州 730070； 2. 甘肃农业大学 动物医学院， 兰州 730070)

生物化学是高等学校生命科学类专业最重要的基础课程之一，其目的是从分子水平上揭示生命体的化学构成及变化规律，因此本课程内容抽象、知识点多、更新速度快，同时学科涉及面广、知识点之间联系密切、灵活多变，一直以来被生物学专业的学生认为是最难学习的课程之一[1]。如何提高学生的学习兴趣，培养学生的科学素养，创新学生的思维方式，开发学生的自主学习能力，都已成为生物化学课程急需改革的动力。随着信息和网络技术的发展，也为该课程的改革和创新带来了新的契机[2-3]。

目前，“00后”大学生逐渐开始成为大学校园的主力，“00后”是真正的“网络原住民”[4]，因而，如何迎合他们的学习习惯，提高新时代大学生的学习效率也成为目前高等教育需要面对的问题。在2015年，由联合国教科文组织和中国教育联合举办的“信息技术与未来教育变革”大会上，就明确了信息技术在现代高等教育中的重要作用，并探讨了高等教育如何与信息技术进行深度融合[5]。同时，国务院“十三五”规划中也明确提出，在高等教学中实现信息技术与传统教学相融合，顺应“教育+信息技术”的时代变革。总之，无论站在教育内容(课程)改革的角度，教育方式(教学)改革的角度，还是站在教育对象(新时代大学生)的角度，生物化学课程的混合式教学改革都势在必行[6]。

混合式教学(Blending learning)是指在教学过程中，将部分教学资源放到网络云端，或者直接调用网络共享资源，结合传统的课堂教学或互动式现场教学，促进学生参与，以获得更好教学效果的教学方式[7]。我校于2018年初引进“清华教育在线(Tsinghua education online, THEOL)”网络教学平台，笔者讲授了3个本科班的动物生物化学，其中2个班进行混合式教学改革实践，1个班做传统教学对照。本文探讨了动物生物化学基于THEOL教学平台进行混合式教学实践中的效果及遇到的问题，旨在为该课程的混合式教学改革研究提供参考。

1 基于THEOL网络平台的混合式教学模式

THEOL网络教学平台是清华大学教育技术研究所开发的一套网络教学综合平台，为在线教学提供功能支持。该平台以建构主义和认知主义为设计理论，包含教学管理、课程建设和学习分析3大模块，并提供MOOC、精品课程等网络资源链接，集管理、教学、展示、互动、评价于一体，操作简单，界面友好，交互性强，有助于营造自主化、个性化和互动化的学习环境[8]。教师可以在线管理学生分组，提供网络资源和链接，组织教学活动例如布置作业、答疑讨论、在线测试、调查问卷等，还可以实时监测学生学习动态，进行学习分析，同时研究型教学模块也为教师提供了探索创新平台(图1)。此外，移动端“优慕课App”与网络平台同步，支持手机端实时学习和互动，总之，THEOL网络教学平台可以为教师和学生提供一个实时的网上互动平台。

2 混合式教学有助于推动教学理念的创新变革

随着信息、网络、知识大爆炸时代的到来，知识的容量越来越大，获取途径却越来越容易，国家和社会对多元化创新型人才的需求越来越大，这就要求高等教育也要进行创新变革，包括教学主体的转变和学生学习目标的转变。基于THEOL教学平台的混合式教学有助于教师教学理念的变革与实践。

图1 基于THEOL网络平台的混合式教学模式

教学主体由“教师主动教”向“学生自主学”的转变。传统的课堂教学在课后无法跟踪和监督，学生在教学过程中参与机会少，互动有限，而THEOL教学平台为学生提供了一个有效参与平台，课堂教学完成后，学生可以随时随地在网络端进行测试、提问、讨论，扩展了课堂教学，同时匿名提问与讨论有助于学生消除顾虑，大大提高学生参与积极性，当然，这也要求教师不断挖掘学科的时事性和趣味性，引导设置有价值和有趣味的话题，从而带动学生自主和互动学习。

学习目标由“考高分”向“创新应用”的转变。多元化创新型人才培养不能局限于课本知识，需要结合生活实践，传统教学方式很容易造成“课堂能听懂，实践不会用”“高分学霸未必是创新人才”等。THEOL教学平台可以帮助教师实现知识的延展，与生活实践相结合，培养和发现创新人才。教师可以利用THEOL教学平台引导讨论，设置生活实践话题，以及进行科研型教学。学生参与过程中，能够实现知识的应用，同时能够促进学生思考和发现新知识，有助于科研思维的培养和创新理念的产生。

3 混合式教学平台有助于知识的实时更新

如何在教学中实现与学科前沿知识的结合，对于培养学生的创新意识非常重要。THEOL教学平台的话题讨论和课程资源版块有助于实现知识的实时更新，教师可以将获得的最新科研动态第一时间放到话题讨论版块供学生了解和讨论，同时将整理的相关资料共享到课程资源版块供学生学习，帮助学生迅速接触最新的前沿知识，保证了学习的时效性，同时增加了学习的挑战性和趣味性，有助于培养学生的创新思维意识。例如在2018年本课程教学过程中，10月份颁布了诺贝尔奖，笔者迅速将本届诺贝尔奖与生物化学有关的科普知识利用THEOL教学平台进行了通知和分享，学生点击率飙升，讨论热度增加。在实践中，课改班的学生由于能够接触更多的科研动态知识，学习积极性较普通班更高，思维更加活跃，能够提出更多有趣和有价值的问题。

4 混合式教学平台有助于提高学生的主动性和参与性

在多元化创新型人才培养中，提高学生的主动学习能力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，比灌输更多的理论知识更有意义。THEOL教学平台的介入，使教学方式和教学内容变得更丰富。生物化学课程本身与生活密切相关，具有很多有趣实用的结合点，开放式的讨论能够大大增加学习的趣味性，活跃学生思维。例如讲到 “酶的结构与功能”这一章时，笔者放上了话题“蛋白酶能消化蛋白质，而酶自身也是蛋白质，会不会自己消化自己呢？”，讲到“脂质代谢”这一章时，笔者发起讨论话题“我们蛋糕上的奶油是什么成分？”以及“思考为什么当下肥胖问题如此严重，而减肥又如此困难？根据脂肪合成和分解代谢的原理，能不能给出科学减肥建议？”等，大大增加了学生的学习兴趣与参与性。

同时，网络教学平台拉近了教师与学生的距离，学生很容易由被动回答转变为主动发问，而且在手机端可以随时随处即兴提问，这种翻转式的教学能增加学生发现问题的能力，客观上促进了学生的主观能动性，也有助于教师第一时间发现问题并进行答疑指导。同时，THEOL教学平台手机端的易用性有助于学生利用碎片化时间进行学习讨论。可喜的是，笔者课改班级进行到课程后半段的时候，主动提问和讨论的学生越来越多，提出的问题也颇有意义，例如“自然界生物体大分子的螺旋形式为什么主要都是右旋？”“干香菇的味道为何比新鲜香菇的味道更加鲜美？”以及“在真核生物DNA转录中，内含子的作用是什么？”等，充分显示了混合式教学带来的学生主动学习能力的转变和提升。

同时，THEOL教学平台有助于推动讨论式教学和翻转课堂教学，在网络端可以提前通知讨论主题，学生准备阶段可以随时指导，结合课堂讨论和学生汇报的方式，可以充分调动学生的参与性和能动性，同时锻炼了学生的组织能力、表达能力和应变能力等。在实践中，生物化学课改班学生的学习兴趣明显更加高涨，而且他们更善于观察和发现生活中与生物化学有关的知识点，并会利用网络端提问和讨论，这些学生在考试中也更容易考出好的成绩。

5 以点带面，推动综合知识学习

生物化学是生物学科的基础课，与其他生物类学科很容易产生交叉，是很多新兴学科生长的源头，因而该学科具有极强的扩展性。借助THEOL教学平台的互动讨论式教学有助于学生交流拓展，扩展知识面，有助于相关学科的学习。例如笔者授课的生物技术(生物制品)专业的班级，教学过程中进行到三大营养物质代谢的时候，要求学生查询当下热门的保健品，如脑白金、黄金搭档等的成分，结合生物化学中代谢的原理，分析这些生物制品设计的理论依据。此外，在进行一碳单位代谢时，笔者抛出问题“育龄女性从备孕开始，大夫会推荐吃叶酸片，为什么要在这个阶段补充叶酸呢？科学依据是什么？”等，这些生活案例的引入，既提高了学生的兴趣，也带动了学生对相关领域知识的学习。课程学习后期，平台讨论更是延伸到了减肥、糖尿病、低血糖、基因调控等，充分显示了THEOL教学平台在推动综合知识学习中的作用。

6 混合式教学平台有助于跟踪学习和测试，及时优化教学方案

对学生平时学习的跟踪一直是传统教学方式无法触及的盲点，由此造成的问题包括无法掌握学生平时的学习动态，无法及时发现学生在学习过程中遇到的问题，从而无法及时根据学生的情况调整教学方案等。而THEOL教学平台的引入有助于解决这些问题。THEOL平台的单元学习功能，可以用于教师给学生提供章节习题供学生课下练习，课程作业和测试功能可以供教师在授课过程随时预留作业和在线测试，调查问卷功能可以供教师随时设置调查问卷听取学生反馈等，而且平台强大的学习分析功能，使教师可以很容易发现哪些学生登录次数多、课下学习时间长，哪些知识点比较难、学生整体掌握差，同时也很容易发现哪些学生平时偷懒、知识掌握差，需要辅导和提醒等。总之，THEOL平台使教师能够将课堂延伸到课外，可以实时跟踪学生学习动态，发现潜在的问题学生等，并根据反馈及时调整教学方式和优化教学方案，从而改善教学效果。

7 有助于推动课程考核方式的改革

课程考核作为教学过程中非常重要的环节，于教师而言，是获取教学反馈信息，提高课堂教学质量的重要保证，于学生而言，是调整学习策略、改进学习方法和提高学习效率的有效手段之一。目前，高等教育的考核方式还存在考核内容僵化、考核方式单一、评价主体局限、评价导向性不科学等弊端[9]，难以适应新形势下多元化人才培养的需求，基于THEOL教学平台的混合教学模式有助于创新课程考核方式。

笔者在混合式教学的课改班对平时成绩的考核采用了综合评价模式，包括课堂提问、基于THEOL端的互动讨论、作业练习、学生互评等，课堂提问与传统模式相似，而互动讨论、学生互评都在网络端进行，实现了公开透明，保证了相对公平，网络端的课程作业具有优秀作业展示功能，促进了学生之间相互交流，有助于取长补短，客观上也促进了学生之间的竞争和提高。

笔者对课改班平时成绩的考核采用“基准分+获得分”的模式，即学生开课时即拥有60分的基准分，获得分则要从课堂提问、THEOL端的互动讨论、作业练习、学生互评中获得，网络端采用多任务多话题模式，学生可以根据自己的爱好进行选择参与，有利于学生的个性化学习，学期结束时，根据学生参与情况获得相应的成绩加分。网络端平台具有云分析功能，大大提高了成绩统计效率，提高了教师办公效率。

此外，THEOL教学平台的互动讨论功能促进了课本知识和实践应用的结合，有助于促进学以致用，增强学生的综合分析能力，对推进期末考试改革也有巨大帮助。笔者在期末考试中逐渐引入开放性试题，要求学生用生化理论知识解释生活实际中的一些现象，课改班的学生比普通班学生得分率要明显提高。表明混合式教学在促进学生思考，提高学生分析问题和解决问题能力方面具有积极的效果。

8 有助于促进网络资源整合利用

基于THEOL教学平台的混合式教学最明显的特征就是利用了网络手段，这就为整合网络资源提供了非常大的便利。THEOL教学平台本身收录了国内国际大量的精品课程、慕课(MOOC)、微课、公开课等，这些资源为学生打开了一扇窗户——近距离接触世界高水平大学课程的机会，为学生的自主学习提供了大量资源，也有助于学生开阔视野，创新思维方式，促进了学生的课外学习，也便于老师快速寻找和应用素材。例如，笔者在本课程的THEOL教学平台上添加了南京农业大学动物生物化学以及武汉大学的生物化学课程，在教学过程中进行了借鉴，同时向学生推荐了一些优秀的微课视频等，大大扩宽了学生视野和知识面。

此外，THEOL平台介入的混合式教学还能激活闲置的精品课程，例如笔者课题组的动物生物化学在2009年就入选了省级精品课程，但是精品课程的网络资源在后续很少被浏览，THEOL教学平台引入后，实现了这些精品课程的接入，不仅增加了这些精品课程的网络资源利用率，还促进了这些精品课程的补充、更新，使其焕发出了新的生命力。此外，THEOL平台可以建立教师组共同使用，这样可以便捷的实现课题组教师之间教学分享，保证相同的教学进度，并可以进行资源互通，班级学生的横向对比等，有助于教学更加高效的开展。

9 展望

生物化学课程在生命科学领域具有极其重要的意义，面对“网络原住”大学生群体，如何利用信息化网络技术提高学习效果，实现多元化创新型人才的培养，是目前高等教育需要解决的问题，因而生物化学课程的混合式教学改革显得迫在眉睫，而且任重而道远[10]，而THEOL平台为生物化学课程的混合式教学改革提供了契机，并获得很多高校和教师的实践和认可[11-13]。当然，笔者在使用THEOL平台进行混合式教学实践的过程中也还有一些不足，比如实验时间短、实验班级少，混合教改的长效还无法体现，但是实时教学效果的差异已经体现出来了。此外，THEOL平台在使用过程中也发现了一些不足，例如平台交互界面可以进一步美观和友好，手机端缺乏新消息提醒功能等，还有待于平台管理进一步优化和完善。