生物工程專業課程線上教學的探索與實踐

薛飛燕 柳春梅 常明明 劉京國

摘 要 2020年初，在教育部“停課不停教，停課不停學”的號召下，各高校迅速響應并部署了線上授課模式開展教學工作落實方案。本文結合生物工程專業課程特點，以北京農學院生物工程專業主干課程“蛋白質與酶工程”“發酵工程”“生物分離技術與工程設備”“生物儀器分析實訓”和“生物工程綜合實訓”為例介紹了實施線上授課模式的探索過程，并總結分享了線上授課的實踐效果。

關鍵詞 生物工程 專業課程 線上教學

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：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 生物工程專業課程教學的特點

生物工程專業是以工為主、以理為輔、工理管結合的復合型專業。各高校因其生物工程專業建設源頭不同課程體系也有些差異，但其應用性和實踐性強的特點是公認的。北京農學院2020年春季學期生物工程專業課程中“發酵工程”和“蛋白質與酶工程”包括理論和實驗教學內容;“生物工程綜合實訓”和“生物儀器實訓”以實驗和實踐為主;“生物分離技術與工程設備”理論教學對綜合應用能力要求高（需要“微生物學”“生物化學”“化工原理”等多門基礎課程知識和一定實踐認知水平）。因此，利用線上教學完成生物工程專業課程教學需要充分考慮專業特點，注重實驗教學和課程間知識聯系的引導，選擇合適的線上教學模式和方法，以保證在線學習和課堂教學質量實質等效。

2 線上教學探索過程

2.1 課程資源整合過程

北京農學院生物工程系自2006年建立以來，經過不斷積累儲備了課程PPT講義和輔助教學視頻等資源，近兩年與北京東方仿真控制技術有限公司合作初步形成了虛擬仿真實驗教學資源，老師們也陸續新建了一些課程資源，2020年又有了可利用免費開放的網絡慕課。面對不同來源的各種資源，首先需要根據生物工程專業特色和不同課程的特點進行有效整合和合理設計以期達到為我所用。以“生物分離技術與工程設備”為例，柳春梅和薛飛燕兩位課程負責老師分別完成生物分離工程和生物工程設備理論部分課程資源整合、共同商討設計學生專題討論環節;生物分離工程部分，柳老師優化了已有PPT講義、錄制了小視頻（約10分鐘微課）、設計作業題和提供了愛課程和色譜課堂等網絡資源，在課前為學生提供PPT講義和微課視頻進行預習，在課上直播PPT內容和回答學生提問，課后作業用于復習鞏固，網絡資源供學生自由選用;生物工程設備部分，薛老師整合了PPT講義、試題庫、動畫演示和網絡課程資源，要求學生課前預習PPT講義完成“課前測試”，課上聽老師直播內容并提問討論，課后完成“課后測試”，課余可自愿選擇愛課程、網易公開課等課程相關資源拓展學習。

2.2 教學平臺運行過程

近年來，網絡授課平臺迅速增加且功能各具優缺點：超星、職教云、雨課堂等國內教學平臺積極響應開放教學平臺;騰訊、釘釘、ZOOM、企業微信等社交平臺也為線上教學提供了方便。北京農學院擁有校內“在線教育綜合平臺”（課程中心），學校通過擴容增速、優化功能和提供全天候技術人員上線服務保障線上教學正常運行。老師們根據生物工程專業課程特點、通過探討交流和嘗試運行，并結合學生實際條件，遵循操作容易、功能適用和效果理想的原則，基本形成了利用“校內課程中心+騰訊會議+雨課堂+微信群”的聯合教學平臺運行線上教學活動。

2.3 授課方式實施過程

線上教學方式主要包括錄播、分享屏幕直播、視頻會議模式等。根據課程特點選擇合適的授課方式至關重要：常明明老師采用直播和交互式教學模式講授“蛋白質與酶工程”，提供了PPT講義、慕課等資源供學生自學，選擇直播課程重點內容，并充分利用課程中心的答疑互動模塊開展師生的互動;劉京國老師根據“發酵工程”課程特點選擇了翻轉課堂的教學模式，課前為學生提供了PPT講義、慕課資源和作業題目，通過批改作業情況在直播課堂上以問題為導向的方式講授;柳春梅老師將生物分離技術涉及的重點內容錄制成5-10分鐘的短視頻微課上傳到課程中心供學生提前預習，直播詳細講授后通過課后作業檢測學生對所學內容的掌握情況;薛飛燕將生物工程設備結構和工作原理的動畫和講義PPT提前上傳課程中心供學生預習，并建設了相應的試題庫，設置了“課前測試”和“課后測試”兩個模塊，學生預習后完成“課前測試”，老師根據測試情況有側重地直播串講課程內容，學生聽完直播后完成“課后測試”;“生物儀器分析實訓”和“生物工程綜合實訓”是兩門實驗實踐課程，均采用了東方仿真模擬平臺開展線上實驗實踐，選擇了與課程原設計內容相同或相近的模塊供學生在線完成操作和測試。

2.4 課堂管理摸索過程

“增加考勤和加大平時作業的考核力度，讓學生更加重視線上課程的學習”是比較公認的在線教學課堂管理的有效方法。該方法的應用如果適度增加技巧性、合理性和趣味性收效會更佳：如劉京國老師利用反轉課堂，通過增加課堂問答互動，即“問題導向”提高了學生課堂管理質量;常明明老師每周要求學生提交課堂筆記通過筆記質量考核平時成績，即“任務導向”保證了學生課堂管理整體水平;薛飛燕老師就生物反應器類型教學內容設計了學生分組討論完成“不同類型生物反應器結構特點及應用”并PPT在線展示的環節，即“角色互轉”增強了學生參與課堂管理的積極性;柳春梅老師有時會利用雨課堂拋出一個問題要求選擇其反面答案來調節課堂氣氛，即“出其不意”提高了課堂趣味性和學生自覺性。

3 線上教學實踐效果

3.1 充分調研學生實際情況，確保設計安排與條件保障相吻合

為更好完成線上教學，首先充分調研學生端的實際條件，如具備硬件設備和網絡條件等。北京農學院“生物分離技術與工程設備”課程是生物工程專業的必修課、是生物技術專業的選修課，在上課前就“學習設備、學習平臺、已修課程、授課時長和授課方式”等各方面設計了問卷調查，了解了學生學習環境、學習基礎、學習意愿后再開展線上教學活動。通過充分調研再安排課程實施結果表明，教師課程設計和學生端條件保障不會沖突，如學生普遍反映喜歡直播授課方式也具備直播學習條件;學生感覺到了被尊重和理解，也會報以尊重和理解的態度對待老師和課堂;提高了課堂效率，保障了教學質量。

3.2 精心設計測試考核模塊，追求課前預習與課后鞏固相配合

通過不同方式設計“測試考核模塊”對課程教學效果保障至關重要。“課前測試”可以讓學生以問題為導向提高自學效率，測試結果對教師直播授課設計提供了第一手資料;“課后測試”學生一方面鞏固了直播課程內容，另一方面因測試分數往往高于課前測試而增強了“自信心”和“獲得感”。如此，通過測試課前預習和課后鞏固相配合，課程學習效果明顯增強。需要強調的是，“測試考核”配合課堂授課效果雖好，但需要掌握好測試任務量和設計好難易度，否則會適得其反。

3.3 高效利用仿真模擬平臺，實現理論知識與實踐操作相結合

生物工程專業具有應用性強的特點，其課程如果單純采用理論知識灌輸學習的方式，無實踐操作配合，很難全方位鍛煉其實際應用技能。虛擬仿真平臺正好可以解決這一問題，讓學生有身臨其境的感覺在線操作設備，運行工藝、檢測控制質量等;同時，如果操作失誤，系統會自動報警，糾正操作流程;在理論知識學習中實踐操作、在實踐操作中理解和消化理論知識。“生物儀器分析實訓”和“生物工程綜合實訓”利用東方仿真平臺模擬了生物儀器分操作和青霉素發酵工藝調控，學生普遍反映對理論知識的理解更加深刻。

3.4 用心疏通師生交流渠道，實現合作學習與心靈溝通相融合

線上教學一方面可以利用QQ、微信等社交平臺可以實現師生的交流溝通，另一方面也可以充分利用校內線上平臺交流互動為課程建設留下寶貴的資料。如“蛋白質與酶工程”課程學生充分利用課程中心“答疑討論”（下轉第151頁）（上接第148頁）模塊相互提問解答，營造了合作學習的良好氛圍;“生物分離技術與工程設備”課程老師設計了“課程學習剪影”模塊，老師通過圖片和文字向同學們分享了自己在線授課的情景、心情、付出和收獲;學生也同老師說了好多知心話，有的反映自己最初不喜歡生物設備這些復雜冰冷的東西，通過觀看課程中心動畫演示、直播課上老師講解和分組討論學生的影響漸漸喜歡上這些東西，有的分享了當時分組討論時緊張的心情和認真準備的過程，有的分享了自己上課時手機、電腦、筆記本齊上陣的課堂學習情景;還有的甚至說自己挺喜歡線上學習這種方式，感覺比線下課堂的學習效果還好。

基金項目：北京農學院2020年生物工程核心技術應用教學團隊建設項目（5046516642/030）

參考文獻

[1] 于亞萍.新形勢下“線上+ 線下”混合式教學模式探析[J].現代農業科技，2020（10）：98.

[2] 張澤義.高等教育在線教學模式的實踐與啟示[J].現代商貿工業，2020（36）：115-116.