摘 要：随着互联网时代的到来，大规模开放式在线课程（慕课，MOOC）为教育改革提供了新的研究思路和方向。为了提高生物化学的学习效果，本文结合该课程知识点杂而多、理论性强和学生学习兴趣不高的特点，设计了一种基于BOPPPS教学的线上线下混合式教学模式，并在生物化学课程中进行了实践。BOPPPS中的情景案例激发了学生的学习兴趣，逐层递进的课堂练习让学生沉醉其中。研究结果表明，体验过混合式学习的学生与通过传统学习方式学习的学生相比，实验组学生对知识的理解深度明显好于对照组，在学习效果上也存在显著差异（P<0.05），试验组学生的平均成绩（81.13）比对照组学生的平均成绩（76.21）提升5分左右。问卷调查结果显示，与传统教学模式相比，学生更愿意接受新的教学模式，并愿意在未来的学期里支持继续使用新型的教学模式。学生认为，能从新的教学模式学到比传统的授课形式要多的知识，而且新的教学模式还促进了团队合作能力，提高了学生的学习兴趣，学生课前愿意花费较长时间自主预习。该方法激发了学生的学习主动性，促进了学生更好地学习。
关键词:生物化学; BOPPPS教学模式;大规模开放式在线课程(慕课);混合式教学;
Application of the Biochemistry Hybrid Teaching Mode Based on BOPPPS
HULi LI Si-Qiang LI En-Zhong
College of Biology and Food Engineering, Huanghuai University
Abstract：
In the internet era, massive online open course (MOOC) provides a new research idea and direction for educational reform. The course of biochemistry has the characteristics of many miscellaneous knowledge points, and emphasis on theoretical studies. To overcome students’ low interest in learning, the author designed an online and offline hybrid teaching mode based on the BOPPPS teaching method, and carried out the practice in the biochemistry classroom. The situational cases in BOPPPS stimulated the students' interest in learning, and the progressive classroom exercises expanded their horizon. The results show that compared with the students who have experienced blended learning, the depth of knowledge understanding of the experimental group is significantly better than that of the control group, and there is also a significant difference in learning effect (P<0.05). The average score of the experimental group (81.13) was about 5 points higher than that of the control group (76.21). The results of the questionnaire survey show that compared with the traditional teaching mode, students are more willing to accept the new teaching mode, and are willing to support the continuation of the teaching mode in the future semesters. Students believe that they can learn more from the new teaching mode than the traditional teaching mode. Moreover, the new teaching mode also promotes teamwork ability, improves students' interest in learning, and students are willing to spend a longer time preparing for the class independently before class. In sum, this method stimulates students' initiative in learning and promotes students to learn better.
Keyword：
biochemistry; BOPPPS(bridge in,objective,pre-assessment,participatory learning,post-assessment,summary)teaching model; massive online open course(MOOC); blended teaching;
生物化学是食品专业的一门专业基础课程，课程开课时间为大学一年级第二学期，生物化学为食品专业后续的核心专业课打下牢固的基础，课程的重要性显而易见。
由于生物化学课程本身的特点，例如知识点琐碎、内容繁多、研究物质微观和理论抽象晦涩等，使得学生学习时感到吃力费劲。在传统授课方式的加持下，造成学生学习动力不足、效率低下和且效果不佳，久而久之部分学生破罐子破摔。学科的发展离不开科研人员的不断努力，诚然，这带来的是生物化学学科知识发展迅猛，更新速度飞快。学生在掌握原来基础知识的前提下，还需要紧跟科学脚步，追踪学科前言，在课时不断压缩的情况下，要完成这些学习任务，无疑又增加了学生的学习压力。
面对教学中的困扰，也为了解决学生学习动力不足和效果不佳的问题，课题组多次讨论之后，决定在课堂中引入BOPPPS教学模式。BOPPPS教学模式是1976年在加拿大创建，并广泛推行的教师技能培训体系ISW的理论基础[1]。针对学习目标的达成将完整的课堂教学过程划分为6个模块，分别是新知识导入（bridge in, B）、学习目标（objective, O）、前测（pre-assessment, P）、参与式学习（participatory learning, P）、后测（post-assessment, P）和总结（summary,S）[2]。为了更好地区分BOPPPS中的3个P，文中将BOPPPS描述为BOP1P2P3S。其中，采用情景案例作为导入模块效果极佳，不仅激发了学生的学习动力和学习兴趣，还能将抽象的问题通俗化，便于学生理解，提升学习效果。随着时间的推移，发现在课堂中采用BOP1P2P3S教学模式，学生每次都要在课堂上熟悉情景案例，这浪费了大量的课堂时间，效率不高。如果有某种方式能够让学生提前熟悉情景案例及学习目标，并可以附带某种方式检测学生预习情况，教师可以随时监督，这将是对BOP1P2P3S很好的补充。为了达成于此，课题组于2019年，在慕课平台上建设并引入了生物化学线上课程。
为了最大限度地提升学生的学习效率，人为地将课堂分为课前、课中和课后的3个阶段进行教学。BOP1P2P3S的前3个模块放在线上完成，即学生课前对知识进行预习；BOP1P2P3S的后3个模块放在课堂中完成，即课中的讨论、思考和总结；授课结束时，线上再给学生提供一定的巩固练习题，辅助学生深度理解和引发下次课程内容[3]。线上与线下混合式教学是一种教学策略，它将在线学习和面对面课堂相结合，颠覆了传统的学习环境，能促进学生更彻底和持久的理解[4]。这种基于BOP1P2P3S教学的线上线下混合式教学模式至此已完成3个学期，且生物化学课程在2021年获批校级精品在线开放课程。实践证明，这种教学模式有许多优点，在后期的应用中，我们会不断努力使其更加完善。在此，以生物化学课程为例，抛砖引玉，与同行们探讨提高教学质量的有效途径和方法。
1研究背景
1.1 BOP1P2P3S教学模式
BOP1P2P3S有效的教学模式关注的重点是学生学到了什么，而不是老师教了什么。它共包括6个教学模块，即新知识引入（bridge-in，B）、确定教学目标（objective，O）、课前检测（pre-assessment，P1）、参与式互动式学习（participatory Learning，P2）、课后检测（post-assessment，P3）和课堂知识总结（summary，S）。Bridge-in主要指的是在课程之前，结合本次课程的主要理论知识，选取贴近生活的具体情景案例，激发学生探究新的学习兴趣，该案例贯穿于整个教学过程。Objective主要指的是在情景案例的基础上，引出教学目标或学习任务，该学习任务贯穿于整个教学过程中，并最终得以解决。Pre-assessment主要指的是对学生进行本堂课程要讲授的知识进行检测，了解学生预习情况，分析真实的学习情况，从而再次确定本次课程的学习目标是否需要调整，让学习更有针对性。Participatory learning主要指的是，在明晰学习任务的基础上，学生分组讨论、表达各自的理解与观点，随机提问小组代表进行答案总结，教师再点评和补充。Post-assessment主要指的是再次回归实际案例、深化案例、凝练总结，帮助学生不仅理解知识，并能够应用知识。Summary主要指的是对整堂课进行总结。整个BOP1P2P3S过程是从情景案例的提出到课程总结，环环相扣。
1.2线上线下混合式教学
混合式教学是一种教学策略和一种混合的学习方法，它将在线学习和面对面课堂学习相结合，颠覆了传统的学习环境。这种学习方法利用计算机技术，来扭转传统的学习环境，在课堂外提供教学内容，让学生通过使用在线主持的视听工具，例如慕课视频资源或教师预先录制的微课视频等，获得基本知识和概念[5,6]。学生在上课前按照自己的时间表，观看这些视频，从而实现自我引导和自我节奏的学习[7]。目标是将学习从以教师为中心转变为以学生为中心。每个学生都有责任向全班展示对关键概念的基本理解，让他们参与课堂讨论和解决问题的活动[8,9]。其基本思想是在面对面课堂学习期间，创造一个灵活的学习环境，将布鲁姆分类法的较低层次（记住，理解）转移到小组学习空间之外。这样，学生将应用更高层次（创建、评估、分析），并将布鲁姆分类学应用于指导和互动下的任务和技能[10]。
2008年，慕课（大规模开放式在线课程，massive online open course，MOOC）首次出现在教育界。2012年以后，在世界范围内兴起。众多世界顶尖名校纷纷加入MOOC，为世界各地学习者学习世界名校课程带来契机[11]。2019年以来，受国内疫情影响，我国的慕课建设达到了高潮。与慕课平台相继推出的且受欢迎的还有其他一些线上平台，例如学习通和雨课堂等。慕课允许教师通过智能手机与学生进行交流。在整个线上和线下的学习过程中，慕课可动态地记录每个学生的学习行为和数据。通过对这些数据的分析和整合，教师可以定量地分析教学情况，评价自己的教学效果，动态调整自己的教学策略。慕课给予线上线下混合式教学提供了一个教学平台，实现了课前、课后和课堂学习的全面互动。
2生物化学课程基于BOP1P2P3S教学的线上线下混合式教学模式的设计与实践
生物化学课程的教学采用基于BOP1P2P3S教学的任务驱动式的线上线下混合式教学模式。本课程的授课对象是大一学生，共48课时，属于专业基础课程。课程内容主要包括3大模块，即物质的结构、物质在体内的代谢和遗传信息的传递。新的教学模式是在原有的案例教学模式的基础上，结合线上线下混合式教学模式设计的，以期提高教学效果。根据线上线下混合式教学的特点，将整个教学模式分为课前（知识获取）、课中（知识内化）和课后（知识巩固与升华）3个阶段，授课设计正如Fig.1所示。实验为2021年春季的进行结果。
为了研究使用基于BOP1P2P3S教学的线上线下混合式教学模式对学习成绩的影响，将2021年春季学期的74名学生分为2组（实验组37名；对照组37名），实验组采用基于BOP1P2P3S教学的线上线下混合式教学模式，对照组采用传统的教学方法。2组都由同一名老师指导，并同时进行。考虑到所有内容来源，2组的主题相同，学习评估是相同的期末考试。同时，实验组采用研究者设计的问卷调查法，对使用基于BOP1P2P3S教学的线上线下混合式教学模式进行满意度调查，了解学生对该教学模式的反应。问卷由6个部分共16个问题组成。第1部分调查了学生对这一教学模式的态度，包括慕课的使用、对现有教学资源的满意度及慕课对现行课程的适用性。第2部分是对课程设计与组织的评价，主要考察教师对教学组织设计和及时反馈对学习的影响。第3部分是对学生课堂学习参与情况的调查，包括他们是否认真阅读并完成作业，是否寻求反馈，是否认为这种教学模式促进了计划性学习等。第4部分是学习效果评价的调查，主要集中在慕课对学习效率、自主学习和知识内化的影响。第5部分询问学生在课前学习的时间和对课前视频内容的看法。第6部分是对慕课的总体评价，以及学生是否提倡在未来的课程中使用慕课。在专业课教学中引入BOP1P2P3S教学，可以引导学生运用理论知识，结合实际情景案例，发现问题，解释问题，实现学生主动学习。
2.1教学实施
本研究以2021年春季学期的生物化学实际教学过程为例。本学期食品专业测试组的37名学生被分为7组，每组5人（其中有2个小组6人）。利用慕课为指导材料提供共享平台，微信慕课堂为交流讨论提供共享平台。
2.1.1课前阶段
上课前1周，线上发布教学视频、情景案例（对应BOP1P2P3S中的B）、课前学习任务单（对应BOP1P2P3S中的O）、预习效果检测题（对应BOP1P2P3S中的P1）。其中，O一般以问句的形式出现在B的最后。紧接着给出的是P1，P1发挥分析学习情况的作用。下面以糖酵解为例，展示具体教学过程。首先，发布线上学习视频，同时给出线上教学案例的分析。情景案例：大脑是人体中最挑食的器官，由于匮乏储能物质，它几乎只靠糖来供能，当血糖水平较低时，大脑会出现烦躁易怒和低落情绪，并向肠道传递想吃糖的信号，此时膳食摄入馒头，假如馒头的主要成分淀粉在一系列酶的作用下转变成葡萄糖，葡萄糖通过葡萄糖转运蛋白质被运送进每个细胞里，葡萄糖通过糖酵解为大脑供能，获得能量后的大脑会产生愉悦和满足感（对应B）。基于此案例，请同学们分析：在整个过程中，葡萄糖是如何转化为能量ATP的（对应O）？若以1分子葡萄糖为起始点，通过糖酵解净产生多少ATP（对应O）？除了葡萄糖，其他糖类能否进入糖酵解途径分解代谢（对应O）？
在此基础上，请各位同学完成以下题目（对应P1）：
（1）（单选题）下列不能够发生糖酵解途径的细胞有（ ）。
A.活细胞；B.死细胞；C.所有细胞；D.红细胞。
（2）（单选题）糖酵解发生的场所（ ）。
A.细胞质基质；B.线粒体；C.细胞核；D.叶绿体。
（3）（判断题）糖酵解是葡萄糖独有的分解代谢途径（ ）。
（4）（简答题）简述以葡萄糖为起点进行氧化供能，糖酵解过程中需要格外注意哪些化学反应步骤？
教师登录慕课网页分析学生预习情况，学生的预览和反馈显示，在教师慕课后台中，结果正如Fig.2所示。
由Fig.2表明，通过慕课可获得观看视频的学生人数和进度，并随时通过评论区，掌握学生的反馈。结果表明，学生并未将P1模块的题目全部回答正确，需要教师线下进一步讲解。通过这样的方式，教师在课前能够及时了解学生的预习情况，达到学习情境分析的目的。教师可根据预习情况分析学习目标的适合性。若预习情况与教师预期不符，可以及时作出教学目标的调整。同时，学习实现了知识的第1次内化。
2.1.2课堂展示阶段（课中阶段）
通过分析慕课后台前测结果，发现同学们对于（1）（2）选择题的预习效果较好，对于（3）（4）的内容预习效果欠佳。因此，课中阶段的学习目标及时调整为主要解决后2个问题。
首先，情景案例展示。该案例来源于实际生活，激发学生的学习兴趣，在案例的基础上，以问题的方式引出教学任务（学习目标）及教学重点和难点。情景案例：很多食品的主要成分是淀粉，进食后的淀粉在人体内主要转化的产物是葡萄糖，试分析1分子葡萄糖通过糖酵解能够为机体带来多少ATP，具体过程如何？让学生分组讨论问题，以5 min为限，进行讨论、分析和总结，每个小组临时推选或老师随机抽提1位同学作为小组代表。5 min时，各小组代表按照顺时针的方向取代其他小组代表的位置，参与其他小组的讨论2 min，互为补充。2 min后，小组代表回答讨论内容，小组成员可以补充他们的知识。每组学生完成练习，教师确定学生对知识的理解程度和正确性；同时，教师对每组的回答情况进行评估，解答学生在预习中提出的问题，并对其内容进行重点分析和总结。分析讲解结束，将糖酵解过程总结为“糖酵解123”。“1”代表糖酵解过程中有1步氧化还原反应；“2”代表全过程有2次底物水平磷酸化反应，净产生2分子ATP；“3”代表整个过程有3步不可逆反应，涉及3种限速酶。这也是本次课程重点和学习目标。在此基础上，教师需要展开讲解，完成知识的2次内化（对应BOP1P2P3S中的P2）。
为了加深学生对所学知识的理解和掌握，实现知识的第3次内化，在慕课堂上增加1个随堂练习（对应BOP1P2P3S中的P3），要求课堂内完成。即：膳食中除了会涉及葡萄糖，还会有其他糖类，如果摄入的是甘露糖，假如1分子甘露糖在体内全部氧化供能，分析能够为机体带来多少ATP？分组讨论、教师答疑解惑、到最后总结，具体过程如上所述。最后，老师带领学生对本次课程进行总结（对应BOP1P2P3S中的S）。
2.1.3课后巩固阶段（课后阶段）
线下课程结束，为了加强学生对知识巩固和加深，彻底完成知识的内化与吸收。慕课后台给学生提供了单元检测练习题，例如：（1）日常膳食除了接触葡萄糖，还会接触蔗糖，如果蔗糖在体内完全氧化供能，试分析1分子蔗糖能为机体带来多少ATP？在饥饿时，除了膳食摄入糖类供能，机体内的储存多糖——糖原也可以分解，不仅能稳定血糖，还可以氧化供能，试分析糖原在体内是如何分解代谢的？肝糖原和肌糖原的分解代谢有何区别？同时，各位同学预习下次课程内容——糖原的分解代谢与合成代谢。因此，这部分练习题往通常有承上启下的作用，不仅巩固了前面的知识，对下堂课的内容也进行了一定的引出。
结果正如Fig.3所示，教师根据单元检测练习题的完成效果，掌握学生的学习情况，区分表现好和差的学生。同时，教师可登慕课网页，分析学生的详细学习情况。通过完成BOP1P2P3S中的P1、P2和P3的例题练习，让氧化供能从单糖（葡萄糖）到双糖（蔗糖），最后到多糖（糖原），学生逐步理解糖酵解化学反应过程的同时，对糖酵解生物学意义的理解也水到渠成。
3慕课学习效果分析
该教学方法已经实施3个学期，始于2019年春季。受疫情影响，食品专业的同学全部采用的是基于BOP1P2P3S的线上线下混合式教学模式。为了将此教学模式延续下去，2020年春季继续采用上述教学模式。结果表明，学生学习效果较传统教学模式有所提高。为了验证混合式教学模式的可靠性，2021年春季依然采用该教学方法，并对试验组和对照组的考试成绩采用SPSS软件对数据进行处理分析，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。又对实验组和对照组中的学生对于知识理解程度的情况进行了对比分析，以考试试卷中的讨论分析题（5小题，每小题5分，共25分）和综合论述题（2小题，每小题7.5分，共15分）的答题结果和得分情况作为判断标准。得0~5分的，记为No Understanding（NU），得分在5~10分的记为Common Understanding（CU），得分在10~20分的记为Good Understanding（GU），得分在20~30分的记为Very Good Understanding（VGU），得分在30~40分的记为Deep Understanding（DU）。
结果表明，实验组与对照组不仅在期末考试成绩中有显著性差异（P<0.05），结果正如Fig.4所示，在知识的理解层面也有较大差异，结果正如Fig.5所示，实验组的同学对于所学知识的理解集中在较好层面，对照组同学对于所学知识的理解集中在普通理解层面。这直接导致，试验组学生的平均成绩（81.13）比对照组学生的平均成绩（76.21）提升5分左右，结果正如Fig.4所示。且经过近半年的学习实践，广大学生积极参与并给予了反馈。
为了解学生在课下对学习时间的分配，首先调查了学生对线上学习视频时长的看法。结果显示，大多数学生认为，8 min左右是最合适的课前视频。在这段时间里，学生的注意力相对集中，这也符合微课的意义。其次，调查了学生课下学习需要花费的时间。具体方法是对学生进行10次课下学习时间调查，取平均值。结果表明，大多数学生的课下学习时间在1∼2 h。他们认为，每次课程之前预习2个视频需要接近20 min，对视频中难以理解的知识点进行总结和消化大约需要30 min，之后仍需30 min以上的时间来完成本次课程的课前检测题，以及上次课程结束后的巩固练习题。这样，每周总的课下学习时间接近2 h。只有16.2%的学生用时在1 h以内，13.5%的学生耗时在2 h以上。
为探讨实验组在生物化学教学中对教学方法的接受程度，在课后进行问卷调查。发放问卷共37份，回收问卷37份，回收率和有效率100%。问卷内容见Table 1。超过90%学生对新的教学模式认可。他们喜欢慕课及慕课堂的师生互动，并认为混合式教学可以弥补传统课堂教学的一些不足。课程的设计和组织使他们的学习更有效率和效果。超过92%学生认为，基于BOP1P2P3S教学中情景案例能够激发他们的学习兴趣。为此，他们愿意仔细阅读慕课后台发布的学习内容，并认真完成。超过85%的学生认为，混合式学习提高了他们的自主学习能力和学习效率。这些数据表明，大多数学生认为他们的学习效率已经显著提高。
为了探究学生是否喜欢使用线上线下混合式教学还是传统课堂教学，调查询问了他们的偏好。当学生被问及是否愿意在下学期的课程中使用慕课时，91.9%的学生表示希望下学期的课程采用这种教学模式，结果正如Fig. 6所示，这部分学生认为，基于BOP1P2P3S教学的线上线下混合式教学模式比传统课堂更能激发他们的学习兴趣。
4讨论
本研究是基于BOP1P2P3S的线上线下混合式教学模式的设计、实施和评价。研究结果表明，这种创新的教学方法促进了学生的学习[11,12,13]。引用一个学生的话，“这是一个成功的实验”！与传统的讲座式教学模式相比，这种教学模式引导学生主动学习，促进应用和协作，优化面对面的时间[14]，学生倾向于选择这种教学模式。与单纯的线上线下混合式教学相比，BOP1P2P3S模块的加入使得整个教学过程更系统化和全面[15,16]，尤其是BOP1P2P3S中的情境引入模块是基于日常生活中常见问题，归纳总结得到的案例，更达到了激发学生学习兴趣的目的。但也希望教师们根据课程内容、学生需求和现有资源，整合各种可用的教学模式，以最佳方式促进学习。其次，使用在线开放课程，可以最大限度地利用现有的免费课程，减轻教师和机构重新设计课程的负担[17,18]。
教师是听众和观察者，对于小组活动的结果要及时反馈，使学生能够客观地了解自己的学习情况。在基于BOP1P2P3S的线上线下混合式教学模式中，学生不再被动地、安静地听老师讲课，而是积极地参与到学习过程中。在这个过程中，演示、倾听、提问、回答和讨论环节相结合，甚至还有辩论的相结合，使学生的学习更有乐趣。因此，学生对新型课堂的学习体验更为满意。研究表明，基于BOP1P2P3S的线上线下混合式教学模式受到了食品专业学生的普遍欢迎。但是也有一些局限性，例如，我们不能排除学生回答问题时是否会受其他因素的干扰，也不能排除这种教学模式的积极看法是否缘于生物化学与其他课程的区别。未来的研究应该探索使用基于BOP1P2P3S的线上线下混合式教学模式是否符合其他课程的学习目标，以及是否能看到如此积极的结果。
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