新农科建设背景下农科专业课模块化翻转式课堂教学模式的构建与实践——以“饲料生物技术”课程教学为例

张永亮,朱蕾,孙加节,陈婷

(华南农业大学,广东 广州 510642)

一、 新农科建设的背景和意义

2019年6月28日,全国涉农高校的百余位书记校长和农林教育专家齐聚浙江安吉余村,共商新时代中国高等农林教育发展大计,在“绿水青山就是金山银山”理念诞生地,共同发布了“安吉共识——中国新农科建设宣言”。2019年9月5日,习近平总书记给全国涉农高校书记校长和专家代表回信,要求涉农高校以立德树人为根本,以强农兴农为己任,为新时代高等农林教育高质量内涵发展指明了方向,明确了任务。2019年9月19日,全国50余所涉农高校的近180位党委书记、校长和专家代表齐聚黑龙江七星农场,共同提出深化高等农林教育改革行动实施方案,提出新农科建设“北大仓行动”,对新农科建设作出全面安排。2019年12月5日,新农科建设北京指南工作研讨会在北京召开,来自全国55所涉农高校的150余位党委书记、校长和专家代表提出了新农科改革实践方案,推出了新农科建设“北京指南”。

“安吉共识”吹响“集结号”,从宏观层面提出了涉农院校要面向新农业、新乡村、新农民、新生态发展的新农科的“四个面向”新理念；“北大仓行动”打下“基础桩”,从中观层面推出了新型人才培养、专业优化攻坚、课程改革创新、实践基地建设、优质师资培育、协同育人强化、质量标准提升和开放合作深化等深化高等农林教育改革的“八大行动”新举措；“北京指南”从微观层面实施新农科发展理念研究与改革、专业优化改革攻坚、新型农林人才培养改革、协同育人机制创新和质量文化建设综合改革等5大领域29个方向的“百校千项”新项目,推动新农科建设从“试验田”走向“大田耕作”。

新农科建设“三部曲”层层递进、环环相扣,共同构成了新农科建设体系,势必引发高等农业教育领域的重大变革。涉农高校是强农兴农的国之重器,高等农业教育如何真正把握新农科建设的理论内涵并实现新农科建设的宏伟蓝图事关重大。

二、 新农科建设的理论内涵与建设路径

(一) 理论内涵

全国涉农高校和教育研究界开展了大量新农科建设方面的理论和实践研究,诸多学者和涉农高校提出了不同的见解。华中农业大学王从严对“新农科”的定义和内涵作出了明确的阐释。他指出 “新农科” 是适应全球新技术革命与产业变革的需要,以服务乡村振兴、美丽中国、健康中国等国家战略需要为己任,变革和发展传统农科的知识体系、学科专业体系、人才培养体系和科技创新体系,构建能够支撑农业农村现代化的高等农业教育新体系[1]。青岛农业大学牟少岩从新农科建设宣言——安吉共识中提炼出“新农科”的概念,他认为 “新农科”建设主要是以现代科学技术来改造提升现有的涉农专业,并且要布局适应新产业、新业态发展需要的新型涉农专业,围绕乡村振兴战略和生态文明建设,推进课程体系、实践教学、协同育人等方面的改革,为乡村振兴提供强有力的人才支撑[2]。浙江农林大学应义斌提出新农科建设是以美丽乡村振兴战略和生态文明建设为重点,准确研判现代高效农业发展新态势,及时更新新农科研究内容,改革农科专业课程教学方法,加强科研成果转移转化,激发新农科建设的内在动力,为乡村振兴发展提供更强有力的人才支撑[3]。总体而言,国内研究界目前对于新农科建设的理论内涵虽然各有表述上的不同,但实质是一致的,那就是通过改革现有涉农专业,推进知识体系的改革,实现新农科建设的目标——为乡村振兴战略提供人才支撑。

(二) 建设路径

新农科建设的具体路径在“北京指南”里清晰明确提出来,那就是主要以新农科发展理念研究与改革、专业优化改革攻坚、新型农林人才培养改革、协同育人机制创新和质量文化建设综合改革等5大领域29个方向的“百校千项”新项目为依托，全面开展新农科建设。虽然5大领域落脚的29个方向各有侧重,但无论是理论理念研究的范畴,还是改革机制和质量文化建设等教学实践的支撑点,无一能脱离“课程”这个微观、根本和核心的要素,这就是新农科建设理论内涵中的核心要义“推进涉农专业知识体系的改革”。因此,课程建设和“金课”建设是新农科建设中农科专业课改革和建设的目标和终点。

三、 金课建设的维度

(一) 金课的基本特征

金课是指含金量高的课程,也就是学生获得感强的课程,具有“两性一度”的基本特征：高阶性、创新性和挑战度[4]。“高阶性”是指知识能力素质的有机融合,要培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维；“创新性”是指课程内容反映前沿性和时代性,教学形式呈现先进性和互动性,学习结果具有探究性和个性化特征；“挑战度”是指课程有一定难度,需要跳一跳才能够得着,对教师和学生提出了更高要求。究“金课”之根本,是对课程质量的更高要求,是对课程组织形式的创新实践,是课程信息化的合理开发和利用,是教育发展和社会进步的同频共振,是人才培养和国家建设的深度融合。“金课”的提倡和建设,会极大压缩低水平课程的生存空间,为人才培养质量保驾护航,为课程质量、学生活力、教师活动注入强大的生命力。

(二) 水课及其产生原因

“金课”的反面是“水课”,是指低阶性、陈旧性和低难度、学生收获少的课。“水课”的产生,首先有其历史原因。改革开放以来,树立了科学技术是第一生产力的科学观念。由于我国经济高速发展的需求牵引和对科学研究不断提升的经费和激励制度保障,高校的科学研究高质量发展态势明显，但同时也造成了重科研、轻教学这一严重偏离高等教育既定目标的现象,且已经广泛渗透在干部制度、人才制度、高校评价等各个方面,教师对本科教学投入不足。另外,随着本科教育规模的急速扩张,生均教育资源下降。其次,“水课”的产生是由于教师传统授课理念与模式的惯性,以及在教学方法和理念上缺少探究精神的惰性。第三,“水课”的产生是由于信息飞速发展超过了教学设计的响应速度。在飞速发展的网络时代,学生对自己感兴趣的领域,不仅可从互联网上轻松获取资源,同时也可深入学习,到学术社区参与讨论研究,主动建立课程、自主建构知识。学生不再是一个单纯的学习者,而是以审视眼光看待课程,如无法赢得他们的敬意,则招致他们的嫌弃,成为他们眼中的“水课”[5]。第四,“水课”的产生是由于学生需求的变化。随着高等教育大众化发展,人们教育投资的理念在增强,追求文凭的功利主义价值取向在增强。学生在选择课程的同时也在购买教育服务,必然要权衡利益,以期获得最大回报。除兴趣所致、物有所值的选课原则,学生还有避重就轻、无用不学、获得较高绩点等选择原则[6]。 “水课”给教师及教育管理者提出了一个高级课题,不仅要对教学设计进行重构,还要对教学组织活动进行创新；既要顾及学生的需求,又要把握知识点的掌握程度,还得激发学生参与讨论和课后思考的热情。

(三) 建设维度

评价“金课”的基本标准是学生学习收获,以及对学生今后学习、工作和生活产生的影响力。按教育部建设一流课程的思路,“金课”分为线上、线下、线上线下等几种类别。其中,线下授课方式在目前高校课程教学中占主体地位。对线下课程具体剖析,“金课”应从课程目标、教学理念、教学内容等多个维度进行建设。

1. 课程目标

“金课”培养学生知识、能力、素质有机融合并能解决复杂问题的综合能力和高级思维,这一特点和相似表述在工程教育认证中得到了充分的体现,足见“金课”的人才培养目标与国际标准是一致的。

2. 教学理念

以学生学习为中心的理念指导课程教学。雅斯贝尔斯说：“教育的原则,是通过现存世界的全部文化导向人的灵魂觉醒之本源和根基,而不是导向由原初派生出来的东西和平庸的知识。”强调的重点是“以学生为中心”,可以为学生创造真正高度参与的、个性化的学习体验。教师要变“施教者”为“引导者+参与讨论者”,教师不应是课堂里凌驾于学生之上不容置疑的角色,而应该是挖掘学生无限可能性的摆渡人,引导学生在科学、合理的基础上进行提问、质疑、讨论、阐述等学习活动。学生则由被动学习者变为主动求知者。

3. 教学内容

教学内容应具有前沿性和时代性,与产业发展接驳,定期更新。实现与产业发展最新动态、产业最新研究成果、团队科研成果三个结合,结合学生的实际情况,提升内容的难度。

4. 教学方法

对于线下“金课”,其精髓是质询、质疑、讨论、批判和求证,具有先进性和互动性,不再是“一言堂”的模式,而应充分开发和组织“互动式”的教学活动；变“填鸭式教学”为“互动式教学”,开展启发式、讨论式教学；适当使用现代教育技术手段,但又不被其绑架。“翻转课堂”就是变“满堂灌”的“单声道”为“交互式”的“多声道”,既可以在传统教室中实现,也可以在特殊教室中实现,主要依赖于课程教师对课程教学的设计水平和对教学活动组织的掌控能力。核心是调动学生在课前准备、课中参与、课后反思的积极性[7]。

5. 考核方式

建立多元化课程考核方式。考核主体多元化,是指由教师考核单一主体转变为教师、学生多元考核主体,由学生互相评价,让学生参与到课程考核中。考核方式的多元化,是指由单一的闭卷考试转变为由学习参与度、学生讨论、课程作业、考试等环节组成的以形成性评价为主体的考核方式。

6. 课程质量保障

形成问题发现—问题改进—质量提升的闭环式质量保障体系。从学生讨论、课程授课、课下交流、问卷调查、教学督导等各个环节,收集课程存在的问题,制定整改方案,在下一轮授课中实施改进。

四、 以金课为目标的“饲料生物技术”课程的改革与成效

新农科建设是以提升人才培养质量为特征的,首先是一场质量革命。金课是新农科建设的重要单元。“饲料生物技术”以课程设计高阶、课堂组织创新、教学互动活跃、学生高度参与为特征,以学生学习为中心的教育理念为指导,以培养学生综合能力和创新思维为目标,我们设计了以翻转课堂为特征的模块化导学式教学改革。

(一) 创新课程目标

传统的专业课教学以专业知识的传授为目标,强调学生专业素质与能力的培养。而在工程认证和即将开始的农科专业认证中,对学生培养的目标定位为培养学生知识、能力、素质有机融合并能解决复杂问题的综合能力和高级创新性思维。另外,新时代的高等教育强调创新创业、政治思想素质等方面的培养。高校新农科建设立足为乡村振兴、现代和未来农业提供人才支撑。在本课程中,我们突破了专业知识传授这一单一的目标,确定了课程目标为培养六个方面的素质与能力：专业情怀与责任、专业领域知识框架、自我学习能力、创新性思维与能力、解决复杂问题能力和人文素养。专业情怀与责任,是培养学生对畜牧业的认知与认可,培育“一懂两爱”(懂农业、爱农村、爱农民)和三农情怀,引导学生树立投身乡村振兴、献身畜牧业的思想情结,是将课程思政建设的具体化、目标化；专业领域知识框架,是为学生构建饲料生物技术的基本知识框架,培养学生具备“产业兴旺”的建设者和生力军所需的专业素质；自我学习能力,是培养学生知识获取、终身学习的能力；创新性思维与能力,是培养学生创新创业的基础素养与能力；解决复杂问题的能力,是培养学生在工作与生活中找准问题、分析问题、解决问题的能力；人文素养,是培养学生表达能力、组织能力、团队意识、家国情怀的基本素养。

(二) 创新教学设计

在传统的专业课教学中,教学设计是根据内容的特征和逻辑关系划分成章、节,再按课时和学分的要求,把内容按时间顺序通过课堂教学的方式传授给学生。在本门课程设计中,我们以学生学习为中心的教育理念为指导,取消章节,根据饲料生物技术的内容特点,将课程分为若干模块,实现课程的模块化。按照饲料生物技术的最新发展和行业需求,设计为六个模块：绪论、酶制剂及其在饲料中的应用、粗饲料资源开发、发酵技术与产品(单细胞蛋白)在饲料中的应用、植物提取物在动物养殖中的应用、抗生素替代与饲料资源开发进展。除绪论外,其他五个模块均由课程导学、小组讨论、课程讨论三个环节组成。这种教学设计,将教学内容专题化,让学生在听课、课下准备、讨论的教学循环中,成为教学活动的主体,对本专题的基本内容、发展动态、存在问题等有更深入的感受和理解。另外,设计了达成教学目标的路径,通过专题讲授达成专业情怀与责任、领域知识框架,通过小组和课程讨论,达成自我学习能力、创新性思维与能力、解决复杂问题能力、人文素养(组织能力、表达能力、沟通能力)。

(三) 创新课程思政建设

课程思政是以构建全员、全程、全课程育人格局的形式，将各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应,把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念,是“教书育人”的最新发展。结合本课程的特点,把世界观、人生观、价值观、国家观、民族观、历史观、文化观的教育,有机地融入课程教学中。在绪论中,以我国畜牧业发展的历史、现状和问题为切入点,通过我国畜牧业改革开放以来取得的巨大成绩,强化学生“四个自信”；通过现状和问题分析,培养学生的责任感和专业情怀。在酶制剂及其在饲料中的应用专题中,以植酸酶为例,宣扬姚斌院士在植酸酶国产化和产业化研发过程中的刻苦钻研精神,激励同学们勇于创新探索。在粗饲料资源开发专题中,讲述我国粗饲料产业现状,以我国高蛋白饲料原料(大豆、苜蓿草)进口依赖和中美贸易战为切入点,激励强化学生们的爱国主义精神和奋发图强的奋斗精神,增强对本专业的认同感和责任感。在发酵技术与产品(单细胞蛋白)在饲料中的应用专题中,以现代生物技术的优势为切入点,体现以现代生物技术改造传统畜牧业的新农科建设,培养学生用新进展、新技术、新知识提升我国畜牧业生产水平的意识。在植物提取物在动物养殖中的应用专题中,以我国优秀传统文化中医中药为切入点,以屠呦呦获得诺贝尔奖为例,展示我国优秀的传统文化,增强文化自信。在抗生素替代与饲料资源开发进展专题中,以抗生素使用的历史及存在问题为例,以生态与安全为切入点,培养学生食品安全、绿水青山就是金山银山的现代生态观。

(四) 动态更新教学内容

“新农科”的基本特征之一就是用现代工程技术、现代信息技术、现代生物技术来改造传统农业,突出多学科、多专业的交叉融合。饲料生物技术是生物技术在饲料产业中的应用,是通过现代生物技术改造与提升饲料产业的实践,因此本课程具备新农科的明显特征。由于生物技术的快速发展,以及畜牧业发展的新需求,本领域的内容发展快、更新快,决定了本门课程内容具有前瞻性特征,要求对教学内容实时更新。在本课程中,按照科教融合、产教融合的思路,我们通过“三引入”实现教学内容的开放化,将产业发展最新动态、产业最新研究成果、团队科研成果引入教学,让教学内容与产业发展无缝对接。如抗生素替代、植物提取物的应用、生物饲料等,均属于行业的热点和难点问题。在植物提取物应用专题中,介绍了本课题组人参多糖调解动物免疫研究的最新结果。在学生讨论中,一是引入团队科研项目内容,实现教学与科研的融合。如酱油渣发酵饲料的工艺设计,是本课题组与中山厨邦酱油厂的合作科研项目,而凉茶渣的饲料化利用的工艺设计,是广东省重大研发项目。二是引入产业热点问题,如目前市场上替抗产品的种类和作用原理,实现教学与产业的融合。

(五) 创新教学方式

传统的专业课教学仍延续着教堂讲授为主,教师主导课堂、学生从属课堂,没有真正落实以学生为中心的教育理念,没有真正体现学生的主体地位。“对分课堂”是由我国学者提出并实践的一种课程教学方式。其主要目标是建立学生学习的兴趣,把能力培养放在第二位。该理论认为要想激发学生的积极性,必须给予足够的权利、时间和自由,这种新的教学方式重新定位了师生关系,特征在于师生权责对分、时间对分,通过学生对学习过程的自我规划、自我掌控,来提高学生参与学习的主动性。本课程从2006年开始进行了翻转课堂的改革,设置学生讨论课,占总学时的1/5左右,但学生中心地位仍没有得到有效保障。2018年按“教师引导、学生主体”的教学理念,采用导学式教学方式,进一步深化改革,将课程分为六个模块,除绪论外,其它五个模块由教师导学、小组讨论、课堂讨论三个环节组成,讨论课占总学时数的62.5%,在时间、内容、教学地位上实现了让课堂“活起来”的目标。学生自由组合,形成学习小组,成员轮流担任小组长；各小组自由选择讨论题,体现学习的自由；小组成员独立准备讨论题,在小组讨论时独立发言,充分讨论、辩论,小组长负责收集意见并完善；以各小组长为代表进行发言并课堂讨论,教师点评。通过上述改革,构建了“导学、自学、讨论”三步法教学方式。另外,课程与现代信息技术相结合,构建教学质量反馈与提升的保障体系。教学管理中引入雨课堂,在雨课堂平台完成考勤、讨论分组,发布课程PPT、讨论题及通知,课程讲授中开启弹幕,构建与学生即时互动渠道。利用雨课堂、微信群、课程调查等及时收集学生的意见,并即时整改。课程结束后发放问卷调查,统计结果,明确存在问题,制定整改方案。按形成性评价的要求,对课程的考核方式不断进行改革,建立了由平时考勤、课堂讨论(学生互评)、文献综述、理论考试组成的形成性考核方式。

(六) 取得初步成效

通过课程改革,本门课程的教学取得了良好的效果。调查显示,对本门课程很满意和满意的占84.5%,对翻转课堂很喜欢和喜欢的占88.5%。认为组织与口头表达能力提升的占96.1%,获取知识的能力提升的占76.9%。但认为训练了创新性思维方式(53.84%)和解决复杂问题的能力提升(42.31%)的比例还比较低,仍有待提升。认为学习任务加重一倍以上的占69.2%,加重一倍以下的占26.9%,这说明学生们已经真正“忙起来”了。

新时代本科教育提出了新要求,一流课程建设是提升教育教学质量的重要措施和环节。由于长期以来形成的重科研、轻教学,教师在本科教学上的投入不足的现象依然存在。由于学生学习考核体系的松软,学生学习主动性和刻苦精神的缺失依然存在。解决长期以来在教师和学生中形成的惰性和惯性,是一场攻坚战,需要攻坚克难的精神和长期的努力。教育信息技术的革命性发展,对高等教育教学改革提供了机遇，同时也提出了挑战。我们在饲料生物技术课程上作了有益的探索,取得了积极的效果,尽管改革的深度还不够理想。就我国目前高校课程教学的状况,金课的建设仍任重道远。