新工科背景下沉浸式線上線下混合式教學效果分析
——以“生物技術制藥”課程為例

楊 倩，陳曉樂，吳 鶯，張南文，俞昌喜

(福建醫科大學藥學院，福建福州350122)

伴隨著基因工程、細胞工程、酶工程等生物技術的不斷進步，以抗體藥物、細胞治療、基因治療、疫苗為代表的生物醫藥產業崛起，成為我國“十四五”規劃中重點發展的支撐性新興產業[1]。2020年1月，新冠肺炎疫情在武漢暴發并迅速蔓延全國，在以習近平同志為核心的黨中央的堅強領導下，全國人民眾志成城，抗擊疫情，尤其是生物醫藥產業在新冠肺炎的預防、診斷和治療中發揮了舉足輕重的作用，同時，具備較強創新創業能力的生物制藥專業人才的需求愈發迫切[2]。在“復旦共識”“天大行動”“北京指南”等新工科建設背景下，各高校不斷更新教育理念，推進人才培養模式升級[3]。生物制藥專業作為新工科專業之一應該適應社會發展，樹立創新、綜合、全周期工程的教育理念，大力培養具備卓越實踐、創新能力的高素質復合型生物制藥工科人才[4]。

新工科背景下傳統教育形式已無法滿足生物制藥創新人才培養的需求，存在學生內生學習動力欠缺和創新能力培養欠佳等兩個方面的問題[5-6]。一是受當代新媒體傳播方式的沖擊，學生對知識的接受趨向碎片化，對于線下課堂教學的重視程度不夠、興趣不高，學習的積極性和主動性不足。二是傳統實驗課授課方式單一，互動交流、動手實踐機會不多，導致學生的創新思維不佳、實踐動手能力不足。筆者以福建醫科大學為例，結合新工科建設目標，探討在生物制藥專業本科生的生物技術制藥課程中，應用現代教育教學方法和手段，以學生為中心，依托“互聯網+”線上資源和自主研發的虛擬仿真實驗平臺等開展創新性沉浸式線上線下混合式教學，為高校進行教學模式改革提供實踐經驗與借鑒。

一、課程教學模式的實踐路徑探索

(一)課程教學模式的改革內容

1.優選教學資料，維護線上資源，改進教學內容，保障學習效果。生物技術制藥課程作為生物制藥專業的核心必修課，選用衛生部“十三五”規劃教材、全國高等醫藥教材建設研究會“十三五”規劃教材——《生物技術制藥》，并根據時代發展及時改進教學內容，尤其注意國家法規、規范內容的更新。線上學習的課程引用中國慕課大學平臺的國家級精品在線課程“生物技術制藥”(溫州醫科大學)，以保障課程質量。教研團隊還自主錄制教學微課，以作業或討論的形式提前發布在“超星學習通”平臺，為學生預習和復習理論知識提供有利條件。

2.融合思政元素，培養家國情懷，激發學習潛能。線下理論課程結合教學大綱以PPT形式進行傳統式教學，講授過程中注重思政教育和時事熱點，如在“疫苗及其制備技術”章節的講解中，根據實際教學內容需求，引入陳薇院士團隊艱苦攻關、率先研發重組新型冠狀病毒疫苗(腺病毒載體)的例子，潛移默化植入“大國工匠精神”及“科技文化自信”等思政元素。同時，以新冠疫苗為主線，聯系分子生物學及基因工程等課程知識，與傳統減毒活疫苗、滅活疫苗以及新型核糖核酸疫苗進行對比，更好地講授基因工程疫苗的優缺點，幫助學生串聯零碎知識點，最大限度地激發學生的創新意識。通過學習習近平總書記在第73屆世界衛生大會視頻會議開幕式上講話的內容，即“中國新冠疫苗研發完成并投入使用后，將作為全球公共產品，為實現疫苗在發展中國家的可及性和可擔負性作出中國貢獻”來領會“人類命運共同體”的深刻含義[7]。在課堂上以潤物無聲的方式開展思政教育，培養家國情懷，實現專業培養和文化傳承協同提升。

3.科研反哺教學，結合虛擬仿真，增強實踐能力。線下實驗課以生物工程藥物研發與應用為主線，如在“抗體工程制藥”章節中，充分利用我院自主研發的虛擬仿真實驗平臺，模擬福建醫科大學杰出校友陳列平教授的新型抗PD-1抗體藥物研發過程并“生產成品”；結合福建醫科大學附屬醫院真實腫瘤患者的治療方案，引導學生串聯免疫學、分子生物學以及動物細胞工程制藥等專業知識，分析多克隆抗體、單克隆抗體及基因工程抗體的優缺點，將基礎理論緊密聯系工程實際和臨床實踐，實現“生物制藥廠”走進課堂。

(二)課程教學模式的實施

課程內容以生物技術制藥的發展創新和常見藥物生產案例為主線，以同步教授知識技能和文化育人為教學理念，利用自主研發的虛擬仿真實驗進行沉浸式實驗教學；在實驗教學中引入學科現代新技術，形成融教學、思政、應用和科研為一體的教學流程(圖1)。從教學課程分三階段進行：(1)課前，教師借助“超星學習通”發布課堂預習任務和學習要求，線上統計完成情況和進行學情分析；(2)課中，教師根據線上學情及時調整教授內容，通過熱點時事案例(如新冠疫情及抗PD-1抗體研發等)展示，充分運用該課程的教學視頻資源，開展翻轉課堂，通過福建醫科大學智慧教室進行教學討論，“超星學習通”互動，并總結課程重點、難點；(3)課后，學生利用慕課、“超星學習通”獲取課后復習資源，完成章節課后作業，教師在線上平臺開展討論與答疑互動。

圖1 沉浸式線上線下混合式教學流程

(三)課程完成情況考核

為綜合評價學生掌握知識程度和應用知識能力，建立多元化考核方法，使考核評價環節更具客觀性、可靠性和全面性。課程評價以形成性和總結性評價為主，科學、客觀地評價與分析學生的整個學習過程。具體指標包括：(1)形成性評價指標(包括主動學習和討論互動)，包括課堂簽到(10%)、課程視頻(5%)、課堂討論(10%)、課堂互動(5%)和課堂測試(20%)；(2)總結性評價指標，包括期末考試(50%)，即完成一次期末綜合測試卷。利用多方位、多角度的考核方式既能及時總結和查找教學過程中產生的問題，又杜絕了學生“臨時抱佛腳”，即僅靠期末復習獲得高分現象的發生。同時，靈活多樣的考核方式有利于激發學生學習的主動性，更加全面客觀地反映學生實際學習和應用知識的能力水平。

二、課程教學改革成效

(一)學生層面

生物技術制藥課程以學生的基本理論知識、基礎技術學習和實踐能力培養為中心，以在線精品課程、線上學習APP和智慧教室為載體，根據學生實際學習情況及時調整教學策略。通過沉浸式線上線下混合式教學模式改革的實踐，學生的基本理論知識、基礎技術學習和實踐能力得到了一定程度的提升。學期期末結合形成性評價和總結性評價的期末成績顯示，根據學生實際學習情況調整教學策略后，學生的成績提升明顯。

(二)教師層面

生物技術制藥課程改革結合了傳統教學方式與現代教學手段，授課過程中與時俱進融入了當代生物技術制藥理論、方法與前沿生物藥物的發展，提升了教學成效。課程改革也得到學校教學督導組專家們的肯定，他們在檢查性聽課之后，認為課程團隊教師教學能力強，教學經驗豐富，教學改革有創意，并對教師在課堂上的教態、講課語速及深入淺出的教學方法給予了充分的肯定和贊揚。

三、小 結

2018年9月，全國高等教育會議的召開標志著中國教育進入了現代化建設新階段[8-9]。2018年10月，教育部發文指出，本科教育要“圍繞激發學生學習興趣和潛能深化教學教改”[10]。順應時代變革，響應組織號召，生物技術制藥課程建設中以在線精品課程、線上學習APP和智慧教室為載體引入思政教育元素，將抗擊新冠肺炎等重大事件融入教學，引導學生的討論和思考，實現了立德樹人的培養目標，開闊了學生視野；以虛擬仿真實訓實驗項目和傳統實驗課程為路徑，以學習基本理論知識、技術和培養實踐能力為核心，將教學內容、實踐應用和科學研究融會貫通、協同創新，能夠提高學生實踐動手能力，做到知行合一，協同推進沉浸式、線上線下混合教學模式和“課程思政”改革。

在生物技術制藥課程教學改革的實踐與探索過程中也存在一些問題和不足。一是以虛擬仿真實驗平臺為依托，部分知識點不夠突出，學生學習、吸收程度不夠。二是線上線下教學時間比例還有待調整，根據學生學習反饋，可適當延長線下學習、實驗的時間，達到強化鞏固線上知識學習、技能訓練的目的。三是建立線上線下混合式教學模式的長效機制尤為重要，需不斷完善沉浸式、線上線下混合式教學模式的內容建設，保證其可延續性。

今后的教學設計中應加強理論知識點與生物技術制藥具體實驗環節的關聯設計，豐富知識點內容，合理安排線上線下教學時間，將線上線下混合式教學模式改革向縱深推進。在新工科建設的大背景下，只有立足于專業課程建設，不斷探索新的教學模式，致力于培養具備卓越實踐、創新能力的復合型人才，才能永葆教育鮮活的生命力。