“互联网+教学”的植物生物学课程探索与实践

蔡 冲，朱 诚

(中国计量大学 生命科学学院，杭州 310018)

以互联网为代表的信息技术日益成为国家发展的重要驱动力，催生出新的教育生产力，改变了原有教育教学理念、知识呈现方式、教学组织形式、师生关系、教学评价管理以及校园学习环境，教与学产生新的发展与变革[1-2]。植物生物学是高校生物类专业的一门学科基础课，具有专业性强、知识面宽、拓展性广、技术发展更新迅速等特点。2009年我们将植物学与植物生理学课程融合进行综合改革，面向生物工程、生物技术、动植物检疫等专业开设植物生物学课程。针对传统注入式教学，重构新型的以学为主教学模式，贯彻“以学生为中心”的理念[3]，推进混合式教学改革，引导学生学习课程的积极性和主动性。教师为学习指导者、学生为主动研究者，课外视频资料学习、课堂互动讨论探究，营造课堂教学氛围。从植物生物学教学实践出发，思考并总结课程教学活动中改革措施，旨在提高课程的教学质量和学习效果。

1 重构课程体系，明确以学生发展为中心的课程目标

植物生物学课程将植物的不同层次(分子、细胞、组织、器官、个体、生态系统)和多学科(形态、解剖、生理、分类及其与环境等)内容有机融合[4]，设计5个知识模块：植物细胞结构与组织；植物的营养器官与发育；植物繁殖与繁殖器官；植物的营养与生长发育调控；植物多样化和植物资源与利用。课程内容体现基础性、综合性、前沿性、创新性和引导性，避免与后续课程重复；教学内容更加注重解决人类面临的粮食、能源、环境、生物多样性保护等重大实际问题，结合各个模块融入前沿动态。植物生物学课程获得2010年浙江省精品课程。

植物生物学课程目标以学生发展为中心，促进学生自主学习能力、独立思考能力、获取并处理信息能力、分析判断能力、质疑批评能力、解决问题能力及创新创造能力的培养[5]。在课程设置上，面向国家重大需求问题(粮食、能源、环境、生物多样性保护等)，基于跨学科知识的支撑，让学生在受教育阶段了解这些问题所具有的学科内涵，以及解决这些问题的技术路径，促使学生从价值取舍和公共政策的角度，深层次、多维度理解这些问题，激发学生的学术志趣和创造潜能。教学内容注重从现象和实验推导事物的内涵和基本原理，面向世界科技前沿，紧扣全球热点，实时反映植物学科不同研究领域的新理论、新发现及交叉性学科的新成果，训练学生学术研究基本素养。同时，教学内容面向经济主战场，突出提升能力为导向，培养学生解决复杂问题的综合能力。

2 面向“互联网+教学”，构建精品在线开放课程

教育信息化带动教育现代化已成为全球教育改革与发展的共识，《中国教育现代化2035》也明确要求加快信息化时代教育变革[6]。植物生物学探索了现代信息技术与教育教学的全面深度融合，重新设计课程内容：植物细胞与组织、植物营养器官的形态结构与功能、植物光合作用及有机物运输、植物的生长发育及其调控、植物的繁殖、植物的衰老及其调控、植物的多样性、植物与环境等[4]，联合兄弟院校共建共享在线开放课程。2015年开始充分利用信息技术和视频动画技术，构建了多个学习通道(2部省级新形态教材、8章多媒体课件、64个微视频、8章单元测验、8章单元作业、在线考试、100+讨论主题)，重塑教学形态，打造 “时时可用，处处可用”的资源空间，植物生物学获得浙江省精品在线开放课程和首批国家级一流本科课程。

2016年植物生物学精品在线开放课程通过浙江省高等学校在线开放课程共享平台和中国大学MOOC上线，至今已经成功运行13期，累积选课人数超8 000人次，有80多所高等院校学生参与。学生随时随地自主性、碎片化学习，教师利用大数据技术，伴随式收集和分析学生日常学习行为和过程数据，开展数据驱动的学业评价，促进学生有效学习。教师团队在讨论区保持适度活跃，鼓励学生大胆发表意见，既保证学生的问题能得到及时解决，又激发同学间互相回答问题的积极性。适时更新在线课程部分教学内容，增加植物生物学领域新动向和新事件，利用好新媒体和智能手机，优化教学模式，增加师生互动，分析学习数据，促进持续改进，提高课程教学效果。推广更新部分内容:与人们日常生活相关的粮食、能源、环境、生物多样性保护等实际问题密切联系，使其也适合社会人员学习。课程教学内容(视频和课件)及题库每年更新20%～25%。

新型冠状病毒肺炎疫情发生后，教育部发布《关于2020 年春季学期延期开学的通知》，同时要求各高校充分利用已经上线的优质精品在线课程教学资源，积极开展在线教学活动，保证疫情防控期间教学进度和教学质量[7]。植物生物学向全国各高校免费开放线上教学课程资源，并从2020年1月24日起启动线上教学，一直运行良好，满足高校“停课不停教、不停学”的教学需求；既能满足学生课前预习、知识学习和互动、课后讨论的学习需要，又能满足教师及时监测学生学习，并据此调整教学策略[8]。植物生物学以信息化引领教育理念和教育模式的创新，充分发挥教育信息化在教育改革和发展中的支撑与引领作用，满足学习者个性化学习需要，创新育人手段。

3 探索线上线下融合的混合式教学模式

3.1 提升教师混合式教学改革能力

教学过程主要要素包括教师、学生、教学内容(教材)及教学方法和手段(教法)。我们将教材和教法的变革作为推进教师发展和变革的手段或路径[9]，组织教师积极参加教学能力提升的专业化培训(图1)，开展以学为中心的课程设计，提升教师信息化条件下的教学能力和创新意识，促使“教学设计、信息素养和教学研究能力”深度融合，注重引导学生如何“学”。通过教材的改革和教学能力的培训，有效提升教师教学综合能力，推动混合式教学改革的实施。教学团队主编出版植物生物学和植物生物学实验教材，获得浙江省普通高校“十三五”新形态教材；团队成员获2019年浙江省高校“互联网+教学”优秀案例(线上线下混合式课程)特等奖，2017年浙江省高校首批翻转课堂优秀案例二等奖，2015年全国第十五届多媒体课件大赛二等奖，2020年中国计量大学本科“课程思政”教学设计及优秀案例竞赛一等奖等荣誉称号。

图1 教师教学能力提升路径

3.2 探索线上线下融合的混合式教学模式

植物生物学课程2015年秋学期起按30人编班，开展线上与线下混合式教学试点，获得浙江省高等教育课堂教学改革项目资助。教学团队探索线上与线下融合的混合式教学模式，教学过程由课前线上学习、课中体验内化、课后检验评价组成(图2)，实现课堂体验多样生动，促进知识内化。教师重新组织课程教学[10]，课前丰富的在线课程让学生学习完全自主，通过在线学习、问题引导与学习跟踪，学生完成知识传授；在线学习过程中，教师设计任务单、学习要求、预习测验等导学案，使学生能够知晓学习要求和方法，完成学习目标；同时发布讨论主题，引发学生思考。课堂中采用重难点讲授与学习讨论，师生寻找共同的知识联结点，围绕“知识难点、应用实例与社会热点”等节点组织课堂讨论与交流，学生参与课堂合作探究活动，开展师生之间和生生之间的讨论、交流、学生评价等学习活动；在讨论式基础上将竞赛式教学迁移到课堂中，把讨论内容以竞赛形式呈现，在教师主导下让学生围绕主题开展公开辩论，充分调动学生的竞争性，有效引燃学生的活力，既完成教学内容又培养学生参与意识，锻炼学生表达与应答能力。课后通过作业测验、学习总结、作品展示和项目训练等形式进行检测评价，培养学生分析判断、质疑批评和解决问题等能力。

图2 线上线下融合的混合式教学模式

3.3 引导学生探究式学习

植物生物学课程将在线开放课程、“慕课堂”智慧教学工具引入课堂教学，手机APP激活教学全过程，学生自主学习便捷自由；学生可以根据兴趣、专业特色与知识需求，任意选择自己感兴趣的线上资源，安排自己课程学习方案；学生可以自行决定何时学、何地学、可重看、跳看或暂停来思考问题，自主掌握学习节奏，有利于激发学生的学习热情。同时学生在大脑中建构起对知识的理解、实现渐进式的知识建构，在新旧知识、学科知识及多渠道信息之间建立起联系。教师团队注重培养学生以探究学习为主，课堂上不从事单向的教学活动，重点通过引导学生将植物科学原理与技术运用于科学研究及成果转化与应用中等教学活动，使学生明确自己能够学到什么，促进学生深层次思考与有意义学习；教师设计递进学习任务(视频学习、单元作业、单元测验、在线考试、讨论发贴、笔记、拓展资料等)，学习进度快的学生不受束缚、学习进度慢的学生亦可跟上，推进了学生个性化学习的实践，培养了学生自主学习能力、独立思考能力、获取并处理信息能力及创新能力等。教学设计中对学生合理“增负”，引导学生求真学问、练真本领，师生互动探讨增强了课堂吸引力，学生上课气氛活跃，精力集中，自主学习能力提升。17级1班48学时课程，累计课堂互动1 316次，平均45次/人，平均27次/节课。

3.4 形成数据驱动的课程评价

植物生物学课程通过线上线下多种渠道采集学习过程数据，依托平台智能化管理、实时记录学生的学习痕迹、促进学生学习规划、实现教学相长。教师进行实时监测、及时诊断学情、有效开展个性化教学活动，实现因材施教。课程采用“四个结合”评价，注重过程性与终结性、线上线下、知识能力与综合素质、个人与团队相结合。学生在评价中获得成就感，增强学生自信心。如2018年秋学期：线上学习40%+课堂学习10%+线下考试50%，线上学习40%=视频12%+作业测验12%+在线考试8%+讨论笔记8%，课堂学习10%=考勤5%+课堂互动5%(互动分以小组评分)。线上学习成绩显示，拓展了课程学习的时间与空间，激励了学生的学习积极性；学生对知识的理解比以往更加深刻，实现了学生在作业、测验、课堂任务和考试等诸方面对自己负责。全过程学业评价增强了学业挑战度，学生课下必须忙起来，课上1 h需课下投入2～3 h，完成“课前线上学习”和“课后检验评价”；还需要为“课中体验内化”准备好素材，参与合作探究活动，学生自主选题、查阅文献、总结归纳、开展小组讨论，通过师生之间和生生之间的讨论交流、学生展示等学习活动，培养学生未来发展所需要的自主学习、独立思考、创新创造、团队合作及社会担当等能力。

4 小结

“互联网+”催生出新的教育生产力，推动大学教学的信息化与智能化。教与学的新发展给教师带来了挑战，为教师教学能力赋予新的内涵和要求[1]。植物生物学教师潜心教书育人，热爱教学、倾心教学、研究教学，积极参与教学培训，开展教学研究，主动进行课程建设，乐于担任学生学术活动指导教师。植物生物学深化课程内涵、课程建设成果积累丰富、探索“互联网+教学”教学模式成效显著、引导学生学习方式多样受益颇丰，课程建设经验可复制、具有推广价值和辐射效应。改革成果《应用型视域下植物生物学课程改革与实践》获2016年浙江省高等教育教学成果奖二等奖，该成果具有很强的创新性、引领性和现实推广价值。期待共同推进一流课程的建设与应用，共同融入新时代教与学的创新与发展。