混合式教學(xué)在新工科背景下“基因工程”教學(xué)改革中的應(yīng)用

符丹丹，宮強(qiáng)，孫曉菲，李市場，邱智軍

（河南科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院 ，河南洛陽 471000）

2017—2018年，教育部先后發(fā)布《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》等文件，加快推進(jìn)新工科建設(shè)?；蚬こ套哉Q生以來就深刻影響和促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展，是探索復(fù)雜生命活動(dòng)的重要工具。作為新工科背景下生物工程、生物制藥等專業(yè)的核心課程，基因工程具有理論內(nèi)涵豐富、知識面較寬、技術(shù)更新?lián)Q代快和應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。由于課程內(nèi)容龐雜、微觀范圍知識點(diǎn)多，學(xué)生普遍反映教學(xué)內(nèi)容太抽象、晦澀難懂，課堂趣味性不高，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已無法滿足新時(shí)代課堂教學(xué)的需求，教學(xué)改革勢在必行[1]。

為配合教育部2019年發(fā)布的《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》中推動(dòng)信息技術(shù)與理論教學(xué)深度融合、推動(dòng)教學(xué)改革、聚焦教學(xué)創(chuàng)新、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的文件精神，同時(shí)為了提高“基因工程”理論課程的教學(xué)質(zhì)量和效果，課程教學(xué)組采取線上線下緊密聯(lián)系的混合式教學(xué)模式開展了教學(xué)改革的探索，充分利用超星等公共平臺的教學(xué)資源，在教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，一方面要把傳統(tǒng)教學(xué)中引導(dǎo)、啟發(fā)、組織和評價(jià)等教師的主導(dǎo)作用充分發(fā)揮出來，另一方面又能利用信息技術(shù)與微課、案例式教學(xué)、分組辯論和翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)創(chuàng)新活動(dòng)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加強(qiáng)師生溝通互動(dòng)，充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)上的主體作用。

1 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

1.1 重點(diǎn)突出

由于“基因工程”教學(xué)內(nèi)容繁雜、知識點(diǎn)多，為了在限定課時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，要求教師適度精簡，對課程實(shí)施合理優(yōu)化，做到重點(diǎn)突出?！盎蚬こ獭遍_設(shè)于三年級下學(xué)期，選修課程包括“分子生物學(xué)”“細(xì)胞生物學(xué)”“遺傳學(xué)”等，為避免教學(xué)內(nèi)容的交叉重疊，對核酸提取、電泳和PCR技術(shù)等學(xué)生已掌握相關(guān)理論基礎(chǔ)的內(nèi)容采用線上形式進(jìn)行視頻自學(xué)，適當(dāng)延長重點(diǎn)章節(jié)課時(shí)，對學(xué)生感興趣的部分進(jìn)行拓展和延伸；對于知識點(diǎn)比較簡單但內(nèi)容煩瑣的章節(jié)，如工具酶和載體等，經(jīng)過分析整合之后以思維導(dǎo)圖的形式直觀地呈現(xiàn)出來，便于學(xué)生梳理和記憶；同時(shí)，通過在PPT課件中添加科普視頻和動(dòng)畫特效等手段，將抽象、不易理解的原理和方法變得更加易于了解和掌握[2]。

1.2 及時(shí)更新，注意時(shí)效性

由于基因技術(shù)涉及范圍廣、進(jìn)展日新月異，且新科技創(chuàng)新成果如雨后春筍層出不窮，因此課堂教學(xué)更應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)、不斷創(chuàng)新，緊跟學(xué)科發(fā)展前沿動(dòng)向。如在課堂教學(xué)中補(bǔ)充CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)、基因治療等前沿內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生解讀經(jīng)典科研案例，提高學(xué)生參與的積極性。及時(shí)利用文獻(xiàn)查閱、微博或微信等平臺資源掌握學(xué)科最新研究成果并傳達(dá)給學(xué)生，充實(shí)學(xué)生的課堂生活，不僅有助于學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識，感受基因工程在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值，還可以培養(yǎng)學(xué)生的科研探索精神，引發(fā)學(xué)生的科研興趣[3]。

1.3 突出應(yīng)用價(jià)值

在新工科背景下的“基因工程”更注重理論聯(lián)系實(shí)際，以滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證對“重實(shí)踐、求創(chuàng)新”人才培養(yǎng)目標(biāo)的需求。通過采用案例式教學(xué)，將課程與我國科技發(fā)展實(shí)例相結(jié)合，把我國科學(xué)家取得的杰出科研成果融入課堂教學(xué)，使學(xué)生充分了解我國科學(xué)家在科技創(chuàng)新等方面做出的貢獻(xiàn)。如以新冠肺炎病毒的檢測方法為例介紹逆轉(zhuǎn)錄PCR方法，以我國成功開發(fā)的多種新冠肺炎疫苗為例介紹基因工程載體，以我國科研團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建從二氧化碳到淀粉生物催化路線的重大科研突破為例介紹基因工程酶制劑等，以這些具有世界領(lǐng)先水平的重大原創(chuàng)科技成果激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和科研激情[4]。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新

2.1 充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的線上線下混合式教學(xué)

基因工程課程教學(xué)采用“課前線上預(yù)習(xí)—課堂講授—課后線上復(fù)習(xí)”三重機(jī)制，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。（1）課前通過學(xué)校的在線開放課程平臺發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生自主預(yù)習(xí)線上資源、充分了解課程背景后內(nèi)化知識，再帶著問題走進(jìn)課堂，提升學(xué)習(xí)效率，有效提高教學(xué)效果。（2）教師課堂講授主要針對的是重、難點(diǎn)知識的解析，課堂中通過雨課堂或?qū)W習(xí)通等智慧教學(xué)工具隨時(shí)插入“課堂小測試”來提高學(xué)生注意力；還可通過“隨機(jī)點(diǎn)名”功能要求學(xué)生回答問題，并根據(jù)回答表現(xiàn)計(jì)入平時(shí)成績，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性；還可開啟“彈幕”或“投稿”功能讓學(xué)生充分討論、及時(shí)交流。（3）課后通過布置思考題、網(wǎng)上測試題來完成對課堂教授內(nèi)容的復(fù)習(xí)總結(jié)。

2.2 微課視頻完成線上課程

根據(jù)線上線下混合式教學(xué)要求，本課程要有6學(xué)時(shí)線上教學(xué)環(huán)節(jié)，有效縮短線下課堂教學(xué)學(xué)時(shí)，充分激發(fā)學(xué)生課外學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。一方面教師可根據(jù)教學(xué)大綱與課程進(jìn)度，對課程章節(jié)的知識點(diǎn)進(jìn)行分類，分別錄制微課視頻，每個(gè)視頻圍繞1～2個(gè)知識點(diǎn)，進(jìn)行10 min左右的講解。另一方面教師也可將部分課程內(nèi)容采用MOOC、SPOC模式的教學(xué)資源鏈接發(fā)布到班級群內(nèi)，督促學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，提升課堂教學(xué)效果。

2.3 課堂辯論和小組討論相結(jié)合

課堂上在介紹緒論部分有關(guān)基因工程技術(shù)的利弊內(nèi)容時(shí)，可將有關(guān)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全的熱點(diǎn)問題或爭議引入課堂，組織學(xué)生準(zhǔn)備并分組開展課堂辯論，使教學(xué)的方式與手段更加多樣化。通過課堂辯論的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生檢索資料、匯總處理信息的能力，進(jìn)一步復(fù)習(xí)和總結(jié)所學(xué)的理論知識，讓學(xué)生明白團(tuán)隊(duì)協(xié)作的意義。

2.4 以學(xué)生為主體的翻轉(zhuǎn)課堂

2019和2021年在“基因工程”教學(xué)中都組織了“前沿我知道”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動(dòng)：將所有學(xué)生分成多個(gè)小組，每組5～7人自由結(jié)合，選擇一項(xiàng)生物科學(xué)的前沿技術(shù)，如CRISPR/Cas基因編輯技術(shù)、癌癥免疫治療、第三代測序技術(shù)、合成生物學(xué)、基因療法、AI技術(shù)與智慧醫(yī)療等，完成資料搜集、一篇科技論文的撰寫和主題PPT的制作，最后每組選一名同學(xué)在課堂上進(jìn)行講解，教師進(jìn)行點(diǎn)評和分析，由所有學(xué)生無記名打分，并和論文得分綜合計(jì)為翻轉(zhuǎn)課堂得分。同學(xué)們對該教學(xué)模式的積極性很高，踴躍參與，學(xué)習(xí)熱情高漲。翻轉(zhuǎn)課堂活動(dòng)不僅提高了學(xué)生科技論文撰寫能力、創(chuàng)新思維能力和溝通交流能力，還給他們提供了鍛煉演講表達(dá)能力的機(jī)會，對提升就業(yè)及考研面試應(yīng)變能力有很大幫助[5]。

2.5 積極融入思政理念

教學(xué)組在保證課程教學(xué)內(nèi)容質(zhì)量與進(jìn)度的前提下，還對“基因工程”中所包含的思政元素加以全面發(fā)掘，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，尋找新的切入點(diǎn)，進(jìn)一步探討思政教學(xué)與混合式教學(xué)方法的實(shí)施方式和路徑。搜集相關(guān)圖片、視頻資源信息，深入探索相關(guān)社會、道德、政治、人文元素，并根據(jù)時(shí)事熱點(diǎn)、國家發(fā)展需求、政策動(dòng)向及時(shí)修訂，使思政教學(xué)回應(yīng)社會熱點(diǎn)，貼近時(shí)代發(fā)展[6]。如講授緒論內(nèi)容時(shí)，通過介紹多位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的歷史功績，激勵(lì)學(xué)生熱愛科學(xué)，樹立為祖國繁榮富強(qiáng)奮斗終生的信念；講授基因工程的安全管理內(nèi)容時(shí)，可對比袁隆平院士與賀建奎的事跡，讓學(xué)生明白科研人員應(yīng)當(dāng)具有的社會責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，遵守科研倫理審查要求，做一個(gè)知法守法的好公民。

3 考核方式的改革

單憑一份考卷的得分無法全方位評估學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)水平，所以教學(xué)組摒棄以往單一的期末考試考核手段，科學(xué)設(shè)定考評方法、考核內(nèi)容和考核過程，進(jìn)而推動(dòng)以學(xué)生能力訓(xùn)練為導(dǎo)向的考評方法改革，使學(xué)生的“學(xué)習(xí)成績”客觀真實(shí)反映“學(xué)習(xí)成效”。

課程考核方式改革將結(jié)合課前預(yù)習(xí)任務(wù)表現(xiàn)（10%），課堂互動(dòng)、討論、測試表現(xiàn)（20%），課后作業(yè)、期末小論文成績和翻轉(zhuǎn)課堂成績（20%），綜合期末成績（50%）多種方式對課程學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核。避免了學(xué)生“平時(shí)不學(xué)習(xí)、考前拼命背、考完全忘了”的問題，更注重過程評價(jià)，公平公正地評價(jià)每位學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，學(xué)生平時(shí)投入的學(xué)習(xí)時(shí)間更多，成效更加顯著，不及格人數(shù)比例降低，平均分也提高了5%，學(xué)生評教成績更是逐年上升。

4 結(jié)語

根據(jù)信息化時(shí)代課程教學(xué)的新特點(diǎn)，充分利用在線優(yōu)質(zhì)教育資源，積極實(shí)施混合式教學(xué)改革，以促進(jìn)教育信息化與課堂教學(xué)深入融合?！皩W(xué)無止境，推陳出新”，不僅需要教師深刻理解并細(xì)化知識點(diǎn)，不斷學(xué)習(xí)更新知識儲備，還要求教師之間相互交流學(xué)習(xí)、不斷探索多樣化的課堂教學(xué)模式，著力推動(dòng)教學(xué)模式從以“教”為中心到以“學(xué)”為中心的轉(zhuǎn)換，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。通過優(yōu)化更新教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施微課線上教學(xué)、案例式教學(xué)、分組辯論專題、翻轉(zhuǎn)課堂以及課程思政等多種教學(xué)模式，使課堂氛圍更加活潑，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性明顯增強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣顯著提高，提升了學(xué)習(xí)效果。從而真正實(shí)現(xiàn)提高教學(xué)質(zhì)量、培育高素質(zhì)人才的目的。