基于“舒心课程”《生物统计与实验设计》混合式课堂教学改革

周燕蓉，赵艳艳，陈岑，代琦

（浙江理工大学 生命科学与医药学院， 浙江 杭州）

一 引言

随着大数据时代的到来，掌握统计学知识变得越来越重要[1]。《生物统计及实验设计》是生物相关学科一门重要的专业基础课，由生物统计学基础和实验设计两大模块组成，生物统计学基础包括统计学基本概念、原理和计算方法；实验设计包括实验设计原理、方法、思路、流程和误差控制等[2]。该课程旨在让学生掌握试验设计、数据资料的整理与分析、统计结果解读等相关知识，解决在科学研究、生产实际和日常生活中遇到的问题[3-4]。然而，从以往的教学反馈和教学思考来看，存在几个较为突出的现象：1. 学生存在焦虑心理。该课程系统性强且抽象，交叉涉及数学领域知识，理解难度较大；课程内容是承上启下、前后连贯的，部分内容没学好都有可能对后续章节的学习产生严重影响，使得学生无所适从，最后导致学生对本课程不感兴趣[5]。2.教学手段单一。传统课堂通常只以教师讲解为主，学生被动接受知识，参与度较低，严重影响学生学习积极性以及师生互动性[6]。3. 学习灵活度不够。学生在学习中碰到问题，无法及时向老师反馈以及与同学交流讨论，常常处于半懂不懂的状态。4. 试验设计能力较差，不熟悉或不能正确使用常见试验设计软件完成正规的实验设计方案[7]。基于此，在《生物统计与实验设计》教学中实行互动教学的混合式课堂教学改革势在必行。笔者以“舒心课程”平台建设为突破口，积极探索《生物统计与实验设计》课堂教学新模式，实现课堂教学过程清晰可见，课堂评价更加精准，打造公平、精准的课堂。通过课前与课堂、移动与教室、线上与线下等学习方式，通过网上学习、课堂教学、辅导相结合提高课堂教学实效，促使学生由被动学习转向主动探究式学习，设计适合生物专业特色的互联网授课模式，适应数字经济对人才培养的需求。

二 基于“舒心课程”的混合式教学在提高课程质量上的作用

混合式教学是结合在线教学和传统教学的优势的一种“线上”+“线下”的教学，可以引导学生“循序渐进、强化基础、先易后难、注重实践”的学习进而真正掌握生物统计学的知识。我院基于微信公众号创建了“舒心课程”教学互动平台，该平台基于教学所需和师生使用体验设置了课程管理、在线考勤、课堂评价、请假调课、随机抽答和我的空间六大模块[8]。该平台具备以下功能：（1）课程资料共享功能。利用线上教学资源，结合课程知识点和难点，有效梳理和优化课程知识单元结构，有机融合线上线下资源。该平台便于教师发布课件、布置课后作业；便于学生随时获取学习资料、课程预习任务和复习要点。（2）课堂实时讨论功能。学生在预习期间将重点和难点反馈，能够使教师的教学目标更加明确，课程内容把握更加准确，老师随时在PPT 中插入针对重点和难点的互动试题，引导学生思考，加深对知识点的理解。（3）推送问题和统计答案的功能。向学生的移动终端推送选择题及简答题并回收答案，统计学生的答题情况，便于教师了解学生知识掌握程度，及时查缺补漏；（4）随机抽取答题功能。课上提问时，可随机抽选同学回答问题，调动学生积极性，创建更加公平的课堂。（5）匿名评价教学功能。学生可以匿名对教学效果进行评价，教师可以根据学生反馈的情况及时调整自己的教学活动设计（包括教学环节、教学内容和学生活动的设计），不断提升教学质量。（6）数据实时呈现功能。教师端可以看到所有学生的实时数据，包括考勤、答题参与率、作业完成情况、预习和复习情况等。“舒心课程”填补了传统教学模式课堂互动的不足，极强的课堂互动性有效提高学习积极性和参与度，极大提高教学质量，同时拓展了教和学的时间和空间。通过基于“舒心课程”的线上教学和线下教学活动相结合，实现了线上有资源、线下有活动、过程有评估的全链条教学，引导学生由浅到深、由理论到实践的深度学习。

三 基于“舒心课程”的混合式教学模式的构建

为提高《生物统计与实验设计》教学质量，笔者在教学中引入基于“舒心课程”的混合式教学模式，取得了积极的教学效果。下面以《生物统计与实验设计》中“试验资料的统计描述”这一章节的教学为例进行阐述。

1.上传学习资料，强调课前预习。“试验资料的统计描述”这一章节属于课程导入章节，需要理解和记忆的基础概念较多，同时需要掌握各个概念的释义及计算过程，这部分知识是后面课程学习重要的基础，因此课程预习环节更显重要。这一章节的教学内容为数理统计中的常用术语、数据资料的分类与整理、数据资料的统计描述。学习内容以概念的记忆与计算方法为主，比较枯燥。课前，将微课、课件、预习要求上传至课程资料模块，在讨论区发布预习通知及要求。通过上述操作，首先学生预先通过微课了解授课内容，建立基本概念，教学资料能在平台上储存，方便学生随时参考、回顾。

2. 开展课堂互动，提升教学效果。开展课堂教学时，将预先准备好的互动问题上传到课程作业模块，采取随机抽答或者投票等方式与学生互动。此时，教学互动产生的答案会在系统上呈现，教师与学生均能看到答案数据，这个设计可以引导学生全面思考和讨论，驱动学生主动学习，活跃课堂气氛，有助于教师了解学生对课程知识的掌握情况，并进一步调整教学活动、方法和节奏。

“试验资料的统计描述”这一章节是学习后续课程的基础章节，课程开始时，先通过随机抽答功能选取3 名学生回答什么是总体、个体、样本、样本含量、随机样本？考察学生课前预习后知识点掌握情况。接着，为阐述总体与样本的概念，笔者将“某饮料厂某班次生产饮料1000 瓶，从1000 瓶抽取100瓶进行测试分析。请问总体和样本分别是指哪部分？A. 总体是1000 瓶；样本是100 瓶 B. 总体是100 瓶；样本是1000 瓶”设为互动问题，学生在线投票答题，答题时间设为15 秒。答题情况呈现在大屏幕上，参与率100%，选择A 选项53 人，选B 选项5 人。总体上学生对总体和样本的理解是对的。而在传统课堂教学中，只能抽选个别学生回答，互动性较弱，现通过“舒心课程”平台，每个学生均参与课题互动，互动结果呈现在大屏幕上，课堂互动效果较好。

在讲解随机误差与系统误差的定义时，笔者将“请对下列8 个造成实验误差的因素进行分组，哪些属于随机误差，哪些属于系统误差：电磁场的微变、仪器本身不准、标准试剂标定不准、零件的摩擦、空气扰动、气压及湿度的变化、操作人员主观因素引起的误差、试验材料差异较大”设为互动问题，学生通过手机端作答。每位学生的分组结果在大屏幕上显示。学生在看到与自己不同的观点时，结合讲述的知识点与其他同学展开讨论和思考。通过这种问题引入的互动式教学方式，学生不仅加深对知识点的理解，同时也从被动式接受知识转变为主动思考，在讨论中也培养了语言表达能力与逻辑能力，课堂教学效果明显改善。

3.开展过程评估，完善教学链条。过程评估是教学链条重要一环[9]，主要通过课堂测验和课后习题进行评估。“舒心课程”教学模式采取全过程的动态式学习评价，实现了即时、动态的诊断分析及评价信息反馈。在“舒心课程”平台上，教师可以通过发布客观题作业，并预设好答案与解析，学生在提交作业后系统自动进行批改和答疑。同时，学生的测验结果数据自动推送至教师端，有助于教师了解参与率、测验效果等情况。另外，教师也可以发布主观题作业，学生通过系统在线作答，作答数据自动推送至教师端，有助于教师了解教学效果，及时调整教学重点。

在“试验资料的统计描述”这一章节课程结束前，通过课程作业模块发布测试题“标准差、变异系数的意义是什么？标准差有哪些特性”，让学生在5 分钟内作答。58 名学生全部作答完毕，均能对该概念很好理解，到达课程预设的教学目标。本章节还需要应用SPSS 统计软件对基本统计量进行计算。在课题结束前，通过作业模块发布课后计算题，让学生对课堂学习的内容进行进一步理解消化和应用，并在系统上提交计算结果。教师能在线了解学生课后作业完成和知识应用情况，学生遇到问题可以在讨论区实时讨论，大大拓展了教与学的时间和空间。

4.分析课程数据，提升教学质量。《生物统计与实验设计》课程教学结束后，“舒心课程”会对每位学生的课堂数据进行统计，包括到课率、测试成绩、评语等，有助于教师对学生进行课程评分；而且，学生能在系统上随时调取这门课程所有课程学习资料，有助于期末复习。“舒心课程”上积累的教学数据也是教师进行教学质量分析和针对性提升的真实素材，重要性不言而喻。

四 教学模式效果评价

《生物统计与实验设计》是以解决实际问题为导向的工具性课程，分析应用能力及实际操作能力显得尤为重要，因此我们对考察方式也进行了改革。以浙江理工大学生命科学与医药学院为例，2020 年度选修《生物统计与实验设计》这门课程共116 人，我们将这些学生随机分成A组（58 名）和B组（58 名）。A 组学生使用传统教学法授课，作为对照组；B 组学生使用“舒心课程”混合教学法授课，作为试验组。通过教学过程评估显示，在教学中引入基于“舒心课程”的混合式教学模式明显提高了教学质量。（1）预习效果明显。教师在“舒心课程”教学平台发布的预习任务，平台能够显示学生的完成情况，针对未完成任务的同学，教师可以打电话提醒。由表格1可知，B 组中完成预习任务的学生人数显著多于A 组，且完成任务的学生数量呈现增多的趋势，最后达到全班预习的效果。（2）教学反馈及时。在给A 组的上课过程中，很少出现学生主动提问题或反馈听不懂的情况。反之，B 组学生的反馈更加积极且及时。在课前，学生在平台留言不理解的知识内容，令人兴奋的是，班级内向的学生在平台的反馈次数也较多；上课期间，主动举手反应听不懂。（3）复习效果明显。为了了解学生对上一节课程知识的掌握情况，课前5分钟提问显示B组学生掌握的情况显著优于A组。（4）学习兴趣得到提高。课程结束的时候，我们进行了一次问卷调查。结果显示，超过80%A 组学生依然认为课程难度大，面对大量数学公式和统计数据无所适从。虽然20%B 组学生认为该课程挺难的，但是约80%学生表示，在预习过程中会产生很多问题，带着这些问题听课，而且能够随时在平台复习之前的课程内容，加深了对知识点的理解，而且因此越来越喜欢《生物统计与实验设计》这门课程。

期末考试内容包括两个部分，考试成绩各占50%。第一部分是考查理论知识的掌握情况，考试形式为笔试；第二部分是考查学生利用数理统计方法解决实际问题的能力，考试形式为实验，考核学生应用SPSS 软件解决原始数据的能力，包括实验的设计、资料的整理、数据的分析、统计方法的选择、结果的判断等。我们对两组学生的最终课程成绩进行比较分析。通过表格2 可知，试验组学生的期末笔试和实验成绩较对照组分别提高6.84% 和12.86%，并到达显著差异水平（P＜0.05）。

表1 “舒心课程”混合教学法与传统教学法未预习人数的比较分析

表2 “ 舒心课程”混合教学法与传统教学法期末成绩的比较分析

五 结语

通过在《生物统计与实验设计》课程中引入“舒心课程”混合式教学，有效弥补传统教学模式课堂互动不足、学生学习主动性不足的缺点，实现了线上有资源、线下有活动、过程有评估的全链条教学，引导学生由浅到深、由理论到实践的深度学习。通过教学过程评估与期末学生成绩分析发现，“舒心课程”混合式教学模式有效提高学生的学习效果。