“植物生理學”慕課建設實踐的探討

余徐潤 熊 飛 陳 剛 呂 冰 吳云飛

(揚州大學生物科學與技術學院，江蘇揚州 225009)

幕課，即大規模在線開放課程(massive open online course，文中使用英文縮寫簡稱MOOC)，2012年首次在美國出現后迅速風靡全球[1]，MOOC的出現使高校的教學改革邁出了新的一步，引領了人才培養的新模式。2015年，教育部《關于加強高等學校在線開放課程建設應用于管理的意見》(教高[2015] 3號)的發布，極大地推動了我國MOOC建設的步伐，使課程建設走上了“高校主體、政府支持、社會參與”極具中國特色的發展道路[2]。目前，教育部非常重視MOOC的建設，2018年1月15日教育部推出首批490門“國家精品在線開放課程”，首批入選的課程質量高、應用效果好、共享范圍廣、示范性強，從整體上代表了當前我國MOOC的最高水平[3]。同時，教育部還提出到2020年將以國家的名義推出3 000門“國家精品在線開放課程”。在教育部的積極引導下，我國各大高水平大學相繼開展了MOOC的建設工作。

“植物生理學”是一門研究植物生命活動規律及其與環境之間關系的課程，它是農學、種子科學、生態學、植物保護、園藝、生物科學、生物技術、草業科學、園林等專業的基礎課程，該課程的教學質量直接關系到生命科學人才的素質和能力培養[4]。目前，在中國大學MOOC平臺運行的“植物生理學”課程來源于10所高校，分別是湖南師范大學、華南師范大學、南京師范大學、華中農業大學、深圳大學、河南大學、揚州大學、河南科技學院、沈陽農業大學、北京師范大學。其中，僅湖南師范大學“植物生理學”課程入選國家精品在線開放課程，而其他課程都未能入選，因此建設符合國家“精品”級的“植物生理學”MOOC是該課程組教師的工作重點。

揚州大學的“植物生理學”課程始建于1952年，2005年被評為國家精品課程，2016年入選首批“國家級精品資源共享課”，2017年列為江蘇省高校首批MOOC建設項目，2019年獲江蘇省推薦申報國家一流課程項目。目前，該課程已在中國大學MOOC平臺完整運行6次。在此次新冠肺炎疫情期間，“植物生理學”課程組針對教學形式的特殊性對該課程資源進行了補充和完善，2020年第一學期選課總人數達2 500多人，運行效果良好。

一、“植物生理學”MOOC建設的流程

(一)組建“植物生理學”MOOC的教學團隊

在“植物生理學”課程教學過程中，教師的教對整個教學效果起著引領和主導作用[5]。正如北宋思想家李覯所說“善之本在于教，教之事在于師”，好的教態、教法、教風能激發學生主動學習的動力，提高學生善學、愛學的潛力[6]。

“植物生理學”MOOC在建設之初就注重教學團隊的組建，團隊成員包括教授1名(課程負責人)、副教授3人、講師2人，已形成一支教學、輔導、設計和技術支持等結構合理、人員穩定、教學水平高、教學效果好、資源設計和制作能力強的課程教學團隊。課程負責人年富力強，組織協調能力強，一線教學經驗豐富，能帶頭制作教學課件、拍攝錄像，主要負責緒論、礦質與氮素營養、光合作用和呼吸作用共4個章節的講解；3名副教授都是擔任“植物生理學”課程教學工作多年的教師，教學經驗充足，負責植物細胞的結構與功能、同化物的運輸和分配、植物生長物質、光形態建成、生長生理、生殖和衰老以及抗逆生理7個章節的講解工作；2名講師負責水分生理、信號轉導、成花生理3個章節的講解工作，同時還負責“植物生理學”MOOC后臺的日常管理、在線輔導和答疑、教學素材上傳和更新以及考試數據分析等工作。此外，該教學團隊還積極動員研究生和本科生參與該課程的MOOC建設，協助教師批改作業。通過以上的團隊人員合理分工，有效保障了“植物生理學”MOOC后臺的平穩和高效運行。

(二)構建“植物生理學”MOOC的課程體系

“植物生理學”課程內容復雜、章節多，因此如何構建適合該課程MOOC教學的課程體系顯得尤為重要。《植物生理學》教材共有14章節，涵蓋了細胞生理、代謝生理、信號轉導、發育生理、抗逆生理5大塊內容，每章節又分為若干小節。在梳理“植物生理學”課程內容的基礎上，該課程教學團隊將MOOC內容進行了合理的刪減和優化，將14章節內容切分為114個小知識點，各知識點內容既相對獨立又具有內在聯系。比如，圖1為第二章植物的水分生理內容，按章節拆分可分為5節；按知識點拆分可拆分成8個知識點，即水在植物生命活動中的作用、水勢的概念和水的移動、植物細胞的吸水和細胞間水分的移動等。這種按知識點切分實現了該課程內容的碎片化，學生可在課間休息時間、散步或者睡覺前等空閑時間在手機終端觀看某一知識點的內容。一般而言，學生對手機的專注閱讀時間一般在10～15分鐘之間[7]。與傳統教學視頻相比，知識的碎片化是對章節內容的“化整為零”，大大提高了學生觀看視頻的積極性和對課程的參與度。

注：括號中數字表示每個知識點視頻長度

(三)拍攝高質量的“植物生理學”MOOC教學視頻

對于網絡學習模式來說，在線教學視頻的質量直接關系到“植物生理學”MOOC的總體建設水平，因此如何拍攝出能吸引學生眼球的視頻是課程建設的關鍵，在此方面，前人已經進行了探索，如微課與翻轉課堂[8]、MOOC[9-10]以及“植物生理學”教學團隊建設的植物生理學精品資源共享課(http：//www.icourses.cn/sCourse/course_3209.html)等。在精品資源共享課視頻拍攝時該教學團隊成員一方面拍攝教師的教學活動，另一方面在視頻中間還穿插了學生的場景，目的是為了營造出一種師生互動的學習氛圍。而MOOC不一樣，MOOC的教學核心目標之一是在情感態度和價值觀方面讓學生能找到一種“獲得感”，同時要讓學生覺得教師是在“一對一”輔導[11-12]。因此，在“植物生理學”MOOC教學視頻錄制的過程中，教師的活動顯得尤為重要。視頻的拍攝距離為中景固定機位拍攝，以藍天白云和農業為背景，并加入了學校Logo，見圖2。畫面采用教師畫面和PPT錄屏畫面交替出現，介紹文字部分時用人物畫面，介紹圖形圖案時用PPT錄屏畫面，這樣能更加清晰地展示教學素材，見圖3。

圖2 “植物生理學”課程MOOC教學視頻

圖3 “植物生理學”課程MOOC教學視頻的PPT錄屏畫面

此外，我們在視頻中還率先加入了中、英文雙語字幕，這樣不僅能使學生在手機需要靜音的場合時看清畫面的內容，同時有利于提高學生的英文閱讀能力。

(四)制作圖文并茂的“植物生理學”MOOC課件

PPT課件是“植物生理學”MOOC最重要的資源之一，是教師進行多媒體教學的重要工具，對整個教學活動來說顯得極其重要，學生在觀看視頻的同時大部分的注意力都集中在對PPT內容的觀看上。一般而言，PPT的制作要求是圖文并茂和動靜結合[13]，也就是說PPT中盡量以圖為主，文字為輔，同時適當添加動畫。模式圖是一種目前非常盛行的教學工具之一，它能將文字以圖片的形式展現，有助于學生在頭腦中形成相關知識點的認知結構，同時還能加深學生對于前后素材間關系的理解[14]。“植物生理學”課程涉及化學反應過程比較多，學生理解難度大，如光合作用中的光合電子傳遞鏈的電子傳遞過程以及碳同化中的C3、C4和景天科酸代謝(CAM)途徑，教師采用模式圖一張圖就可以將整個過程闡述清楚，相比化學反應式的展示方式來說要簡單得多。除了模式圖之外，課程教學團隊在PPT課件中還加入了大量的實物圖，相比文字敘述而言，豐富多彩的植物圖片能夠緩解學生學習的壓力、提高學習效率、使學生獲得幸福感等[15]。比如，在介紹不同類型光周期植物時課程教學團隊添加了較多的植物圖片，以加深學生對常見的長日照、短日照和日中性植物的理解；又比如，在講解植物的礦質元素分類以及缺素癥時，除了文字描述外課程教學團隊還加入了大量的常見植物缺素癥的圖片，如大白菜和番茄由于缺鈣導致的干心病和臍腐病，學生對于知識的理解更為深刻，這就為后續介紹第二信使Ca2+埋下了伏筆，學生還能回憶出當時的大白菜和番茄缺鈣的畫面。

在“植物生理學”課件PPT中除了文字和圖片表述外，flash動畫和gif動態圖也是一種非常好的教學素材形式，由圖形、圖像、文本和聲音等元素構成，可以將抽象的生理學反應過程形象化，將枯燥的理論知識變得生動，有利于調動學生學習的積極性[16]。在PPT課件中課程教學團隊加入了flash動畫元素，比如第九章植物的光形態建成與運動中，含羞草小葉的閉合、捕蠅草的捕食、藤本植物卷須的旋轉以及種子的萌發等，這些動畫極具視頻沖擊力，將植物的運動過程展現得淋漓盡致，激發了學生的學習熱情。

(五)建設科學合理的“植物生理學”MOOC考核系統

“植物生理學”課程的考核采用的是MOOC管理平臺提供的多元化計分體系，構成元素包括章測驗題、作業、討論區和期末考試。①章測驗題和作業發布與課程內容同步，以章節為單位，每章一次，測驗題均為客觀題，作業為主觀題。②討論區包含教師答疑區、課堂交流區和綜合討論區3個版塊，其中課堂交流區的活躍度計入總成績，活躍度的計分有回帖數量和被贊數量2種方式。回帖數量與被贊數量相比，回帖數量計分將能有效提高學生得分的質量、避免互刷分數現象發生。然而，與測驗題和作業不同，討論區的活躍度不按章節計算，只統計學生整個學習活動過程中總的活躍度。③考試發布時間為課程結束后2周，試卷由主觀題(名詞解釋和問答題)和客觀題(單選題、判斷題、填空題)構成，考試總時間為1小時。學生“植物生理學”課程在線總成績，在該課程學習結束后系統會自動生成每位用戶的在線學習總成績，具體構成如下。

“植物生理學”MOOC共14章節，單元測驗和單元作業分別14次，每次100分，總分合計1 400分；論壇活躍度計分中當回帖數量總數≥100時該項即得滿分(20分)，當回貼數量總數<100時按公式中方式計分。其中單元測驗的分數占總成績比例相對較高(40%)，主要原因是單元測驗題型多、考試覆蓋面廣，需要學生認真學習課程視頻和課件PPT后方可能正確完成；而單元作業題量相對較少，答案基本來自教材，因此設置分數比例時單元作業部分所占比例僅為20%。

(六)做好“植物生理學”MOOC平臺維護工作

“植物生理學”課程參與學習的人數較多，既包含揚州大學學生又有大量外校學習者參與，學習數據量大，因此做好該課程MOOC平臺維護工作顯得尤為重要。維護工作主要包含3個方面內容：①課程資源的更新；②討論區答疑；③作業批改。在該課程運行過程中，課程教學團隊持續更新課程資源，包括教學視頻、課件、研究進展、隨堂測驗等。在新冠病毒疫情期間，課程教學團隊重點對研究進展和隨堂測驗進行了更新，每個知識點均增加了新的資源，有效保障了疫情期間學生擁有足夠的學習資源。討論區答疑主要是針對教師答疑區，該討論區平時會有學生發答疑帖，針對學生的疑問課程教學團隊成員每1～2日登陸MOOC平臺系統一次，及時解答學生的疑問，針對同一問題，會有幾位教師給出解答，有效保證了該課程學習者“有疑必問，有問必解”。課程作業批改方式有2種：學生互評和教師批改。前者主要針對的是難度一般的章節內容，學生互相批改作業，教師做好監督即可；而后者針對的是重點、難點章節內容，教師批改方式可有效解決學生評價尺度不一致的問題，以確保言之成理的答案都能給分。

二、“植物生理學”MOOC前期運行情況

“植物生理學”MOOC平臺已經運行6個學期，運行概況見表1。選課總人數達11 000多人，被北京大學、南京大學、網易MOOC+SPOC學校等近200多所高等院校和社會組織選用，社會反響好、評價度高。

表1 “植物生理學”MOOC前期運行情況

三、“植物生理學”MOOC平臺前期運行存在的問題

(一)MOOC平臺運行穩定性不夠

根據學生的反饋，“植物生理學”MOOC在中國大學MOOC平臺目前尚存在運行不穩定的問題。比如，存在個別學生的個別章節無法做題或做題完成后無法提交以及手機端和電腦端操作功能有差異，部分內容需用電腦才能上傳成功等問題，導致學生總成績統計不全，影響學生最終成績的評定。

(二)MOOC題庫量和試題分值設置不夠合理

目前，“植物生理學”MOOC平臺中測試題題庫總題量為答題題量的1.2～1.5倍，數量偏少，導致學生存在重復做題(每章節測驗題有3次機會作答，以最高分計)的問題，致使成績偏差較小。題量少的后果是單個題目的分值偏高(單選、多選和填空題的分值4分/題，問答題分值25分/題)，導致學生之間成績離散系數較大。

(三)MOOC平臺測驗題的設計和錄入存誤

根據“植物生理學”MOOC平臺運行時學生的反饋意見，目前該課程MOOC測驗題中存在錯題和不合理題的問題。①錯題，形成原因是教師在錄入題目和正確答案時失誤導致標準答案有誤。②不合理題，該類題目體現在填空題上，目前該課程MOOC后臺填空題的判分標準有文字精確和文字模糊2種。文字精確即學生提交的答案和標準答案完全一致，被判答題正確；文字模糊即學生提交答案的關鍵詞包含了標準答案關鍵詞，也被判答題正確。

(四)MOOC中的實驗元素較少

植物生理學是一門實踐性很強的學科，因此“植物生理學”課程實驗教學對于提高學生的綜合素質，培養實踐能力和創新精神具有特殊的作用。實驗教學與理論教學相輔相成，實驗教學有助于學生理解理論知識中提到的原理和方法，而理論教學中的相關基礎知識又有利于解答學生在實驗教學時遇到的疑惑。目前，“植物生理學”課程教學團隊共設計了10個實驗PPT，穿插于相關章節中。然而實驗視頻操作尚未能制作完成，這不利于學生的創新和動手能力的培養。

(五)MOOC中的思想政治教育內容不足

2018年，習近平總書記在全國教育大會上強調高等教育要始終把正確解答“培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人”這一根本問題融入教育教學全過程，切實做好思想政治工作。這一論述強調了課程的“立德樹人”根本任務，高等院校教師更應該把思想政治教育工作貫穿于教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人。雖然“植物生理學”MOOC在緒論部分提及了習近平總書記有關“綠水青山就是金山銀山”的理論，增強了學生對環境保護的責任心和使命感，但就該課程整體內容而言思想政治教育內容仍然偏少，不利于該課程育人作用的發揮。

四、深化“植物生理學”MOOC教學改革的舉措

(一)優化MOOC網頁和APP程序

針對“植物生理學”MOOC平臺運行不穩定的問題，該課程教學團隊依托愛課程網站從下面2個方面進行了教學改革。①優化網頁代碼。為了提升服務器質量，“植物生理學”MOOC平臺優化了服務器及網站代碼，有效降低了問題出現的概率。②升級移動終端APP程序。目前，大部分學生的學習途徑是手機和移動平板終端，網頁端學習相比通過APP程序學習的方式產生的問題概率更高，因此“植物生理學”MOOC教學團隊升級了APP程序，解決了系統的漏洞問題。

(二)完善MOOC題型分值設定

針對“植物生理學”MOOC題型分值高、成績偏差大的問題，課程教學團隊提高了題庫的總試題量，降低了單個試題的分值。比如，將測驗題中的選擇題和填空題分值設置為2分/題，將作業中的問答題分值設置為平均15分/題。此外，還可繼續增加題庫的數據容量，將題目數量增加至答題題量的2.5～3倍之間，有效解決學生完成測驗題時試題重復度高的問題。

(三)提高MOOC試題錄入的科學性

針對題目設置出現的不合理問題，“植物生理學”MOOC教學團隊從2個方面進行了改革。①升級試題錄入模式。比如，設置測驗題錄入模板，將單道題手動錄入方式升級為文本格式的批量導入，一方面將大大減輕教師的工作量，另一方面也能避免測驗題答案錄入錯誤。②優化MOOC平臺測驗題的設計。與“植物生理學”課程一樣，其他課程也會存在填空題答案不合理的問題，因此在今后開課時可考慮減少填空題的數量或直接刪除填空題，增加選擇題和判斷題的題目數量，以有效避免相關問題的發生。

(四)增加MOOC的實踐內容

針對“植物生理學”MOOC實驗教學視頻缺乏的問題，課程教學團隊增加實踐環節內容的比重，具體的作法如下：①在課件PPT和教學視頻中盡可能多地增加一些經典實驗案例；②在測驗題、作業題和考試題中增加與實驗教學相關性較強的題目，以鍛煉學生的創新性思維；③在基本教學章節內容發布結束后，額外增加一章節的實驗教學操作視頻的內容，重點講解與實驗教學相關的原理和操作流程。

(五)豐富MOOC中的思想政治教育內容

針對“植物生理學”MOOC的課程思政內容不足的問題，在該課程教學視頻中注重加強學生的思想政治教育，尋找思想政治元素的契合點。比如，在第十一章植物的成花生理中將習近平總書記的重要理論“中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己的手上”融入到植物的春化作用與農業生產的知識中，以激發學生未來從事相關科研工作的激情和積極性，培養學生的歷史使命感；在第八章植物生長物質中詳細講解赤霉素的發現過程，以培養學生的科研創新思維。此外，教育部印發了《高等學校課程思政建設指導綱要》(教高〔2020〕3號)，強調要把思想政治教育貫穿人才培養的整個體系中，發揮好每門課程的育人作用。因此，“植物生理學”課程教學團隊已對該文件進行了系統學習，目前正著手修訂新版“植物生理學”MOOC教學大綱，切實把思想政治教育融入到該課程教學中。

五、“植物生理學”MOOC教學改革的效果

(一)學生學習體驗明顯改善

“植物生理學”MOOC平臺目前已完成數次數據升級和維護，因平臺問題導致的學習中斷情況大大減少，學生通過手機端和電腦端均能順利完成在線學習。

此外，該教學團隊對題型分值的優化以及填空題答案易出錯問題的改進，使學生學習過程輕松愉悅，生生和師生互動增強，學生的學習體驗明顯改善，學生觀看視頻的時間變長，課堂交流區和教師答疑區學生回帖數和發帖數增多、回帖內容質量高，期末考試及MOOC整體考核的及格率和優秀率明顯提高。

(二)學生實踐能力顯著提高

通過在“植物生理學”MOOC教學過程中強化實驗要素和實驗技能的學習，學生的實踐能力大大提高。經過該課程的學習，學生能在實際生活和農業生產中運用課程理論知識解決實際問題。比如，學生將第五章植物的呼吸作用中的酒精和乳酸發酵的知識運用到實際生活中，體驗了自制酒釀和酸奶的喜悅，收獲滿滿；園藝專業學生將第十章植物的生長生理中的植物生長相關性的知識運用到黃桃的冬季修剪中，通過合理的修枝整形、去弱扶強，增加了優勢花的比例，幫助果農增加了經濟收入。此外，農學專業學生還將第二章植物的水分生理和第三章植物的礦質與氮素營養的知識運用到小麥和水稻栽培中，通過肥水的合理調控，不僅提高了作物的產量，而且還提高了學生的實踐能力。

(三)思想政治教育成效顯著

在“植物生理學”MOOC教學過程中，教學團隊始終貫穿課程思政教育的內容，使得學生的歷史思維、辯證思維、系統思維和創新思維能力大大提升。比如，針對社會熱點問題“黃瓜頂花帶刺是因為打了避孕藥”學生能用辯證思維看待和分析，他們認為一方面“頂花帶刺”部分是由于自然單性結實產生的，另一方面在黃瓜開花當天或前一天用一定濃度配比的植物生長調節劑涂抹花柄可以提高坐瓜率，產生“頂花帶刺”。又比如，通過對植物的礦質與氮素營養的學習，學生不僅能將所學的理論知識解決生產生活實際問題，而且能用辯證思維分析和理解化肥既能提高產量、又能引起環境污染的“雙刃劍”的特性，學習興趣、為人類造福的科學使命感、環境保護意識均得到明顯增強。

資助項目：江蘇省高校2020年“青藍工程”優秀教學團隊項目“植物與植物生理學教學團隊”，項目編號2020-10；揚州大學2019年“青藍工程”項目“植物與植物生理學教學團隊”，項目編號2019-14；揚州大學2020年校級教改課題——“植物生理學”線上線下混合式課程建設與應用研究，項目編號YZUJX2020-C20。