生物工程专业课程线上教学的探索与实践

薛飞燕 柳春梅 常明明 刘京国

摘 要 2020年初，在教育部“停课不停教，停课不停学”的号召下，各高校迅速响应并部署了线上授课模式开展教学工作落实方案。本文结合生物工程专业课程特点，以北京农学院生物工程专业主干课程“蛋白质与酶工程”“发酵工程”“生物分离技术与工程设备”“生物仪器分析实训”和“生物工程综合实训”为例介绍了实施线上授课模式的探索过程，并总结分享了线上授课的实践效果。

关键词 生物工程 专业课程 线上教学

中图分类号：G424                                   文献标识码：A    DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.03.060

Exploration and Practice of Online Teaching of Bioengineering Courses

XUE Feiyan， LIU Chunmei， CHANG Mingming， LIU Jingguo

（College of Bioscience and Resources Environment， Beijing University of Agriculture， Beijing 102206）

Abstract At the beginning of 2020， under the call of the Ministry of Education to “suspend classes without stopping teaching， and without stopping classes”， colleges and universities responded quickly and deployed an online teaching model to carry out teaching work implementation plans. This article combines the characteristics of bioengineering courses and uses the main courses of Beijing University of Agriculture Bioengineering "Protein and Enzyme Engineering"， "Fermentation Engineering"， "Bioseparation Technology and Engineering Equipment"， "Bio-Instrument Analysis Training" and "Bioengineering Comprehensive Training" as an example introduces the exploration process of implementing the online teaching mode， and summarizes and shares the practical effects of online teaching.

Keywords bioengineering; professional courses; online teaching

1 生物工程專业课程教学的特点

生物工程专业是以工为主、以理为辅、工理管结合的复合型专业。各高校因其生物工程专业建设源头不同课程体系也有些差异，但其应用性和实践性强的特点是公认的。北京农学院2020年春季学期生物工程专业课程中“发酵工程”和“蛋白质与酶工程”包括理论和实验教学内容;“生物工程综合实训”和“生物仪器实训”以实验和实践为主;“生物分离技术与工程设备”理论教学对综合应用能力要求高（需要“微生物学”“生物化学”“化工原理”等多门基础课程知识和一定实践认知水平）。因此，利用线上教学完成生物工程专业课程教学需要充分考虑专业特点，注重实验教学和课程间知识联系的引导，选择合适的线上教学模式和方法，以保证在线学习和课堂教学质量实质等效。

2 线上教学探索过程

2.1 课程资源整合过程

北京农学院生物工程系自2006年建立以来，经过不断积累储备了课程PPT讲义和辅助教学视频等资源，近两年与北京东方仿真控制技术有限公司合作初步形成了虚拟仿真实验教学资源，老师们也陆续新建了一些课程资源，2020年又有了可利用免费开放的网络慕课。面对不同来源的各种资源，首先需要根据生物工程专业特色和不同课程的特点进行有效整合和合理设计以期达到为我所用。以“生物分离技术与工程设备”为例，柳春梅和薛飞燕两位课程负责老师分别完成生物分离工程和生物工程设备理论部分课程资源整合、共同商讨设计学生专题讨论环节;生物分离工程部分，柳老师优化了已有PPT讲义、录制了小视频（约10分钟微课）、设计作业题和提供了爱课程和色谱课堂等网络资源，在课前为学生提供PPT讲义和微课视频进行预习，在课上直播PPT内容和回答学生提问，课后作业用于复习巩固，网络资源供学生自由选用;生物工程设备部分，薛老师整合了PPT讲义、试题库、动画演示和网络课程资源，要求学生课前预习PPT讲义完成“课前测试”，课上听老师直播内容并提问讨论，课后完成“课后测试”，课余可自愿选择爱课程、网易公开课等课程相关资源拓展学习。

2.2 教学平台运行过程

近年来，网络授课平台迅速增加且功能各具优缺点：超星、职教云、雨课堂等国内教学平台积极响应开放教学平台;腾讯、钉钉、ZOOM、企业微信等社交平台也为线上教学提供了方便。北京农学院拥有校内“在线教育综合平台”（课程中心），学校通过扩容增速、优化功能和提供全天候技术人员上线服务保障线上教学正常运行。老师们根据生物工程专业课程特点、通过探讨交流和尝试运行，并结合学生实际条件，遵循操作容易、功能适用和效果理想的原则，基本形成了利用“校内课程中心+腾讯会议+雨课堂+微信群”的联合教学平台运行线上教学活动。

2.3 授课方式实施过程

线上教学方式主要包括录播、分享屏幕直播、视频会议模式等。根据课程特点选择合适的授课方式至关重要：常明明老师采用直播和交互式教学模式讲授“蛋白质与酶工程”，提供了PPT讲义、慕课等资源供学生自学，选择直播课程重点内容，并充分利用课程中心的答疑互动模块开展师生的互动;刘京国老师根据“发酵工程”课程特点选择了翻转课堂的教学模式，课前为学生提供了PPT讲义、慕课资源和作业题目，通过批改作业情况在直播课堂上以问题为导向的方式讲授;柳春梅老师将生物分离技术涉及的重点内容录制成5-10分钟的短视频微课上传到课程中心供学生提前预习，直播详细讲授后通过课后作业检测学生对所学内容的掌握情况;薛飞燕将生物工程设备结构和工作原理的动画和讲义PPT提前上传课程中心供学生预习，并建设了相应的试题库，设置了“课前测试”和“课后测试”两个模块，学生预习后完成“课前测试”，老师根据测试情况有侧重地直播串讲课程内容，学生听完直播后完成“课后测试”;“生物仪器分析实训”和“生物工程综合实训”是两门实验实践课程，均采用了东方仿真模拟平台开展线上实验实践，选择了与课程原设计内容相同或相近的模块供学生在线完成操作和测试。

2.4 课堂管理摸索过程

“增加考勤和加大平时作业的考核力度，让学生更加重视线上课程的学习”是比较公认的在线教学课堂管理的有效方法。该方法的应用如果适度增加技巧性、合理性和趣味性收效会更佳：如刘京国老师利用反转课堂，通过增加课堂问答互动，即“问题导向”提高了学生课堂管理质量;常明明老师每周要求学生提交课堂笔记通过笔记质量考核平时成绩，即“任务导向”保证了学生课堂管理整体水平;薛飞燕老师就生物反应器类型教学内容设计了学生分组讨论完成“不同类型生物反应器结构特点及应用”并PPT在线展示的环节，即“角色互转”增强了学生参与课堂管理的积极性;柳春梅老师有时会利用雨课堂抛出一个问题要求选择其反面答案来调节课堂气氛，即“出其不意”提高了课堂趣味性和学生自觉性。

3 线上教学实践效果

3.1 充分调研学生实际情况，确保设计安排与条件保障相吻合

为更好完成线上教学，首先充分调研学生端的实际条件，如具备硬件设备和网络条件等。北京农学院“生物分离技术与工程设备”课程是生物工程专业的必修课、是生物技术专业的选修课，在上课前就“学习设备、学习平台、已修课程、授课时长和授课方式”等各方面设计了问卷调查，了解了学生学习环境、学习基础、学习意愿后再开展线上教学活动。通过充分调研再安排课程实施结果表明，教师课程设计和学生端条件保障不会冲突，如学生普遍反映喜欢直播授课方式也具备直播学习条件;学生感觉到了被尊重和理解，也会报以尊重和理解的态度对待老师和课堂;提高了课堂效率，保障了教学质量。

3.2 精心设计测试考核模块，追求课前预习与课后巩固相配合

通过不同方式设计“测试考核模块”对课程教学效果保障至关重要。“课前测试”可以让学生以问题为导向提高自学效率，测试结果对教师直播授课设计提供了第一手资料;“课后测试”学生一方面巩固了直播课程内容，另一方面因测试分数往往高于课前测试而增强了“自信心”和“获得感”。如此，通过测试课前预习和课后巩固相配合，课程学习效果明显增强。需要强调的是，“测试考核”配合课堂授课效果虽好，但需要掌握好测试任务量和设计好难易度，否则会适得其反。

3.3 高效利用仿真模拟平台，实现理论知识与实践操作相结合

生物工程专业具有应用性强的特点，其课程如果单纯采用理论知识灌输学习的方式，无实践操作配合，很难全方位锻炼其实际应用技能。虚拟仿真平台正好可以解决这一问题，让学生有身临其境的感觉在线操作设备，运行工艺、检测控制质量等;同时，如果操作失误，系统会自动报警，纠正操作流程;在理论知识学习中实践操作、在实践操作中理解和消化理论知识。“生物仪器分析实训”和“生物工程综合实训”利用东方仿真平台模拟了生物仪器分操作和青霉素发酵工艺调控，学生普遍反映对理论知识的理解更加深刻。

3.4 用心疏通师生交流渠道，实现合作学习与心灵沟通相融合

线上教学一方面可以利用QQ、微信等社交平台可以实现师生的交流沟通，另一方面也可以充分利用校内线上平台交流互动为课程建设留下宝贵的资料。如“蛋白质与酶工程”课程学生充分利用课程中心“答疑讨论”（下转第151页）（上接第148页）模块相互提问解答，营造了合作学习的良好氛围;“生物分离技术与工程设备”课程老师设计了“课程学习剪影”模块，老师通过图片和文字向同学们分享了自己在线授课的情景、心情、付出和收获;学生也同老师说了好多知心话，有的反映自己最初不喜欢生物設备这些复杂冰冷的东西，通过观看课程中心动画演示、直播课上老师讲解和分组讨论学生的影响渐渐喜欢上这些东西，有的分享了当时分组讨论时紧张的心情和认真准备的过程，有的分享了自己上课时手机、电脑、笔记本齐上阵的课堂学习情景;还有的甚至说自己挺喜欢线上学习这种方式，感觉比线下课堂的学习效果还好。

基金项目：北京农学院2020年生物工程核心技术应用教学团队建设项目（5046516642/030）

参考文献

[1] 于亚萍.新形势下“线上+ 线下”混合式教学模式探析[J].现代农业科技，2020（10）：98.

[2] 张泽义.高等教育在线教学模式的实践与启示[J].现代商贸工业，2020（36）：115-116.