郭惠紅 劉忠華 李曉娟 劉平麗 劉小敏

(北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

21世紀的高等教育強調(diào)素質(zhì)教育，課程數(shù)字化建設(shè)就是在素質(zhì)教育思想指導(dǎo)下以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為宗旨的一種新型教學(xué)模式。它是現(xiàn)代信息技術(shù)與課程資源建設(shè)相融合的產(chǎn)物，它將課程的教學(xué)內(nèi)容以計算機支持的形式上傳到網(wǎng)絡(luò)使師生共享，從而提供有效的在線學(xué)習(xí)和良好的教學(xué)互動[1]。課程的數(shù)字化建設(shè)能夠有效促進課程教學(xué)內(nèi)容的更新、教學(xué)方法與手段的改革，可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，大大提高了課程建設(shè)的質(zhì)量，同時也是我國高等院校課程改革的必然趨勢。

一、國內(nèi)主流數(shù)字化課程的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀末，課堂教學(xué)中幻燈機與投影儀的使用、廣播電視大學(xué)及衛(wèi)星電視教育的出現(xiàn)是我國數(shù)字化課程早期發(fā)展的標(biāo)志[2]。近年來，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，以慕課(Massive open online course，MOOC)、小規(guī)模限制性在線課程(Small private online course，SPOC)、微課(Microlecture)為代表的數(shù)字化課程在全國范圍內(nèi)大量涌現(xiàn)，標(biāo)志著數(shù)字化課程的發(fā)展進入了一個新的階段。

MOOC是將課程制成視頻上傳至特定的網(wǎng)絡(luò)平臺供學(xué)習(xí)者免費學(xué)習(xí)的一種網(wǎng)絡(luò)教育模式，因其具有教學(xué)資源豐富、受眾廣、學(xué)習(xí)成本低的優(yōu)勢，在全球范圍內(nèi)被迅速推廣。2013年，全球最著名的兩個MOOC平臺(Coursera/edX)正式進入中國，隨后以北京大學(xué)、清華大學(xué)及復(fù)旦大學(xué)為首的國內(nèi)高校紛紛開發(fā)了自己的MOOC課程[3]，目前已形成有中國大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線、好大學(xué)在線等MOOC平臺。雖然MOOC具有較多的優(yōu)勢，但也存在著不足，比如MOOC只能用于檢測記憶性和理解性的知識，不能用于較高層次的分析、評價和應(yīng)用知識的檢測[4]。

針對MOOC的不足，SPOC在繼承MOOC教育思想的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了MOOC的教學(xué)模式。SPOC將學(xué)生人數(shù)控制在幾十人到幾百人，并設(shè)置準(zhǔn)入條件即特點相近的特定群體。SPOC在實施過程中可以對學(xué)生的線上測試情況和學(xué)習(xí)行為等進行分析，使線上學(xué)習(xí)與線下課堂學(xué)習(xí)有機結(jié)合，消除了傳統(tǒng)教學(xué)和MOOC的劣勢，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，是一種能夠達到最佳學(xué)習(xí)效果的混合學(xué)習(xí)模式[5]。近年來，基于SPOC的數(shù)字化課程建設(shè)在國內(nèi)高校逐漸興起[5-6]。

微課的核心是通過課堂教學(xué)視頻反映教師在課堂教學(xué)過程中針對某個知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展教與學(xué)活動的教學(xué)資源[7]。微課具有完整的教學(xué)結(jié)構(gòu)，是在微型教學(xué)資源的基礎(chǔ)上附加教學(xué)服務(wù)的小型化課程[8]，微課的不足之處在于教學(xué)內(nèi)容較零散，不成體系，容易導(dǎo)致知識的碎片化[9]。

雖然這些數(shù)字化課程都存在著各自的不足，但它們的出現(xiàn)進一步推動了我國高等教育的發(fā)展。所以在教學(xué)實踐中，教師要辨證地看待這些新興數(shù)字化課程的優(yōu)缺點，并結(jié)合課程本身的性質(zhì)與學(xué)生的特點開展數(shù)字化課程的建設(shè)。

二、“植物學(xué)”課程開展數(shù)字化建設(shè)的必要性

“植物學(xué)”是高等農(nóng)林院校及一些綜合性大學(xué)開設(shè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。北京林業(yè)大學(xué)開設(shè)“植物學(xué)”課程的專業(yè)有生物、林學(xué)、園林、園藝、保護區(qū)、水保、草業(yè)及環(huán)境等，是800多名大學(xué)一年級本科生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，“植物學(xué)”課程知識對后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)有著重要的影響?！爸参飳W(xué)”課程包括“植物學(xué)A”和“植物學(xué)B”，前者僅面向生物和園藝兩個專業(yè)開設(shè)，教學(xué)學(xué)時為80學(xué)時；后者則面向林學(xué)、園林、保護區(qū)、水保、草業(yè)及環(huán)境等多個專業(yè)開設(shè)，教學(xué)學(xué)時少，僅為48學(xué)時。

“植物學(xué)”課程教學(xué)貫穿大學(xué)一年級整個學(xué)期，第一學(xué)期的教學(xué)主要涉及植物細胞、組織、營養(yǎng)器官、生殖器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)與生長發(fā)育等內(nèi)容，第二學(xué)期的教學(xué)涉及植物分類的方法與植物的認知。在傳統(tǒng)的課程教學(xué)中，存在著3個方面的問題：一是教學(xué)學(xué)時少，特別是“植物學(xué)B”課程的學(xué)時數(shù)不及某些院校同類課程學(xué)時的一半，因此影響了授課內(nèi)容的完整性；二是在有限的教學(xué)時間內(nèi)難以充分引入相關(guān)的前沿知識，無法對教學(xué)內(nèi)容進行拓展；三是教學(xué)動畫與視頻等輔助教學(xué)手段不夠豐富，影響了教學(xué)效果。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，高等教育出版社率先制定了數(shù)字化戰(zhàn)略，助力高校建設(shè)數(shù)字化課程，它與北京大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中山大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等140余所高校合作推出了形式多樣的數(shù)字化課程和數(shù)字教學(xué)產(chǎn)品。2017年，高等教育出版社生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)出版事業(yè)部在北京林業(yè)大學(xué)開展了數(shù)字化課程建設(shè)的講座，在此背景下，筆者萌生了開展“植物學(xué)”課程數(shù)字化建設(shè)的想法，并將其付諸實踐?！爸参飳W(xué)”課程曾獲得北京市精品課程建設(shè)項目的支持，教學(xué)團隊編寫出版的國家“十一五”規(guī)劃教材“植物生物學(xué)”以及“植物學(xué)”多媒體課件曾兩次獲得北京林業(yè)大學(xué)教學(xué)成果一等獎，這些成果為“植物學(xué)”課程的數(shù)字化建設(shè)奠定了扎實的基礎(chǔ)。

三、基于SPOC的“植物學(xué)”課程數(shù)字化建設(shè)實踐

“植物學(xué)”課程的授課對象是北京林業(yè)大學(xué)多個專業(yè)的大學(xué)一年級新生，這些學(xué)生學(xué)習(xí)“植物學(xué)”課程的目的都是為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)夯實基礎(chǔ)，所以他們屬于學(xué)習(xí)目的相同的特定群體。從學(xué)習(xí)人數(shù)規(guī)模和群體的特點來看滿足SPOC的準(zhǔn)入條件，更為重要的是SPOC將課堂學(xué)習(xí)與線上學(xué)習(xí)結(jié)合起來的混合式教學(xué)模式能夠較好地解決以往“植物學(xué)”課程教學(xué)中因?qū)W時少影響教學(xué)內(nèi)容完整性、無法引入學(xué)術(shù)前沿內(nèi)容以及動畫與視頻等輔助教學(xué)手段不夠豐富的問題。因此，筆者在權(quán)衡幾種主流數(shù)字化課程優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，結(jié)合“植物學(xué)”課程教學(xué)特點及授課對象的群體特點，決定采納SPOC模式對“植物學(xué)”課程進行數(shù)字化建設(shè)。

(一)課程教學(xué)內(nèi)容方面的數(shù)字化建設(shè)

1.精煉教學(xué)內(nèi)容，突出林業(yè)特色

“植物學(xué)”課程第一學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容主要涉及了植物細胞、組織、營養(yǎng)器官(根/莖/葉)、生殖器官(花/果實/種子)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與發(fā)生發(fā)育。因為大多數(shù)學(xué)生在高中已經(jīng)學(xué)過植物細胞知識且具有較好的基礎(chǔ)，因此這部分內(nèi)容可以進行精簡；植物組織是器官形成的基礎(chǔ)，這部分內(nèi)容可以幫助學(xué)生理解植物特別是多年生林木的生長發(fā)育規(guī)律。林木能夠通過年復(fù)一年的縱向伸長生長和徑向增粗生長不斷積累生物量，這也是林木區(qū)別于草本植物的重要性狀特點。特別是作為木材之源的莖，它的形態(tài)結(jié)構(gòu)及生長發(fā)育特點是林業(yè)的一大特色。這些內(nèi)容對于學(xué)生來說是全新的知識內(nèi)容，且具有一定的難度。生殖器官涉及植物的育性及種族的延續(xù)，其有性生殖過程不管是對林木還是草本都至關(guān)重要，所以筆者將該部分作為重點教學(xué)內(nèi)容予以保留。在“植物學(xué)”課程第一學(xué)期的數(shù)字化建設(shè)中，在保持課程教學(xué)內(nèi)容完整性的前提下，突出了植物組織、莖與有性生殖的教學(xué)內(nèi)容，彰顯了林業(yè)特色。

“植物學(xué)”課程第二學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容包括了植物分類的方法與植物的認知。植物分類就是將植物分門別類鑒定到科、屬、種的過程。雖然“植物學(xué)”課程教學(xué)中對于草本和木本植物的鑒定方法是相同的，但鑒于林業(yè)院校的林學(xué)、園林及保護區(qū)等專業(yè)通常以林木為研究對象，因此在教學(xué)內(nèi)容上加強了以木本植物為主的科、屬、種的認知內(nèi)容，而淡化了以草本植物為主的科、屬、種的認知內(nèi)容。

2.充實教學(xué)內(nèi)容，緊跟學(xué)術(shù)前沿

近年來隨著生物技術(shù)的發(fā)展，植物學(xué)領(lǐng)域取得了令人矚目的新進展。將這些學(xué)科新進展融入教學(xué)內(nèi)容可以拓展學(xué)生的專業(yè)視野，有助于加深對課程基礎(chǔ)知識的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

迅猛發(fā)展的現(xiàn)代信息技術(shù)為人們獲取學(xué)術(shù)前沿知識提供了便利。在此背景下，課程組借助中國知網(wǎng)、web of science、PubMed等數(shù)據(jù)庫文獻將植物學(xué)科的前沿知識融進“植物學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容。同時，“植物學(xué)”教學(xué)團隊在“以研促教”的教學(xué)理念指導(dǎo)下，將相關(guān)科研成果與課程教學(xué)內(nèi)容有機結(jié)合起來。例如，“植物學(xué)”教學(xué)團隊的教師在國家自然科學(xué)基金的資助下，以楊樹、銀杏及文冠果等木本植物為試材，開展了樹木生長發(fā)育、性別分化及花發(fā)育的相關(guān)研究。這些研究與“植物學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)，因此可以將這些相關(guān)研究成果融入到課程教學(xué)內(nèi)容。又如，目前關(guān)于木本植物形成層調(diào)控維管組織發(fā)育的研究備受關(guān)注，課程教學(xué)團隊的教師就該研究分別于2018年和2019年從林學(xué)方向申請了國家自然科學(xué)基金項目，而“植物學(xué)”課程中有關(guān)莖的發(fā)生發(fā)育的教學(xué)內(nèi)容是研究木本植物形成層調(diào)控維管組織發(fā)育的理論基礎(chǔ)，所以將這些項目的研究成果引入“植物學(xué)”課程教學(xué)，不僅充實了課程教學(xué)內(nèi)容，而且使“植物學(xué)”課程教學(xué)緊跟學(xué)術(shù)前沿。

(二)課程教學(xué)手段方面的數(shù)字化建設(shè)

動畫與視頻等輔助教學(xué)手段能夠顯著增強教學(xué)的直觀性和生動性，有助于學(xué)生對教學(xué)重點和難點內(nèi)容的理解和掌握。鑒于以往“植物學(xué)”課程教學(xué)中動畫、視頻等輔助教學(xué)手段單一的問題，課程教學(xué)團隊針對教學(xué)中的重點和難點內(nèi)容制作和錄制了一系列的動畫與視頻資料。

對于“植物學(xué)”課程教學(xué)中關(guān)于植物形態(tài)結(jié)構(gòu)及發(fā)生發(fā)育的內(nèi)容，課程教學(xué)團隊制作了包括根與莖的伸長生長與增粗生長過程、被子植物有性生殖過程等9個重要知識點的動畫資料。根與莖的發(fā)育不僅是教學(xué)重點，也是教學(xué)難點，在以往的教學(xué)中僅是通過文字描述及圖例進行講解，其效果并不理想。而動畫則可以直觀地將它們的發(fā)育過程與特點完整地呈現(xiàn)，既生動又便于學(xué)生理解。

對于“植物學(xué)”課程教學(xué)中關(guān)于植物鑒定的方法及植物認知的內(nèi)容，課程教學(xué)團隊錄制了包括植物的鑒定方法、標(biāo)本的壓制及植物學(xué)野外實習(xí)的介紹等5個視頻。其中植物的鑒定方法是植物分類的重點和難點內(nèi)容，包括了解剖鏡的使用、花的解剖、花程式的記錄及檢索表的使用方法等。其中花程式的記錄涉及對花解剖結(jié)構(gòu)的分析和判斷，學(xué)生學(xué)習(xí)起來有一定難度，因此對這一部分教學(xué)內(nèi)容的講授采用了視頻講解的方式。學(xué)生通過觀看視頻，可以清晰地了解花程式的記錄方法，提高了植物鑒定的準(zhǔn)確率。

(三)在線教學(xué)資源平臺的建設(shè)

“植物學(xué)”課程教學(xué)團隊依托高教出版社的云課程平臺搭建了“植物學(xué)”課程的數(shù)字化資源平臺。在這個平臺上設(shè)有課程基本信息、課程公告、課程資源、在線測試、在線答疑及討論專區(qū)等多個模塊。在課程公告欄可以發(fā)布有關(guān)教學(xué)的具體安排及調(diào)整等信息，便于學(xué)生及時掌握教學(xué)動態(tài)、合理安排學(xué)習(xí)時間。平臺上的課程資源可以用于學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，不受時間和空間的限制。為了考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)行為，教學(xué)團隊在每章教學(xué)資源的后面加了在線測試題，其成績占比為40%，學(xué)生學(xué)習(xí)的登錄次數(shù)占比為10%、登錄時長占比為10%，學(xué)生針對課程資源的學(xué)習(xí)情況占比為40%，將以上4項綜合在一起作為學(xué)生在線學(xué)習(xí)的綜合評價成績。

同時，教師在“植物學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程平臺注冊登錄后，可以直接發(fā)布課程公告、更新教學(xué)資源、分析學(xué)生線上測試和學(xué)習(xí)行為等特點，這將有助于教師有針對地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，把握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，提高教學(xué)質(zhì)量。

四、“植物學(xué)”課程數(shù)字化建設(shè)取得的成效

自2018年在高教出版社的云課程平臺搭建“植物學(xué)”數(shù)字化課程以來，北京林業(yè)大學(xué)已在林學(xué)、園林、生物等多個專業(yè)近30個班級中開展了“植物學(xué)”數(shù)字化課程的教學(xué)實踐，取得了較好的成效。

(一)有助于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

“植物學(xué)”課程數(shù)字化給學(xué)生提供了不限時間和空間的在線學(xué)習(xí)機會，便于學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。在課程教學(xué)實踐中，學(xué)生可以在線上與教師互動探討與課程學(xué)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容，大大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生普遍反映線上與線下的混合式學(xué)習(xí)不僅使學(xué)習(xí)變得更加生動有趣，而且彌補了線下課堂學(xué)習(xí)時間不足的問題，對課程教學(xué)的重點和難點內(nèi)容的理解更加到位。以園林專業(yè)和林學(xué)專業(yè)為例，在“植物學(xué)”課程開展數(shù)字化建設(shè)后，“植物學(xué)”課程期末平均成績與上一年相比提升了3～5分。

(二)便于師生同步調(diào)整和改進“教”與“學(xué)”

“植物學(xué)”課程在線平臺可以將在線答疑時學(xué)生提出的問題與教師的答疑永久記錄，學(xué)生在課后可以不限時間地瀏覽所有線上的提問及答案，便于知識的復(fù)習(xí)與鞏固；教師則可以通過學(xué)生的在線提問了解學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的普遍問題，同時通過學(xué)生在線學(xué)習(xí)的綜合評價成績分析學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)行為等，并在此基礎(chǔ)上進行教學(xué)的調(diào)整與改進。

(三)有利于提升教師的信息化教學(xué)能力

在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，積極探索現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的方式方法是高校教師教學(xué)研究的發(fā)展方向。在“植物學(xué)”課程數(shù)字化建設(shè)過程中，教學(xué)團隊的教師改革教學(xué)理念、創(chuàng)新教學(xué)模式，將課程教學(xué)與信息技術(shù)深度融合，提升了自身的信息化教學(xué)能力。