基于“SPOC+翻转课堂”的“植物生理生化”课程教学模式初探

摘要：SPOC是整合线上网络课程资源和线下传统课堂教学的混合式教学模式，而翻转课堂是以学生为学习的主体，学生由被动接受知识转变为主动学习的一种教学模式。为优化教学效果，在教师引导下，学生主动获取知识，满足了学生个性化学习需求，培养学生科学创新思维以及创新实践能力，弥补线上教学的不足。我们教学团队将SPOC教学模型有机融合线下翻转课堂，建立了“植物生理生化”课程的混合式教学模式，激发学生学习兴趣，使学生转变学习角色，变“学”为“教”，增强了学生合作帮扶意识，提高学生自主学习的综合素质，为深入探讨线下线上混合式教学改革提供参考。

关键词：SPOC；翻转课堂；“植物生理生化”课程；网络课程资源；混合式教学模式

基于人工智能的信息技术的发展推动了新型混合式教学模式的发展。新型混合式教学模式突出以学生为教学中心，在教师引导下，融合线上和线下教学资源［1］，实现个性化学习，拓展学习的维度，不限制学生学习的时间和空间，提高学生的学习能力。加州大学的ARMANDOFOX在2013年首次提出了SPOC教学模型［2］。与大规模线上开放课程MOOCs（MassiveOnlineOpenCourses）不同，SPOC（SmallPrivateOnlineCourses）属于小规模线上教学课程，满足特定资格的学生先提出选课申请，由教师设计线上课程和线下教学，提供小规模的个性化学习的线上教学资源和线下教师学习指导，实现教与学相长，培养学生逻辑思维和合作学习探究能力［34］。线上学习不能及时有效地解决学生学习过程中遇到的困难和问题，而翻转课堂弥补了线上学习的缺点。翻转课堂使学生“学”的角色转变为主动“教”［5］，将学习主动权交给学生，教师转变教授角色为引导启发，设计教学问题，创设教学情境，激发学生主动围绕问题搜集信息，合作讨论，提出解决问题的方案，这有助于训练学生的问题探究能力和小组合作精神。为适应应用型本科高校的转型和发展，坚持课程在教学资源中的核心地位，以“优化教学结构、提质增量、突出特色”为原则，大力推动专业课程的建设，把课程建设作为提高人才培养质量的关键环节，推进“以学生发展为中心”的课程改革，推进现代信息技术与课堂教学的深度融合，加强创新实践能力培养，积极建设优质课程资源。

“植物生理生化”是高等院校生命科学和农学本科专业的一门学科基础必修课程，是将基础生物化学与植物生理学有机地融合，运用了物理、化学和生命科学的基本原理和技术研究植物内生物大分子的结构功能与植物生命活动规律［6］，揭示植物与环境相互作用关系的一门重要学科［7］。本课程主要介绍植物体内主要生理生化代谢活动机理、植物与环境物质交换和能量交换的基本过程、植物形态建成的生理基础、植物生长发育的基本规律、环境对植物生命活动的影响和植物对逆境的抗性等［8］。通过本课程讲授，学生可以系统地掌握“植物生理生化”的基本概念和基本实验技能，从宏观系统水平过渡到微观角度（分子水平），理解植物内正常生命活动代谢机理［9］；运用辩证的观点正确认识生命现象的生物化学本质、植物生命活动的规律、植物与环境的相互关系；能运用“植物生理生化”的基本理论知识和方法分析和解决有关农业理论和实际问题。培养学生热爱农业科技、求真务实的精神，弘扬社会主义核心价值观，学习植物生理生化科学家严谨科学的钻研精神，激发学生的民族自豪感和爱国主义情怀。

根据“植物生理生化”课程的人才培养方案和教学大纲要求，我们课程教学团队根据多年的教学经验，学习先进教学理念，运用现代信息技术有机融合SPOC教学模型和线下翻转课堂，建立了“植物生理生化”课程的混合式教学模式，深化教学改革，围绕课程的学习目标、能力目标和情感目标，用心打磨好每一堂课，培养学生自主探究学习新知，优化课程教学方案，提升课堂学习效率，为今后“植物生理生化”课程的教学改革提供借鉴。

1“植物生理生化”课程的教学现状分析

“植物生理生化”课程课堂讲授学时为64学时，每周4课时，全部理论课程讲授时间共16周。讲授内容包括十五个模块，分别是绪论、植物的生物大分子、生命催化剂酶、植物细胞的结构与功能、植物的水分生理、植物的矿质营养、植物的呼吸作用、有机物的转化运输与分配、高等植物的信号转导、植物生长物质、植物的生长生理、植物的成花和生殖生理、植物的成熟和衰老生理、植物的抗性生理等［6］。

以实际教学班级（2021级植保本科1班和2班）为例分析，在“植物生理生化”课程多年的理论教学过程中存在以下问题：（1）“植物生理生化”课程教学内容章节多，涉及的教学内容面广，包含很多物理、化学、生物和信息学的基础知识，与分子生物和植物生理机制相关的课程内容概念抽象。（2）2021级植保本科1班和2班的学生已进入大学两年了，已具备大学生基本的学习方法和技能，但同学们的学习任务繁重，每周课程数量多，进行课前预习和课后复习的同学占总人数3%，而大多数同学不进行课前预习，学习效率较低。课后学生不进行复习巩固，致使课堂所学知识容易遗忘。（3）“植物生理生化”课程教学过程过去采用多媒体课件形式，教师主讲，学生被动式学习，在整堂课中学生的学习参与度和精力集中度呈现出前高后低的趋势（图1）。过去旧的教学模式是以“教师讲授”为教学中心、“教材”为学生学习中心。传统“满堂灌”教学模式使学生被动输入知识，学生参与度低，学生学习主动性差，学习效果不佳。

2建立“SPOC+线下翻转课堂”混合式教学模式

当代是互联网信息时代，现代网络信息技术正在高速发展，教学模式应顺应现代网络信息化发展趋势，实现教育信息化［10］，使学生利用网络平台上的课程资源（例如：中国大学MOOC课程资源）扩展学生课本内容，提升学生的学习自主性和兴趣。新型教学模式要求本科教学从“以教为主”转变为“以学为主”，从“传授知识”转变为“能力培养”，转变为学生多元化学习模式。我们课程教学团队基于“SPOC+线下翻转课堂”混合模式建立了新的“植物生理生化”课程的教学模式。上课前，运用雨课堂发布课前预习作业、在线课前学习视频、本节重难点、课前自测题。课堂教学过程中，创设教学情境，围绕教学重难点设计课堂提问，学生围绕问题参与解决问题，激发学生的求知欲，使其在解决问题过程中主动获取知识，在此基础上，教师详细讲解教学重难点内容以巩固知识点。在“植物生理生化”课程的一些章节模块设计了专题讨论，课前3～5周提前将专题方向布置给学生，学生以小组形式（5～6人/组）分工搜集整理专题资料、课前小组讨论、制作PPT、课上讲解汇报专题内容。教师根据学生汇报的内容进行点评、总结，并回答学生在课前讨论中遇到的问题，让每个学生都积极地参与学习，学有所获。课后，在雨课堂布置相对应的作业、讨论、小测验，让学生在课后能通过作业、讨论和小测验巩固所学知识。教师根据学生课后作业、随堂作业和期中考试答题情况，包括总体分数分布和各题答题情况（图2），反馈调节课堂教学内容，实时监控学生学习情况和调整教学方式以适应学生。此外，课外拓展学习中国大学MOOC课程国家精品课程教学视频，实现线下与线上教学相结合，以实现教学目标。

3将学科前沿学术报告通过线上教学引入课堂教学

课程团队集体备课过程中，搜集与课程内容相关的科学前沿的学术交流报告通过雨课堂分享给学生，并设计提问，组织学生线上观看后回答相关问题，让学生在本科阶段了解学科前沿领域，让学生的学习素材不单纯集中于课本教材，拓宽学生学习视野，提高学生知识储备，训练本科生的科研思维和解决问题能力，激励学生崇尚科学的精神。

4“SPOC+线下翻转课堂”混合教学模式的教学效果

我们课程教学团队基于“SPOC+线下翻转课堂”混合模式建立的新型“植物生理生化”课程的教学模式，弥补了传统“满堂灌”被动输入知识教学模式的不足。2022年春季学期，我们首次将基于“SPOC+线下翻转课堂”混合模式建立的“植物生理生化”课程的教学模式运用于2021级植物保护专业本科1班和2班，课前通过发布课前预习作业、课件PPT、课前自测，激励学生提前预习教学模块内容；课上，创设教学情境，围绕教学重难点设计课堂提问，学生围绕问题参与解决问题，在解决问题过程中主动获取知识，加强了师生互动和学生讨论交流；课后，将纸质作业转变为雨课堂在线作业，以及加入国家精品课程拓展学生学习视野和知识的广度。基于“SPOC+线下翻转课堂”混合模式建立的“植物生理生化”课程的考核包括两部分，由过程性考核和终结性考核组成，其中过程性考核占40%，终结性考核占60%。本次课程考核共54人参与，课程总评成绩中，100～90分有13人，占总人数的24.07%；89～80分有30人，占总人数的55.56%；79～70分有8人，占总人数的14.81%；69～60分有3人，占总人数的5.56%；59分以下0人。平均分为83.44分（图3）。从以上各个分数段学生人数分布情况统计分析：及格率100%，优秀率24.07%。学生课堂出勤率高，绝大部分学生能按照教师的要求完成学习任务，学生参与度高，激发了学生学习兴趣。本次课程总体目标达成度为085，达成教学目标（图4），提高了学生对整堂课的满意程度和课堂上参与度。另外，与之前2018级植物保护专业本科班同学（对照组）相比，2021级植物保护专业本科1班和2班（SPOC混合模式实验组）学生在课堂上参与度和学习兴趣也有了很大程度的提升（下表），这对提升学生的综合专业素养有非常重要的意义。

5混合教学模式的教学评价

为了提高教学效果并达到课程目标，我们教学团队采用了线上线下混合式教学方法与网络教学资源的拓展，教师及时跟踪学生的过程性学习状态，加强教学全程动态跟踪管理，解答学生的疑难问题，对教学过程评价和及时进行教学反思，不断调整优化教学方案，提升教学效果。我们形成了课程教学评价多元化以监督教学全过程，我们课程的评价体系包括了学生平时过程性学习情况反馈、学生学习总成绩目标达成度、本科教学督导督查评价、学生对课程评价和教师教学反思评价。新型“植物生理生化”课程的多元化评价体系优化了课程成绩目标达成值，更真实地体现了学生的学习成绩，有助于及时调整优化教学方案，解决学生学习困惑，改革教学模式，提高专业课程教学质量。

2018年教育部陈宝生提出增加大学生学业的挑战度，挖掘课程的学习深度与难度，淘汰“水课”，打造“金课”［11］。在“植物生理生化”专业课程教学过程中，转变照本宣科和学生被动式输入学习内容，我们课程团队基于“SPOC+线下翻转课堂”混合模式建立的新型“植物生理生化”课程的教学模式将学习主动权交给学生，教师转变教授角色为引导启发，满足了学生个性化学习方式，因材施教，线上和线下教学结合模式能拓展学生学习的宽度，满足碎片化的学习模式，提高学生的自主获取知识的能力，实现教与学相长，培养学生德、智、体、美、劳综合素质的全面发展，培养满足社会需求性人才。我们教学团队充分优化和拓展教学内容，精心设计好每一堂课，注重引领学生形成正确的价值观和培养学生的综合素养，为今后探讨新型混合式教学改革奠定基础。

参考文献：

［1］陈明，桑小双.高校学生对混合教学模式改革课程认知及满意度的实证研究［J］.现代远距离教育，2018（5）：5764.

［2］ARMANDOF.FromMOOCstoSPOCs［J］.CommunACM，2013，56（12）：3840.

［3］杨扬，冯志伟.SPOC混合式写作教学模式对大学生英语写作发展的影响研究［J］.外语教学，2022，43（2）：6773.

［4］贺斌，曹阳.SPOC：基于MOOC的教学流程创新［J］.中国电化教育，2015，36（3）：2229.

［5］张新明，何文涛.支持翻转课堂的网络教学系统模型探究［J］.现代教育技术，2013，23（8）：2125.

［6］王三根，苍晶.植物生理生化［M］.北京：中国林业出版社，2003.

［7］张继澍.植物生理学［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［8］李大红.《植物生殖生理》课堂教学目标达成方法探讨［J］.科技创新导报，2010（25）：173.

［9］潘瑞炽.植物生理学［M］.4版.北京：高等教育出版社，2001.

［10］祝智庭.智慧教育：教育信息化新境界［J］.电化教育研究，2012（12）：513.

［11］陈宝生.在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话［J］.中国高等教育，2018（Z3）：410.

基金项目：本研究由云南省科技计划项目——云南省地方本科高校（部分）基础研究联合专项面上项目（项目编号：202101BA070001071）和昆明学院引进人才科研项目（YJL2101）共同资助

作者简介：戴利利（1989—），女，汉族，云南昆明人，博士，讲师，主要从事生化与分子生物学的教学与科研工作；余磊（1981—），男，汉族，河南商丘人，博士，教授，云南省都市特色农业工程技术研究中心主任，研究方向：作物健康栽培及抗病育种。

*通讯作者：保红坤（1988—），男，云南曲靖陆良县人，博士，副研究员，研究方向：髓鞘脱失与再生。