研究生高級生物化學課程教學模式改革與實踐

陳敏

摘? 要：該文分析目前煙臺大學高級生物化學課程教學的現狀和存在問題，在作者多年高級生物化學課程教學與實踐的基礎上，就課程的教學模式和教學手段等做重新設計和改進。經過教學實踐檢驗，新的教學模式在提高研究生知識水平和多方面能力培養方面具有明顯效果，并被絕大部分學生喜歡和肯定。今后還將不斷總結經驗，完善改革成果，為提高課程的教學質量和高層次人才培養水平而不懈努力。

關鍵詞：研究生；高級生物化學；教學模式改革；翻轉課堂；教學實踐

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）11-0133-04

Abstract： In this paper， we analyze the current situation and existing problems in the teaching of Advanced Biochemistry courses of Yantai University. And accordingly， the teaching mode and methods of the course have been redesigned and improved based on the author's years of experience in teaching and practice of Advanced Biochemistry courses. The new teaching mode was subjected to practical teaching， and has shown significant effects in improving the knowledge level and comprehensive abilities of graduate students， and has been well received and affirmed by the majority of the students. In the future， we will continue to summarize experience， improve the results of the reform， and make efforts to improve the teaching quality and the level of talent cultivation unremittingly.

Keywords： post-graduate; Advanced Biochemistry; teaching mode reform; flipped classroom; teaching practice

生物化學是生命科學的前沿學科，是生物學和化學在發展過程中相互交叉而產生的邊緣學科。作為生命科學的核心課程，生物化學課程在生命科學各層次的人才培養體系中都占有重要地位。高級生物化學是一門面向生物學及其他生命科學相關專業碩士研究生的專業必修課，是在本科生物化學的基礎上進一步加深和拓寬。目的是使學生能從更高層次認識生物化學的原理以及生命現象和過程，以強化其在生物化學、分子生物學、分子遺傳學等方面的理論和技術，從而具備在分子水平上認識、研究和闡釋生命本質的基本能力。由于21世紀以來，生物化學領域飛速發展，近年來的學科交叉又使現代生物理論與物理、化學、計算機、信息技術等各種理論相互融合，新突破不斷涌現，其理論和技術涉及的深度和廣度都在大幅度擴展。新的知識發展、技術進步、學習方式的改變以及個性化需求的提出，也對現有的研究生培養模式、培養方法、課程質量等提出了新的要求[1-2]。相應地，高級生物化學課程的教學也需要不斷改革，與時俱進，才能適應現階段研究生培養的需要。

煙臺大學的高級生物化學課程于2009年開課，教學涉及面廣，學生一度覆蓋生物學一級學科、海洋生物學二級學科、生物工程等多個學科方向，專業跨度大，各專業的需求和側重要求不同。盡管多年來主講教師一直致力于課程教學的改進，但因學生較多，生源組成也在不斷變化，因而課堂教學組織難度較大。近年來隨著研究生的擴招，2020年開始了分專業小班上課，課程的生師比從原來的50～60，降低到20左右，完全具備了精品化培養的條件，課程教學模式改革便具有了更大的空間。

一? 高級生物化學課程狀態分析

為了適應新時代研究生教育的需求，我們重新分析了目前煙臺大學研究生生源特點以及教學情況，以便隨時找出問題，理清改革思路，及時調整改革目標。

（一）? 生源特點

1? 學習基礎差距較大

煙臺大學作為省屬高校，其生源分布層次差別較大，加上高級生物化學作為基礎必修課，教學涉及面廣，專業跨度大，學生生化基礎不一；高級生物化學課程面向的都是剛入學的一年級研究生新生，彼此之間以及與教師之間還很陌生，學生的合作和參與度都有待提高，課堂教學組織的難度也相對加大。

2? 學生對課程學習和今后發展目標缺少必要的了解

目前研究生有相當部分是因為受就業壓力的影響而讀研，對專業學習的目的和今后的發展、定位不明確，或對所學專業缺少必要的了解和熱愛；對什么是科研、如何從事科研工作、科研工作的創新和團隊合作精神等也沒有足夠的認識。

3? 自主學習和創新意識、能力有待提高

普通高校的研究生中，有一定比例學生受應試教育影響的后果延續痕跡較明顯。尤其是擴招后，部分生源中常存在例如更習慣于接受或按照老師的指定目標學習、對知識的總結和綜合能力不夠、不擅于在工作中發現或解決問題等情況。因此，如何培養他們的自主學習和探索知識的能力，以及敢于質疑的科學精神，往往需要付出更大的努力。

（二）? 課程教學存在的問題

1? 教學模式單一，學生課堂參與度低

由于教師在自身科研工作中投入大量精力，且大多兼具本科教學，因此對于學習能力相對教強的研究生理論課堂的教學投入相對偏少。課堂教學模式也比較單一，多年來或講授為主，或課下自學為主，尤其是大班上課時，課堂上學生參與和互動有限，教學效果有待提高，因此是課程改革的主要目標點。

2? 提高綜合素質的舉措不夠充分

專業文獻搜集、綜合和提煉、專業英語水平、跟蹤前沿知識、主題匯報、語言表達、回答及應對專業問題等的能力，都是研究生階段必須具備的。更重要的是學以致用、理論為實踐服務的意識以及創新精神。目前的本科學生常常把學習知識的目的停留在課程考試和分數上，而不是隨時應用于實際問題的解決或深入探究，這對于研究生來說就是根本性的缺陷。因此，研究生課程若依然只強調知識的傳遞而忽視能力培養和科學研究思想及方法的多方引導，顯然不利于學生的各方面綜合能力的培養。

3? 教學效果評估方式單一

課程評估過于依賴傳統的期末考試形式，或者一篇課程論文就結課，因此無法反映學生綜合能力的培養效果。

二? 高級生物化學課程的教學模式改革思考和模式框架的建立

針對上述教與學過程中存在的問題，我們對高級生物化學課程的教學目標、理念、改革設計思路、教學模式和方法等做了綜合的考量。

（一）? 教學目標和教學理念的調整

教師需要調整教學理念，更加重視研究生的理論課堂教學。其一，在強化專業知識與技能的同時，課程改革設計時適當融入思政教育內容，重視引導學生熱愛科學、立志科研事業的創新熱忱，培養愛家國、具有為社會服務獻身精神的高品質人才。其二，需要特別注重專業自豪感和科研興趣的培養。興趣是人們認識世界、改造世界的動力[3]，教學過程中激發的興趣，可能成為學生一生的志向。其三，要注意改變研究生的學習意識、看問題的視角和思維方式。引導學生學會站在一定高度上了解學科總體情況和發展趨勢，培養學生的大局觀、科研信息綜合及分析意識和能力。其四，研究生培養階段，對學生自主學習能力的培養至關重要，督促學生主動獲取知識和資料，匯總資料信息，分析研究現狀和存在問題，乃至能提出自身見解的能力訓練，是研究生課堂教學的重要目標。其五，培養學生敢于質疑的創新思維和解決實際問題的意識及能力，引導學生如何將學到的理論知識應用到今后的科研和實際的工作中，從而培養出真正的科研儲備人才。

（二）? 教學模式和手段的改革

完全以教師為主導的傳統教學模式在師生之間缺少互動和溝通，顯然不能滿足研究生培養需要，但也不可能完全廢除；而單純的課堂提問和質疑模式，會使學生感到緊張、被動。因而更多互動式教學模式，甚至以學生為主導的翻轉課堂模式被廣泛提倡。目前被采用的互動式教學模式主要包括：社會建構主義理論（通過學生之間的互動與合作，共同探究和討論建構知識體系）、問題解決教學模型（強調學生通過解決真實的問題來學習）、反思教學模型（鼓勵學生在學習過程中進行反思和元認知，意識到自己的學習策略和過程，并進行調整和改進）、問題導向教學模型（突出課程中引入具有挑戰性的問題，激發學生的興趣和動力，并引導學生主動學習）以及制導式教學模型（提供一定的指導和支持，幫助學生逐步構建知識體系）等[3-12]，都強調了引導學生的互助、主動學習和自主探究，但動手實踐環節相對薄弱。因此對于培養要求較高的研究生來說，結合一定比例的翻轉課堂教學訓練[3，8]，使學生從“教”的實踐過程中實現“學”的目的，更有利于綜合能力的培養。但由于教學初期，新生之間以及教師間的熟悉程度不夠，且學生還未適應新的研究生學習狀態，更難于直接進入“教”的角色。因此，我們認為，課堂教學的模式不應是單一的，而應該是隨著學生學習狀態和學習進度而調整和變化，至于如何設計和規劃模式的變化時間曲線，需要以本課程學生學習能力和適應情況為依據。為此我們在借鑒他人經驗的基礎上，提出和構建了適合自身情況的三段式教學改革模式，以及相應的考核方式。

（三）? 三段式教學模式的構建

1? 教學初期

教學初期應以教師為主導的傳統模式為主，強化基礎知識。隨著學生之間以及師生之間的熟悉程度的增加，教師可逐步加大與學生的互動，如采用問題解決教學模型引導等，以前人（特別是諾貝爾獎獲得者）著名的經典實驗工作和結果為例，在介紹前人解決實驗問題的方法和思路，包括RNA性質的核酶（ribozyme）獨立具有催化功能的證實、朊病毒（prion）的發現和分子生物概念的形成等的同時，引導、鼓勵學生提出自己的看法、設想和建議，并要求學生給出組內同學的不同反饋，盡快增加新生之間以及教師間的熟悉程度。其次，結合自身科研經驗，以科研帶動教學，提高學生的動手能力。可以在課堂上與學生探討科研中的實際問題，如不同學生課題方向相關的生物材料分離、純化、鑒定以及多種方法學問題等，鼓勵全體學生積極動腦、參與科研問題的討論和解決。一方面加強課堂討論和師生溝通，提高學生課堂參與度，通過啟發式教學提高學生興趣和探索欲；另一方面培養學生敢于質疑前人的勇氣和創新思維。

此外，通過合理設計課后分組討論題，要求學生以分組的方式完成，并且論點需要有近三年的文獻依據。完成過程中鼓勵學生之間資料互通有無，并開放教師的網絡教學平臺供研究生利用（包含了中英文原版教材、中英文或雙語課件、101個文件的視頻庫、600多道習題和答案的題庫以及中英文習題集等），從而充分發揮同伴之間互幫互助的作用（社會建構主義理論或同伴式教學法），幫助學生習慣以團隊合作的方式，主動、共同完成指定目標，為后續翻轉課堂教學的實施做準備。

2? 教學中期

根據前期教學觀察，將學生按照個性和今后課題方向分組，每個組的學生大概5～6人，分別承擔糖與糖生物學、脂類與細胞膜功能、蛋白質前沿和高級核酸生化4個知識模塊的翻轉課堂教學任務。要求學生以教師的PPT課件為藍本，合理分工，確定了每個學生準備承擔的課程教學內容后，教師為每個學生提供一定的原則性指導，給出設計要求和注意事項，幫助學生構建授課的框架（制導式教學模型）。隨后每個學生通過查閱資料（給出文獻出處，且保證英文文獻的比例）、組內討論后，各自設計完成20分鐘以上的課堂教學內容，并配套教學內容下載圖片、視頻等完成PPT課件制作，最終按照課程進度完成課堂講授。教師為所有的學生授課過程進行錄像、拍照和點評（反思教學模型），對學生未能講述透徹的部分加以補充和完善，初步實現翻轉課堂教學。

3? 教學后期

在學生適應了翻轉課堂的教學模式后，在后期教學過程中逐步加大翻轉課堂的難度和要求。在中期翻轉課堂的基礎上，要求學生完成角色換位，以小老師的方式組織課堂教學，提出課后思考題、討論題，甚至布置作業。課堂上要求每位小老師至少要提出一個討論話題，可涉及知識點疑問、基礎知識背景、經典問題的個人看法、應用前景、發展趨勢等等，并組織學生現場回答；同時聽課的學生也可隨時提問，同一組內的同學則可以課程組的方式共同給出解答，對于精彩問題和回答予以加分，從而進一步活躍課堂氛圍，提高翻轉課堂教學效果。

（四）? 教學效果評估模式改革

教學效果評估模式由單純的期末考試向平時擴展，運用多種評價手段，包括考試、思考題、課后討論和問卷調查等，全面考察和了解學生的知識掌握能力、思維能力。課程總成績=40%×期末筆試成績+30%×翻轉課堂成績+30%×平時成績。其中平時成績又包括課堂表現（包括課堂點名、提問、討論發言等）和課后學業完成情況（課后討論題、網絡平臺登陸和學習情況等），兩部分各占50%；翻轉課堂成績為每個學生完成翻轉課堂任務（文獻查閱、PPT設計和制作、現場表達和課堂組織等）的綜合成績。

三? 教學模式改革的實施和效果

高級生物化學教學通過課堂教學改革，引導學生調整學習模式和思維方式，逐漸強化能力，以適應研究生階段的培養目標和需求。目前針對2021級（32人）和2022級（20人）研究生已進行了兩輪課堂教學的改革實踐，調查問卷顯示，90%的學生認為采用新的教學模式收獲很大，主要有以下幾個方面：①通過指定內容的課下自學、知識方向性擴展（如查閱、學習當年的諾貝爾化學獎和生理學獎工作內容、研究生自身課題方向與生物化學相關的知識點進展，以及選擇性完成在網絡教學平臺提供的中、英文教學資源的學習等），改變了以往本科時期只知被動掌握基礎知識、應對考試的習慣，從一開始的被迫完成教師布置的學習任務，到逐漸適應了主動學習。平均89.5%的同學認為課程訓練提高了自主學習意識，且對今后作為研究生的學習思維和方式有了較明確的理解。②近95%的學生認為，參與備課后，對自己所講授的內容部分比單純聽老師講有了更深一步的理解、強化了相關生化基礎知識；74%的同學認為課程全面接觸的知識前沿，生化知識結構有明顯更新。③通過完成課后論述題、布置主題完成翻轉課堂講授等方式，讓學生在新的教學模式中提高了文獻閱讀查閱和搜集（100%）、英文閱讀（84.2%）、PPT制作（89.47%）、專業內容的口頭和書面表達能力（94.7%）等各方面的綜合能力，以及團隊合作意識（100%）。④通過為翻轉課堂上每個站在講臺上授課的學生拍照、錄制視頻、教師點評打分的方式，提高學生的參與熱情和重視程度，達到挖掘學生自身學習能力、組織教學能力和表現力的目的，所有的學生都非常珍視自己作為主角的、難得的教學視頻記錄。

當然，課程在改革探索過程中也存在不足之處，有學生的評價中提出：①小組之間的互動還可以進一步增加；②由學生主講的翻轉課堂質量和活躍度與每個學生的能力有關，希望教師能更多地給予課下指導甚至試講；③可以提醒學生老師們增加一些視頻內容（豐富各自的教學資料），以增進對知識的形象化理解。學生們的意見和建議都將成為今后課程不斷改進的方向。

四? 結束語

研究生教育是高等學校的高層次教育，是培養我國科技高層次人才的重要途徑。研究生教育水平關系到高校的科研學術能力，也影響著國家的科技、創新能力。高校研究生作為今后科學研究的儲備人才，不僅要具備扎實的基礎知識，更要培養其科研創新意識和各種從事科研工作的綜合能力。高級生物化學作為生物學、海洋生物學等生命科學相關學科碩士研究生最重要的專業基礎課之一，其教學質量直接影響研究生的培養質量。為此，課程在分析了煙臺大學和其他院校高級生物化學等課程的現狀后，基于煙臺大學研究生的生源特點，圍繞目前培養高層次創新型人才的培養目標，重新設計并提出了適合自身教學需求的三段法高級生物化學課程模式。新的教學模式注重研究生的自主學習能力、創新能力和綜合科研能力的培養，力求在理論教學過程中，將各方面綜合能力的培養逐步、有序地融入到教學的各個環節。經過實踐教學檢驗，新的教學模式在提高研究生知識水平和多方面能力培養方面具有明顯效果，并被絕大部分學生喜歡和肯定。十年樹木，百年樹人，今后課程還將不斷總結經驗，完善改革成果，為提高課程的教學質量和高層次人才培養水平而不懈努力。

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