教師科研進課堂
——提升生物化學B 課程設計與應用環(huán)節(jié)

謝麗瓊，楊 潔，寧雪飛

（新疆大學生命科學與技術(shù)學院，新疆烏魯木齊 830000）

中共中央辦公廳印發(fā)的《關(guān)于深化教育體制機制改革的意見》明確要求培養(yǎng)學生終身發(fā)展、適應時代要求的關(guān)鍵能力［1］。因此，工程人才關(guān)鍵能力已成為“工科教育認證”對人才培養(yǎng)的最終要求。

生物工程專業(yè)課程中，“生物化學”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證體系的核心課程［2-3］，主要從理論和實踐兩個方面支撐整個生物工程專業(yè)學生能力培養(yǎng)。教育部工程質(zhì)量報告的內(nèi)容［4］，和兄弟院校生物工程認證的實踐，認為認證要求該課程培養(yǎng)學生物質(zhì)制備、分離純化、分析鑒定等綜合能力，和為生物制造過程中復雜工程問題研究奠定基礎。生物化學B 實驗設計，考察了學生通過實驗內(nèi)容的操作和學習，理論知識和實踐思維結(jié)合和輸出的能力，打破了知識單向傳遞，讓實驗課程內(nèi)容在現(xiàn)實生產(chǎn)找到落腳點，從而有意識地提升整個實驗課程。最終，課程達到學生課前帶著興趣參觀，課上帶著問題動手，課后帶著思考設計的效果。

一、生物化學B 學情分析

生物化學B 實驗課程在大三第二學期開設，此時學生已基本完成本專業(yè)重要專業(yè)課程的學習，已具備實驗的基本操作技能，進入知識的歸納總結(jié)和開發(fā)創(chuàng)新階段。這一階段的綜合性實踐教學重點在培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，應用所學知識解決實際問題的能力。專業(yè)實踐課程內(nèi)容中開放環(huán)節(jié)的設置，是為了應對學生“按圖索驥”“提線木偶”式的實驗［5］，解決“如何真正調(diào)動學生興趣，培養(yǎng)學生主動思考”的“痛點”問題的有益嘗試，是實質(zhì)性推動復合型人才培養(yǎng)的需要。

（一）學生的學習需求

課程組在對學生問卷調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，通過生物化學課程的學習，有77.78%的學生對生命科學研究產(chǎn)生了興趣，有76.8%的學生認為實驗課程中教師應該起引導作用。學生需要什么樣的實驗課程呢？

1.學生認為實驗課程較難，希望實驗課程是有趣的。問卷顯示，52%的學生認為實驗課程比較難，54.11%的學生希望實驗課程是有趣的。與結(jié)果明確的獨立實驗相比，72.46%的學生希望開設前后內(nèi)容連貫的難度較大的系列實驗而不是獨立實驗。說明學生并不畏難，要求課程內(nèi)容有趣、吸引人。

2.學生認為實驗課程很重要，希望課程內(nèi)容來源于實踐。由于生物化學理論課程較難，59.9%的學生認為實驗課程是對理論教學的有益補充，29.95%希望課程內(nèi)容來源于實踐，但僅16.43%認為實驗接近實際生活。大四學生對課程內(nèi)容的要求比例明顯區(qū)別于低年級（圖1-A 所示）。說明隨著專業(yè)課程內(nèi)容的掌握，高年級學生對實驗課程的要求發(fā)生了變化，更加認識到實驗課程對專業(yè)知識掌握的重要性。

圖1 不同年級大學生對生物化學B 內(nèi)容的需求分析

（二）創(chuàng)新前的課程教學模式

修訂前的生物化學B 課程教學問題如下：

1.實驗課程內(nèi)容以驗證性為主，綜合性設計性不強。2016版教學大綱中，實驗課程開設的多是偏理論的驗證性的內(nèi)容，缺少應用環(huán)節(jié)，比如經(jīng)典的“酶促反應動力學測定Km 和正交法測定幾種因素對酶活力的影響”實驗，內(nèi)容與生產(chǎn)實踐聯(lián)系較弱。相比經(jīng)典的米氏常數(shù)Km 計算實驗，超過65%的學生對新疆乳制品鑒定，生物產(chǎn)品廢渣綜合利用等實驗設計更感興趣，乳制品摻偽鑒定的實驗內(nèi)容的選擇更是超過了80%。因此學生對來源于實踐的科學問題展現(xiàn)了天然的親和力。

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

3.缺乏對學生實驗學習的全過程評價的手段。調(diào)查顯示，有約36%的學生認為實驗報告不能反映學生課程掌握情況。

二、生物化學B 課程創(chuàng)新設計

生物化學B 實驗教學創(chuàng)新性在于突出學生綜合和創(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)多點創(chuàng)新，建立了一個綜合、設計型實驗達到60%的內(nèi)容體系。開放、互動、研究性的課程模式發(fā)揮教師的引導作用和學生的主導作用；多樣的設計考核環(huán)節(jié)，有利于學生獨立思維和科學素質(zhì)的培養(yǎng)。

（一）貫穿式課程的精心設計

課程組成員從相關(guān)教師的科學研究過程中凝練出有專業(yè)和地域特色的、適合課堂教學開展的實驗內(nèi)容，加入實驗課程開放自選內(nèi)容中。打破傳統(tǒng)實驗教學內(nèi)容局限在實驗室［6］，增加課前科研平臺學習和課后創(chuàng)新設計的提升環(huán)節(jié)。

課前通過在教師科研平臺的參觀學習，從內(nèi)容上吸引學生。開放設計包括來自教師科研的一組特色實驗：特種乳中摻偽的蛋白-核酸檢測；作物種子純度鑒定；亞麻籽餅粕多糖提取工藝實驗，學生可以根據(jù)興趣有選擇地進行實驗內(nèi)容。教學過程中，課程主要通過多媒體講授、雨課堂回顧理論和重點步驟提問、實驗關(guān)鍵技術(shù)小視頻等多種方式將學生注意力始終集中在實驗過程中和如何通過技術(shù)手段解決生物學實際問題上，同時在實操的過程中引入對相關(guān)實際生產(chǎn)問題的思考。

學生對課程內(nèi)容掌握情況的分析，不僅包含傳統(tǒng)的實驗報告數(shù)據(jù)分析和思考環(huán)節(jié)，還增加了學生組隊共同完成實驗設計小論文部分。課后小論文側(cè)重理論解決實際問題的貫穿式設計的考核；整個實驗課程協(xié)助學生完成了理論到實踐再到新的實踐的高層次循環(huán)。同時，學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一步體現(xiàn)，進而指導實驗課程內(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)學生約78%來自新疆南、北疆地區(qū)，畢業(yè)生主要服務新疆地方經(jīng)濟。課程內(nèi)容圍繞熱愛專業(yè)、關(guān)注學院教師發(fā)展、自信新疆生物行業(yè)的發(fā)展展開，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)主導地位。生物化學B 課程開放自選部分根植本學院科研團隊的研究，依托新疆駱駝產(chǎn)業(yè)工程中心和國家瓜類工程中心的建設，從農(nóng)業(yè)生物工程和乳制品生物工程實際問題出發(fā)，內(nèi)容涉及生物工程上游原料到下游產(chǎn)品檢測、開發(fā)的一系列過程。學生通過課上、課下的理論、實驗技能學習和思考，本專業(yè)內(nèi)容和本地區(qū)的專業(yè)經(jīng)濟發(fā)展真正走進了學生的心里，不僅增強了學生對本專業(yè)的認同感，還增加了投身本地生物科技行業(yè)建設的決心和信心。

三、生物化學B 創(chuàng)新教學評價與效果

生物化學B 自選部分實驗內(nèi)容的創(chuàng)新，使得教師科學研究融入課堂，核心價值觀引領(lǐng)課堂，知識、技能和創(chuàng)新思維貫穿課堂。課程創(chuàng)新的效果體現(xiàn)在學生對課程內(nèi)容的認可度和課程內(nèi)容設計的推廣價值上。

（一）學生在實驗課程中得到知識—技能—創(chuàng)新思維的鍛煉

以往實驗課程考核，實驗報告的撰寫占比很大。新的生化B 教學模式下，學生在課前、課中、課后不同的教學環(huán)節(jié)中，通過雨課堂、微視頻、課程論文等不同的手段，得到知識—技能—創(chuàng)新思維的鍛煉。對于雨課堂對課程內(nèi)容全過程的銜接，82%的學生認為對實驗原理和操作很有幫助；92.79%的學生認為關(guān)鍵操作過程的微視頻對操作的幫助很有效。部分學生認為還需增大雨課堂的功能，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗報告。課程論文的選題，61%的學生更傾向教師給定的題目，但也有很多學生希望根據(jù)興趣自選設計，這一比例在大四學生中更為明顯（圖1-B）。說明高年級學生更有想法、對專業(yè)的知識掌握更自信。

教師科研的實際案例進入課堂，吸引學生去思考生產(chǎn)中常見問題的興趣。問卷中，97%的學生會因為課程內(nèi)容來自教師科研而后去了解教師們的工作。70%以上的學生是通過教師的課堂教學了解教師科研，但在大四學生中仍有11%的學生沒有任何渠道了解教師們的工作；在“說出你對教師科研進課堂的想法中”，相當多的學生希望課程內(nèi)容中增加教師們的科研工作，這都說明教師科研進課堂對學生專業(yè)學習啟發(fā)和引領(lǐng)的重要性。

（二）教師科研進課堂，教學模式可復制，具很好的推廣價值

生物化學B 通過“基礎性—綜合性—設計性”遞進的課程設計，讓學生最終具備自主實驗設計和較強的分析和解決問題的能力。改革后的生物化學B 精心選擇新疆生物工程產(chǎn)業(yè)中的實際問題作為教學內(nèi)容，引導學生全方位思索“構(gòu)思—設計—實現(xiàn)—應用”的國際工程教育理念［8-9］，凸顯學生為主動的教學理念，推動了教學方式向探究、個性化方式轉(zhuǎn)變；在考核環(huán)節(jié)，擺脫了實驗課程依賴實驗報告的傳統(tǒng)評價方式，側(cè)重知識運用獨立思考的“全過程課程評價；作為“引導者”［10］，教師的科研實踐激發(fā)學生向解決實際問題的創(chuàng)新性學習行為轉(zhuǎn)變。生化B 課程推動了培養(yǎng)具備獨立思考能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、協(xié)作精神的專業(yè)人才的步伐。

生命科學是實驗科學，不同科研團隊研究的植物、動物、微生物及疾病等都具有很強的地域特點，因此教師的科研成果經(jīng)過篩選和凝練后，可以很好地作為教學內(nèi)容的一部分，補充到生命科學的實踐教學中。教師的科研工作是專業(yè)實踐應用的展示平臺，實踐課程內(nèi)容來源于教師科研也是科研服務教學的體現(xiàn)［11］。因此生物化學B 創(chuàng)新的教學模式可重復，在不同專業(yè)和課程間具很好的推廣價值，可為今后課程體系改革提供范式。