基于“舒心課程”《生物統計與實驗設計》混合式課堂教學改革

周燕蓉，趙艷艷，陳岑，代琦

（浙江理工大學 生命科學與醫藥學院， 浙江 杭州）

一 引言

隨著大數據時代的到來，掌握統計學知識變得越來越重要[1]。《生物統計及實驗設計》是生物相關學科一門重要的專業基礎課，由生物統計學基礎和實驗設計兩大模塊組成，生物統計學基礎包括統計學基本概念、原理和計算方法；實驗設計包括實驗設計原理、方法、思路、流程和誤差控制等[2]。該課程旨在讓學生掌握試驗設計、數據資料的整理與分析、統計結果解讀等相關知識，解決在科學研究、生產實際和日常生活中遇到的問題[3-4]。然而，從以往的教學反饋和教學思考來看，存在幾個較為突出的現象：1. 學生存在焦慮心理。該課程系統性強且抽象，交叉涉及數學領域知識，理解難度較大；課程內容是承上啟下、前后連貫的，部分內容沒學好都有可能對后續章節的學習產生嚴重影響，使得學生無所適從，最后導致學生對本課程不感興趣[5]。2.教學手段單一。傳統課堂通常只以教師講解為主，學生被動接受知識，參與度較低，嚴重影響學生學習積極性以及師生互動性[6]。3. 學習靈活度不夠。學生在學習中碰到問題，無法及時向老師反饋以及與同學交流討論，常常處于半懂不懂的狀態。4. 試驗設計能力較差，不熟悉或不能正確使用常見試驗設計軟件完成正規的實驗設計方案[7]。基于此，在《生物統計與實驗設計》教學中實行互動教學的混合式課堂教學改革勢在必行。筆者以“舒心課程”平臺建設為突破口，積極探索《生物統計與實驗設計》課堂教學新模式，實現課堂教學過程清晰可見，課堂評價更加精準，打造公平、精準的課堂。通過課前與課堂、移動與教室、線上與線下等學習方式，通過網上學習、課堂教學、輔導相結合提高課堂教學實效，促使學生由被動學習轉向主動探究式學習，設計適合生物專業特色的互聯網授課模式，適應數字經濟對人才培養的需求。

二 基于“舒心課程”的混合式教學在提高課程質量上的作用

混合式教學是結合在線教學和傳統教學的優勢的一種“線上”+“線下”的教學，可以引導學生“循序漸進、強化基礎、先易后難、注重實踐”的學習進而真正掌握生物統計學的知識。我院基于微信公眾號創建了“舒心課程”教學互動平臺，該平臺基于教學所需和師生使用體驗設置了課程管理、在線考勤、課堂評價、請假調課、隨機抽答和我的空間六大模塊[8]。該平臺具備以下功能：（1）課程資料共享功能。利用線上教學資源，結合課程知識點和難點，有效梳理和優化課程知識單元結構，有機融合線上線下資源。該平臺便于教師發布課件、布置課后作業；便于學生隨時獲取學習資料、課程預習任務和復習要點。（2）課堂實時討論功能。學生在預習期間將重點和難點反饋，能夠使教師的教學目標更加明確，課程內容把握更加準確，老師隨時在PPT 中插入針對重點和難點的互動試題，引導學生思考，加深對知識點的理解。（3）推送問題和統計答案的功能。向學生的移動終端推送選擇題及簡答題并回收答案，統計學生的答題情況，便于教師了解學生知識掌握程度，及時查缺補漏；（4）隨機抽取答題功能。課上提問時，可隨機抽選同學回答問題，調動學生積極性，創建更加公平的課堂。（5）匿名評價教學功能。學生可以匿名對教學效果進行評價，教師可以根據學生反饋的情況及時調整自己的教學活動設計（包括教學環節、教學內容和學生活動的設計），不斷提升教學質量。（6）數據實時呈現功能。教師端可以看到所有學生的實時數據，包括考勤、答題參與率、作業完成情況、預習和復習情況等?！笆嫘恼n程”填補了傳統教學模式課堂互動的不足，極強的課堂互動性有效提高學習積極性和參與度，極大提高教學質量，同時拓展了教和學的時間和空間。通過基于“舒心課程”的線上教學和線下教學活動相結合，實現了線上有資源、線下有活動、過程有評估的全鏈條教學，引導學生由淺到深、由理論到實踐的深度學習。

三 基于“舒心課程”的混合式教學模式的構建

為提高《生物統計與實驗設計》教學質量，筆者在教學中引入基于“舒心課程”的混合式教學模式，取得了積極的教學效果。下面以《生物統計與實驗設計》中“試驗資料的統計描述”這一章節的教學為例進行闡述。

1.上傳學習資料，強調課前預習?！霸囼炠Y料的統計描述”這一章節屬于課程導入章節，需要理解和記憶的基礎概念較多，同時需要掌握各個概念的釋義及計算過程，這部分知識是后面課程學習重要的基礎，因此課程預習環節更顯重要。這一章節的教學內容為數理統計中的常用術語、數據資料的分類與整理、數據資料的統計描述。學習內容以概念的記憶與計算方法為主，比較枯燥。課前，將微課、課件、預習要求上傳至課程資料模塊，在討論區發布預習通知及要求。通過上述操作，首先學生預先通過微課了解授課內容，建立基本概念，教學資料能在平臺上儲存，方便學生隨時參考、回顧。

2. 開展課堂互動，提升教學效果。開展課堂教學時，將預先準備好的互動問題上傳到課程作業模塊，采取隨機抽答或者投票等方式與學生互動。此時，教學互動產生的答案會在系統上呈現，教師與學生均能看到答案數據，這個設計可以引導學生全面思考和討論，驅動學生主動學習，活躍課堂氣氛，有助于教師了解學生對課程知識的掌握情況，并進一步調整教學活動、方法和節奏。

“試驗資料的統計描述”這一章節是學習后續課程的基礎章節，課程開始時，先通過隨機抽答功能選取3 名學生回答什么是總體、個體、樣本、樣本含量、隨機樣本？考察學生課前預習后知識點掌握情況。接著，為闡述總體與樣本的概念，筆者將“某飲料廠某班次生產飲料1000 瓶，從1000 瓶抽取100瓶進行測試分析。請問總體和樣本分別是指哪部分？A. 總體是1000 瓶；樣本是100 瓶 B. 總體是100 瓶；樣本是1000 瓶”設為互動問題，學生在線投票答題，答題時間設為15 秒。答題情況呈現在大屏幕上，參與率100%，選擇A 選項53 人，選B 選項5 人。總體上學生對總體和樣本的理解是對的。而在傳統課堂教學中，只能抽選個別學生回答，互動性較弱，現通過“舒心課程”平臺，每個學生均參與課題互動，互動結果呈現在大屏幕上，課堂互動效果較好。

在講解隨機誤差與系統誤差的定義時，筆者將“請對下列8 個造成實驗誤差的因素進行分組，哪些屬于隨機誤差，哪些屬于系統誤差：電磁場的微變、儀器本身不準、標準試劑標定不準、零件的摩擦、空氣擾動、氣壓及濕度的變化、操作人員主觀因素引起的誤差、試驗材料差異較大”設為互動問題，學生通過手機端作答。每位學生的分組結果在大屏幕上顯示。學生在看到與自己不同的觀點時，結合講述的知識點與其他同學展開討論和思考。通過這種問題引入的互動式教學方式，學生不僅加深對知識點的理解，同時也從被動式接受知識轉變為主動思考，在討論中也培養了語言表達能力與邏輯能力，課堂教學效果明顯改善。

3.開展過程評估，完善教學鏈條。過程評估是教學鏈條重要一環[9]，主要通過課堂測驗和課后習題進行評估?！笆嫘恼n程”教學模式采取全過程的動態式學習評價，實現了即時、動態的診斷分析及評價信息反饋。在“舒心課程”平臺上，教師可以通過發布客觀題作業，并預設好答案與解析，學生在提交作業后系統自動進行批改和答疑。同時，學生的測驗結果數據自動推送至教師端，有助于教師了解參與率、測驗效果等情況。另外，教師也可以發布主觀題作業，學生通過系統在線作答，作答數據自動推送至教師端，有助于教師了解教學效果，及時調整教學重點。

在“試驗資料的統計描述”這一章節課程結束前，通過課程作業模塊發布測試題“標準差、變異系數的意義是什么？標準差有哪些特性”，讓學生在5 分鐘內作答。58 名學生全部作答完畢，均能對該概念很好理解，到達課程預設的教學目標。本章節還需要應用SPSS 統計軟件對基本統計量進行計算。在課題結束前，通過作業模塊發布課后計算題，讓學生對課堂學習的內容進行進一步理解消化和應用，并在系統上提交計算結果。教師能在線了解學生課后作業完成和知識應用情況，學生遇到問題可以在討論區實時討論，大大拓展了教與學的時間和空間。

4.分析課程數據，提升教學質量?！渡锝y計與實驗設計》課程教學結束后，“舒心課程”會對每位學生的課堂數據進行統計，包括到課率、測試成績、評語等，有助于教師對學生進行課程評分；而且，學生能在系統上隨時調取這門課程所有課程學習資料，有助于期末復習。“舒心課程”上積累的教學數據也是教師進行教學質量分析和針對性提升的真實素材，重要性不言而喻。

四 教學模式效果評價

《生物統計與實驗設計》是以解決實際問題為導向的工具性課程，分析應用能力及實際操作能力顯得尤為重要，因此我們對考察方式也進行了改革。以浙江理工大學生命科學與醫藥學院為例，2020 年度選修《生物統計與實驗設計》這門課程共116 人，我們將這些學生隨機分成A組（58 名）和B組（58 名）。A 組學生使用傳統教學法授課，作為對照組；B 組學生使用“舒心課程”混合教學法授課，作為試驗組。通過教學過程評估顯示，在教學中引入基于“舒心課程”的混合式教學模式明顯提高了教學質量。（1）預習效果明顯。教師在“舒心課程”教學平臺發布的預習任務，平臺能夠顯示學生的完成情況，針對未完成任務的同學，教師可以打電話提醒。由表格1可知，B 組中完成預習任務的學生人數顯著多于A 組，且完成任務的學生數量呈現增多的趨勢，最后達到全班預習的效果。（2）教學反饋及時。在給A 組的上課過程中，很少出現學生主動提問題或反饋聽不懂的情況。反之，B 組學生的反饋更加積極且及時。在課前，學生在平臺留言不理解的知識內容，令人興奮的是，班級內向的學生在平臺的反饋次數也較多；上課期間，主動舉手反應聽不懂。（3）復習效果明顯。為了了解學生對上一節課程知識的掌握情況，課前5分鐘提問顯示B組學生掌握的情況顯著優于A組。（4）學習興趣得到提高。課程結束的時候，我們進行了一次問卷調查。結果顯示，超過80%A 組學生依然認為課程難度大，面對大量數學公式和統計數據無所適從。雖然20%B 組學生認為該課程挺難的，但是約80%學生表示，在預習過程中會產生很多問題，帶著這些問題聽課，而且能夠隨時在平臺復習之前的課程內容，加深了對知識點的理解，而且因此越來越喜歡《生物統計與實驗設計》這門課程。

期末考試內容包括兩個部分，考試成績各占50%。第一部分是考查理論知識的掌握情況，考試形式為筆試；第二部分是考查學生利用數理統計方法解決實際問題的能力，考試形式為實驗，考核學生應用SPSS 軟件解決原始數據的能力，包括實驗的設計、資料的整理、數據的分析、統計方法的選擇、結果的判斷等。我們對兩組學生的最終課程成績進行比較分析。通過表格2 可知，試驗組學生的期末筆試和實驗成績較對照組分別提高6.84% 和12.86%，并到達顯著差異水平（P＜0.05）。

表1 “舒心課程”混合教學法與傳統教學法未預習人數的比較分析

表2 “ 舒心課程”混合教學法與傳統教學法期末成績的比較分析

五 結語

通過在《生物統計與實驗設計》課程中引入“舒心課程”混合式教學，有效彌補傳統教學模式課堂互動不足、學生學習主動性不足的缺點，實現了線上有資源、線下有活動、過程有評估的全鏈條教學，引導學生由淺到深、由理論到實踐的深度學習。通過教學過程評估與期末學生成績分析發現，“舒心課程”混合式教學模式有效提高學生的學習效果。