面向非生物專業的“現代生物學技術”課程教學改革探索
——以北京林業大學野生動物與自然保護區管理專業為例

(北京林業大學生物科學與技術學院，北京 100083)

專業課程是本科教育教學的重要載體。據統計，2016年北京高校共開設6.1萬余門專業課程，總量是4 844門公共必修課的10多倍，突顯出專業課程在課程教學體系中的主體地位。專業課程需要系統的教學設計，這是課程建設的基本規律和共識，更是課程教學改革的重點。專業課程教學設計包括教學大綱的制定、教學計劃的安排、教學內容的優化、教學方式的創新等諸多環節，涉及了從課程準備到教學評價的全過程，是一項“系統工程”。

一、面向非生物專業的“現代生物學技術”課程教學特點及存在的問題

“現代生物學技術”作為面向野生動物與自然保護區管理專業新開設的專業基礎課程，其教學內容涉及了生物化學、分子生物學、遺傳學、細胞生物學、動物學、植物學、生態學、生物進化學等多學科領域，課程覆蓋面廣，學科前沿性強，兼具了基礎綜合性、通識實踐性等多項要求[1]。

筆者通過與野生動物與自然保護區管理專業的學院管理者、部分任課教師及往屆學生的座談討論以及對以往面向非生物專業學生開設“現代生物學技術”課程情況的調研分析發現，“現代生物學技術”課程教學存在一些急待解決的問題：一是課程定位與野生動物與自然保護區管理專業培養方案的匹配度不高，沒有很好地對接該專業的需求；二是課程理論授課內容的系統化程度不高，重要知識點和關鍵技術內容過于空泛、過于陳舊，需要進一步梳理完善；三是實驗教學體系和設計不夠精準健全。

二、面向非生物專業的“現代生物學技術”課程教學定位

為了解決“現代生物學技術”課程教學存在的問題，教師需要落實以學生為本的教學理念，立足非生物專業人才培養的需求和學生的實際情況，進行生物技術類課程教學改革的設計，多維度探索課程教學改革的新路徑[2]。筆者結合調研情況，明確了課程建設的目標定位是：堅持以創新型人才培養為導向，以解決生物技術相關的科學問題為驅動，構建完整的現代生物學知識框架為著力點，大力推進探究式、實踐式、互動式教學創新，以實現課程教學目標。面向非生物專業學生開設的“現代生物學技術”課程的教學定位見圖1。

圖1 面向非生物專業的“現代生物學技術”課程建設目標

三、面向非生物專業的“現代生物學技術”課程教學改革的指導思想

(一)堅持立德樹人的教育理念

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

“現代生物學技術”課程知識蘊含著創新、綠色文明的文化內涵，有著豐富的思想政治教育資源，教師需要將顯性教學與隱性教學相結合，推進課程的思政教育。在課程教學過程中，筆者從學科歷史的縱向維度挖掘現代生物技術的學科文化淵源和價值，充實相應的思政元素和典型案例，加強課堂互動，有效滲透正確的思想價值觀，引導學生探究生物技術知識體系中存在的唯物主義、辯證法等科學思想，進一步發揮專業課程的育智育徳主渠道功能[6]。

(二)注重課程教學內容的多學科交叉融合

“現代生物學技術”課程涉及了多學科知識，具有較強的綜合性，所以課程教學需要教師由個體行為向團隊協作轉變，建設多學科相互支撐的課程教學團隊。因此，課程教學應打破學院之間、學科及專業之間的壁壘，突出共建共享的理念[4-5]，深入開展教學互動研究，定期交流教學思想和經驗，相互觀摩切磋教學方法，逐步形成多學科交叉融合的課程教學團隊。學院可嘗試組建由生物學科帶頭人、理論教學教師、實驗課程教師等組成的多合一式的教學創新團隊，打破重科研、輕教學的狀態，以嚴謹的學術規范推動教學創新，避免走低層次重復性教學的老路。學校應加大支持力度，選擇若干門具有代表性的專業課進行課程教學團隊的建設，推動形成課程建設的合力，確保課程教學改革的精準化發展。

(三)注重創新課程教學模式

構建“探究式、實踐式、互動式”教學模式，必須要大力倡導科教融合。筆者在確保課程教學內容體系完整性的基礎上，根據專業的特色方向，設置了課程知識點的前置式學習、專業前沿知識導讀、專題研討等教學環節，大力推行以需求、問題為導向的案例式、啟發式、討論式、參與式授課方式，激發學生的學習動力，促使課堂教學由單一的線性接受方式向互動式的轉變，促使學生將自主學習和研究性學習相結合。

隨著“互聯網+”時代的到來，海量的現代生物技術數字網絡教育資源為課程教學模式的優化提供了資源保障[3]。筆者收集了國際有關現代生物技術的高質量紀錄片和優質公開課，將現代生物技術最新研究方法引入課程教學，并建立了教學輔助資源庫。同時筆者還系統梳理了美國國立生物技術信息中心、小木蟲、華大基因、生物谷等現代生物學研究主流網站，將其提供給學生，引導學生查找現代生物學熱點文獻資料，并在課前5分鐘進行文獻分享，以更好地調動學生自主學習的積極性。

四、面向非生物專業的“現代生物學技術”課程教學改革實踐

(一)優化課程教學內容

調研是優化課程教學內容的前提。2018年，“現代生物學技術”課程教學團隊依托問卷星平臺，面向開設“現代生物學技術”課程的野生動物與自然保護區管理專業的學生進行了問卷調查。問卷星平臺調研結果顯示，70%以上的學生對生物學有較強興趣，但是他們的生物學知識儲備相對薄弱，有關生物學知識的獲取途徑主要來自于高中的生物課程及網絡相關知識。此外，該專業學生對課程的主要需求和關注點在基因工程和細胞工程，73%的學生對基因工程感興趣，他們希望通過課程學習能掌握基因克隆技術、基因轉化技術，這與該專業人才培養方案的要求基本吻合。學生對“現代生物學技術”課程的興趣情況及學生對現代生物學技術5大工程的興趣情況見圖2、圖3。

1.優化課程教學內容

基于調研結果，課程教學團隊對“現代生物學技術”課程教學內容進行了優化，提出課程教學內容要重視基礎性、系統性和實踐性，圍繞現代生物技術5大工程進行課程教學內容的優化，構建理論教學體系。課程教學團隊將40學時的理論教學環節分為11部分，其中生物學總論、生物技術與農業、生物技術與環境能源、生物技術安全性及應對措施、生物技術發明創新的保護等章節分別設置為2個學時，共計10學時。對于作為課程重點內容的生物技術生化基礎、基因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程、蛋白質工程則設置為30學時，其中生物學的基礎理論部分的生物技術生化基礎為12學時，對學生較為感興趣的、貼近生物學前沿技術的基因工程設置為8學時。優化后的課程教學體系既強調了現代生物學基礎理論、確保了非生物專業學生的生物基礎知識的構建，也強調了非生物專業需求多樣性的特點。

圖2 學生對“現代生物學技術”課程的興趣情況

圖3 學生對現代生物學技術5大工程的興趣情況

2.精心選用高質量的課程教材和教學參考書

教材是課程建設的基礎。隨著現代生物技術的迅猛發展，知識更新的頻率越來越快，但能涵蓋先進現代生物技術的教材卻不多。為了選出適合“現代生物學技術”課程的教材，教學團隊遵循基礎知識與現代研究成果相融合、知識編排應有系統性與連貫性的原則，經過認真篩選，確定了宋思陽和樓士林主編的《生物技術概論》(第四版)作為課程主要教材，同時為學生開列了9本教學參考書，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置方法，不僅有利于學生準確把握課程教學知識體系，也有助于學有余力的學生進一步拓展學習內容，提升知識結構的層次。

(二)探索啟發式、互動式課程教學方法

教學方法的創新是實現課程教學目標的重要途徑。“現代生物學技術”課程新概念多、前沿知識多、教學難點多，而學生的生物學基礎相對薄弱，因此需要不斷創新教學方法，以有效調動學生學習的積極性。

1.圍繞學科熱點問題開展啟發式教學

首先，課程教學團隊采取了教授、副教授雙主講的方式，借助自然保護領域的現代生物學熱點問題，開展啟發式教學。筆者在每次上課前，會為學生設置1～2個大問題，讓學生在授課期間進行思考，帶著問題進行學習。每章節的教學結束后，學生將以作業的形式提交他們關于課程問題的解決報告，引導學生就各自的報告展開多角度的討論，加深學生對課程知識的掌握和理解。例如在基因工程課程內容講授結束時，因為正值紅葉繽紛、色彩絢爛的秋季，所以筆者將課程作業設定為克隆一個與葉片顏色相關的基因，并進行外源植物的遺傳轉化。通過這種作業形式，將基因工程中的知識點緊密串聯起來，達到復習知識、將知識融會貫通的目的。

2.利用移動網絡平臺開展線上線下互動教學

微信平臺為學生與教師的交流提供了便利條件，筆者將一些與生物學相關的最新研究成果提供給學生，讓他們在課下進行研究學習，開闊他們的專業視野。同時，針對學生自主學習過程遇到的問題或作業中的疑難點，筆者也會在微信群里給予及時解答。這種教學互動使學生和教師實現無障礙的全天候交流，彌補了課堂教學學時不足的弊端，提升了課程教學效果[7]。

同時，課程教學團隊還利用慕課等教學資源，在課間播放現代生物學相關的網絡公開課，展示一些學生難于理解的知識點，縮短了學生與課程內容的距離，提高了教學效果。

(三)加強實驗教學

1.構建“四必做”+“兩選做”的分層實驗教學體系

實踐性是“現代生物學技術”課程的突出特點。為此課程教學團隊設計了40學時的實驗教學環節，構建了“四必做”+“兩選做”的分層實驗教學模式，以全面提升非生物專業學生的生物學實踐動手能力，幫助學生形成從微觀角度分析生物現象的思維方式。

“四必做”是“現代生物學技術”課程實驗教學必作的4個大實驗，包括植物組織培養、植物DNA的提取和檢測、目的基因克隆及表達載體構建、農桿菌介導的目的基因轉化(煙草)。這4個大實驗涵蓋了驗證性實驗和綜合性實驗技術，有助于培養學生的綜合實驗能力。

“兩選做”是指轉基因植物RNA鑒定、重組蛋白檢測2個實驗。選做實驗需要綜合性實驗技能和設計性實驗思維，這是為學有余力的學生提供的創新性實驗。

例如，針對野生動物與自然保護區管理專業的學生開設了細胞工程的相關實驗，包括動物細胞傳代與復蘇、植物(煙草)的增殖與擴繁和微生物(黑曲霉)的純化培養，以提高自然保護區專業學生進行物種保護的技術能力，見圖4。

圖4 面向野生動物與自然保護區管理專業開設的“現代生物學技術”課程的部分實驗教學內容

2.充分利用實驗教學資源，加強學生實驗動手能力的培養

學用結合是提升實驗教學效果的重要途徑。課程教學團隊充分利用生物學院現有的開放式教學實驗中心的資源優勢，將課程理論教學與實驗教學高度對接。“現代生物學技術”課程實驗在4個實驗室開展，分子生物實驗室對應了基因克隆和載體構建、微生物實驗室對應了黑曲霉的純化培養、遺傳實驗室對應了DNA的提取、細胞實驗室對應了動物細胞的傳代和復蘇等，實驗條件的優越性保障了實驗的順利開展，極大地提高了學生的實驗能力。

五、面向非生物專業的“現代生物學技術”課程教學改革的成效

通過對學生的訪談和調查，學生普遍認為自己上課的興趣、積極性和主動性提高了，能主動參與課堂討論，自發與教師進行互動，并提出自己感興趣的專業知識問題。有學生在課后反饋說：“現代生物學技術”這門課教會我們從宏觀、微觀兩個角度來研究生物學問題，有助于增強我們對自然保護區專業知識的理解。還有學生在課程學習結束后表示對生物學專業更加感興趣，并立志將來報考生物學方向的研究生。還有2名學生加入了生物專業大學生創新活動，進一步提高了交叉學科的實踐創新能力。

據統計，2018年學生的期末考試成績與上一年相比平均提高3.6分，實驗報告撰寫成績均在85分以上。筆者通過隨堂提問，根據對學生回答問題情況的分析，可以推測70%以上的學生較為深入地閱讀了教學參考書。同時，課程指導微信群始終維持較高的活躍度，有85%以上的學生都通過微信群與授課教師進行了互動交流。這表明，課程教學改革激發了學生自主獲取前沿知識的自覺性，教學成效初步顯現。