“生物化学”智慧教学

朱飞舟 何海伦 邓梅春

[摘 要] 为了贯彻《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》，深化教育教学改革，提高教学质量，实现“生物化学”课程的高阶性、创新性和挑战度，在中南大学湘雅医学院开展生物化学智慧教学。在教学过程中，利用“雨课堂”将课堂翻转过来，利用线上线下多种资源混合式教学，将科学理论联系科研和生活实践，并在教学中采用最新的计算机技术，实现提高学生综合能力的目标。实践证明，与传统教学相比，“生物化学”智慧教学的学生学习兴趣高、课堂参与度高、能积极主动思考，取得了较好的教学效果。

[关键词] 生物化学;智慧教学;一流课程;雨课堂

[基金项目] 2020年度湖南省普通高等学校课程思政建设研究项目“课程思政在生物化学教学中的探索与实践”（HNKCSZ-2020-0036）;2019年度中南大学深化创新创业教育改革研究项目“八年制临床医学生以创新为基础的创业实践探索”（2019CG045）;2019年度中南大学深化创新创业教育改革项目“生物化学创客空间建设研究与实践”（2019CG052）

[作者简介] 朱飞舟（1974—），男，湖南湘潭人，理学博士，中南大学生命科学学院副教授（通信作者），主要从事肾上腺肿瘤与继发性高血压研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）14-0036-04 [收稿日期] 2021-07-10

为贯彻落实全国教育大会和新时代全国高校本科教育工作会议精神，根据《教育部关于一流本科课程建设的实施意见（教高〔2019〕8号）》（以下简称《实施意见》）和湖南省教育厅相关文件，进一步深化本科教育教学改革，提升课程教学质量，继续建设中南大学金课和湖南省级一流本科课程——线上线下混合式一流课程“生物化学”（2020年），培育“生物化学”国家级一流课程，我们在中南大学湘雅医学院医学生中开展生物化学智慧教学。

《实施意见》指出，按照“两性一度”的标准开展课程建设。“高阶性”即要促进知识、能力、素质的有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维;“创新性”即课程内容要有前沿性和时代性，教学形式要体现先进性和互动性，学习要具有探究性和个性化;“挑战度”即课程要有一定难度，老师备课和学生课下有较高要求，学生需较多时间学习和思考。智慧教学较好地实现了“两性一度”。智慧教学的高阶性表现在以互动和参与为基础的教学方法，以“知识、能力、素养”为核心的三层次教学目标设计，真正为学生创造价值;创新性表现在以学生为中心的教学理念，让学生通过主动学习、同伴学习、项目式学习、探究式学习等方式可以极大地激发学生的学习兴趣和潜能，提高课堂教学效果;挑战度体现在以创新和非标化为参考的考核方式，可以促进学生主动探索发现[1]。在“互联网+”的时代背景下，智慧教学通过变革传统教学方式方法，融合现代化信息技术，构建个性化、智能化、数字化的课堂学习环境，是促进学生智慧能力培养的新型课堂[2]，具有“教学决策数据化、评价反馈即时化、交流活动灵活化、资源推送智能化”的特点[3]，课堂上通过师生互动、生生互动、协同合作，实现了“教”与“学”的融合统一。

“生物化学”智慧教学与传统教学在教学理念、依托平台、课件、教学手段、培养学生能力和教学效果等方面有较大区别。在教学理念方面，生物化学智慧教学综合利用各种信息技术促使教学智能化，以学生为中心;在依托平台方面，生物化学智慧教学综合依托“雨课堂”、Tronclass、MOOC、互联网和其他图片、视频处理软件;在课件方面，生物化学智慧教学整合线上线下多种资源;在教学手段方面，“生物化学”智慧教学综合多种教学手段，如教师讲授、学生主讲、课堂讨论、课堂互动，课堂测试、课后答疑等;在培养学生能力方面，“生物化学”智慧教学培养学生理解、综合、分析、表达、创新等多种能力;在教学效果方面，使用“生物化学”智慧教学法的学生学习兴趣高，能积极参与课堂、主动思考（表1）。现将“生物化学”智慧教学介绍如下。

一、基于“雨课堂”的翻转课堂

“雨课堂”是清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案，是教育部在线教育研究中心的最新研究成果，致力于快捷免费地为所有教学过程提供数据化、智能化的信息支持。清华大学于歆杰老师指出：“雨课堂”让学生、教师和管理者知道教室里真正发生了什么。它有助于实现数据驱动的教学，帮助教师在提升教学艺术的同时，实现科学教学和教学科学。借助“雨课堂”，我们真正实现了将课堂翻转过来的目标。

（一）通过手机完成课前预习

理想的课堂应该有充分的师生互动，生生互动，在交流中发生思想的碰撞，产生智慧的火花，体验交流的快乐。要做到这一点，学生课前必须预习。通过“雨课堂”，老师可以将课件在课前发给学生，同时配有讲解语音。学生打开手机上的“雨课堂”即可观看。由于智能手机的移动性，学生在吃饭、休息等碎片时间即可完成课件预习，比较方便，同时减轻学生学习负担。

（二）及时知道学生听没听懂

在课堂教学实践中，教师讲课的时候同时在想：我讲的内容学生听懂了吗？由于教师在讲课时学生并不好打断老师进行反馈，并且教室里学生众多，老师无法掌握每一位学生的学习状况。“雨课堂”使这个问题迎刃而解。在课堂上，如果学生没有听懂某个知识点，可以在手机上相关PPT幻灯片上点击“不懂”，老师在手机上可以随时查看，及时掌握学生学习情况，并及时调整教学内容。

（三）師生互动，生生互动

智慧教学强调“以学生为中心的教学理念”，“雨课堂”为实现这一理念提供了有力工具。在“雨课堂”中，学生可以发弹幕，尽兴表达思想，提想法，与同学交流，弹幕内容通过课堂上的屏幕让全体师生看到。教师提问后，学生投稿回答问题，教师与学生可以就投稿的内容在课堂上分析和讨论。翻转课堂中学生可以上台主讲某个问题，然后开展课堂讨论。“雨课堂”有讨论区，学生可以尽情发表意见，没有时间和空间的限制。

（四）开展课堂测验和问卷调查

传统课堂开展课堂测验比较麻烦，需要打印、分发、收集、批改和统计等工作，费事费力。“雨课堂”轻松搞定课堂测验。教师只需要在电脑上将测试题目上传，设置答题时间，学生即可在手机上答题，其余批改和统计等工作均由“雨课堂”完成。同理，“雨课堂”轻松完成问卷调查，教师迅速地获得学生的反馈。

（五）课后答疑

传统课堂老师上完课就走了，课后学生与老师交流受到时间和空间的限制。“雨课堂”有讨论区，学生通过手机留言，教师通过手机回复，在线上就完成了。

二、充分利用线上线下多种资源混合式教学

（一）充分利用线上资源辅助教学

随着互联网的发展，在云端积累了海量的信息与资源。在“互联网+”的时代，可以充分利用互联网上的资源支持教学。例如，阐述重要科学理论时，由于这些理论许多获得了Nobel奖，我们会打开Nobel奖官方网站相关获奖者网页，其中有获奖者和获奖理论的详细信息，还有同行专家对该奖项的评价，有些还有视频。有时，我们会讲科学家们科学发现的故事，介绍标志性论文。我们会将网页链接和论文发给学生，学生在手机上即可观看。另外，百度百科有文有图有视频，几乎涵盖了生物化学重要的名词，是一个很好的线上教学资源。

（二）学生通过生物化学MOOC线上学习

中南大学生物化学课程团队在中国大学MOOC开设了生物化学MOOC，网址https：//www.icourse163.org/course/CSU-1207188806。有老师授课，还有习题，面向中國所有学生开放。自2019年上线以来，已经有23905人参加学习。学生评价：“不管是作为课前预习还是课后复习都是非常棒的，太强了！”

（三）使用动画阐明生物学过程

生物化学的分子、理论和过程等比较抽象，学生难以理解。综合利用线上线下的多种动画资源，将抽象的内容生动化、具体化、形象化，方便学生理解掌握。

三、理论联系实践

“一流课程”的高阶性指培养学生综合、分析等高级思维和解决复杂问题的能力。问题往往来源于科研和生活实践。在课堂上将生化理论与科研、生活实践联系起来，有助于提高学生解决问题的能力。首先，将科学理论联系科研实践。例如，我们在讲解转录后加工的RNA前体剪接时，会讲到GT—AG法则。如果内含子的5’端GT或3’端AG发生突变，则可能造成异常RNA剪接。我们会告诉学生，在科研实践中，我们收集到一个多发性内分泌肿瘤1型（multiple endocrine neoplasia type1， MEN1）家系，测序发现该家系患者的MEN1基因第9个内含子的5’端第一个碱基G突变为C（MEN1 IVS9+1G>C），导致MEN mRNA前体异常剪接，提前产生终止密码子，翻译在C端的核定位信号肽编码区之前提前终止，表达的蛋白质没有核定位信号肽，蛋白质不能请入细胞核，因而诱发多发性内分泌肿瘤1型症状[4]。其次，将科学理论联系生活实践。在讲解蛋白质等电点时，我们讲酸性黄浆水点豆腐的原理就是调节豆浆的pH值至黄豆蛋白质的等电点，导致蛋白质聚集，豆浆凝固。通过这些教学，提高学生理论联系实际，解决复杂实际问题的能力。

四、用最新的计算机技术服务教学

当前，互联网和计算机技术蓬勃发展。将最新的计算机技术运用至教学中后，赋予教学一些新的特点。第一，许多从网上下载的视频时间长，语音是英文的，直接用于教学效果不好。使用爱剪辑处理视频，剪辑视频片段，配上中文讲解、中文字幕和背景音乐，教学效果大为改善。第二，通过TronClass上传和下载课件和资料，一切在线上完成，方便老师学生。第三，针对因COVID19疫情无法来校的学生，我们用“雨课堂”、腾讯会议上网课，TronClass网考，圆满完成线上教学任务。

五、讨论

随着智慧教学理念与工具的兴起，国内已经有一些“生物化学”教学团队将智慧教学应用于生物化学的教学实践，并取得不错的业绩，如山西医科大学、昆明理工大学、北京航空航天大学等。山西医科大学生物化学团队录制了微课课程，配有文本资料、练习题、自测题、课后讨论等，这些课程均在学习通、爱课程等移动网络平台上线[5]。昆明理工大学、北京航空航天大学的智慧教学均是基于“雨课堂”[6，7]。与同行专家相比，我系的生物化学智慧教学灵活地、综合地运用“雨课堂”、MOOC、TronClass、线上资源、其他计算机软件等多种资源服务教学，更加显得生动和丰富。我们从2020年春季在中南大学实施生物化学智慧教学以来，取得了一定的成绩。2020年，生物化学智慧教学获得中南大学第十届“三十佳”教学竞赛优秀奖，“生物化学”获得湖南省级一流本科课程——线上线下混合式一流课程。根据对学生开展问卷调查教学效果，将生物化学智慧教学与普通教学进行比较，要学生按照百分制打分。在激发学习兴趣方面，智慧教学为91.72+2.33，普通教学为82.32+2.85，P=0.014;在培养独立思考能力方面，智慧教学为94.00+1.70，普通教学为82.20+2.45，P=0.000;在学生主动参与课堂方面，智慧教学为92.28+1.90，普通教学为81.2+2.95，P=0.003（表2）。但是，由于生物化学智慧教学在中南大学实施还只有一年多，还有许多地方不完善，需要课程团队再接再厉，逐步完善。

参考文献

[1]王艳茹.大学“金课”建设的智慧教学法：原理、内涵与框架设计[J].创新与创业教育， 2019，10（4）：112-115.

[2]唐烨伟，庞敬文，钟绍春，等.信息技术环境下智慧课堂构建方法及案例研究[J].中国电化教育，2014（11）：23-29+34.

[3]罗万丽.“互联网+”时代面向智慧教育的课堂教学设计研究[C].第9届全球华人探究学习创新应用大会论文集.西北师范大学，2018：476-483.

[4] LI M， LIU Q， LIU P et al. Long-term follow-up and novel splice donor mutation in MEN1 in a Chinese family[J].Oncotarget， 2018，9（2）：1577-1586.

[5]王玉瑤，赵虹，常冰梅，等.生物化学与分子生物学融合智慧教学的翻转课堂探索[J].基础医学教育， 2020，22（4）：288-291.

[6]柳姝，范文宏，张优，等.基于智慧教学平台生物化学课程的教学研究与实践[J].教育现代化，2019，6（A3）：154-158.

[7]盛苗苗，贾舒婷，吴晓明，等.《生物化学与分子生物学》智慧教学模式改革与应用[J].教育教学论坛，2019（40）：110-111.

On Biochemistry Wisdom Teaching

ZHU Fei-zhou， HE Hai-lun， DENG Mei-chun

（School of Life Sciences， Central South University， Changsha， Hunan 410013， China）

Abstract： In order to implement the Implementation Guideline of the Ministry of Education on the Construction of First-class Undergraduate Courses， deepen the education and teaching reform， improve the teaching quality， and make the Biochemistry course advance， novel and challenging， we applied the Biochemistry wisdom teaching in Xiangya Medical School of Central South University. In the teaching process， we flip the class by using Rain Classroom， adopt mixed teaching using both online and off-line resources， connect scientific theories with scientific research and life practice， and use the latest computer technology in teaching， in order to strengthen the comprehensive ability of students. The teaching practice proves that compared with traditional teaching， students in the Biochemistry wisdom teaching have high interest in learning， high classroom participation， and can think actively. We have achieved good teaching results in Biochemistry wisdom teaching.

Key words： Biochemistry; wisdom teaching; first-class course; Rain Classroom