張辰艷，王前進，張妍妮

（1.西北工業(yè)大學生命學院 陜西 西安 710072；2.陜西能源職業(yè)技術學院 陜西 咸陽 712000）

21 世紀是生命科學飛速發(fā)展的時代，也是生命科學科研成果真正應用于產業(yè)化的時代，生命科學是當今在全球范圍內最受關注的基礎自然科學。生命科學專業(yè)要求培養(yǎng)具有生物學基礎理論、基本知識和基本技能，具有數(shù)理化基礎、人文社科素質、國際化視野和科學思維能力，能綜合應用所學理論知識和技能從事生物學及相關領域科學研究和技術開發(fā)的創(chuàng)新型人才?；诖?，課程組對西北工業(yè)大學“蛋白質與酶工程”進行了一系列的教學改革[1-2]。

1 課程簡介

“蛋白質與酶工程”自2016 年開始在西北工業(yè)大學面向本科生開設，之后又在生物技術與工程、生物醫(yī)學工程研究生中開設，課程內容包括蛋白質的物理化學性質、蛋白質的表達和純化、蛋白質活性和結構測定、蛋白質修飾、蛋白質分子改造、蛋白質實驗技術、蛋白質與酶工程的應用等。通過對本課程的學習，學生可以掌握蛋白質與酶工程的基本原理，了解蛋白質與酶工程的實驗流程，熟悉開展蛋白質與酶工程研究的重要方法，建立起對蛋白質與酶工程技術體系及其實際應用的系統(tǒng)認識。前期教學實踐中存在一系列的問題：①“蛋白質與酶工程”教學資源欠缺，在中國MOOC 網(wǎng)卻沒有對應的學習資源，教學資源的短缺嚴重制約了該專業(yè)學生的學習；②教學設計理念滯后，以學生為主體的理念貫徹不夠到位；③理論與實踐脫節(jié)，導致學生學習沒有動力。

2 混合式教學改革措施

結合西北工業(yè)大學“三位一體”教學理念和生物技術領軍人才的培養(yǎng)目標，“蛋白質與酶工程”著力培養(yǎng)具有家國情懷、創(chuàng)新意識、人文科學素養(yǎng)、全球視野與持久競爭力、追求卓越、引領生命科學未來的人才，擬實施的改革措施如下。

2.1 混合式教學設計

2021 年在學校在線課程項目的支持下，本團隊完成了“蛋白質與酶工程”線上課程的建設，并在中國MOOC 網(wǎng)上線運行，截至目前已經(jīng)運行了3 輪，學生反應良好。自2021 年秋季學期以中國MOOC 網(wǎng)建設的資源為牽引，進行“線上”+“線下”的學習模式，通過課前導學、線上自主學習、課堂重點難點講解、線下深度討論、過程性考核等方式，將傳統(tǒng)的以“教師講授為主”的模式向以“學生自主學習為主”的模式轉變，提高學生自主學習的能力和興趣，鍛煉學生獨立思考的能力。①線上慕課節(jié)約課堂時間。據(jù)本課程的難點重點及其與先修課程的重合，增加線上教學的比例，線上MOOC資源為學生預習、復習和自學提供了保障，增加學習的主動性，同時也可以節(jié)約課堂教學的時間；②線上慕課會解決學生背景差異對教學過程的影響?！暗鞍踪|與酶工程”面向全校選課，包括來自材料學院、計算機學院和航空學院的學生，選課學生專業(yè)跨度大、背景差異大，增加了課堂教學的難度，因此通過慕課學習會降低學生個人專業(yè)背景對教學的影響。同時，在課堂上對學生的掌握程度進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題后，對其中的重點問題進行講解，課下學生可結合自己對相關知識掌握的程度，回顧慕課，進一步加深對相關知識點的理解和掌握；③線上慕課與線下討論相結合促進學生高階性和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。慕課在基礎知識學習方面有很大的優(yōu)勢，但是并不適合高階性和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，因此，教師在布置慕課學習內容的時候，提出相應的問題，讓學生帶著問題去學習，如在維持蛋白質穩(wěn)定性的方法中，教師要求學生通過線上學習了解如何維持蛋白質的穩(wěn)定性，讓學生主動思考，帶著問題來上課，在線下教學過程中可以花更多的時間去激發(fā)學生的高階性思考；④線上慕課為學生課后復習提供了很好的支撐。在線下教學中，學生有不懂的地方，可以再次回到慕課進行學習，同時慕課中配套有相應的測試題，讓學生自行檢測學習效果，查漏補缺。通過以上舉措，實現(xiàn)線上和線下教學的互補，線上教學以基礎知識技能學習為主，線下教學以互動和高階性培養(yǎng)為主，兩者結合，既能保證基礎知識的學習，同時也實現(xiàn)對學生科學思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.2 依托于案例教學，鼓勵多學科交叉，培養(yǎng)學生創(chuàng)新性的思維

①通過啟發(fā)式教學、探究式教學、問題教學和案例教學等方法[3]，以科學問題為切入點，教師提出案例，讓學生利用課堂所學知識設計實驗，教師進一步提出改進意見，引導學生再次進行深度思考。此外，教師也會選擇社會熱點問題，組織學生進行專題討論，如以重組流感疫苗的制備為題，讓學生利用所學基礎知識，設計相應的實驗方案進行重組流感疫苗的生產，以“關鍵蛋白生物信息學預測—蛋白質表達—蛋白質純化—蛋白質穩(wěn)定性維持”為思路，學生通過查閱文獻，寫出相應的實驗方案。同時，鼓勵學科交叉，激發(fā)多學科聯(lián)動，如蛋白質結構和功能關系的學習中，教師會提到鐮刀型貧血癥的發(fā)生和危害，不僅從生物學角度講授血紅蛋白中極性氨基酸突變成非極性氨基酸導致蛋白質空間構象發(fā)生改變，導致其與氧結合功能喪失進而溶血的原理，同時也鼓勵學生從流體力學的角度去思考鐮刀型的紅細胞更容易出現(xiàn)溶血的原因；②專題討論中鼓勵不同專業(yè)背景的學生組隊，計算機專業(yè)的學生主要進行蛋白質基本信息、親疏水性和結構預測等，生物學專業(yè)的同學主要進行蛋白質體外表達和純化方案的設計，材料學專業(yè)的學生主要考慮可提高蛋白質穩(wěn)定性的生物材料的設計，協(xié)作設計實驗方案，使得每個人真正學以致用，也讓學生體會到學科交叉的魅力；③鼓勵學生基于教學內容進行發(fā)散式思考。在教學過程中，教師要多提開放性的問題，讓學生充分發(fā)揮想象力，打破思維定式。如蛋白質與酶工程應用教學中，利用蛋白質工程在人工血液中的應用，蛛絲蛋白在民用及軍用防護中的應用，貽貝蛋白在組織黏合與修復中的作用等，不僅能開闊學生的視野，也能極大地提升學生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。

2.3 加強前沿知識的跟蹤

①注重前沿文獻的學習。生命科學發(fā)展迅速，應該鼓勵學生緊跟前沿，教師布置課程內容相關的文獻導讀，要求學生完成書面的文獻閱讀筆記，對一些學有余力的學生，嘗試針對該論文設計提出進一步提升的意見；②組織學生參加高水平的學術報告。目前有很多知名專家的線上學術報告，組織學生參加此類的學術報告，開拓科研思維；③針對一些重要的專題，如課程涉及蛋白質結構研究部分，預期邀請國內外科學家做學術報告，提升學生的專業(yè)認同感，強化專業(yè)歸屬感。

2.4 建立多元化的學習模式

①建立蛋白質工程微信公眾號，及時更新該領域的前沿熱點，提高學生的學習興趣；②針對課程內容，組織專題辯論。如“蛋白質與酶工程”第一部分會提到重組載體的構建，教師會讓學生上網(wǎng)查找資料，同時觀看科幻電影，如《逃出克隆島》等，談談如何看待通過基因重組技術實現(xiàn)轉基因食品對人類健康及社會發(fā)展的影響，并根據(jù)該內容設計相應的專題辯論，提高學生的學習興趣，加深對所學內容的理解。

2.5 鼓勵學生進行專題實驗，以科技競賽為依托挖掘和培養(yǎng)高階性人才

生命科學是一門來源于實踐的學科，課堂知識學習與專題興趣實驗的結合，能進一步加強學生對相關知識的理解和掌握。在教學過程中，教師會設計一些專題實驗，如：蛋白質載體構建、純化、結晶和結構解析、微流控芯片的設計等；同時也鼓勵學生結合自己的研究興趣，自主設計蛋白質與酶工程相關的專題實驗解決生活和生產中的問題，如：嘗試表達某病毒S 蛋白受體結合區(qū)基因，并將其重組到中國倉鼠卵巢細胞內，實現(xiàn)其在體外表達，教師為學生提供相關的實驗指導和材料，幫助學生更好地理解課程內容?；谡n程專題的內容，本科生通過對蛋白質結構數(shù)據(jù)庫進行檢索和總結，以第一作者發(fā)表SCI 論文。高階人才培養(yǎng)是本科生培養(yǎng)過程中的重要任務，大學科技競賽是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和動手能力的有效手段，是對基礎教學的補充和深化，是發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)拔尖人才的重要途徑。在課堂教學的基礎上，依托于各種學生競賽，著力挖掘和培養(yǎng)具有潛力的學生，鼓勵學生早進課題、早進實驗室，為拔尖人才的培養(yǎng)搭橋鋪路?；谡n程內容，學生提出從動物組織中分離具有抗疲勞功能的蛋白，該項目獲在學?！叭奖贝髮W生課外學術科技作品競賽中獲獎。

2.6 走出課堂，走進工廠

“蛋白質與酶工程”是一門實踐性課程，要了解該領域的前沿和發(fā)展方向，必須要走進工廠。因此，課程中帶學生走進蛋白質與酶工程相關的企業(yè)，學生在公司學習蛋白質在疾病診斷中的應用，蛋白質生長因子在組織再生和重建中的應用。同時，還會邀請知名企業(yè)專家來校做報告。通過此類社會實踐真正讓學生學習蛋白質與酶工程的行業(yè)前沿信息，多方面、多層次讓學生充分認識和體會所學知識在生產和實踐中的應用，增強學生的專業(yè)認同感，并能親身感受我國生物高新企業(yè)的快速發(fā)展。

2.7 改革課程成績評定方式

成績評定更加注重過程和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以提高學生綜合能力為目標，加強過程化和多元化考核，包括平時成績和考試成績。平時成績包括出勤、作業(yè)、專題討論和專題實驗。作業(yè)包括慕課單元測試、雨課堂測試和書面作業(yè)，專題實驗的成績包括專題實驗方案的撰寫和實驗結果的分析。

3 課程特色

在前期的教學實踐中，通過一系列的舉措，形成了鮮明的課程特色，受到學生的廣泛好評，并獲批西北工業(yè)大學本科生線上線下一流課程。

①形成“前沿文獻追蹤—線下教學—翻轉課堂—再思考—再學習—學生競科技賽”的閉環(huán)式學習思路，引導和激發(fā)學習主動性，增強學生自主學習的興趣和能力；

②建立“線上+線下+創(chuàng)新實驗+社會實踐”全方位的混合式教學模式，同時結合案例教學、改革成績評定方式和學生競賽等措施，重在基礎知識的學習，創(chuàng)新實驗突出知識的應用，社會實踐注重知識的升華，提升生物技術人才培養(yǎng)的質量。

4 結語

教育部提出不僅要注重基礎人才的培養(yǎng)，更要著力培養(yǎng)與國家發(fā)展需求緊密結合的創(chuàng)新型人才[4-5]?！暗鞍踪|與酶工程”進行了“線上+線下+創(chuàng)新實驗+社會實踐”混合式教學的多模態(tài)教學改革，實現(xiàn)了“多觸點”和“多熔點”的教學模式，取得了顯著的成效，其中的經(jīng)驗或許可以為相關課程教學提供一些借鑒和幫助。