生化分離與分析技術課程混合式教學模式改革探析

李濤，徐玉芳，岳巖磊，李會強，劉田田，王瀟然，張小霞

（1.河南農業大學 生命科學學院，河南鄭州 450046；2.河南中醫藥大學 中醫藥科學院，河南鄭州 450046）

1 生化分離與分析技術課程教學現狀

生物技術作為21 世紀的前沿學科，以生物學、化學和工程學基本原理為基礎，利用生物體（植物、動物和微生物）或其組成單元及成分（細胞或酶）為生產載體，為人類提供服務[1]。近些年，現代生物技術領域發展迅速，利用生物轉化特征生產化工產品，尤其是傳統化工手段難以獲得的新產品，能夠有效解決能源危及和環境污染等問題。現代生物技術手段有望帶動大規模的產業變革，因此，社會急需高層次生物技術人才，以持續推動生產力發展。

生化分離與分析技術是生物技術專業的核心知識領域和知識單元。作為生物技術專業的核心專業課程，生化分離與分析技術課程是在完成生物化學課程學習后，進一步對經典生化技術進行系統地論述學習，并結合新的應用實例討論這些技術的拓展和融合。該課程主要介紹層析、離心、膜分離等生物質分離、純化中所需技術的原理和應用。該課程在傳統教學中存在的問題有：（1）知識體系較為龐大，知識點較為零散；（2）雖然課程教學安排為理論教學與實驗教學交叉進行，但學生普遍存在片面的主觀認識；（3）學生對知識的串聯能力得不到鍛煉，分析和解決實際問題能力欠佳[2]。

鑒于生化分離與分析技術課程在生物技術專業人才培養中的重要性，打破現有教學模式，創建更加符合國家對生物技術人才需求的創新教學模式勢在必行。

2 現代“金課”教學標準與意義

2018 年6 月，在教育部召開的新時代全國高等學校本科教育工作會議上，時任教育部部長陳寶生提出：對大學生要合理“增負”。同年8 月，教育部印發《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》，提出要淘汰“水課”，打造“金課”[3]。

“金課”可以歸結為具有“兩性一度”的一流課程：即高階性、創新性和挑戰度[4-5]。第一，高階性是指知識、能力、素質的有機融合，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維。第二，創新性體現課程內容的前沿性、時代性，教學形式的先進性、互動性，學習結果的探究性和個性化。第三，挑戰度是指課程需要有合理的難度，教師備課、學生學習和思考需要時間作為基礎保障。對于生化分離與分析技術這一類技術及應用課程，最大的教學難點在于傳統的教學方式無法使學生對知識融會貫通，無法使學生獲得靈活解決實際問題的能力。而“金課”標準中的“高階性”的要求不僅僅是簡單的知識傳授，而是知識、能力、素質的結合；對畢業認證的一個關鍵要求，就是畢業生所具有的解決復雜問題的綜合能力和高階思維。

隨著互聯網技術的快速發展，混合式教學成為打造“金課”的主要途徑，能夠將線上、線下教學優勢有機地進行結合[6]。在凸顯兩種教學模式各自優勢的同時，又相互補充。傳統的線下教學，教師能夠最大限度發揮引導作用，啟發學生思考，同時學生也能最大限度發揮主觀能動性，積極參與互動。而多元化的線上教學不受時間、地點等因素的限制，可以充分利用碎片化時間[7]。混合化教學的最大優勢在于能夠充分借助豐富的網絡教學資源[6-7]，實現內容實時更新，增加時效性、趣味性和挑戰性，優化教學模式和策略，最大限度激發學生學習積極性與參與度，最終達到培養創新型人才的目的[8]。混合式教學更能實現差異化教學，根據學生的不同學習程度設計個性化教學方案，讓每位學生積極參與教學活動。綜上，打造符合“金課”標準的混合式課程教學模式是解決生化分離分析技術課程現有教學問題的有效方案。

3 混合式教學模式應用于生化分離與分析技術課程教學設計

3.1 教學內容改革

首先，生化分離與分析技術課程的一大特點是知識點繁多，難以形成系統的課程體系，因此，需要結合學生已學過的生物化學課程進行講解，將知識點系統化，突出綜合性和實用性，達到提高學生專業技能的目的[9]。其次，本課程的核心任務是培養學生熟練掌握生物質提取和分離的生化技能，在課程內容設計時，應考慮改變傳統章節的教學模式，以天然化合物的分離純化為主線，著重分類講解常用分離技術原理及特點。最后，線下實踐是該課程的重要內容，建議設置系統的、關聯度強的“生產線”實踐環節，例如：利用大腸桿菌進行某酶的純化及活力測定，該實踐流程中包括菌體的培養、誘導表達、菌體收集、細胞破碎、蛋白純化、濃度檢測及活力測定，總體上以典型的生產流程為標準，可以讓學生系統完成產物分離純化生產過程的學習。

3.2 教學方式改革

在教學方式上，要充分發揮混合式教學模式的優點。線上教學主要體現在預習和復習的學習環節中。課程組構建了MOOC 課程網站，包含課件、授課視頻、思維導圖及相應的試題庫，能夠滿足學生的自我檢測需求；同時，課程網站還提供了規范化的實驗視頻與動畫。建議每次線下授課前，要求學生進行線上預習，總結問題并反饋給教師，教師據此可以了解學生的問題所在，明確教學難點。

線下教學是打造“金課”的另一個重要環節，傳統教學方式難以激發學生興趣，在技術類課程教學中，該問題尤其突出。因此，建議采用多種形式相結合的線下教學模式，增設反轉課堂、專題討論等環節，發展“學生—教師”雙主體的教學模式，以最大限度激發學生的自主學習熱情[10]。增加引導式教學比例，在線上預習的前提下，將提問引入線下教學，例如，“大家知道層析技術嗎？知道與層析技術相關的科研成果獲得了幾次諾貝爾獎嗎？”以此激發學生求知欲，并進一步開展相關專題討論，根據討論結果，選派各組學生就最新的技術進行展示匯報。

利用豐富的線上教學資源，充分結合設定好的線下教學模塊，建設“線上—線下”混合式教學模式。例如，在“層析”這一分離技術的降解過程中，涉及很多數學推導，難度較大。利用多媒體教學、廣泛收集線上材料，多利用圖示和動畫展示教學方式，能夠有效幫助學生掌握相關難點內容。在圍繞“層析”建設微課時，可以采用2D 與3D 動畫展示層析中固定相的結構特點，通過3D 建模呈現層析柱中分離介質的三維空間結構，通過2D 動畫呈現整個層析的結合和洗脫流程，結合教師提問環節，引出“內水體積、分配系數”等數學概念，然后引導學生進行數學推導，提高學習效率。利用微課還可進行延伸學習，學生通過掃描微信二維碼可對教學視頻重放，并進行自我檢測和完成課后習題，也可加入開放性的討論。教師應鼓勵學生進行課后討論，并進行線下的展示討論，以反轉課堂形式實現學習內容的深化。

3.3 考核評價體系改革

科學合理的考核評價體系是實現優質教學管理的重要一環[11-12]。在“金課”標準要求下，傳統課程考核評價體系也需要進行相應的改革，構建“線上—線下”混合考核評價體系。在實現互聯網技術與課堂教學有機結合的同時，進行課程考核評價體系改革，進一步體現出混合式教學的優勢。傳統“平時考查+期末考試”考核模式的弊端主要有：（1）過于注重理論，學生主體性被忽視；（2）缺乏針對性的考核指標；（3）考核機制不完善，無法滿足混合式教學模式發展。因此，構建符合“金課”標準的考核評價體系刻不容緩。

首先，應轉變考核理念，突出以學生為主體的考核理念。在混合式教學模式中，網絡測試平臺發揮重要作用，應鼓勵學生利用線上資源進行自主考核，將線上考核納入考核評價體系。其次，應構建多元化考核方式，實現全過程考核[13]。利用在線評測機制，將自主考核融入教學全過程，在課前預習成效、課堂教學考核、課后復習成效三個層次實現“教學考”有機融合。最后，要細化混合式教學考核指標的權重，適當提高線上考核的權重賦值，加強實踐考核，真正實現課程“解決復雜問題的綜合能力和高級思維”達成程度的合理評價體系[14]。

4 結語

混合式教學是線上教學與傳統課堂教學有機結合的一種新的教學模式，其教學方案、教學內容和學習方式更加豐富靈活，已經成為建設一流本科專業的重要教學模式。“金課”標準中的“兩性一度”是衡量混合式教學成效的標準，對生化分離與分析技術課程進行“金課”標準的混合式教學模式構建，能夠極大推動生物技術專業教學體系的完善。線上自主學習和線下課堂教學的有機結合能夠有效解決生化分析與分析技術課程傳統教學的諸多問題，有助于我國生物技術專業人才培養質量的提升。