教师科研进课堂——提升生物化学B 课程设计与应用环节

谢丽琼，杨 洁，宁雪飞

（新疆大学生命科学与技术学院，新疆乌鲁木齐 830000）

中共中央办公厅印发的《关于深化教育体制机制改革的意见》明确要求培养学生终身发展、适应时代要求的关键能力［1］。因此，工程人才关键能力已成为“工科教育认证”对人才培养的最终要求。

生物工程专业课程中，“生物化学”是生物分离工程、发酵工程、蛋白质工程、酶工程等的先修课程和工程教育认证体系的核心课程［2-3］，主要从理论和实践两个方面支撑整个生物工程专业学生能力培养。教育部工程质量报告的内容［4］，和兄弟院校生物工程认证的实践，认为认证要求该课程培养学生物质制备、分离纯化、分析鉴定等综合能力，和为生物制造过程中复杂工程问题研究奠定基础。生物化学B 实验设计，考察了学生通过实验内容的操作和学习，理论知识和实践思维结合和输出的能力，打破了知识单向传递，让实验课程内容在现实生产找到落脚点，从而有意识地提升整个实验课程。最终，课程达到学生课前带着兴趣参观，课上带着问题动手，课后带着思考设计的效果。

一、生物化学B 学情分析

生物化学B 实验课程在大三第二学期开设，此时学生已基本完成本专业重要专业课程的学习，已具备实验的基本操作技能，进入知识的归纳总结和开发创新阶段。这一阶段的综合性实践教学重点在培养学生理论联系实际，应用所学知识解决实际问题的能力。专业实践课程内容中开放环节的设置，是为了应对学生“按图索骥”“提线木偶”式的实验［5］，解决“如何真正调动学生兴趣，培养学生主动思考”的“痛点”问题的有益尝试，是实质性推动复合型人才培养的需要。

（一）学生的学习需求

课程组在对学生问卷调查后发现，通过生物化学课程的学习，有77.78%的学生对生命科学研究产生了兴趣，有76.8%的学生认为实验课程中教师应该起引导作用。学生需要什么样的实验课程呢？

1.学生认为实验课程较难，希望实验课程是有趣的。问卷显示，52%的学生认为实验课程比较难，54.11%的学生希望实验课程是有趣的。与结果明确的独立实验相比，72.46%的学生希望开设前后内容连贯的难度较大的系列实验而不是独立实验。说明学生并不畏难，要求课程内容有趣、吸引人。

2.学生认为实验课程很重要，希望课程内容来源于实践。由于生物化学理论课程较难，59.9%的学生认为实验课程是对理论教学的有益补充，29.95%希望课程内容来源于实践，但仅16.43%认为实验接近实际生活。大四学生对课程内容的要求比例明显区别于低年级（图1-A 所示）。说明随着专业课程内容的掌握，高年级学生对实验课程的要求发生了变化，更加认识到实验课程对专业知识掌握的重要性。

图1 不同年级大学生对生物化学B 内容的需求分析

（二）创新前的课程教学模式

修订前的生物化学B 课程教学问题如下：

1.实验课程内容以验证性为主，综合性设计性不强。2016版教学大纲中，实验课程开设的多是偏理论的验证性的内容，缺少应用环节，比如经典的“酶促反应动力学测定Km 和正交法测定几种因素对酶活力的影响”实验，内容与生产实践联系较弱。相比经典的米氏常数Km 计算实验，超过65%的学生对新疆乳制品鉴定，生物产品废渣综合利用等实验设计更感兴趣，乳制品掺伪鉴定的实验内容的选择更是超过了80%。因此学生对来源于实践的科学问题展现了天然的亲和力。

2.课程内容全部来自传统教材，没有开放自选环节，教师能动性差。生命科学技术手段发展迅速，教材选取的内容通常都是滞后时代发展的，教师主动性受到限制。

3.缺乏对学生实验学习的全过程评价的手段。调查显示，有约36%的学生认为实验报告不能反映学生课程掌握情况。

二、生物化学B 课程创新设计

生物化学B 实验教学创新性在于突出学生综合和创新能力的培养，在课程内容、课程模式、课程考核环节多点创新，建立了一个综合、设计型实验达到60%的内容体系。开放、互动、研究性的课程模式发挥教师的引导作用和学生的主导作用；多样的设计考核环节，有利于学生独立思维和科学素质的培养。

（一）贯穿式课程的精心设计

课程组成员从相关教师的科学研究过程中凝练出有专业和地域特色的、适合课堂教学开展的实验内容，加入实验课程开放自选内容中。打破传统实验教学内容局限在实验室［6］，增加课前科研平台学习和课后创新设计的提升环节。

课前通过在教师科研平台的参观学习，从内容上吸引学生。开放设计包括来自教师科研的一组特色实验：特种乳中掺伪的蛋白-核酸检测；作物种子纯度鉴定；亚麻籽饼粕多糖提取工艺实验，学生可以根据兴趣有选择地进行实验内容。教学过程中，课程主要通过多媒体讲授、雨课堂回顾理论和重点步骤提问、实验关键技术小视频等多种方式将学生注意力始终集中在实验过程中和如何通过技术手段解决生物学实际问题上，同时在实操的过程中引入对相关实际生产问题的思考。

学生对课程内容掌握情况的分析，不仅包含传统的实验报告数据分析和思考环节，还增加了学生组队共同完成实验设计小论文部分。课后小论文侧重理论解决实际问题的贯穿式设计的考核；整个实验课程协助学生完成了理论到实践再到新的实践的高层次循环。同时，学生课后参与到教师的科研工作中或者毕业后去生物企业工作，这两方面的反馈在教师科研工作中也能得到进一步体现，进而指导实验课程内容的调整和更新。

（二）思政教育融合在专业课程内外

生工专业学生约78%来自新疆南、北疆地区，毕业生主要服务新疆地方经济。课程内容围绕热爱专业、关注学院教师发展、自信新疆生物行业的发展展开，更好地贯彻了教育部思政教育融入专业课堂的理念［7］。

新疆有极具地方特色的生物制品企业，比如天润生物科技、旺源驼奶等奶制品企业，西域种业、红帆生物等生物科技公司，部分企业还在新疆本地占据主导地位。生物化学B 课程开放自选部分根植本学院科研团队的研究，依托新疆骆驼产业工程中心和国家瓜类工程中心的建设，从农业生物工程和乳制品生物工程实际问题出发，内容涉及生物工程上游原料到下游产品检测、开发的一系列过程。学生通过课上、课下的理论、实验技能学习和思考，本专业内容和本地区的专业经济发展真正走进了学生的心里，不仅增强了学生对本专业的认同感，还增加了投身本地生物科技行业建设的决心和信心。

三、生物化学B 创新教学评价与效果

生物化学B 自选部分实验内容的创新，使得教师科学研究融入课堂，核心价值观引领课堂，知识、技能和创新思维贯穿课堂。课程创新的效果体现在学生对课程内容的认可度和课程内容设计的推广价值上。

（一）学生在实验课程中得到知识—技能—创新思维的锻炼

以往实验课程考核，实验报告的撰写占比很大。新的生化B 教学模式下，学生在课前、课中、课后不同的教学环节中，通过雨课堂、微视频、课程论文等不同的手段，得到知识—技能—创新思维的锻炼。对于雨课堂对课程内容全过程的衔接，82%的学生认为对实验原理和操作很有帮助；92.79%的学生认为关键操作过程的微视频对操作的帮助很有效。部分学生认为还需增大雨课堂的功能，代替传统的实验报告。课程论文的选题，61%的学生更倾向教师给定的题目，但也有很多学生希望根据兴趣自选设计，这一比例在大四学生中更为明显（图1-B）。说明高年级学生更有想法、对专业的知识掌握更自信。

教师科研的实际案例进入课堂，吸引学生去思考生产中常见问题的兴趣。问卷中，97%的学生会因为课程内容来自教师科研而后去了解教师们的工作。70%以上的学生是通过教师的课堂教学了解教师科研，但在大四学生中仍有11%的学生没有任何渠道了解教师们的工作；在“说出你对教师科研进课堂的想法中”，相当多的学生希望课程内容中增加教师们的科研工作，这都说明教师科研进课堂对学生专业学习启发和引领的重要性。

（二）教师科研进课堂，教学模式可复制，具很好的推广价值

生物化学B 通过“基础性—综合性—设计性”递进的课程设计，让学生最终具备自主实验设计和较强的分析和解决问题的能力。改革后的生物化学B 精心选择新疆生物工程产业中的实际问题作为教学内容，引导学生全方位思索“构思—设计—实现—应用”的国际工程教育理念［8-9］，凸显学生为主动的教学理念，推动了教学方式向探究、个性化方式转变；在考核环节，摆脱了实验课程依赖实验报告的传统评价方式，侧重知识运用独立思考的“全过程课程评价；作为“引导者”［10］，教师的科研实践激发学生向解决实际问题的创新性学习行为转变。生化B 课程推动了培养具备独立思考能力、创新创业能力、协作精神的专业人才的步伐。

生命科学是实验科学，不同科研团队研究的植物、动物、微生物及疾病等都具有很强的地域特点，因此教师的科研成果经过筛选和凝练后，可以很好地作为教学内容的一部分，补充到生命科学的实践教学中。教师的科研工作是专业实践应用的展示平台，实践课程内容来源于教师科研也是科研服务教学的体现［11］。因此生物化学B 创新的教学模式可重复，在不同专业和课程间具很好的推广价值，可为今后课程体系改革提供范式。