混合式教學模式在基因工程教學改革中的應用初探

田 偉，梁成林，劉 偉

（青島農業大學海都學院，山東 萊陽 265200）

基因工程技術自1973年誕生以來，發展迅速，其中目的基因的分離重組、遺傳轉化、表達調控和基因組改造等均具有極高的利用價值，應用范圍涵蓋工業、農業、醫學、畜牧業、能源和國防等領域[1-2]。基因工程是高等院校生物類專業的一門重要專業課程，該課程內容廣泛、新生概念多、理論和實踐性強，學生學習過程中存在教學內容原理抽象復雜，學生不易理解，課堂參與度低；教材內容的更新具有滯后性，學生不能及時了解科技的進步；“課程+實驗”模式，缺乏應用背景不能對獨立實驗形成系統的認識，實驗的效果大打折扣；考核辦法不完善，不能全面反映學生能力等問題[3-7]。教育部《教育信息化2.0行動計劃》和《關于一流本科課程建設的實施意見》推動信息技術與理論教學深度融合、線上線下多種混合式教學模式不斷涌現[8-9]。為了提高基因工程教學質量，青島農業大學海都學院教學團隊采取混合式教學模式開展了教學創新的探索，通過超星慕課、專家訪談、國家虛擬仿真實驗軟件等公共教學資源，同時利用信息技術與情景式教學、案例式教學和翻轉課堂等多元化教學創新活動相結合，取得了較好的效果。

1 教學內容的優化

1.1 精選教材，重點突出

2019年之前學院動物醫學和動物科學專業，選取的是何水林主編（2008）科學出版社的普通高等教育“十一五”規劃教材《基因工程》，由于這本教材出版已有十余年，缺少近十年來新興技術和應用等內容，學院選擇袁婺洲編著（2019）化學工業出版社的《基因工程》作為參考教材。該教材首先為普通高等教育“十三五”規劃教材，同時為國家精品課程建設和國家精品資源共享課教材，配套有國家精品資源共享課，在中國大學慕課、智慧樹和愛課程網在線開放，有利于學生自主學習。基因工程課程內容單調、知識點繁多，為了在規定課時內完成教學目標，教師對課程內容合理優化，做到重點突出，脈絡清晰。首先研究專業教學大綱，避免教學內容的交叉重疊。其次對于知識點比較簡單但內容繁瑣的章節，分析整合形成思維導圖，便于學生梳理和記憶。最后，系列訪談節目《基因的故事》，從不同角度闡釋轉基因技術及其產品，解答老百姓關心的關于轉基因技術問題。課題組將訪談鏈接推送給同學，聆聽權威的聲音，講述基因的故事，使公眾關注的焦點問題更加科學性和權威化，引導學生形成正確的價值觀。

1.2 與時俱進，突出應用價值

基因工程技術新科技成果如雨后春筍般不斷涌現，因此課堂教學必須緊跟學科前沿，突出應用價值[10]。如將課程與我國科技發展實例相結合，使學生充分了解我國科學家在科技創新等方面做出的貢獻[10]。同時利用疫情防控三角，核酸檢測－疫苗研發-病毒變異，發掘戰“疫”元素，重塑教學內容[11]，使學生樹立愛國情懷、培養專業素養；介紹酶制劑，載體和DNA測序的生物公司，如上海生工生物工程技術服務有限公司，寶生物工程（大連）有限公司、華大基因等，為同學提供就業點。在課堂教學中補充CRISPR/Cas9基因編輯技術、新冠病毒核酸檢測技術、基因治療等前沿內容，引導學生解讀經典科研案例，引發學生的科研探索精神，培養學生的科研思維。

2 教學設計及創新

2.1 基因工程線上線下混合式教學模式

基因工程混合式教學采用“課前線上預習－課中線下學習－課后線上提升”三重策略，充分培養自主學習能力，具體教學模式見圖1。第一：課前線上學習。課前通過學院的超星平臺發布視頻、PPT課件及相關的教學資訊等預習任務，設置簡單的闖關題防止同學刷視頻，讓學生自主預習線上資源。第二：課中線下學習。教師通過課中約前5 min利用學習通智慧教學工具檢驗學生線上學習效果，課堂講授主要針對的是教學目標中重、難點知識的解析，尤其是線上自學環節掌握薄弱的知識點，線下教學中通過超星平臺隨時插入“課堂測驗、選人、投票或搶答”等隨堂練習調動學生積極性；還可開啟“彈幕”或“投稿”功能讓課堂不愛表現的同學討論交流，教師通過“詞云”掌握和反饋學生回答情況。第三：課后線上提升。課后通過教學反思個別輔導、實踐案例拓展、專題討論或者章節測驗提高學生的知識面和技能。

圖1 基因工程混合式教學模式表

2.2 聚焦單元：基因工程的基本技術混合式教學設計

基因工程共介紹5種基本技術，包括核酸提取、瓊脂糖凝膠電泳、聚合酶鏈式反應、分子雜交技術和DNA序列分析，學時為4學時。本部分知識目標注重學生對不同技術的記憶，理解和應用；能力目標注重對技術的評價和創新，素質目標注重使學生專業自信心，增進學生的時代責任感與使命感。

（1）課前：發布線上學習資源。本校團隊錄制的基因工程在線課程，目前已在學銀在線上線。包括理論、實踐視頻、課堂學習活動、課外拓展等資料，學生自主學習。

（2）課中：線下教學設計。發布隨堂練習檢測基本知識掌握情況。按照疫情防控三角重塑教學內容，按照核酸檢測、疫苗研制和病毒變異三項內容，通過視頻引導、啟發思考、交流討論等多種方式介紹基因工程技術，同時發掘戰“疫”元素，感悟中華民族以人為本、同心抗疫的仁愛精神；科研人員奮勇拼搏的研發精神和抗疫一線工作人員不懼困難的拼搏精神；使學生樹立愛國情懷、培養專業素養[11]。

（3）課后：資料拓展，能力提升。學生在課后通過查閱全球流感序列數據庫和世界衛生組織官網，持續關注新冠病毒變異的最新情況；目前各地甲型流感肆虐，啟發大家思考醫院流感檢測原理；提醒同學及時接種疫苗并做好安全防護。

3 項目教學法實踐教學

基因工程實踐性和系統性很強，以往“課程+實驗”模式，學生由于缺乏應用背景不能對獨立實驗形成系統的認識，實驗效果大打折扣，課題組對大三年級學生采用項目教學法進行實踐教學設計，學生完成項目的過程實現了課程教學目標，積累知識、掌握技能和綜合能力的提升，具體內容已撰寫《項目教學法在高校本科實驗教學中的應用》一文發表在中文核心期刊《中國獸醫雜志》上[7]。通過動物干擾素基因克隆和生物信息學分析，使學生掌握了基因工程切、接、轉、增、檢的技術流程和基本的操作技術；疫情期間，利用浙江理工大學“基因工程方法制備ScFv抗體大實驗虛擬仿真軟件”虛擬仿真試驗項目，使學生熟練掌握了基因工程原理和操作技術；動物孵化實驗室招聘動醫和動物科學專業小助手，與教師共同承擔對外檢測服務項目。教師使用項目教學法進行實踐教學，既提高了學生的科研素養，又能使產學研高度結合，有利于服務地方經濟[7]。

4 多元化考核

堅持過程性評價、終結性評價和成果評價相結合，綜合考慮學生在各環節的表現；將教師評價、小組成員評價、生生互評、校內外專家評價等相結合；除考查學生對知識的掌握程度外，還突出對學生學習能力、學習態度、實踐能力、科技論文寫作等綜合能力的考察。

4.1 網站監管，線上學習評價

以學生的學習全過程和效果為評價對象，利用網絡手段記錄，跟蹤學生學習的全過程，在教學目標與學習效果之間，對學生進行反饋、激勵和改進，建立以形成性評價為主，多元評價相結合的評價方式，形成“以評促學”的動力機制，滿足自主學習過程中對學習反饋信息的需要。

4.2 實踐項目教學法評價

教師在各個實驗項目實施過程中跟蹤測評，從實驗設計，實驗操作，實驗報告和研究論文方面進行考核，具體評價指標和考核能力見田偉等《項目教學法在高校本科實驗教學中的應用》一文[7]。

5 實施效果

基因工程課程實施混合式教學改革后，學習通后臺統計數據顯示絕大部分學生能按時觀看在線視頻，并完成章節測驗和作業；課堂上積極與老師互動，不再做單純的“低頭族”，手機的有效利用率大幅提升。學生小組匯報準備認真，思路開闊，PPT格式規范，團結合作能力很強。項目教學法實踐教學，提高了學生的實驗積極性、培養了學生的科研思維、增強了就業信心和研究生面試信心[7]。混合式教學模式實施后，學生們的基因工程課程成績也有明顯提升，優秀率突破20%，學生和督導的評教成績逐年上升。學生根據實驗設計和結果整理科研論文，目前以第1作者發表核心論文3篇，打破了本科生難發表核心論文的瓶頸；獲得實用新型專利5項，第十六屆“挑戰杯”山東省大學生課外學術科技作品競賽三等獎1項，省創國創項目各2項。此外，教師的教學水平也有大幅提升，申請省級和院級教學研究課題各1項，院級一流課程1項，獲第三屆全國高校混合式教學設計創新大賽優勝獎1項，第二屆“智慧樹杯”課程思政示范案例教學大賽二等獎1項，對20家養殖公司的近千個病樣進行檢測，增強了社會服務能力。

6 結語

信息化時代積極進行優質在線課程建設，同時充分利用國家優質在線教育資源，聚焦教學改革創新，積極探索混合式教學、翻轉課堂、案例式教學等多樣化的課堂教學模式，以促進教育信息化與課堂教學深入融合[8-9]。“學無止境，推陳出新”，“源頭活水”，要與時俱進了解學科的發展前沿和最新科研成果，不斷更新自己的知識與觀念，重視“以生為本”的教育理念，著力推動教學模式從以“教”為中心到以“學”為中心的轉換。在未來的基因工程教學中，青島農業大學海都學院將繼續采用混合式教學模式不斷進行改革和完善，力爭將本院基因工程課程打造成“線上線下混合式金課”。