“生物工程下游技術實驗”混合式教學模式的探索與實踐

付暢　井樂剛　甄鑫　郭東林

摘要：生物經濟戰略地位的提高給生物技術產業的發展帶來了新的契機，使生物技術產業發展對高質量生物技術創新創業人才的需求變得更加迫切。“生物工程下游技術實驗”課程對生物技術人才的培養起著重要的支撐作用。本文探索了“生物工程下游技術實驗”課程的混合式教學模式，立足于“學生中心、成果導向、持續改進”的教學理念，通過整合與優化線上線下教學資源，設計與組織線上線下教學活動，提高學生的學習效果，提高對生物技術人才培養的支撐度。

關鍵詞：生物工程下游技術；實驗教學；混合式教學；教學模式

Exploration and Practice of Hybrid Experimental Teaching Mode

of Downstream Processing of Biotechnology

Fu Chang Jing LegangZhen XinGuo Donglin

College of Life Science and Technology，Harbin Normal UniversityHeilongjiangHarbin150025

Abstract：The improvement of the strategic position of the bioeconomy brings fresh opportunities to the development of the biotechnology industry，which makes the demand for high-quality biotechnology innovation and entrepreneurship talents become more urgent.The experimental course of downstream processing of biotechnology plays an essential supporting role in the training of biotechnology talents.This paper explores the hybrid experimental teaching mode of downstream processing of biotechnology，based on the "student-centered，outcome-orientated and continuous improvement" teaching concept，by integrating and optimizing the online and offline teaching resources，designing and organizing the online and offline teaching activities to improve the students' study effect and the support for biotechnology talent cultivation.

Keywords：Downstream Processing of Biotechnology； experimental teaching； hybrid teaching； teaching mode

教育信息化改革催生了混合式學習概念的提出，混合式學習的研究為混合式教學的開展建立了基礎［1］，并促進了混合式教學的快速發展。混合式教學將網絡教學和傳統課堂教學兩者的優勢結合起來，充分發揮教師的主導作用，突出學生的中心主體地位，旨在實現學生學習效果的提升。相對于傳統課堂教學來說，混合式教學使學習環境得到了延伸，學習資源和學習活動得到了拓展。具體來說，混合式教學具有三重內涵，在教學環境上將線上教學和面對面課堂教學混合；在教學資源上將線上教學資源和線下教學資源混合；在學習活動上將線上學習活動和線下學習活動混合。豐富的學習資源的獲得和學習活動的開展，促進了學生學習效率的提高，有助于促進學生建構的知識系統的廣度和深度，促進學生能力的提高和素質的提升。

生物經濟戰略地位的提高給生物技術產業的發展帶來了新的契機，使生物技術產業發展對高質量生物技術創新創業人才的需求變得更加迫切。生物工程下游技術是生物技術產品產業化的必經之路，“生物工程下游技術”課程是生物技術專業的核心專業課，以從原料中對目的物質進行提取分離、加工精制、制成生物技術產品為主線，旨在培養學生掌握生物工程下游技術的理論基礎和技術基礎，為從事生物工程下游技術研發和生產應用奠定專業知識基礎和能力基礎。“生物工程下游技術實驗”課程對生物技術人才的培養起著重要的支撐作用。為適應和滿足生物技術產業發展對生物技術人才培養質量的需求，本文探索了“生物工程下游技術實驗”課程的混合式教學模式，立足于“學生中心、成果導向、持續改進”的教學理念，通過整合與優化“生物工程下游技術實驗”課線上線下教學資源，設計與組織線上線下教學活動，提升學生的學習效果，提高對生物技術人才培養的支撐度。

一、“生物工程下游技術實驗”教學的發展現狀

“生物工程下游技術實驗”課程在各高校中的開設普遍較晚，但近年來各高校在“生物工程下游技術實驗”課程的教學中做出了很多的探索與改革。在教學內容上跟蹤學科前沿，進行選擇與優化［2］，采用綜合性實驗教學模式［3-4］，與科研相結合的策略［3］，應用視頻演示法［5］、問題驅動教學法［6］、任務驅動教學法［7］等多種教學方法培養學生的實踐能力和創新能力。

我校于2004年起開始在2002級生物技術專業開設“生物工程下游技術實驗”課程，現已完成18輪實驗課教學循環。在前期的教學改革中我們建立了以目標物質大腸桿菌堿性磷酸酯酶的分離純化為主線的創新綜合實驗教學體系，通過綜合性大實驗模塊培養學生綜合運用知識的能力，通過開放性實驗教學模塊培養學生的創新思維能力，通過演示性實驗教學模塊培養學生的規范化操作能力［4］，形成了自己的特色，取得了較好的成效。但面對當前生物經濟的發展現狀和趨勢，我們現有的教學模式距離時代發展對生物技術人才提出的新需求尚有較大距離。雖然我們采用了創新綜合實驗教學體系，但在傳統的實驗課教學模式下，教學中通常先講解實驗的目的、原理及操作過程和操作要點，然后指導學生完成操作過程，最后對學生基于實驗結果撰寫的實驗報告進行評價。這樣的教學模式雖然能夠加深學生對理論知識的理解、訓練學生的操作技能、培養學生的創新思維能力，但是對學生的自主學習能力、探索精神、高階思維能力的培養和訓練仍然欠缺，導致學生在實驗課的實踐情境下能夠遷移運用原理和技術，但在新的實踐情境下分析問題和解決問題的能力仍然薄弱。近年來，混合式教學模式的應用在課程教學中激發出新的活力。因此，我們探索了將混合式教學模式應用于“生物工程下游技術實驗”課程的教學，在實踐中落實“學生中心、成果導向、持續改進”的教學理念，以進一步提高“生物工程下游技術實驗”課程的教學效能，為生物技術人才培養提供更有力的支撐，滿足生物技術產業發展對生物技術人才的需求。

二、“生物工程下游技術實驗”教學中混合式教學的設計與實踐

從時代發展的新需求出發定位課程的教學目標；從混合式教學的內涵出發；從教學環境、教學資源、教學活動方面進行“生物工程下游技術實驗”課程的混合式教學設計與實踐。

（一）“生物工程下游技術實驗”教學目標的分階定位

布魯姆將教育目標分為六個層次：記憶、理解、應用、分析、評價、創造。我們在此基礎上將這六個層次歸為三個進階階段，初級階段的目標為記憶和理解，中級階段的目標為應用和分析，高級階段的目標為評價和創造。根據這三個進階階段細化定位“生物工程下游技術實驗”課程的教學目標，按照從易到難，從初級到高級的順序，遵循教育規律和學生學習規律，循序漸進地培養學生掌握知識、發展能力、提升素質。

（二）整合與優化“生物工程下游技術實驗”課線上線下教學資源

1.將原有的教學資源升級轉化為線上教學資源

將“生物工程下游技術實驗”教學大綱、實驗指導轉化為線上資源，在實驗指導上加注系列問題，以問題引導和驅動學生線上自主學習。將已錄制完成的“生物工程下游技術實驗”過程示范操作視頻和實驗儀器使用示范操作視頻剪輯加工，轉化為線上微課資源。

2.建設新的線上教學資源

建立實驗室安全知識線上考核題庫，學生考核合格后才可以進行實驗操作。建立“生物工程下游技術實驗”基本知識、原理、操作要點等靶向初階記憶理解目標的線上考核題庫，用于檢測學生自主學習的薄弱之處，有針對性地在線下課堂上強化講解。建立實驗技能考核題庫，通過與線下實驗技能考核結合對學生掌握技能的情況進行評價。將“生物工程下游技術實驗”的關鍵知識點制作新的微課資源，包括細胞破碎方法及原理、固液分離技術及原理、變性法去除雜蛋白的原理、鹽析沉淀原理、透析除鹽原理、離子交換原理、凝膠過濾層析原理、柱層析的原理和主要步驟，供學生課前在線上自主學習，教師在線答疑，輔導學生學習。

3.線下教學資源

線下對實驗過程示范操作視頻和實驗儀器使用示范操作視頻進行再利用，學生可以隨時再查看操作示范視頻，指導自主操作。教師對關鍵操作環節進行重點指導。

（三）設計與組織“生物工程下游技術實驗”課線上線下教學活動

按照不同階段的教學目標，實施基于混合式教學的進階式實驗教學活動（表1）。在實踐中充分發揮教師的主導作用，充分實現學生的中心主體地位，引導學生自主學習，培養學生主動探究的科學精神，提升學生分析問題和解決問題的能力與實踐創新能力，提高生物技術下游技術實驗課程的教學效能和生物技術人才的培養質量。

三、混合式教學模式在生物工程下游技術教學中的實踐效果

在“生物工程下游技術實驗”教學中采用混合式教學模式后，“生物工程下游技術實驗”課程的教學效果明顯提升。采用線上/線下混合式教學模式的班級實驗成績明顯高于采用傳統教學模式的班級以及全程線上授課的班級，成績在優秀和良好的分布比例也高于后兩者。學生學習的主動性、探究精神和協作精神都得到了增強。學生通過自主學習結合教師的線上輔導答疑完成了記憶、理解層次的學習目標。線下，教師對學生測試反饋出的學習薄弱點進行強化講解和關鍵操作環節的糾錯指導，學生完成實踐操作過程，并應用技術原理對實踐操作結果和條件優化進行分析討論，使應用能力和分析能力得到了提升。在此基礎上，在學生小組設計、個人課程設計等課程任務的驅動下進一步發展了高階的評價和創造能力。“生物工程下游技術實驗”課程目標的達成度達到并超過了預期水平，學生自我評價認為，通過課程學習較好地實現了課程目標，教師和學生的評價一致。

結語

生物技術產業的發展迫切需要高質量的生物技術人才，“生物工程下游技術實驗”課程對生物技術人才的培養起著重要的支撐作用。混合式教學能將網絡教學和傳統課堂教學兩種教學方式的優勢結合起來，促進教學效果的提高。我們設計并實踐了生物工程下游技術混合式教學模式，通過教學目標的分階定位，整合與優化線上線下教學資源，設計與組織線上線下教學活動，提高了學生的學習效果以及對生物技術人才培養質量的支撐度。

參考文獻：

［1］孫渝莉，劉瑞.國內高校混合式教學研究綜述［J］.重慶交通大學學報（社會科學版），2022，22（04）：96-103.

［2］陸燕，周天，程水明，等.生物工程專業生物分離工程教學改革探索［J］.廣州化工，2013，41（24）：142-143.

［3］彭凌，劉博婷，易道生，等.應用型人才培養模式下生物工程專業生物分離工程實驗教學改革探索［J］.輕工科技，2018，34（05）：162-163.

［4］付暢，關旸，崔繼哲，等.生物工程下游技術創新綜合實驗教學體系的建立［J］.林區教學，2009（10）：17-18.

［5］仝飛飛，肖連冬，羅建成，等.地方應用型高校《生物工程下游技術》課程教學分析與改進［J］.廣東化工，2017，44（18）：217-218.

［6］李祖明，李麗云.生物工程下游技術課程教學改革的探索［J］.化工高等教育，2008，25（06）：31-33.

基金項目：哈爾濱師范大學高等教育教學改革研究一般研究項目“基于混合式教學的生物工程下游技術進階式實驗教學模式的研究”（編號：XJGY2020035）；黑龍江省高等教育教學改革研究一般研究項目“基于OBE理念的生物工程下游技術進階式實驗教學模式的研究”（編號：SJGY20200381）；黑龍江省新農科研究與改革實踐項目“生物技術專業培養農林牧新型人才的改革與實踐”

作者簡介：付暢（1974—），女，滿族，黑龍江人，博士，副教授，研究方向：植物分子生物學。