混合式教学在新工科背景下“基因工程”教学改革中的应用

符丹丹，宫强，孙晓菲，李市场，邱智军

（河南科技大学 食品与生物工程学院 ，河南洛阳 471000）

2017—2018年，教育部先后发布《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》《高等学校人工智能创新行动计划》等文件，加快推进新工科建设。基因工程自诞生以来就深刻影响和促进了生命科学的发展，是探索复杂生命活动的重要工具。作为新工科背景下生物工程、生物制药等专业的核心课程，基因工程具有理论内涵丰富、知识面较宽、技术更新换代快和应用范围广等特点。由于课程内容庞杂、微观范围知识点多，学生普遍反映教学内容太抽象、晦涩难懂，课堂趣味性不高，传统的教学方式已无法满足新时代课堂教学的需求，教学改革势在必行[1]。

为配合教育部2019年发布的《关于一流本科课程建设的实施意见》中推动信息技术与理论教学深度融合、推动教学改革、聚焦教学创新、提高人才培养质量的文件精神，同时为了提高“基因工程”理论课程的教学质量和效果，课程教学组采取线上线下紧密联系的混合式教学模式开展了教学改革的探索，充分利用超星等公共平台的教学资源，在教学方法和教学手段等方面进行精心设计，一方面要把传统教学中引导、启发、组织和评价等教师的主导作用充分发挥出来，另一方面又能利用信息技术与微课、案例式教学、分组辩论和翻转课堂等多种教学创新活动相结合，激发学生学习的兴趣，加强师生沟通互动，充分发挥学生在学习上的主体作用。

1 教学内容的优化

1.1 重点突出

由于“基因工程”教学内容繁杂、知识点多，为了在限定课时内实现教学目标，要求教师适度精简，对课程实施合理优化，做到重点突出。“基因工程”开设于三年级下学期，选修课程包括“分子生物学”“细胞生物学”“遗传学”等，为避免教学内容的交叉重叠，对核酸提取、电泳和PCR技术等学生已掌握相关理论基础的内容采用线上形式进行视频自学，适当延长重点章节课时，对学生感兴趣的部分进行拓展和延伸；对于知识点比较简单但内容烦琐的章节，如工具酶和载体等，经过分析整合之后以思维导图的形式直观地呈现出来，便于学生梳理和记忆；同时，通过在PPT课件中添加科普视频和动画特效等手段，将抽象、不易理解的原理和方法变得更加易于了解和掌握[2]。

1.2 及时更新，注意时效性

由于基因技术涉及范围广、进展日新月异，且新科技创新成果如雨后春笋层出不穷，因此课堂教学更应与时俱进、不断创新，紧跟学科发展前沿动向。如在课堂教学中补充CRISPR/Cas9基因编辑技术、基因治疗等前沿内容，引导学生解读经典科研案例，提高学生参与的积极性。及时利用文献查阅、微博或微信等平台资源掌握学科最新研究成果并传达给学生，充实学生的课堂生活，不仅有助于学生掌握基础知识，感受基因工程在实际应用中的价值，还可以培养学生的科研探索精神，引发学生的科研兴趣[3]。

1.3 突出应用价值

在新工科背景下的“基因工程”更注重理论联系实际，以满足工程教育专业认证对“重实践、求创新”人才培养目标的需求。通过采用案例式教学，将课程与我国科技发展实例相结合，把我国科学家取得的杰出科研成果融入课堂教学，使学生充分了解我国科学家在科技创新等方面做出的贡献。如以新冠肺炎病毒的检测方法为例介绍逆转录PCR方法，以我国成功开发的多种新冠肺炎疫苗为例介绍基因工程载体，以我国科研团队成功构建从二氧化碳到淀粉生物催化路线的重大科研突破为例介绍基因工程酶制剂等，以这些具有世界领先水平的重大原创科技成果激发学生的爱国热情和科研激情[4]。

2 教学设计及创新

2.1 充分利用网络资源的线上线下混合式教学

基因工程课程教学采用“课前线上预习—课堂讲授—课后线上复习”三重机制，充分调动学生积极性和培养自主学习能力。（1）课前通过学校的在线开放课程平台发布预习任务，让学生自主预习线上资源、充分了解课程背景后内化知识，再带着问题走进课堂，提升学习效率，有效提高教学效果。（2）教师课堂讲授主要针对的是重、难点知识的解析，课堂中通过雨课堂或学习通等智慧教学工具随时插入“课堂小测试”来提高学生注意力；还可通过“随机点名”功能要求学生回答问题，并根据回答表现计入平时成绩，调动学生积极性；还可开启“弹幕”或“投稿”功能让学生充分讨论、及时交流。（3）课后通过布置思考题、网上测试题来完成对课堂教授内容的复习总结。

2.2 微课视频完成线上课程

根据线上线下混合式教学要求，本课程要有6学时线上教学环节，有效缩短线下课堂教学学时，充分激发学生课外学习的积极性和主动性。一方面教师可根据教学大纲与课程进度，对课程章节的知识点进行分类，分别录制微课视频，每个视频围绕1～2个知识点，进行10 min左右的讲解。另一方面教师也可将部分课程内容采用MOOC、SPOC模式的教学资源链接发布到班级群内，督促学生进行线上学习，提升课堂教学效果。

2.3 课堂辩论和小组讨论相结合

课堂上在介绍绪论部分有关基因工程技术的利弊内容时，可将有关转基因产品安全的热点问题或争议引入课堂，组织学生准备并分组开展课堂辩论，使教学的方式与手段更加多样化。通过课堂辩论的训练，培养学生检索资料、汇总处理信息的能力，进一步复习和总结所学的理论知识，让学生明白团队协作的意义。

2.4 以学生为主体的翻转课堂

2019和2021年在“基因工程”教学中都组织了“前沿我知道”的翻转课堂教学活动：将所有学生分成多个小组，每组5～7人自由结合，选择一项生物科学的前沿技术，如CRISPR/Cas基因编辑技术、癌症免疫治疗、第三代测序技术、合成生物学、基因疗法、AI技术与智慧医疗等，完成资料搜集、一篇科技论文的撰写和主题PPT的制作，最后每组选一名同学在课堂上进行讲解，教师进行点评和分析，由所有学生无记名打分，并和论文得分综合计为翻转课堂得分。同学们对该教学模式的积极性很高，踊跃参与，学习热情高涨。翻转课堂活动不仅提高了学生科技论文撰写能力、创新思维能力和沟通交流能力，还给他们提供了锻炼演讲表达能力的机会，对提升就业及考研面试应变能力有很大帮助[5]。

2.5 积极融入思政理念

教学组在保证课程教学内容质量与进度的前提下，还对“基因工程”中所包含的思政元素加以全面发掘，结合教学内容，寻找新的切入点，进一步探讨思政教学与混合式教学方法的实施方式和路径。搜集相关图片、视频资源信息，深入探索相关社会、道德、政治、人文元素，并根据时事热点、国家发展需求、政策动向及时修订，使思政教学回应社会热点，贴近时代发展[6]。如讲授绪论内容时，通过介绍多位诺贝尔奖获得者的历史功绩，激励学生热爱科学，树立为祖国繁荣富强奋斗终生的信念；讲授基因工程的安全管理内容时，可对比袁隆平院士与贺建奎的事迹，让学生明白科研人员应当具有的社会责任和担当，遵守科研伦理审查要求，做一个知法守法的好公民。

3 考核方式的改革

单凭一份考卷的得分无法全方位评估学生的综合学习水平，所以教学组摒弃以往单一的期末考试考核手段，科学设定考评方法、考核内容和考核过程，进而推动以学生能力训练为导向的考评方法改革，使学生的“学习成绩”客观真实反映“学习成效”。

课程考核方式改革将结合课前预习任务表现（10%），课堂互动、讨论、测试表现（20%），课后作业、期末小论文成绩和翻转课堂成绩（20%），综合期末成绩（50%）多种方式对课程学习效果进行考核。避免了学生“平时不学习、考前拼命背、考完全忘了”的问题，更注重过程评价，公平公正地评价每位学生的综合学习能力，学生平时投入的学习时间更多，成效更加显著，不及格人数比例降低，平均分也提高了5%，学生评教成绩更是逐年上升。

4 结语

根据信息化时代课程教学的新特点，充分利用在线优质教育资源，积极实施混合式教学改革，以促进教育信息化与课堂教学深入融合。“学无止境，推陈出新”，不仅需要教师深刻理解并细化知识点，不断学习更新知识储备，还要求教师之间相互交流学习、不断探索多样化的课堂教学模式，着力推动教学模式从以“教”为中心到以“学”为中心的转换，重视学生的学习体验。通过优化更新教学内容，实施微课线上教学、案例式教学、分组辩论专题、翻转课堂以及课程思政等多种教学模式，使课堂氛围更加活泼，学生学习主动性明显增强，学习兴趣显著提高，提升了学习效果。从而真正实现提高教学质量、培育高素质人才的目的。