非生物类专业“生物技术导论”教学改革思考

[摘 要] 生物技术是极具应用价值的主流科学技术之一，已与多领域形成学科交叉融合，非生物学科专业学生学习“生物技术导论”具有重要意义。主要讨论在线上线下混合教育模式理念下，以解决非生物学科专业课程教学问题、提升教学质量、拓展学生生物学及生物科学技术相关理论基础、培养跨学科创新思维为目的，通过阐述课程开课意义、教学现状及存在问题，列举混合教育模式主要内容和线上公共课资源，讨论混合教育模式对该课程教学革新的意义及具体改革措施，以期提升教学质量，达到预期培养目的。

[关键词] 高等教育;非生物类专业课程教学;生物技术导论;线上线下混合教育模式

[基金项目] 2020年度贵州大学培育项目“抗/感型萝卜与根肿菌互作的代谢组研究”（贵大培育〔2019〕41号）;2021年度贵州省科技计划项目“褪黑素影响萝卜与链格孢菌互作的功能研究”（黔科合基础-ZK 〔2021〕一般153）

[作者简介] 李经纬（1989—），女，湖南湘西人，博士，贵州大学农学院讲师，主要从事园艺植物生物技术研究;徐秀红（1980—），女，安徽宣城人，博士，贵州大学烟草学院副教授，主要从事分子生物学研究;张万萍（1970—），女，贵州贵阳人，博士，贵州大学农学院教授，主要从事蔬菜育种与栽培研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）15-0061-04 [收稿日期] 2021-09-17

高等教育质量的提升是国家综合实力提升的重点，高校教学质量与科研力量是国家综合竞争力的重要标志。根据当前社会发展需求，直面当前高校课程建设中的短板，开处方式地践行改革以提高教学质量，是充分发挥育人职能、践行高校教育工作职责的前提[1]。生物技术是当代及未来最具发展潜力的科学技术之一。同时，生物技术革新进展与安全程度，在一定程度上代表着人类科学综合技术和文明发展水平。在高等教育中，“生物技术导论”作为全校公选课，向全校学生普及生物技术基础知识和前沿进展，是学生了解生物、探索世界、拓宽眼界、跨界创新的重要窗口，对非专业学生开放具有重要意义。我们应用“互联网+”思维创新教学模式，针对“生物技术导论”教学难点和痛点进行改革，有效利用课堂和课余时间，培养师生互动，最大限度提升课程教学质量，提升学生对世界认知，激发跨学科研究思维和科研潜力。本研究主要探讨利用线上线下混合教育模式提升“生物技术导论”课程教学质量的方法与途径。

一、“生物技术导论”开设意义

（一）课程教授内容及重要性

“生物技术导论”是一门面向非生物学专业学生的全校性公选课，授课内容主要包括生物技术的概念、特点及发展历史，五大工程（基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程）的概念、应用实例和发展前景，生物技术与农业、食品、能源、人类健康、环境的关系和应用技术，以及相关伦理安全和发明保护。其涉及学科多、综合性强、应用领域广，且正处于快速发展阶段，是当代和未来科学发展的主流技术之一。生物技术除了涉及抽象的基因重组、克隆、遗传改良、体细胞克隆、疾病革新治疗，还涉及生活必备品的生产、清洁工程的构建和环境污染的处理等各领域，是一门极具实际应用性的学科[2]，对非生物学专业学生了解世界科技革新进展、社会发展趋势和本专业创新拓展方向等具有重要意义。

（二）作为全校公选课的意义

现代科学技术最重要的特征即多学科交叉融合，而生物技术是其中重要的组成部分，认识生物技术是认识现代社会发展趋势、畅享未来世界的重要途径。前期学习的生物知识已经不能满足解决大学教育中各学科中生物工程相关问题的需求。随着高等教育教学改革不断深入，以及现代社会对毕业生要求不断提高，“生物技术导论”面向非生物学类各专业本科学生开放势在必行。随着全球科技的快速发展和行业竞争的不断加强，更多各领域专业人才加入与生命科学交叉学科的研究中来，如计算机专业学生通过学习本课程可加深对生物信息学的理解，便于生物芯片和智能计算机的设计和开发;建筑、机械等专业学生可在产品中引入仿生学概念;资源专业学生学习相关知识，有利于生物能源的开发;材料专业的学生了解生物大分子则有利于开发生物材料新产品[3]。

二、非生命科学专业“生物技术导论”教学现状及存在问题

（一）教学现状

通过本门课的学习，非生物专业学生能够加深对转基因、基因编辑、体细胞克隆、生物信息学、工程菌开发、发酵食品制作开发、仿生技术、人造生物材料、生物医药和污染的生物治理等内容的理解。本门课主要以课堂讲授为主，少数高校设置实验课时，考核方式以课程论文或开卷考试为主。授课过程中，理论教学、实验课堂和生活实践结合有限，多种模式开展有待提升。

（二）存在问题

1.概念和原理理解困难。作为专业性较强、知识面较广的课程，“生物技术导论”涉及五大工程所有知识点、应用案例和发展前沿。对生物专业学生而言，开设生物技术相关课程前需完成如生理、生物化学和分子生物学等课程学习。而对于全校公选课而言，往往2～4个学时需要简要说明一门专业选修课的内容，如：第二章基因工程的内容涵盖“分子生物学”及相关课程内容，对非专业学生而言，知识广度丰富，纵深较大，横深较广，学生难以在课堂上吸收。

2.课程涉及知识面较广，师资配备困难。“生物技术导论”中所涉及的五大工程又可细分为各个子专题，如广义的基因工程可分为动植物的转基因、分子标记、基因编辑、基因组学和信息学等内容;细胞工程则涉及细胞生物学、动物的单细胞克隆技术、植物的组织培养和种质的中长期保存等内容。庞大的知识体量要求任课教师具有扎实而广泛的知识背景。要求1～2名任课教师完全熟悉课程所有知识点具有较大难度，如植物学背景的教师对动物和微生物上的研究涉猎有限;具有食品科学背景的教师在讲授发酵工程和食品生产相关内容上较轻松，涉及生物技术与环境治理方面内容时，则理论基础稍显欠缺[4]。

3.实验课程开设困难。生物学专业中，农林及生命科学专业学生主要进行基因工程、细胞工程、蛋白质工程相关实验操作，食品科学专业学生主要以基因工程和发酵工程实验为主，而针对全校公选课学生则极少开设实验课程。“生物技术导论”课程涉及五大工程理论和应用诸多内容，选修学生背景知识参差不齐，对各实验原理和方法理解程度不一，且实验准备周期长，需要进行操作培训，流程较复杂，部分实验试剂具有一定的毒副作用，对教师能力要求较高，非专业学生操作难度较大。

4.考核方式较为单一。为生物专业本科学生制定相关基础课程和专业选修课程的教学大纲时，会充分考虑学生“动脑”和“动手”环节设置，安排25%～40%实验、实践学时，最终成绩通常由课堂成绩、期末卷面成绩和实验实践成绩三部分组成，考核方式相对丰富、公正。而在全校公选课教学大纲设置中，由于实验实践开展难度大，几乎不设置“动手”环节，考核方式以课程论文考查或试卷考试为主，容易出现不理想的考核结果。

5.思想政治教育较难融合。基于上述问题，当前教学中多囿于基础教学目标，教师在教授过程中在创新思维和人文思想教育方面重视度普遍不够，课程中设置的思想政治教育元素有限，而学生也很难理解现代生物科技发展前沿和教学设计中的思想政治教育元素，最终引起学时浪费和教学质量不高等问题。

三、线上线下混合教育模式的内容

把传统学习方式的优势和网络化学习的优势相结合，教师发挥引导、启发、监控教学过程的主导作用，学生体现作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性，是线上线下混合教育模式的重点内容[5]，具体包括：学习理论、学习资源、学习环境和学习方式的混合[6]。

混合教育模式的主要特征为：采用“线上”和“线下”两种途径开展教学;“线上”为辅，必不可少，“线下”为主，深入教学;充分发挥“线上”和“线下”两种教学模式的优势，重构传统课堂教学。首先，借鉴或建设线上教学资源供学生预习，前移课堂;其次，重点建设线下课程，课堂教学查漏补缺;最后，课堂后及时完成线上线下评估，保证教与学双向反馈。另外，学生在课堂中或课堂后可实时对教师教学质量进行评价，帮助教师及时改善教学内容和方式[7]。

四、混合教育模式对非专业“生物技术导论”教学革新的意义

2018年，教育部《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》中提出需积极推广混合式教学、翻转课堂，构建线上线下相结合的教学模式。线上预习更有利于基础欠佳的非生物专业学生接收生命科学资讯、理解生物技术与自身专业的结合方式，构想跨学科融合的新机制和新方式，培养学生的创新思维。生物技术的线上资源中通常包含大量的实验操作视频，学生通过观看实验视频，模拟操作，可更直接、更具象地建立对生物技术科学的认知，从而缓解实验教学开展难的压力。另外，备课时广泛引用线上资源亦可有效帮助授课教师扩展自身知识面。线下互动式教学鼓励学生与授课教师交互式教与学，可有效提高学生学习的积极性，减少学生因灌输式教育产生的问题。该模式的双向评估性质更系统地了解学生对知识点的掌握程度，以评估结果作为平时成绩更具系统性和合理性。

五、“生物技术导论”相关线上公共课程资源

慕课上的相关资源有：上海交通大学周选围教授等主讲的“生物技术概论”、复旦大学吕红教授主讲的“改变生活的生物技术”及郑州师范学院杨玉珍教授主讲的“现代生物技术概论”;Coursera（www.coursera.org）上的相关课程资源有： 曼彻斯特大学Turner 教授等开设的Industrial Biotechnology、伊坎西奈山医学院Lyengar 博士开设的System Biology and Biotechnology、马里兰大学Leger 教授主讲的Genes and the Human（from behavior to biotechnology）、加利福尼亚圣地亚哥大学Mayfield 教授等主讲的Algae Biotechnology 等。

六、混合教育模式改革“生物技术导论”教学的具体措施

（一）线上投放预习资料和测评试题，前置课堂

授课教师通过制作、借鉴、拉取和共享课程相关资料，通过雨课堂和超星学习通等平台，在开课前发放至班级群，学生在规定时间内，以自主学习或小组合作讨论等形式完成资料阅读或视频课程学习，并完成预习测评。教师通过查看资料学习进度及测评结果，梳理该课程的重点、难点及共同性问题，提前做好相应的课件，准备教辅材料。

（二）线下打造精品课堂，强调互动

教师在课堂上加强重点、难点知识和概念的讲解，削弱背景知识的介绍，同时针对学生存在的共性问题进行答疑，在有限的课时内放大教学效果。学生可通过授课平台发送“弹幕”，直接向教师提问，或发起课堂讨论。教师也可随时组织学生分组讨论，将课堂与实践相结合，鼓励学生参与研究，或向班级群发起线上问答或投票，实时监测教学成效。

（三）线上完成课后测试及教学反馈，促进教改

学生需在规定时间内完成课后练习，对本章节课程教学提出意见和建议，教师通过测试结果评估线下教学中知识点数量设置和学时分配的合理性，也可通过学生对教学质量的反馈及时调整教学方式，同时在不占用线下学时的前提下及时反馈测评成绩。

（四）线上、线下成绩相结合，完善考评机制

将线上预习进度、评测完成情况和反馈意见，作为学生平时成绩考核指标，与线下试卷考核成绩相结合，建立完善的考评机制。

七、教学改革的效果与评价

通过实施以上混合式教育模式的措施，学生提升了对“生物技术导论”课程中重点、难点知识和概念的掌握，对该门课程作为全校公选课的意义有了进一步理解，增进了教与学两方的相互促进与辅助。线上线下混合式教育模式在有限课时内增加理论课程内容和容量的同时为学生提供了线上实验观摩和体验的机会，一定程度上解决了学时与内容不匹配、缺少实验机会等问题。同时，授课教师亦可以通过线上资源提升自身知识储备，在课堂上更流畅地与学生展开互动。课前线上预习生物技术应用实例与科技革新相关报道，成为学生提高对思想政治教育内容理解的有效途径。另外，作业提交、批改、师生答疑及对教学质量评价均可直接线上完成，教师可更便捷地进行教学内容的调整，完善考核机制的同时，减少教学环节的课时占用比例。