生化分離與分析技術(shù)課程混合式教學(xué)模式改革探析

李濤，徐玉芳，岳巖磊，李會(huì)強(qiáng)，劉田田，王瀟然，張小霞

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河南鄭州 450046；2.河南中醫(yī)藥大學(xué) 中醫(yī)藥科學(xué)院，河南鄭州 450046）

1 生化分離與分析技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

生物技術(shù)作為21 世紀(jì)的前沿學(xué)科，以生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)基本原理為基礎(chǔ)，利用生物體（植物、動(dòng)物和微生物）或其組成單元及成分（細(xì)胞或酶）為生產(chǎn)載體，為人類提供服務(wù)[1]。近些年，現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，利用生物轉(zhuǎn)化特征生產(chǎn)化工產(chǎn)品，尤其是傳統(tǒng)化工手段難以獲得的新產(chǎn)品，能夠有效解決能源危及和環(huán)境污染等問題?，F(xiàn)代生物技術(shù)手段有望帶動(dòng)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)變革，因此，社會(huì)急需高層次生物技術(shù)人才，以持續(xù)推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展。

生化分離與分析技術(shù)是生物技術(shù)專業(yè)的核心知識(shí)領(lǐng)域和知識(shí)單元。作為生物技術(shù)專業(yè)的核心專業(yè)課程，生化分離與分析技術(shù)課程是在完成生物化學(xué)課程學(xué)習(xí)后，進(jìn)一步對(duì)經(jīng)典生化技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地論述學(xué)習(xí)，并結(jié)合新的應(yīng)用實(shí)例討論這些技術(shù)的拓展和融合。該課程主要介紹層析、離心、膜分離等生物質(zhì)分離、純化中所需技術(shù)的原理和應(yīng)用。該課程在傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題有：（1）知識(shí)體系較為龐大，知識(shí)點(diǎn)較為零散；（2）雖然課程教學(xué)安排為理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)交叉進(jìn)行，但學(xué)生普遍存在片面的主觀認(rèn)識(shí)；（3）學(xué)生對(duì)知識(shí)的串聯(lián)能力得不到鍛煉，分析和解決實(shí)際問題能力欠佳[2]。

鑒于生化分離與分析技術(shù)課程在生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要性，打破現(xiàn)有教學(xué)模式，創(chuàng)建更加符合國家對(duì)生物技術(shù)人才需求的創(chuàng)新教學(xué)模式勢(shì)在必行。

2 現(xiàn)代“金課”教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)與意義

2018 年6 月，在教育部召開的新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上，時(shí)任教育部部長陳寶生提出：對(duì)大學(xué)生要合理“增負(fù)”。同年8 月，教育部印發(fā)《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》，提出要淘汰“水課”，打造“金課”[3]。

“金課”可以歸結(jié)為具有“兩性一度”的一流課程：即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[4-5]。第一，高階性是指知識(shí)、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維。第二，創(chuàng)新性體現(xiàn)課程內(nèi)容的前沿性、時(shí)代性，教學(xué)形式的先進(jìn)性、互動(dòng)性，學(xué)習(xí)結(jié)果的探究性和個(gè)性化。第三，挑戰(zhàn)度是指課程需要有合理的難度，教師備課、學(xué)生學(xué)習(xí)和思考需要時(shí)間作為基礎(chǔ)保障。對(duì)于生化分離與分析技術(shù)這一類技術(shù)及應(yīng)用課程，最大的教學(xué)難點(diǎn)在于傳統(tǒng)的教學(xué)方式無法使學(xué)生對(duì)知識(shí)融會(huì)貫通，無法使學(xué)生獲得靈活解決實(shí)際問題的能力。而“金課”標(biāo)準(zhǔn)中的“高階性”的要求不僅僅是簡單的知識(shí)傳授，而是知識(shí)、能力、素質(zhì)的結(jié)合；對(duì)畢業(yè)認(rèn)證的一個(gè)關(guān)鍵要求，就是畢業(yè)生所具有的解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，混合式教學(xué)成為打造“金課”的主要途徑，能夠?qū)⒕€上、線下教學(xué)優(yōu)勢(shì)有機(jī)地進(jìn)行結(jié)合[6]。在凸顯兩種教學(xué)模式各自優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，又相互補(bǔ)充。傳統(tǒng)的線下教學(xué)，教師能夠最大限度發(fā)揮引導(dǎo)作用，啟發(fā)學(xué)生思考，同時(shí)學(xué)生也能最大限度發(fā)揮主觀能動(dòng)性，積極參與互動(dòng)。而多元化的線上教學(xué)不受時(shí)間、地點(diǎn)等因素的限制，可以充分利用碎片化時(shí)間[7]?；旌匣虒W(xué)的最大優(yōu)勢(shì)在于能夠充分借助豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源[6-7]，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容實(shí)時(shí)更新，增加時(shí)效性、趣味性和挑戰(zhàn)性，優(yōu)化教學(xué)模式和策略，最大限度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與參與度，最終達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的[8]?；旌鲜浇虒W(xué)更能實(shí)現(xiàn)差異化教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的不同學(xué)習(xí)程度設(shè)計(jì)個(gè)性化教學(xué)方案，讓每位學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)。綜上，打造符合“金課”標(biāo)準(zhǔn)的混合式課程教學(xué)模式是解決生化分離分析技術(shù)課程現(xiàn)有教學(xué)問題的有效方案。

3 混合式教學(xué)模式應(yīng)用于生化分離與分析技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)內(nèi)容改革

首先，生化分離與分析技術(shù)課程的一大特點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)繁多，難以形成系統(tǒng)的課程體系，因此，需要結(jié)合學(xué)生已學(xué)過的生物化學(xué)課程進(jìn)行講解，將知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化，突出綜合性和實(shí)用性，達(dá)到提高學(xué)生專業(yè)技能的目的[9]。其次，本課程的核心任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握生物質(zhì)提取和分離的生化技能，在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮改變傳統(tǒng)章節(jié)的教學(xué)模式，以天然化合物的分離純化為主線，著重分類講解常用分離技術(shù)原理及特點(diǎn)。最后，線下實(shí)踐是該課程的重要內(nèi)容，建議設(shè)置系統(tǒng)的、關(guān)聯(lián)度強(qiáng)的“生產(chǎn)線”實(shí)踐環(huán)節(jié)，例如：利用大腸桿菌進(jìn)行某酶的純化及活力測(cè)定，該實(shí)踐流程中包括菌體的培養(yǎng)、誘導(dǎo)表達(dá)、菌體收集、細(xì)胞破碎、蛋白純化、濃度檢測(cè)及活力測(cè)定，總體上以典型的生產(chǎn)流程為標(biāo)準(zhǔn)，可以讓學(xué)生系統(tǒng)完成產(chǎn)物分離純化生產(chǎn)過程的學(xué)習(xí)。

3.2 教學(xué)方式改革

在教學(xué)方式上，要充分發(fā)揮混合式教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)。線上教學(xué)主要體現(xiàn)在預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中。課程組構(gòu)建了MOOC 課程網(wǎng)站，包含課件、授課視頻、思維導(dǎo)圖及相應(yīng)的試題庫，能夠滿足學(xué)生的自我檢測(cè)需求；同時(shí)，課程網(wǎng)站還提供了規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)視頻與動(dòng)畫。建議每次線下授課前，要求學(xué)生進(jìn)行線上預(yù)習(xí)，總結(jié)問題并反饋給教師，教師據(jù)此可以了解學(xué)生的問題所在，明確教學(xué)難點(diǎn)。

線下教學(xué)是打造“金課”的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)教學(xué)方式難以激發(fā)學(xué)生興趣，在技術(shù)類課程教學(xué)中，該問題尤其突出。因此，建議采用多種形式相結(jié)合的線下教學(xué)模式，增設(shè)反轉(zhuǎn)課堂、專題討論等環(huán)節(jié)，發(fā)展“學(xué)生—教師”雙主體的教學(xué)模式，以最大限度激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情[10]。增加引導(dǎo)式教學(xué)比例，在線上預(yù)習(xí)的前提下，將提問引入線下教學(xué)，例如，“大家知道層析技術(shù)嗎？知道與層析技術(shù)相關(guān)的科研成果獲得了幾次諾貝爾獎(jiǎng)嗎？”以此激發(fā)學(xué)生求知欲，并進(jìn)一步開展相關(guān)專題討論，根據(jù)討論結(jié)果，選派各組學(xué)生就最新的技術(shù)進(jìn)行展示匯報(bào)。

利用豐富的線上教學(xué)資源，充分結(jié)合設(shè)定好的線下教學(xué)模塊，建設(shè)“線上—線下”混合式教學(xué)模式。例如，在“層析”這一分離技術(shù)的降解過程中，涉及很多數(shù)學(xué)推導(dǎo)，難度較大。利用多媒體教學(xué)、廣泛收集線上材料，多利用圖示和動(dòng)畫展示教學(xué)方式，能夠有效幫助學(xué)生掌握相關(guān)難點(diǎn)內(nèi)容。在圍繞“層析”建設(shè)微課時(shí)，可以采用2D 與3D 動(dòng)畫展示層析中固定相的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過3D 建模呈現(xiàn)層析柱中分離介質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)，通過2D 動(dòng)畫呈現(xiàn)整個(gè)層析的結(jié)合和洗脫流程，結(jié)合教師提問環(huán)節(jié)，引出“內(nèi)水體積、分配系數(shù)”等數(shù)學(xué)概念，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，提高學(xué)習(xí)效率。利用微課還可進(jìn)行延伸學(xué)習(xí)，學(xué)生通過掃描微信二維碼可對(duì)教學(xué)視頻重放，并進(jìn)行自我檢測(cè)和完成課后習(xí)題，也可加入開放性的討論。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后討論，并進(jìn)行線下的展示討論，以反轉(zhuǎn)課堂形式實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的深化。

3.3 考核評(píng)價(jià)體系改革

科學(xué)合理的考核評(píng)價(jià)體系是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)管理的重要一環(huán)[11-12]。在“金課”標(biāo)準(zhǔn)要求下，傳統(tǒng)課程考核評(píng)價(jià)體系也需要進(jìn)行相應(yīng)的改革，構(gòu)建“線上—線下”混合考核評(píng)價(jià)體系。在實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合的同時(shí)，進(jìn)行課程考核評(píng)價(jià)體系改革，進(jìn)一步體現(xiàn)出混合式教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)“平時(shí)考查+期末考試”考核模式的弊端主要有：（1）過于注重理論，學(xué)生主體性被忽視；（2）缺乏針對(duì)性的考核指標(biāo)；（3）考核機(jī)制不完善，無法滿足混合式教學(xué)模式發(fā)展。因此，構(gòu)建符合“金課”標(biāo)準(zhǔn)的考核評(píng)價(jià)體系刻不容緩。

首先，應(yīng)轉(zhuǎn)變考核理念，突出以學(xué)生為主體的考核理念。在混合式教學(xué)模式中，網(wǎng)絡(luò)測(cè)試平臺(tái)發(fā)揮重要作用，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生利用線上資源進(jìn)行自主考核，將線上考核納入考核評(píng)價(jià)體系。其次，應(yīng)構(gòu)建多元化考核方式，實(shí)現(xiàn)全過程考核[13]。利用在線評(píng)測(cè)機(jī)制，將自主考核融入教學(xué)全過程，在課前預(yù)習(xí)成效、課堂教學(xué)考核、課后復(fù)習(xí)成效三個(gè)層次實(shí)現(xiàn)“教學(xué)考”有機(jī)融合。最后，要細(xì)化混合式教學(xué)考核指標(biāo)的權(quán)重，適當(dāng)提高線上考核的權(quán)重賦值，加強(qiáng)實(shí)踐考核，真正實(shí)現(xiàn)課程“解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維”達(dá)成程度的合理評(píng)價(jià)體系[14]。

4 結(jié)語

混合式教學(xué)是線上教學(xué)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合的一種新的教學(xué)模式，其教學(xué)方案、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式更加豐富靈活，已經(jīng)成為建設(shè)一流本科專業(yè)的重要教學(xué)模式?！敖鹫n”標(biāo)準(zhǔn)中的“兩性一度”是衡量混合式教學(xué)成效的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生化分離與分析技術(shù)課程進(jìn)行“金課”標(biāo)準(zhǔn)的混合式教學(xué)模式構(gòu)建，能夠極大推動(dòng)生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)體系的完善。線上自主學(xué)習(xí)和線下課堂教學(xué)的有機(jī)結(jié)合能夠有效解決生化分析與分析技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)的諸多問題，有助于我國生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。