教師科研進(jìn)課堂
——提升生物化學(xué)B 課程設(shè)計(jì)與應(yīng)用環(huán)節(jié)

謝麗瓊，楊 潔，寧雪飛

（新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830000）

中共中央辦公廳印發(fā)的《關(guān)于深化教育體制機(jī)制改革的意見(jiàn)》明確要求培養(yǎng)學(xué)生終身發(fā)展、適應(yīng)時(shí)代要求的關(guān)鍵能力［1］。因此，工程人才關(guān)鍵能力已成為“工科教育認(rèn)證”對(duì)人才培養(yǎng)的最終要求。

生物工程專業(yè)課程中，“生物化學(xué)”是生物分離工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程、酶工程等的先修課程和工程教育認(rèn)證體系的核心課程［2-3］，主要從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面支撐整個(gè)生物工程專業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)。教育部工程質(zhì)量報(bào)告的內(nèi)容［4］，和兄弟院校生物工程認(rèn)證的實(shí)踐，認(rèn)為認(rèn)證要求該課程培養(yǎng)學(xué)生物質(zhì)制備、分離純化、分析鑒定等綜合能力，和為生物制造過(guò)程中復(fù)雜工程問(wèn)題研究奠定基礎(chǔ)。生物化學(xué)B 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，考察了學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的操作和學(xué)習(xí)，理論知識(shí)和實(shí)踐思維結(jié)合和輸出的能力，打破了知識(shí)單向傳遞，讓實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)找到落腳點(diǎn)，從而有意識(shí)地提升整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程。最終，課程達(dá)到學(xué)生課前帶著興趣參觀，課上帶著問(wèn)題動(dòng)手，課后帶著思考設(shè)計(jì)的效果。

一、生物化學(xué)B 學(xué)情分析

生物化學(xué)B 實(shí)驗(yàn)課程在大三第二學(xué)期開(kāi)設(shè)，此時(shí)學(xué)生已基本完成本專業(yè)重要專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，已具備實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，進(jìn)入知識(shí)的歸納總結(jié)和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新階段。這一階段的綜合性實(shí)踐教學(xué)重點(diǎn)在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。專業(yè)實(shí)踐課程內(nèi)容中開(kāi)放環(huán)節(jié)的設(shè)置，是為了應(yīng)對(duì)學(xué)生“按圖索驥”“提線木偶”式的實(shí)驗(yàn)［5］，解決“如何真正調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考”的“痛點(diǎn)”問(wèn)題的有益嘗試，是實(shí)質(zhì)性推動(dòng)復(fù)合型人才培養(yǎng)的需要。

（一）學(xué)生的學(xué)習(xí)需求

課程組在對(duì)學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，通過(guò)生物化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，有77.78%的學(xué)生對(duì)生命科學(xué)研究產(chǎn)生了興趣，有76.8%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程中教師應(yīng)該起引導(dǎo)作用。學(xué)生需要什么樣的實(shí)驗(yàn)課程呢？

1.學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程較難，希望實(shí)驗(yàn)課程是有趣的。問(wèn)卷顯示，52%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程比較難，54.11%的學(xué)生希望實(shí)驗(yàn)課程是有趣的。與結(jié)果明確的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)相比，72.46%的學(xué)生希望開(kāi)設(shè)前后內(nèi)容連貫的難度較大的系列實(shí)驗(yàn)而不是獨(dú)立實(shí)驗(yàn)。說(shuō)明學(xué)生并不畏難，要求課程內(nèi)容有趣、吸引人。

2.學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程很重要，希望課程內(nèi)容來(lái)源于實(shí)踐。由于生物化學(xué)理論課程較難，59.9%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程是對(duì)理論教學(xué)的有益補(bǔ)充，29.95%希望課程內(nèi)容來(lái)源于實(shí)踐，但僅16.43%認(rèn)為實(shí)驗(yàn)接近實(shí)際生活。大四學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的要求比例明顯區(qū)別于低年級(jí)（圖1-A 所示）。說(shuō)明隨著專業(yè)課程內(nèi)容的掌握，高年級(jí)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的要求發(fā)生了變化，更加認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)課程對(duì)專業(yè)知識(shí)掌握的重要性。

圖1 不同年級(jí)大學(xué)生對(duì)生物化學(xué)B 內(nèi)容的需求分析

（二）創(chuàng)新前的課程教學(xué)模式

修訂前的生物化學(xué)B 課程教學(xué)問(wèn)題如下：

1.實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容以驗(yàn)證性為主，綜合性設(shè)計(jì)性不強(qiáng)。2016版教學(xué)大綱中，實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)的多是偏理論的驗(yàn)證性的內(nèi)容，缺少應(yīng)用環(huán)節(jié)，比如經(jīng)典的“酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)測(cè)定Km 和正交法測(cè)定幾種因素對(duì)酶活力的影響”實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系較弱。相比經(jīng)典的米氏常數(shù)Km 計(jì)算實(shí)驗(yàn)，超過(guò)65%的學(xué)生對(duì)新疆乳制品鑒定，生物產(chǎn)品廢渣綜合利用等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更感興趣，乳制品摻偽鑒定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇更是超過(guò)了80%。因此學(xué)生對(duì)來(lái)源于實(shí)踐的科學(xué)問(wèn)題展現(xiàn)了天然的親和力。

2.課程內(nèi)容全部來(lái)自傳統(tǒng)教材，沒(méi)有開(kāi)放自選環(huán)節(jié)，教師能動(dòng)性差。生命科學(xué)技術(shù)手段發(fā)展迅速，教材選取的內(nèi)容通常都是滯后時(shí)代發(fā)展的，教師主動(dòng)性受到限制。

3.缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的全過(guò)程評(píng)價(jià)的手段。調(diào)查顯示，有約36%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能反映學(xué)生課程掌握情況。

二、生物化學(xué)B 課程創(chuàng)新設(shè)計(jì)

生物化學(xué)B 實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新性在于突出學(xué)生綜合和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在課程內(nèi)容、課程模式、課程考核環(huán)節(jié)多點(diǎn)創(chuàng)新，建立了一個(gè)綜合、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)達(dá)到60%的內(nèi)容體系。開(kāi)放、互動(dòng)、研究性的課程模式發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用和學(xué)生的主導(dǎo)作用；多樣的設(shè)計(jì)考核環(huán)節(jié)，有利于學(xué)生獨(dú)立思維和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。

（一）貫穿式課程的精心設(shè)計(jì)

課程組成員從相關(guān)教師的科學(xué)研究過(guò)程中凝練出有專業(yè)和地域特色的、適合課堂教學(xué)開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加入實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)放自選內(nèi)容中。打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容局限在實(shí)驗(yàn)室［6］，增加課前科研平臺(tái)學(xué)習(xí)和課后創(chuàng)新設(shè)計(jì)的提升環(huán)節(jié)。

課前通過(guò)在教師科研平臺(tái)的參觀學(xué)習(xí)，從內(nèi)容上吸引學(xué)生。開(kāi)放設(shè)計(jì)包括來(lái)自教師科研的一組特色實(shí)驗(yàn)：特種乳中摻偽的蛋白-核酸檢測(cè)；作物種子純度鑒定；亞麻籽餅粕多糖提取工藝實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以根據(jù)興趣有選擇地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教學(xué)過(guò)程中，課程主要通過(guò)多媒體講授、雨課堂回顧理論和重點(diǎn)步驟提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)小視頻等多種方式將學(xué)生注意力始終集中在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中和如何通過(guò)技術(shù)手段解決生物學(xué)實(shí)際問(wèn)題上，同時(shí)在實(shí)操的過(guò)程中引入對(duì)相關(guān)實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的思考。

學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容掌握情況的分析，不僅包含傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)分析和思考環(huán)節(jié)，還增加了學(xué)生組隊(duì)共同完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)小論文部分。課后小論文側(cè)重理論解決實(shí)際問(wèn)題的貫穿式設(shè)計(jì)的考核；整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程協(xié)助學(xué)生完成了理論到實(shí)踐再到新的實(shí)踐的高層次循環(huán)。同時(shí)，學(xué)生課后參與到教師的科研工作中或者畢業(yè)后去生物企業(yè)工作，這兩方面的反饋在教師科研工作中也能得到進(jìn)一步體現(xiàn)，進(jìn)而指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的調(diào)整和更新。

（二）思政教育融合在專業(yè)課程內(nèi)外

生工專業(yè)學(xué)生約78%來(lái)自新疆南、北疆地區(qū)，畢業(yè)生主要服務(wù)新疆地方經(jīng)濟(jì)。課程內(nèi)容圍繞熱愛(ài)專業(yè)、關(guān)注學(xué)院教師發(fā)展、自信新疆生物行業(yè)的發(fā)展展開(kāi)，更好地貫徹了教育部思政教育融入專業(yè)課堂的理念［7］。

新疆有極具地方特色的生物制品企業(yè)，比如天潤(rùn)生物科技、旺源駝奶等奶制品企業(yè)，西域種業(yè)、紅帆生物等生物科技公司，部分企業(yè)還在新疆本地占據(jù)主導(dǎo)地位。生物化學(xué)B 課程開(kāi)放自選部分根植本學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)的研究，依托新疆駱駝產(chǎn)業(yè)工程中心和國(guó)家瓜類工程中心的建設(shè)，從農(nóng)業(yè)生物工程和乳制品生物工程實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，內(nèi)容涉及生物工程上游原料到下游產(chǎn)品檢測(cè)、開(kāi)發(fā)的一系列過(guò)程。學(xué)生通過(guò)課上、課下的理論、實(shí)驗(yàn)技能學(xué)習(xí)和思考，本專業(yè)內(nèi)容和本地區(qū)的專業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展真正走進(jìn)了學(xué)生的心里，不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)本專業(yè)的認(rèn)同感，還增加了投身本地生物科技行業(yè)建設(shè)的決心和信心。

三、生物化學(xué)B 創(chuàng)新教學(xué)評(píng)價(jià)與效果

生物化學(xué)B 自選部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新，使得教師科學(xué)研究融入課堂，核心價(jià)值觀引領(lǐng)課堂，知識(shí)、技能和創(chuàng)新思維貫穿課堂。課程創(chuàng)新的效果體現(xiàn)在學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的認(rèn)可度和課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的推廣價(jià)值上。

（一）學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中得到知識(shí)—技能—?jiǎng)?chuàng)新思維的鍛煉

以往實(shí)驗(yàn)課程考核，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫占比很大。新的生化B 教學(xué)模式下，學(xué)生在課前、課中、課后不同的教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)雨課堂、微視頻、課程論文等不同的手段，得到知識(shí)—技能—?jiǎng)?chuàng)新思維的鍛煉。對(duì)于雨課堂對(duì)課程內(nèi)容全過(guò)程的銜接，82%的學(xué)生認(rèn)為對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和操作很有幫助；92.79%的學(xué)生認(rèn)為關(guān)鍵操作過(guò)程的微視頻對(duì)操作的幫助很有效。部分學(xué)生認(rèn)為還需增大雨課堂的功能，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。課程論文的選題，61%的學(xué)生更傾向教師給定的題目，但也有很多學(xué)生希望根據(jù)興趣自選設(shè)計(jì)，這一比例在大四學(xué)生中更為明顯（圖1-B）。說(shuō)明高年級(jí)學(xué)生更有想法、對(duì)專業(yè)的知識(shí)掌握更自信。

教師科研的實(shí)際案例進(jìn)入課堂，吸引學(xué)生去思考生產(chǎn)中常見(jiàn)問(wèn)題的興趣。問(wèn)卷中，97%的學(xué)生會(huì)因?yàn)檎n程內(nèi)容來(lái)自教師科研而后去了解教師們的工作。70%以上的學(xué)生是通過(guò)教師的課堂教學(xué)了解教師科研，但在大四學(xué)生中仍有11%的學(xué)生沒(méi)有任何渠道了解教師們的工作；在“說(shuō)出你對(duì)教師科研進(jìn)課堂的想法中”，相當(dāng)多的學(xué)生希望課程內(nèi)容中增加教師們的科研工作，這都說(shuō)明教師科研進(jìn)課堂對(duì)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)啟發(fā)和引領(lǐng)的重要性。

（二）教師科研進(jìn)課堂，教學(xué)模式可復(fù)制，具很好的推廣價(jià)值

生物化學(xué)B 通過(guò)“基礎(chǔ)性—綜合性—設(shè)計(jì)性”遞進(jìn)的課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生最終具備自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和較強(qiáng)的分析和解決問(wèn)題的能力。改革后的生物化學(xué)B 精心選擇新疆生物工程產(chǎn)業(yè)中的實(shí)際問(wèn)題作為教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生全方位思索“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—應(yīng)用”的國(guó)際工程教育理念［8-9］，凸顯學(xué)生為主動(dòng)的教學(xué)理念，推動(dòng)了教學(xué)方式向探究、個(gè)性化方式轉(zhuǎn)變；在考核環(huán)節(jié)，擺脫了實(shí)驗(yàn)課程依賴實(shí)驗(yàn)報(bào)告的傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式，側(cè)重知識(shí)運(yùn)用獨(dú)立思考的“全過(guò)程課程評(píng)價(jià)；作為“引導(dǎo)者”［10］，教師的科研實(shí)踐激發(fā)學(xué)生向解決實(shí)際問(wèn)題的創(chuàng)新性學(xué)習(xí)行為轉(zhuǎn)變。生化B 課程推動(dòng)了培養(yǎng)具備獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、協(xié)作精神的專業(yè)人才的步伐。

生命科學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，不同科研團(tuán)隊(duì)研究的植物、動(dòng)物、微生物及疾病等都具有很強(qiáng)的地域特點(diǎn)，因此教師的科研成果經(jīng)過(guò)篩選和凝練后，可以很好地作為教學(xué)內(nèi)容的一部分，補(bǔ)充到生命科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)中。教師的科研工作是專業(yè)實(shí)踐應(yīng)用的展示平臺(tái)，實(shí)踐課程內(nèi)容來(lái)源于教師科研也是科研服務(wù)教學(xué)的體現(xiàn)［11］。因此生物化學(xué)B 創(chuàng)新的教學(xué)模式可重復(fù)，在不同專業(yè)和課程間具很好的推廣價(jià)值，可為今后課程體系改革提供范式。