“生物工程下游技术实验”混合式教学模式的探索与实践

付畅　井乐刚　甄鑫　郭东林

摘要：生物经济战略地位的提高给生物技术产业的发展带来了新的契机，使生物技术产业发展对高质量生物技术创新创业人才的需求变得更加迫切。“生物工程下游技术实验”课程对生物技术人才的培养起着重要的支撑作用。本文探索了“生物工程下游技术实验”课程的混合式教学模式，立足于“学生中心、成果导向、持续改进”的教学理念，通过整合与优化线上线下教学资源，设计与组织线上线下教学活动，提高学生的学习效果，提高对生物技术人才培养的支撑度。

关键词：生物工程下游技术；实验教学；混合式教学；教学模式

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习概念的提出，混合式学习的研究为混合式教学的开展建立了基础［1］，并促进了混合式教学的快速发展。混合式教学将网络教学和传统课堂教学两者的优势结合起来，充分发挥教师的主导作用，突出学生的中心主体地位，旨在实现学生学习效果的提升。相对于传统课堂教学来说，混合式教学使学习环境得到了延伸，学习资源和学习活动得到了拓展。具体来说，混合式教学具有三重内涵，在教学环境上将线上教学和面对面课堂教学混合；在教学资源上将线上教学资源和线下教学资源混合；在学习活动上将线上学习活动和线下学习活动混合。丰富的学习资源的获得和学习活动的开展，促进了学生学习效率的提高，有助于促进学生建构的知识系统的广度和深度，促进学生能力的提高和素质的提升。

生物经济战略地位的提高给生物技术产业的发展带来了新的契机，使生物技术产业发展对高质量生物技术创新创业人才的需求变得更加迫切。生物工程下游技术是生物技术产品产业化的必经之路，“生物工程下游技术”课程是生物技术专业的核心专业课，以从原料中对目的物质进行提取分离、加工精制、制成生物技术产品为主线，旨在培养学生掌握生物工程下游技术的理论基础和技术基础，为从事生物工程下游技术研发和生产应用奠定专业知识基础和能力基础。“生物工程下游技术实验”课程对生物技术人才的培养起着重要的支撑作用。为适应和满足生物技术产业发展对生物技术人才培养质量的需求，本文探索了“生物工程下游技术实验”课程的混合式教学模式，立足于“学生中心、成果导向、持续改进”的教学理念，通过整合与优化“生物工程下游技术实验”课线上线下教学资源，设计与组织线上线下教学活动，提升学生的学习效果，提高对生物技术人才培养的支撑度。

一、“生物工程下游技术实验”教学的发展现状

“生物工程下游技术实验”课程在各高校中的开设普遍较晚，但近年来各高校在“生物工程下游技术实验”课程的教学中做出了很多的探索与改革。在教学内容上跟踪学科前沿，进行选择与优化［2］，采用综合性实验教学模式［3-4］，与科研相结合的策略［3］，应用视频演示法［5］、问题驱动教学法［6］、任务驱动教学法［7］等多种教学方法培养学生的实践能力和创新能力。

我校于2004年起开始在2002级生物技术专业开设“生物工程下游技术实验”课程，现已完成18轮实验课教学循环。在前期的教学改革中我们建立了以目标物质大肠杆菌碱性磷酸酯酶的分离纯化为主线的创新综合实验教学体系，通过综合性大实验模块培养学生综合运用知识的能力，通过开放性实验教学模块培养学生的创新思维能力，通过演示性实验教学模块培养学生的规范化操作能力［4］，形成了自己的特色，取得了较好的成效。但面对当前生物经济的发展现状和趋势，我们现有的教学模式距离时代发展对生物技术人才提出的新需求尚有较大距离。虽然我们采用了创新综合实验教学体系，但在传统的实验课教学模式下，教学中通常先讲解实验的目的、原理及操作过程和操作要点，然后指导学生完成操作过程，最后对学生基于实验结果撰写的实验报告进行评价。这样的教学模式虽然能够加深学生对理论知识的理解、训练学生的操作技能、培养学生的创新思维能力，但是对学生的自主学习能力、探索精神、高阶思维能力的培养和训练仍然欠缺，导致学生在实验课的实践情境下能够迁移运用原理和技术，但在新的实践情境下分析问题和解决问题的能力仍然薄弱。近年来，混合式教学模式的应用在课程教学中激发出新的活力。因此，我们探索了将混合式教学模式应用于“生物工程下游技术实验”课程的教学，在实践中落实“学生中心、成果导向、持续改进”的教学理念，以进一步提高“生物工程下游技术实验”课程的教学效能，为生物技术人才培养提供更有力的支撑，满足生物技术产业发展对生物技术人才的需求。

二、“生物工程下游技术实验”教学中混合式教学的设计与实践

从时代发展的新需求出发定位课程的教学目标；从混合式教学的内涵出发；从教学环境、教学资源、教学活动方面进行“生物工程下游技术实验”课程的混合式教学设计与实践。

（一）“生物工程下游技术实验”教学目标的分阶定位

布鲁姆将教育目标分为六个层次：记忆、理解、应用、分析、评价、创造。我们在此基础上将这六个层次归为三个进阶阶段，初级阶段的目标为记忆和理解，中级阶段的目标为应用和分析，高级阶段的目标为评价和创造。根据这三个进阶阶段细化定位“生物工程下游技术实验”课程的教学目标，按照从易到难，从初级到高级的顺序，遵循教育规律和学生学习规律，循序渐进地培养学生掌握知识、发展能力、提升素质。

（二）整合与优化“生物工程下游技术实验”课线上线下教学资源

1.将原有的教学资源升级转化为线上教学资源

将“生物工程下游技术实验”教学大纲、实验指导转化为线上资源，在实验指导上加注系列问题，以问题引导和驱动学生线上自主学习。将已录制完成的“生物工程下游技术实验”过程示范操作视频和实验仪器使用示范操作视频剪辑加工，转化为线上微课资源。

2.建设新的线上教学资源

建立实验室安全知识线上考核题库，学生考核合格后才可以进行实验操作。建立“生物工程下游技术实验”基本知识、原理、操作要点等靶向初阶记忆理解目标的线上考核题库，用于检测学生自主学习的薄弱之处，有针对性地在线下课堂上强化讲解。建立实验技能考核题库，通过与线下实验技能考核结合对学生掌握技能的情况进行评价。将“生物工程下游技术实验”的关键知识点制作新的微课资源，包括细胞破碎方法及原理、固液分离技术及原理、变性法去除杂蛋白的原理、盐析沉淀原理、透析除盐原理、离子交换原理、凝胶过滤层析原理、柱层析的原理和主要步骤，供学生课前在线上自主学习，教师在线答疑，辅导学生学习。

3.线下教学资源

线下对实验过程示范操作视频和实验仪器使用示范操作视频进行再利用，学生可以随时再查看操作示范视频，指导自主操作。教师对关键操作环节进行重点指导。

（三）设计与组织“生物工程下游技术实验”课线上线下教学活动

按照不同阶段的教学目标，实施基于混合式教学的进阶式实验教学活动（表1）。在实践中充分发挥教师的主导作用，充分实现学生的中心主体地位，引导学生自主学习，培养学生主动探究的科学精神，提升学生分析问题和解决问题的能力与实践创新能力，提高生物技术下游技术实验课程的教学效能和生物技术人才的培养质量。

三、混合式教学模式在生物工程下游技术教学中的实践效果

在“生物工程下游技术实验”教学中采用混合式教学模式后，“生物工程下游技术实验”课程的教学效果明显提升。采用线上/线下混合式教学模式的班级实验成绩明显高于采用传统教学模式的班级以及全程线上授课的班级，成绩在优秀和良好的分布比例也高于后两者。学生学习的主动性、探究精神和协作精神都得到了增强。学生通过自主学习结合教师的线上辅导答疑完成了记忆、理解层次的学习目标。线下，教师对学生测试反馈出的学习薄弱点进行强化讲解和关键操作环节的纠错指导，学生完成实践操作过程，并应用技术原理对实践操作结果和条件优化进行分析讨论，使应用能力和分析能力得到了提升。在此基础上，在学生小组设计、个人课程设计等课程任务的驱动下进一步发展了高阶的评价和创造能力。“生物工程下游技术实验”课程目标的达成度达到并超过了预期水平，学生自我评价认为，通过课程学习较好地实现了课程目标，教师和学生的评价一致。

结语

生物技术产业的发展迫切需要高质量的生物技术人才，“生物工程下游技术实验”课程对生物技术人才的培养起着重要的支撑作用。混合式教学能将网络教学和传统课堂教学两种教学方式的优势结合起来，促进教学效果的提高。我们设计并实践了生物工程下游技术混合式教学模式，通过教学目标的分阶定位，整合与优化线上线下教学资源，设计与组织线上线下教学活动，提高了学生的学习效果以及对生物技术人才培养质量的支撑度。

参考文献：

［1］孙渝莉，刘瑞.国内高校混合式教学研究综述［J］.重庆交通大学学报（社会科学版），2022，22（04）：96-103.

［2］陆燕，周天，程水明，等.生物工程专业生物分离工程教学改革探索［J］.广州化工，2013，41（24）：142-143.

［3］彭凌，刘博婷，易道生，等.应用型人才培养模式下生物工程专业生物分离工程实验教学改革探索［J］.轻工科技，2018，34（05）：162-163.

［4］付畅，关旸，崔继哲，等.生物工程下游技术创新综合实验教学体系的建立［J］.林区教学，2009（10）：17-18.

［5］仝飞飞，肖连冬，罗建成，等.地方应用型高校《生物工程下游技术》课程教学分析与改进［J］.广东化工，2017，44（18）：217-218.

［6］李祖明，李丽云.生物工程下游技术课程教学改革的探索［J］.化工高等教育，2008，25（06）：31-33.

基金项目：哈尔滨师范大学高等教育教学改革研究一般研究项目“基于混合式教学的生物工程下游技术进阶式实验教学模式的研究”（编号：XJGY2020035）；黑龙江省高等教育教学改革研究一般研究项目“基于OBE理念的生物工程下游技术进阶式实验教学模式的研究”（编号：SJGY20200381）；黑龙江省新农科研究与改革实践项目“生物技术专业培养农林牧新型人才的改革与实践”

作者简介：付畅（1974—），女，满族，黑龙江人，博士，副教授，研究方向：植物分子生物學。