基于工程教育認證背景下在線開放課程建設
——以《生物技術制藥》課程為例

董平軒，王鵬，楊東英，王曉玥，吳繼衛

（1.德州學院 醫藥與護理學院，山東 德州；2.德州學院 機電工程學院，山東 德州）

一 引言

隨著信息技術、智能化和大數據等技術的應用和快速發展，高校學生的學習空間、時間和學習習慣等方面也在不斷變化，這就需要高校的教育理念、教學手段也要隨之發生變革，以適應信息化時代的發展[1]。慕課（Massive open online courses，MOOC）是目前全球廣泛興起的大規模在線開放課程，慕課的建設成為高校信息化課程改革建設的主要手段。教育部《教育信息化十年發展規劃（2011-2020 年）》提出大力建設在線課程，提高教育管理信息化水平，推動信息技術與教育融合發展。

二 工程教育認證背景下《生物技術制藥》在線課程建設的必要性

《生物技術制藥》是生物制藥專業一門專業主干課程，課程內容面非常廣，涉及生物制藥的技術、方法和工藝等內容，與基因工程、細胞工程、酶工程、抗體工程和疫苗工程以及生物分離工程和生物制藥工藝等課程內容都相關[2]。信息化背景下，生物制藥另一個特點是知識內容更新快，近幾十年來生物制藥產業迅速發展，新型制藥技術轉化（比如siRNA 藥物和CAR-T 腫瘤免疫療法等）速度也大大提高。在新型冠狀病毒疫情背景下，mRNA 疫苗、基因治療、細胞治療以及基因編輯等生物制藥技術快速發展[3]。

工程教育認證的核心理念為“以學生為中心”、以學生學習“產出導向”和“培養質量持續改進”，重點在培養學生分析解決“專業復雜工程問題”的能力。對標工程認證背景下《生物技術制藥》課程對畢業要求指標點，學生學完本課程能達到“掌握生物制藥項目和產品開發的基本方法和技術”并“能夠針對復雜生物制藥問題設計目標，提出解決方案”。工程認證背景下，《生物技術制藥》課程必須著力培養學生的分析問題、設計/ 開發解決方案的能力和相關研究能力等。傳統的課堂講授，已經不能滿足本門課程日益復雜和變化的教學內容，更難以達到本課程對應的畢業要求。因此，在信息化在高等教育普及的今天，本課程教學團隊嘗試將多種現代信息技術融入教學過程，建設在線開放課程，利用線上和線下兩個教學平臺，把學習這件事賦能給學生，讓學生成為學習的主體，教師的作用在于引導學生學會學習[4]，這樣的學習比傳統講授更有利于提高學生的參與度，學生學習、探究能力的提高，教師教學質量真正提升。

三 《生物技術制藥》在線課程的建設

德州學院《生物技術制藥》在線課程的建設分為建設前期基礎、建設線上資源、線上線下教學模式的構建、運行和多元化考核體系構建四部分。

（一） 建設前期基礎

2018 年，針對傳統課堂學生低頭率高，學生學習積極主動性和學習熱情不高和教學質量靠考試前突擊的特點，《生物技術制藥》課程教學團隊將“對分易網絡學習”引入課堂。對分易教學平臺是一款為教師打造的在線教學平臺客戶端，支持課堂實時反饋，可以自動分組，易于學生分組討論，學生參與度高，作業批閱簡便，支持微信推送成績，操作簡單。通過對分課堂，前半部分課堂教師講授重難點內容，然后提出問題，后半部分學生進行分組討論，最后教師再根據學生討論情況進行總結。這樣老師由傳統課堂的“授人以魚”轉變為“授人以漁”，學生學習后討論運用課前預習和前半部分的講授知識進行思維訓練，不僅對課堂授課內容有所鞏固，更是學會了學習方法，教學效果顯著提升。

引入對分易之后課堂教學效果有了改善，但是課前和課后學生自學課本內容比較枯燥，難以提高學習興趣，這樣課堂分組討論的效果就會大打折扣。2019 年德州學院引入超星學習通平臺，作為新一代網絡教學平臺，超星學習通融合了教學互動、資源管理、課程資源建設等多種功能，學習者可以在課前、課中和課后隨時交流、互動、學習。因此，《生物技術制藥》教學團隊將超星學習通引入課程，教學ppt、章節測試和延伸閱讀資料以及超星泛雅平臺的本課程在線資源都可以為學生提供隨時隨地學習的體驗。學生的線上學習時間和答題效果都很好地支撐學生學習過程性評價，同時結合線下課堂的討論進行鞏固和思維訓練，教學效果又有了進一步的提升。

學習通平臺運行過程中發現有一些問題，主要是線上學習效果不能有效保障，學生存在難點知識學習困難，師生互動的質量不高（多是老師提問、學生回答）、課外閱讀和延伸閱讀的效率不高，因此建立合適的在線課程，高質量提高學生參與度和學習效果。2019 年德州學院建設24 門在線課程投放省級在線課程平臺，《生物技術制藥》因為前期的在線教學探索和積累被選入其中。

（二） 在線課程資源建設

本課程以智慧樹平臺為依托，建設了以教學視頻為主，綜合以各種教學資料（包括章節測試、ppt、見面課、章節討論和題庫等資料）的在線課程資源體系。講課視頻的制作，需要系統化考慮課程內容，并對課程內容進行碎片化處理，建立項目引領、任務驅動、知識點為單位的顆粒化資源。因此建設初期，教學團隊對課程內容進行了梳理與篩選，使其與專業培養目標更為貼合。根據專業培養目標，生物技術制藥偏重于蛋白質和核酸等大分子藥物，對于小分子藥物的酶促反應涉及較少，因此刪除微生物轉化一章內容，保留其余九章內容。根據知識體系特點，將各章節分為共計55 個知識點（各章節知識點安排如表1 所示），分別由三位主講教師講授，每個知識點制作一個視頻。教學團隊針對每個知識點深入進行了課程設計討論，力求在10 分鐘的時間內既要保證完成講授課程主要內容，又要結合行業實例或前沿進展，做到能吸引視頻學習者。由于時間限制，視頻中以知識點的系統講解為主，案例不做詳細展開。根據課程設計的內涵，制作了統一風格、圖文并茂地講授PPT，進行了課程視頻的錄制。

表1 視頻資源各章分布表

另外，本次課程建設除進行以上設計外，還注重了知識點之間的關聯，有助于學生構建各章課程的知識體系。比如在基因工程制藥和細胞工程制藥兩個章節加入“基因工程制藥基本過程”知識點，讓學生在學習基因工程制藥各個環節內容的同時，構建其基因工程制藥整體過程的概念和意識。在本章相關知識點的講解中，讓學生理解基因工程技術和基因工程制藥技術的區別，并從中體會生物分離技術和生物制藥工藝在基因工程制藥中的作用，從而有助于學生融會貫通相關各門專業課程知識，真正具備利用基因工程技術制藥的能力。最后，在每個視頻中均設置1～2 道彈題，學生學習視頻約4～5分鐘就進行一次答題，答錯需要復習學過視頻重新答題，答對可以繼續學習后續內容。彈題的設置一方面有助于檢測學生的學習效果，另一方面也能確保學生在線學習的學習質量。視頻制作完成后，反復修改，上傳智慧樹教學平臺，確保在線教學資源的質量。

在線課程素材除了教學視頻之外，還有章節測試題、章節討論、見面課、題庫和課外閱讀資料等材料。本課程團隊認真挑選相關資料，如章節討論的圖片從與討論主題的相關性和激發學生學習興趣角度出發選擇，測試題、題庫和課外延伸閱讀資料則考慮是否符合課程目標、專業特點和學生學情等情況。線上測試、討論和題庫以及課外閱讀資料等線上資源的設置，一方面是學習者在線學習過程的記錄和評價，既能幫助學生達成本課程的課程目標，也有一定的開放性，幫助線上學習者拓展思維。

（三） 線上線下混合式課堂構建

《生物技術制藥》在線課程建設完成后被山東省課程聯盟（智慧樹平臺）收錄，2021 年2 月開始第一輪運行，同時對社會開放學習。德州學院的生物制藥專業2017 級本科生全部參與選課學習，此外，還有河南輕工職業學院（嵩山路校區）輕化工程系的學生和部分社會人士參與線上公開課的學習。德州學院生物制藥班的教學運行采用線上線下相結合的混合式教學模式，學生利用課余和部分課上時間學習線上教學資源、線下課堂采用以分組討論為主的形式結合課后的實驗設計、操作以及科研訓練。整個教學環節包括課前學習、課中活動和課后訓練三個階段[5]。

1. 課前學習

課前教師布置學習任務，學生在線上學習，完成相應任務。學生學習過程中遇到的問題，可以在討論區發布問題和疑問，自己能夠及時解決，可以記錄在學習平臺供其他人學習，還有一些問題不能自行解決，比如學習教學視頻和延伸閱讀等資料時遇到問題，發布到問答版塊，其他學生或老師在線上做解答。比如在抗體工程制藥一章學習中，有學生提出“為什么單一抗原刺激會產生多種抗體？”的問題，后續有其他同學回答“抗原的分子量一般很大，通常具有多個抗原表位，所以能夠刺激產生多種抗體”。在學習疫苗及其制備技術一章時，有學生提問“為什么滅活的脊髓灰質炎病毒疫苗可以做成糖丸，不會被酶水解掉嗎？”學生經過查閱資料和思考，給出回答“疫苗制備過程中，添加某種保護劑可以保護疫苗不被酶類水解”，還有同學給出解答“天然蛋白質碳原子是左旋形式，容易被酶水解，而將右旋碳原子引入蛋白質中，產生的疫苗不易被水解”等。課前這些問題的提出和回答過程，包含了學生與學生互動、學生與教師的互動，不僅是學生主動參與學習過程，也是學生發現問題、分析問題和解決問題的能力訓練，是踐行工程教育認證“以學生為中心”核心理念的具體體現。

2. 課中活動

課中的線下課題主要是師生討論，生生討論，討論的主題是學生課前學習共性問題或教師提出的思維訓練的問題。線下分組討論側重于將線上學習的理論和實際應用相結合，并且學生線上學習較難的共性問題則會在線下討論時，引導學生思考加以解決。比如，在學習抗體類藥物的分類時講到抗體偶聯藥物（ADC）時，與近期榮昌生物制藥（煙臺）股份有限公司宣布自主研發的注射用緯迪西妥單抗結合展開討論，這是國內上市首款美國FDA、中國藥監局突破性療法雙重認定的ADC 藥物。并就此款ADC 藥物的生產制造，比如表達系統和細胞大規模培養生物反應器等前面章節相關內容展開討論，拓展學生視野和思維。再比如，講到疫苗的類型和特點時，就目前的新冠疫苗（包括我國大范圍接種的滅活疫苗和美國輝瑞制藥的mRNA 疫苗）的特點讓學生分析討論，并討論各種類型疫苗的優缺點，從研發角度探討各種類型新冠疫苗研制的難度。

3. 課后訓練

課后，包括學生完成線上的章節測試，還包括學生就生物技術制藥的發展前沿撰寫課程論文、實驗操作和以科技創新實驗、競賽為主、社會實踐活動等多種形式靈活多樣的第二課堂。學生課程論文讓學生結合最新進展和社會熱點，比如腫瘤的嵌合抗原受體T 細胞免疫療法（CAR-T 療法）、siRNA藥物和mRNA 疫苗等，有助于拓展學生視野和學習興趣。豐富多樣的第二課堂的開展[6]，有助于提高學生的科研素養，培養學生綜合創新能力，更好地實現《生物技術制藥》的課程教學目標。

課前、課中和課后的自學、討論、課程論、科研訓練等學習活動都體現了工程教育認證以學生為中心、教師為引導的指導思想。

（四） 課程評價多元化，以過程性評價為主

通過線上線下混合式教學，采用多元化過程性考核方式，學生的期末總評成績除了期末考試成績，還包含了平時討論、課程論文和線上學習行為等成績。傳統的考試成績決定學生課程成績的方式為終結性評價，不包含或較少包含過程性評價的內容[7]。這種考核方式只能考核學生對于書本理論知識的記憶情況，無法考核學生對本課程知識的理解運用及解決問題的能力，特別是學生解決復雜生物制藥問題的能力無法在閉卷考試中體現。這與應用型大學的建設理念和工科教育認證的“學生產出導向”的理念都不符。因此，《生物技術制藥》課程評價采用平時成績30%、實驗成績20%、期末考試成績50%的比例組成。平時成績按照智慧樹平臺的記錄成績，平臺記錄學生的以下學習過程和行為并分配占比：學習進度15%，學習行為35%，章節測試10%，期中成績40%。學生課余參加競賽和科研訓練等第二課堂酌情在平時成績中加5～10 分。因此，《生物技術制藥》的考核評價實現了過程性評價、綜合素質評價、發展性評價等多維評價，以注重學生的學習行為和過程進行以過程性（形成性）考核為主的評價方法。

四 總結與反思

根據工程認證持續改進的理念，總結《生物技術制藥》在線課程的運行實施過程中的經驗教訓，針對問題加以改進，以期獲得更好的教學效果和推廣價值。混合式教學無形中提高了考核的標準：要求學生在平時學習中注重專業資料的查閱，并對其進行專業分析歸納，能夠用專業術語口頭表達，在課程訓練中培養學生的研究能力和創新能力。學生滿意度和評教成績都有較大提升，多數學生都表示，他們對專業認識和職業認同方面有了很大進步，也有助于他們的畢業論文的撰寫和繼續深造的決心。

本門線上課程運行發現一些問題：比如目前線上教學視頻吸引力不足，課程外的學生或社會人士參與較少，課程推廣度不夠；課程對學生設計開發實驗方案和收集整理分析研究數據的研究能力培養方面略顯不足。后續課程我們將開展更多的教學研究設計，結合課程支撐的畢業要求，開設更多的研究類線下實驗活動，增加學生參與課程競賽的范圍，全面提高學生的實驗設計能力、分析問題和解決問題等研究能力。