［摘 要］基因工程是一門具有極強理論性、前沿性、技術性和應用性的新興交叉學科，自誕生之日起，發(fā)展迅速?；蚬こ坛晒Q身21世紀三大尖端技術領域，其重要性不言而喻。但傳統(tǒng)的“一言堂”教學只能提高學生對基本知識的認知，無法達到培養(yǎng)現(xiàn)代化建設人才的初衷，亟待改革與創(chuàng)新。文章主要從教學理念、教學內容、教學方法、思政融入、評價體系等方面進行探索，提出采用“一抓二立三托舉”的模式，以立體施教為手段、前沿應用為焦點、科研項目為平臺，提高課堂的活力指數(shù)，以期實現(xiàn)“知識傳授”“能力培養(yǎng)”和“價值塑造”三位一體的全人培育目標，支撐生物科學國家一流專業(yè)建設。

［關鍵詞］基因工程；立體施教；全人培育；教學改革

［中圖分類號］G642.0 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）21-0033-05

《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》指出，“十四五”時期是生物技術加速演進、生命健康需求快速增長、生物產業(yè)迅猛發(fā)展的重要機遇期[1]。占據(jù)現(xiàn)代生物技術核心龍頭地位的基因工程，已被廣泛應用于醫(yī)藥、健康、農業(yè)、林業(yè)、能源、環(huán)保等領域，在建設科技強國和人類社會可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。習近平總書記指出，教育、科技、人才是全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐，要深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略[2]。

以生物化學、遺傳學、細胞生物學、分子生物學、微生物學等為基礎的基因工程課程是生物科學專業(yè)一門重要的核心課程，其教學質量直接影響學生專業(yè)素養(yǎng)、科研能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)以及正確價值觀的塑造[3]。多年來，本課程采用以講授為主的多媒體授課方式，存在諸多弊端，比如授課內容存在滯后性；教學與科研嚴重脫節(jié)，知識無法落地生根；忽略了對學生學習系統(tǒng)和自我系統(tǒng)的培養(yǎng)，不利于其綜合素質的提升等。因此，基于立體施教、全人培育，聚焦學科前沿、科研引導的教學改革旨在通過“一抓二立三托舉”的模式，使學生獲取知識的途徑多元化，提升其終身學習的能力、大膽創(chuàng)新的意識以及科學研究的素養(yǎng)，滿足科研型人才與應用型人才的培養(yǎng)需求，支撐國家一流專業(yè)建設。

一、教學改革的目標

通過優(yōu)化課程體系、創(chuàng)新教學模式、重塑課程框架，實現(xiàn)以立體施教為手段、全人培育為目標、前沿應用為焦點、科研項目為依托的創(chuàng)新與改革。在課程設計中以基因工程操作流程為主線，注重知識的拆分與整合，引入前沿文獻、應用案例、科研項目等，幫助學生將知識內化吸收、外向輸出，在提升專業(yè)素養(yǎng)的同時，加強對學生項目設計、分析研討、自主學習等能力的培養(yǎng)，引導學生樹立正確的價值觀，激發(fā)其科研熱情和家國情懷，增強其投身科研、報效祖國的使命感，進而保證基因工程課程教學改革目標的有效達成。

二、教學改革的特點

課程教學改革中，項目組采用了“一抓二立三托舉”的模式。首先，緊抓三位一體的全人培育目標，在提升知識水平的基礎上，注重科研能力和自主學習能力的提高，以及正確價值觀的塑造。其次，敢于破舊立新，打破“以教師為中心、以教為主”的教學觀念，重新確立“以學生為中心、以學為主”的立體施教理念；打破傳統(tǒng)的過于注重理論知識考核的評價制度，建立全過程多樣化考核體系，動態(tài)化、靈活化考查學生的綜合素質。最后，以科學競賽、第二課堂、項目設計為依托，以用促學、以學導用。具體特點如下：

第一，以學生心理動力為依據(jù)，通過五星教學、結構化研討、翻轉課堂、線上線下混合教學等方法打造基因工程活力課堂，激活學生學習狀態(tài)，保證教學的時效性。

第二，以科研牽引教學，將授課教師的科研成果與授課內容相結合，以大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、生命科學競賽、第二課堂等為契機，引入項目設計的“云端漫步”環(huán)節(jié)，提升學生的科研素養(yǎng)以及團隊協(xié)作、學以致用的能力。

第三，實現(xiàn)思政元素與課程內容的有機融合，通過辯論賽、案例分析等方式提高學生的辯證思維能力，激發(fā)學生的愛國情懷，使其堅定科學強國的理念，充分發(fā)揮教學主戰(zhàn)場的作用。

三、教學改革的內容

項目組開展了基因工程課程教學改革，具體內容如圖1所示。

（一）改進教學理念

教師的價值理念會影響教學效果?？枴ぱ潘关悹査箯摹坝肋h把學生當作人”的角度出發(fā)，提出了教育、訓練和控制三個概念的根本區(qū)別，他認為教育是人的靈魂的教育，而非理智知識和認知的堆集[4]。因此，首先需要轉變“以教師為中心、以教為主”的教學觀念，打破教師課堂的主體地位，與學生建立共同學習的聯(lián)盟關系，改變基因工程授課只是傳授專業(yè)知識的現(xiàn)狀。建立“全人來課堂、全人去社會”的教育理念，幫助學生“有意識地學、無意識地用”。

（二）優(yōu)化教學內容

基因工程的授課內容較為抽象、繁雜瑣碎，與部分已修課程如分子生物學、微生物學等存在知識重疊現(xiàn)象，學生普遍感覺學習難度大、內化度低。因此，必須根據(jù)課程特點、學科發(fā)展導向、專業(yè)培養(yǎng)目標等精簡教學內容、重構教學體系，注重學生知識內化吸收和轉化的質量。項目組以基因工程的操作流程——分、切、接、轉、篩、表為授課主線，在教學中融入發(fā)散核酸提取、目的基因擴增、工具酶、骨架載體、轉化方法、篩選原理、表達技術等知識旁支。鑒于基因工程的實用性和先進性，項目組在整合授課內容時，注重聚焦學科前沿、聯(lián)系實際應用，穿插新技術新成果以及任課教師的研究結果等。通過內容的重排與整合，將知識具象化、可視化，讓所學落地生根。

（三）改革教學方法

固定化、程式化的講授只能增強學生的記憶和理解，無法提高學生的知識水平。課堂的活力指數(shù)是保證教學效果的關鍵。在基因工程課程授課中，項目組將傳統(tǒng)的知識推送式教學轉變?yōu)閹熒献鞴餐鉀Q問題的探究式教學，最大限度地降低學生的認知負荷，提升當堂吸收轉化的效率。優(yōu)秀課程應對標“兩性一度”，適當提高學生學習的挑戰(zhàn)度，因此，在基因工程的授課中，項目組以任務和問題為導向，采用五星教學法，以“學生為中心”，通過聚焦問題、激活舊知、論證新知、應用新知、融會貫通等環(huán)節(jié)增強學生參與課堂的心理動力[5]。

在PPT中插入動畫、視頻等，例如借助動畫演示藍白斑篩選的α互補現(xiàn)象、利用視頻的形式播放Southern blotting的操作流程等，幫助學生在大腦中成功建模，化抽象為具體，降低學習難度，提升學生學習信心。設置翻轉課堂環(huán)節(jié)，讓學生通過課件展示小組領學成果以及文獻匯報內容等，提升學生自主學習和團隊協(xié)作能力，培養(yǎng)學生文獻追蹤和閱讀的習慣。為引發(fā)頭腦風暴，項目組采用“3253模式”開展結構化研討，即組內成員獨立思考3分鐘、輪流發(fā)言2分鐘、自由研討5分鐘，最后組長歸納并分享交流3分鐘，促進學生思維碰撞，提高社會化學習的效率。

理論教學是科研的基礎，科研是教學的依托。因此，在課程推進中，項目組以科研項目、第二課堂、科學競賽等為平臺開展理論教學，強化科研啟蒙。團隊教師均承擔科研項目，授課中將科研成果、研究經(jīng)驗引入課堂。比如講述Western blotting、免疫共沉淀等復雜的實驗技術時，將教師的實驗結果呈現(xiàn)給學生，可視化的結果有助于幫助學生更好地理解抽象的實驗原理。大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽或生命科學競賽等是教學與科研有機結合的重要途徑。以此為契機，讓有興趣的學生組建團隊，參與教師的科研項目。推薦學生參加比賽，提升學生的應用和創(chuàng)新能力，激發(fā)學生的科研興趣。

將最后一課設計成小組研討的開放環(huán)節(jié)——“云端漫步”。線上發(fā)布課題，比如根據(jù)實驗要求，需要制備A基因的抗體，如何在大腸桿菌中實現(xiàn)A基因的誘導表達？研究A基因的功能時，如何檢測其亞細胞定位的情況？已知某A基因參與BR應答，如何獲取該基因下調表達的轉基因水稻？如何利用大腸桿菌發(fā)酵，將某基因的產物分泌到培養(yǎng)基中？課上，小組成員運用所學的理論知識，協(xié)作互助、思維碰撞，設計出完整的技術路線圖。理論與實踐雙管齊下，培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)和設計能力，實現(xiàn)科教融匯，讓知識落地生根，并開出科研之花。

為提升課堂活力指數(shù)和學生綜合素養(yǎng)，項目組舉辦了包含不同話題的辯論賽，比如“轉基因食品是否安全”“人類胚胎研究是否可行”“能否進行克隆人的研究”等，激發(fā)學生思考、交流，教師最后進行反饋點評。幫助學生用科學價值觀辯證看待基因工程的利弊，明晰科研道德倫理底線，使學生成為具備一定生物科學素養(yǎng)的科普宣傳員。

在整個教學改革中注重課前回顧、課中研討、課后鞏固，形成學生課前自學、課中研學、課后練習，教師課前導學、課中互動、課后反思的雙閉環(huán)教學模式（見圖2）。一方面，幫助學生建構個人知識體系，即為了理解而教；另一方面，幫助學生將知識轉化為能力，也就是為了應用而教。通過學、悟、用、換、創(chuàng)多元途徑獲取知識，授人以漁，幫助學生養(yǎng)成自主學習的能力，提升課堂活力指數(shù)。

（四）融入思政教育

教育是國之大計、黨之大計，培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人是教育的根本問題[2]。大學的核心使命是人才培養(yǎng)，立德樹人則是其立身之本，山東理工大學“厚德博學、篤行至善”的校訓充分體現(xiàn)了“以德為先、樹人為本”的宗旨。為努力成為“經(jīng)師”和“人師”相統(tǒng)一的“大先生”[6]，充分發(fā)揮課堂教學作為大學人才培養(yǎng)主渠道、主陣地的功能，項目組深入挖掘了基因工程知識體系中所蘊含的思想價值和精神內涵，將愛國情懷、工匠精神、科研素養(yǎng)、創(chuàng)新意識、道德倫理等與課程內容有機結合。幫助學生用科學的價值觀看待基因工程的利與弊，激發(fā)學生科技報國的使命情懷與責任擔當，科學合理拓展本課程的深度、廣度和溫度，真正做到將理想信念教育、愛國主義教育、社會主義核心價值觀教育、民族文化教育在基因工程課程的整個教學過程中落細、落微、落實。比如，利用基因工程技術生產出的重組胰島素、生長素等價格大幅下降，基因治療藥物諾西那生鈉由每針70萬元降到每針3.3萬元，并納入新版醫(yī)保目錄等，結合以上措施開展教學，讓學生充分體會基因工程技術的實用性，激發(fā)學生投身科研、報效祖國的熱情，堅定其科技強國的信念。通過將專業(yè)知識與思政元素的融合，在知識傳授、能力提升的基礎上，達到價值塑造、立體施教、全人培育的目的，實現(xiàn)個體本位與社會本位的有效統(tǒng)一。

（五）完善評價體系

為動態(tài)化整體性評價學生學習效果，項目組改變了以往以期末考核為主的較為單一的評價方式，形成了以診斷性、形成性、終結性為一體的綜合評價模式，在課前、課中、課后全面考查學生的學習效果，充分檢測學生知識、能力、價值等目標的達成情況。

診斷性評價：課程開始前通過在線測試了解學生前修課程的學習情況，進行學情分析。通過平臺發(fā)布基因工程課程每個章節(jié)的導學單，布置預習任務，在線跟蹤評價學生的完成情況。對于部分知識點，安排學生小組進行自學，通過翻轉課堂的方式，檢測學生自主學習成果。任課教師設計課堂活力指數(shù)檢視清單，每節(jié)課后及時對照清單自檢自評。

形成性評價：將結構化研討、在線測試、文獻匯報、課后作業(yè)、課程互動、探究學習、主題辯論、拓展練習、網(wǎng)課學習納入評價體系，多元化多維度考核學生對理論知識的掌握情況和靈活應用的能力，以及思政教育的成效性，提高科研素養(yǎng)、設計能力、價值觀考核比重。任課教師課后隨堂反思，查缺補漏。

終結性評價：提高期末考試中開放性試題的占比，結合基因工程的課程目標，考核學生的綜合素養(yǎng)。在“云端漫步”環(huán)節(jié)中，通過引導學生團隊合作設計項目技術路線圖，考查學生學以致用、融會貫通的能力。課程結束后學生通過自評與互評總結收獲和成長，并客觀評價任課教師的教學效果。

通過對教學理念、教學內容、教學方法、評價體系的調整與優(yōu)化，以及對專業(yè)知識中承載的思政元素的深入挖掘，幫助學生多學多悟多用多換多創(chuàng)，提高學生終身學習的意識和科學探索的熱情，達到立體施教、全人培育的教學效果。

四、教學改革的成效與展望

本次基因工程課程教學改革成功立項校級教研項目，并已經(jīng)在生物科學專業(yè)和生物教育專業(yè)試行1輪。通過實施“一抓二立三托舉”教學模式，學生的學習興趣明顯提升。教師通過五星教學法，幫助學生從被動接受知識逐步轉變?yōu)樽灾魉伎?，使學生學習意識和綜合素養(yǎng)有了明顯提高。前沿應用、科研成果、項目設計等的引入，使多數(shù)學生能夠做到內化吸收、外向輸出，成功構建了個性化的知識體系?！霸贫寺健杯h(huán)節(jié)成效顯著，結構化研討后，學生能利用所學理論知識設計出基本完整的技術路線圖。通過開展文獻匯報，多數(shù)學生領悟到了追蹤學科前沿的必要性。在整個教學過程中，學生明確了基因工程在生命科學領域的學科地位，深刻體會到其前沿性和應用性，以及未來發(fā)展的可能性，能用科學的價值觀分析基因工程的利與弊，有些學生能對該學科未來的發(fā)展提出個人觀點，學生的科研熱情高漲，投身科研、報效國家的使命感更為強烈。

在后續(xù)教學中，項目組會更加關注學生的個體差異，注重個性化教學，推動形成任課教師的個人風格，同時建立具有學生個人特色的學習模式。在確定平均挑戰(zhàn)度，即保證大多數(shù)學生能“跳一跳后摘到桃子”的同時，項目組根據(jù)不同學生的學習情況及時對挑戰(zhàn)度進行調整，充分激發(fā)每名學生的學習內驅力，使學生在學習中獲得成就感和滿足感。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 國家發(fā)展改革委.國家發(fā)展改革委關于印發(fā)《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》的通知[EB/OL]. [2024-02-05].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-05/10/content_5689556.htm.

[2］ 習近平.高舉中國特色社會主義偉大旗幟 為全面建設社會主義現(xiàn)代化國家而團結奮斗：在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告[N].人民日報， 2022-10-26（1）.

[3］ 夏啟中.基因工程[M].北京：高等教育出版社， 2017.

[4］ 卡爾·雅斯貝爾斯. 什么是教育[M].童可依，譯.北京：生活·讀書·新知三聯(lián)書店， 2020.

[5］ 田俊國. 精品課程是怎樣煉成的[M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2014.

[6］ 習近平在中國人民大學考察時強調" 堅持黨的領導傳承紅色基因扎根中國大地 走出一條建設中國特色世界一流大學新路[EB/OL].（2022-04-25）[2024-04-02].http：//politics.people.com.cn/n1/2022/0425/c1024-32408556.html.

［責任編輯：蘇祎穎］