面向非生物專業(yè)的“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程教學(xué)改革探索
——以北京林業(yè)大學(xué)野生動(dòng)物與自然保護(hù)區(qū)管理專業(yè)為例

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

專業(yè)課程是本科教育教學(xué)的重要載體。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年北京高校共開設(shè)6.1萬余門專業(yè)課程，總量是4 844門公共必修課的10多倍，突顯出專業(yè)課程在課程教學(xué)體系中的主體地位。專業(yè)課程需要系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，這是課程建設(shè)的基本規(guī)律和共識(shí)，更是課程教學(xué)改革的重點(diǎn)。專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計(jì)包括教學(xué)大綱的制定、教學(xué)計(jì)劃的安排、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方式的創(chuàng)新等諸多環(huán)節(jié)，涉及了從課程準(zhǔn)備到教學(xué)評(píng)價(jià)的全過程，是一項(xiàng)“系統(tǒng)工程”。

一、面向非生物專業(yè)的“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程教學(xué)特點(diǎn)及存在的問題

“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”作為面向野生動(dòng)物與自然保護(hù)區(qū)管理專業(yè)新開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)內(nèi)容涉及了生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物進(jìn)化學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，課程覆蓋面廣，學(xué)科前沿性強(qiáng)，兼具了基礎(chǔ)綜合性、通識(shí)實(shí)踐性等多項(xiàng)要求[1]。

筆者通過與野生動(dòng)物與自然保護(hù)區(qū)管理專業(yè)的學(xué)院管理者、部分任課教師及往屆學(xué)生的座談?dòng)懻撘约皩?duì)以往面向非生物專業(yè)學(xué)生開設(shè)“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程情況的調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程教學(xué)存在一些急待解決的問題：一是課程定位與野生動(dòng)物與自然保護(hù)區(qū)管理專業(yè)培養(yǎng)方案的匹配度不高，沒有很好地對(duì)接該專業(yè)的需求；二是課程理論授課內(nèi)容的系統(tǒng)化程度不高，重要知識(shí)點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容過于空泛、過于陳舊，需要進(jìn)一步梳理完善；三是實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和設(shè)計(jì)不夠精準(zhǔn)健全。

二、面向非生物專業(yè)的“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程教學(xué)定位

為了解決“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程教學(xué)存在的問題，教師需要落實(shí)以學(xué)生為本的教學(xué)理念，立足非生物專業(yè)人才培養(yǎng)的需求和學(xué)生的實(shí)際情況，進(jìn)行生物技術(shù)類課程教學(xué)改革的設(shè)計(jì)，多維度探索課程教學(xué)改革的新路徑[2]。筆者結(jié)合調(diào)研情況，明確了課程建設(shè)的目標(biāo)定位是：堅(jiān)持以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，以解決生物技術(shù)相關(guān)的科學(xué)問題為驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建完整的現(xiàn)代生物學(xué)知識(shí)框架為著力點(diǎn)，大力推進(jìn)探究式、實(shí)踐式、互動(dòng)式教學(xué)創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)。面向非生物專業(yè)學(xué)生開設(shè)的“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程的教學(xué)定位見圖1。

圖1 面向非生物專業(yè)的“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程建設(shè)目標(biāo)

三、面向非生物專業(yè)的“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程教學(xué)改革的指導(dǎo)思想

(一)堅(jiān)持立德樹人的教育理念

習(xí)近平總書記在2016年全國高校思想政治工作會(huì)議上提出“其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”。這一要求的提出，為專業(yè)課程指明了改革方向。

“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程知識(shí)蘊(yùn)含著創(chuàng)新、綠色文明的文化內(nèi)涵，有著豐富的思想政治教育資源，教師需要將顯性教學(xué)與隱性教學(xué)相結(jié)合，推進(jìn)課程的思政教育。在課程教學(xué)過程中，筆者從學(xué)科歷史的縱向維度挖掘現(xiàn)代生物技術(shù)的學(xué)科文化淵源和價(jià)值，充實(shí)相應(yīng)的思政元素和典型案例，加強(qiáng)課堂互動(dòng)，有效滲透正確的思想價(jià)值觀，引導(dǎo)學(xué)生探究生物技術(shù)知識(shí)體系中存在的唯物主義、辯證法等科學(xué)思想，進(jìn)一步發(fā)揮專業(yè)課程的育智育徳主渠道功能[6]。

(二)注重課程教學(xué)內(nèi)容的多學(xué)科交叉融合

“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程涉及了多學(xué)科知識(shí)，具有較強(qiáng)的綜合性，所以課程教學(xué)需要教師由個(gè)體行為向團(tuán)隊(duì)協(xié)作轉(zhuǎn)變，建設(shè)多學(xué)科相互支撐的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。因此，課程教學(xué)應(yīng)打破學(xué)院之間、學(xué)科及專業(yè)之間的壁壘，突出共建共享的理念[4-5]，深入開展教學(xué)互動(dòng)研究，定期交流教學(xué)思想和經(jīng)驗(yàn)，相互觀摩切磋教學(xué)方法，逐步形成多學(xué)科交叉融合的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。學(xué)院可嘗試組建由生物學(xué)科帶頭人、理論教學(xué)教師、實(shí)驗(yàn)課程教師等組成的多合一式的教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，打破重科研、輕教學(xué)的狀態(tài)，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)規(guī)范推動(dòng)教學(xué)創(chuàng)新，避免走低層次重復(fù)性教學(xué)的老路。學(xué)校應(yīng)加大支持力度，選擇若干門具有代表性的專業(yè)課進(jìn)行課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，推動(dòng)形成課程建設(shè)的合力，確保課程教學(xué)改革的精準(zhǔn)化發(fā)展。

(三)注重創(chuàng)新課程教學(xué)模式

構(gòu)建“探究式、實(shí)踐式、互動(dòng)式”教學(xué)模式，必須要大力倡導(dǎo)科教融合。筆者在確保課程教學(xué)內(nèi)容體系完整性的基礎(chǔ)上，根據(jù)專業(yè)的特色方向，設(shè)置了課程知識(shí)點(diǎn)的前置式學(xué)習(xí)、專業(yè)前沿知識(shí)導(dǎo)讀、專題研討等教學(xué)環(huán)節(jié)，大力推行以需求、問題為導(dǎo)向的案例式、啟發(fā)式、討論式、參與式授課方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，促使課堂教學(xué)由單一的線性接受方式向互動(dòng)式的轉(zhuǎn)變，促使學(xué)生將自主學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)相結(jié)合。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，海量的現(xiàn)代生物技術(shù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)教育資源為課程教學(xué)模式的優(yōu)化提供了資源保障[3]。筆者收集了國際有關(guān)現(xiàn)代生物技術(shù)的高質(zhì)量紀(jì)錄片和優(yōu)質(zhì)公開課，將現(xiàn)代生物技術(shù)最新研究方法引入課程教學(xué)，并建立了教學(xué)輔助資源庫。同時(shí)筆者還系統(tǒng)梳理了美國國立生物技術(shù)信息中心、小木蟲、華大基因、生物谷等現(xiàn)代生物學(xué)研究主流網(wǎng)站，將其提供給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生查找現(xiàn)代生物學(xué)熱點(diǎn)文獻(xiàn)資料，并在課前5分鐘進(jìn)行文獻(xiàn)分享，以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

四、面向非生物專業(yè)的“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程教學(xué)改革實(shí)踐

(一)優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

調(diào)研是優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容的前提。2018年，“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)依托問卷星平臺(tái)，面向開設(shè)“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程的野生動(dòng)物與自然保護(hù)區(qū)管理專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查。問卷星平臺(tái)調(diào)研結(jié)果顯示，70%以上的學(xué)生對(duì)生物學(xué)有較強(qiáng)興趣，但是他們的生物學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備相對(duì)薄弱，有關(guān)生物學(xué)知識(shí)的獲取途徑主要來自于高中的生物課程及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識(shí)。此外，該專業(yè)學(xué)生對(duì)課程的主要需求和關(guān)注點(diǎn)在基因工程和細(xì)胞工程，73%的學(xué)生對(duì)基因工程感興趣，他們希望通過課程學(xué)習(xí)能掌握基因克隆技術(shù)、基因轉(zhuǎn)化技術(shù)，這與該專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求基本吻合。學(xué)生對(duì)“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程的興趣情況及學(xué)生對(duì)現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)5大工程的興趣情況見圖2、圖3。

1.優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

基于調(diào)研結(jié)果，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，提出課程教學(xué)內(nèi)容要重視基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性和實(shí)踐性，圍繞現(xiàn)代生物技術(shù)5大工程進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，構(gòu)建理論教學(xué)體系。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)將40學(xué)時(shí)的理論教學(xué)環(huán)節(jié)分為11部分，其中生物學(xué)總論、生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)、生物技術(shù)與環(huán)境能源、生物技術(shù)安全性及應(yīng)對(duì)措施、生物技術(shù)發(fā)明創(chuàng)新的保護(hù)等章節(jié)分別設(shè)置為2個(gè)學(xué)時(shí)，共計(jì)10學(xué)時(shí)。對(duì)于作為課程重點(diǎn)內(nèi)容的生物技術(shù)生化基礎(chǔ)、基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程則設(shè)置為30學(xué)時(shí)，其中生物學(xué)的基礎(chǔ)理論部分的生物技術(shù)生化基礎(chǔ)為12學(xué)時(shí)，對(duì)學(xué)生較為感興趣的、貼近生物學(xué)前沿技術(shù)的基因工程設(shè)置為8學(xué)時(shí)。優(yōu)化后的課程教學(xué)體系既強(qiáng)調(diào)了現(xiàn)代生物學(xué)基礎(chǔ)理論、確保了非生物專業(yè)學(xué)生的生物基礎(chǔ)知識(shí)的構(gòu)建，也強(qiáng)調(diào)了非生物專業(yè)需求多樣性的特點(diǎn)。

圖2 學(xué)生對(duì)“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程的興趣情況

圖3 學(xué)生對(duì)現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)5大工程的興趣情況

2.精心選用高質(zhì)量的課程教材和教學(xué)參考書

教材是課程建設(shè)的基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，知識(shí)更新的頻率越來越快，但能涵蓋先進(jìn)現(xiàn)代生物技術(shù)的教材卻不多。為了選出適合“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程的教材，教學(xué)團(tuán)隊(duì)遵循基礎(chǔ)知識(shí)與現(xiàn)代研究成果相融合、知識(shí)編排應(yīng)有系統(tǒng)性與連貫性的原則，經(jīng)過認(rèn)真篩選，確定了宋思陽和樓士林主編的《生物技術(shù)概論》(第四版)作為課程主要教材，同時(shí)為學(xué)生開列了9本教學(xué)參考書，其中英文原版教材1本。這種“1+9”的課程教材和課程參考書的設(shè)置方法，不僅有利于學(xué)生準(zhǔn)確把握課程教學(xué)知識(shí)體系，也有助于學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容，提升知識(shí)結(jié)構(gòu)的層次。

(二)探索啟發(fā)式、互動(dòng)式課程教學(xué)方法

教學(xué)方法的創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)的重要途徑。“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程新概念多、前沿知識(shí)多、教學(xué)難點(diǎn)多，而學(xué)生的生物學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，因此需要不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

1.圍繞學(xué)科熱點(diǎn)問題開展啟發(fā)式教學(xué)

首先，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)采取了教授、副教授雙主講的方式，借助自然保護(hù)領(lǐng)域的現(xiàn)代生物學(xué)熱點(diǎn)問題，開展啟發(fā)式教學(xué)。筆者在每次上課前，會(huì)為學(xué)生設(shè)置1～2個(gè)大問題，讓學(xué)生在授課期間進(jìn)行思考，帶著問題進(jìn)行學(xué)習(xí)。每章節(jié)的教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生將以作業(yè)的形式提交他們關(guān)于課程問題的解決報(bào)告，引導(dǎo)學(xué)生就各自的報(bào)告展開多角度的討論，加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握和理解。例如在基因工程課程內(nèi)容講授結(jié)束時(shí)，因?yàn)檎导t葉繽紛、色彩絢爛的秋季，所以筆者將課程作業(yè)設(shè)定為克隆一個(gè)與葉片顏色相關(guān)的基因，并進(jìn)行外源植物的遺傳轉(zhuǎn)化。通過這種作業(yè)形式，將基因工程中的知識(shí)點(diǎn)緊密串聯(lián)起來，達(dá)到復(fù)習(xí)知識(shí)、將知識(shí)融會(huì)貫通的目的。

2.利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開展線上線下互動(dòng)教學(xué)

微信平臺(tái)為學(xué)生與教師的交流提供了便利條件，筆者將一些與生物學(xué)相關(guān)的最新研究成果提供給學(xué)生，讓他們?cè)谡n下進(jìn)行研究學(xué)習(xí)，開闊他們的專業(yè)視野。同時(shí)，針對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程遇到的問題或作業(yè)中的疑難點(diǎn)，筆者也會(huì)在微信群里給予及時(shí)解答。這種教學(xué)互動(dòng)使學(xué)生和教師實(shí)現(xiàn)無障礙的全天候交流，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)學(xué)時(shí)不足的弊端，提升了課程教學(xué)效果[7]。

同時(shí)，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)還利用慕課等教學(xué)資源，在課間播放現(xiàn)代生物學(xué)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)公開課，展示一些學(xué)生難于理解的知識(shí)點(diǎn)，縮短了學(xué)生與課程內(nèi)容的距離，提高了教學(xué)效果。

(三)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.構(gòu)建“四必做”+“兩選做”的分層實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

實(shí)踐性是“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程的突出特點(diǎn)。為此課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了40學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建了“四必做”+“兩選做”的分層實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以全面提升非生物專業(yè)學(xué)生的生物學(xué)實(shí)踐動(dòng)手能力，幫助學(xué)生形成從微觀角度分析生物現(xiàn)象的思維方式。

“四必做”是“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)必作的4個(gè)大實(shí)驗(yàn)，包括植物組織培養(yǎng)、植物DNA的提取和檢測(cè)、目的基因克隆及表達(dá)載體構(gòu)建、農(nóng)桿菌介導(dǎo)的目的基因轉(zhuǎn)化(煙草)。這4個(gè)大實(shí)驗(yàn)涵蓋了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)技術(shù)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

“兩選做”是指轉(zhuǎn)基因植物RNA鑒定、重組蛋白檢測(cè)2個(gè)實(shí)驗(yàn)。選做實(shí)驗(yàn)需要綜合性實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)思維，這是為學(xué)有余力的學(xué)生提供的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

例如，針對(duì)野生動(dòng)物與自然保護(hù)區(qū)管理專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了細(xì)胞工程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，包括動(dòng)物細(xì)胞傳代與復(fù)蘇、植物(煙草)的增殖與擴(kuò)繁和微生物(黑曲霉)的純化培養(yǎng)，以提高自然保護(hù)區(qū)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行物種保護(hù)的技術(shù)能力，見圖4。

圖4 面向野生動(dòng)物與自然保護(hù)區(qū)管理專業(yè)開設(shè)的“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程的部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

2.充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的培養(yǎng)

學(xué)用結(jié)合是提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的重要途徑。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)充分利用生物學(xué)院現(xiàn)有的開放式教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的資源優(yōu)勢(shì)，將課程理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)高度對(duì)接?！艾F(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)在4個(gè)實(shí)驗(yàn)室開展，分子生物實(shí)驗(yàn)室對(duì)應(yīng)了基因克隆和載體構(gòu)建、微生物實(shí)驗(yàn)室對(duì)應(yīng)了黑曲霉的純化培養(yǎng)、遺傳實(shí)驗(yàn)室對(duì)應(yīng)了DNA的提取、細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室對(duì)應(yīng)了動(dòng)物細(xì)胞的傳代和復(fù)蘇等，實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)越性保障了實(shí)驗(yàn)的順利開展，極大地提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

五、面向非生物專業(yè)的“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”課程教學(xué)改革的成效

通過對(duì)學(xué)生的訪談和調(diào)查，學(xué)生普遍認(rèn)為自己上課的興趣、積極性和主動(dòng)性提高了，能主動(dòng)參與課堂討論，自發(fā)與教師進(jìn)行互動(dòng)，并提出自己感興趣的專業(yè)知識(shí)問題。有學(xué)生在課后反饋說：“現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)”這門課教會(huì)我們從宏觀、微觀兩個(gè)角度來研究生物學(xué)問題，有助于增強(qiáng)我們對(duì)自然保護(hù)區(qū)專業(yè)知識(shí)的理解。還有學(xué)生在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后表示對(duì)生物學(xué)專業(yè)更加感興趣，并立志將來報(bào)考生物學(xué)方向的研究生。還有2名學(xué)生加入了生物專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)，進(jìn)一步提高了交叉學(xué)科的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年學(xué)生的期末考試成績與上一年相比平均提高3.6分，實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫成績均在85分以上。筆者通過隨堂提問，根據(jù)對(duì)學(xué)生回答問題情況的分析，可以推測(cè)70%以上的學(xué)生較為深入地閱讀了教學(xué)參考書。同時(shí)，課程指導(dǎo)微信群始終維持較高的活躍度，有85%以上的學(xué)生都通過微信群與授課教師進(jìn)行了互動(dòng)交流。這表明，課程教學(xué)改革激發(fā)了學(xué)生自主獲取前沿知識(shí)的自覺性，教學(xué)成效初步顯現(xiàn)。