新工科背景下沉浸式线上线下混合式教学效果分析——以“生物技术制药”课程为例

杨 倩，陈晓乐，吴 莺，张南文，俞昌喜

(福建医科大学药学院，福建福州350122)

伴随着基因工程、细胞工程、酶工程等生物技术的不断进步，以抗体药物、细胞治疗、基因治疗、疫苗为代表的生物医药产业崛起，成为我国“十四五”规划中重点发展的支撑性新兴产业[1]。2020年1月，新冠肺炎疫情在武汉暴发并迅速蔓延全国，在以习近平同志为核心的党中央的坚强领导下，全国人民众志成城，抗击疫情，尤其是生物医药产业在新冠肺炎的预防、诊断和治疗中发挥了举足轻重的作用，同时，具备较强创新创业能力的生物制药专业人才的需求愈发迫切[2]。在“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等新工科建设背景下，各高校不断更新教育理念，推进人才培养模式升级[3]。生物制药专业作为新工科专业之一应该适应社会发展，树立创新、综合、全周期工程的教育理念，大力培养具备卓越实践、创新能力的高素质复合型生物制药工科人才[4]。

新工科背景下传统教育形式已无法满足生物制药创新人才培养的需求，存在学生内生学习动力欠缺和创新能力培养欠佳等两个方面的问题[5-6]。一是受当代新媒体传播方式的冲击，学生对知识的接受趋向碎片化，对于线下课堂教学的重视程度不够、兴趣不高，学习的积极性和主动性不足。二是传统实验课授课方式单一，互动交流、动手实践机会不多，导致学生的创新思维不佳、实践动手能力不足。笔者以福建医科大学为例，结合新工科建设目标，探讨在生物制药专业本科生的生物技术制药课程中，应用现代教育教学方法和手段，以学生为中心，依托“互联网+”线上资源和自主研发的虚拟仿真实验平台等开展创新性沉浸式线上线下混合式教学，为高校进行教学模式改革提供实践经验与借鉴。

一、课程教学模式的实践路径探索

(一)课程教学模式的改革内容

1.优选教学资料，维护线上资源，改进教学内容，保障学习效果。生物技术制药课程作为生物制药专业的核心必修课，选用卫生部“十三五”规划教材、全国高等医药教材建设研究会“十三五”规划教材——《生物技术制药》，并根据时代发展及时改进教学内容，尤其注意国家法规、规范内容的更新。线上学习的课程引用中国慕课大学平台的国家级精品在线课程“生物技术制药”(温州医科大学)，以保障课程质量。教研团队还自主录制教学微课，以作业或讨论的形式提前发布在“超星学习通”平台，为学生预习和复习理论知识提供有利条件。

2.融合思政元素，培养家国情怀，激发学习潜能。线下理论课程结合教学大纲以PPT形式进行传统式教学，讲授过程中注重思政教育和时事热点，如在“疫苗及其制备技术”章节的讲解中，根据实际教学内容需求，引入陈薇院士团队艰苦攻关、率先研发重组新型冠状病毒疫苗(腺病毒载体)的例子，潜移默化植入“大国工匠精神”及“科技文化自信”等思政元素。同时，以新冠疫苗为主线，联系分子生物学及基因工程等课程知识，与传统减毒活疫苗、灭活疫苗以及新型核糖核酸疫苗进行对比，更好地讲授基因工程疫苗的优缺点，帮助学生串联零碎知识点，最大限度地激发学生的创新意识。通过学习习近平总书记在第73届世界卫生大会视频会议开幕式上讲话的内容，即“中国新冠疫苗研发完成并投入使用后，将作为全球公共产品，为实现疫苗在发展中国家的可及性和可担负性作出中国贡献”来领会“人类命运共同体”的深刻含义[7]。在课堂上以润物无声的方式开展思政教育，培养家国情怀，实现专业培养和文化传承协同提升。

3.科研反哺教学，结合虚拟仿真，增强实践能力。线下实验课以生物工程药物研发与应用为主线，如在“抗体工程制药”章节中，充分利用我院自主研发的虚拟仿真实验平台，模拟福建医科大学杰出校友陈列平教授的新型抗PD-1抗体药物研发过程并“生产成品”；结合福建医科大学附属医院真实肿瘤患者的治疗方案，引导学生串联免疫学、分子生物学以及动物细胞工程制药等专业知识，分析多克隆抗体、单克隆抗体及基因工程抗体的优缺点，将基础理论紧密联系工程实际和临床实践，实现“生物制药厂”走进课堂。

(二)课程教学模式的实施

课程内容以生物技术制药的发展创新和常见药物生产案例为主线，以同步教授知识技能和文化育人为教学理念，利用自主研发的虚拟仿真实验进行沉浸式实验教学；在实验教学中引入学科现代新技术，形成融教学、思政、应用和科研为一体的教学流程(图1)。从教学课程分三阶段进行：(1)课前，教师借助“超星学习通”发布课堂预习任务和学习要求，线上统计完成情况和进行学情分析；(2)课中，教师根据线上学情及时调整教授内容，通过热点时事案例(如新冠疫情及抗PD-1抗体研发等)展示，充分运用该课程的教学视频资源，开展翻转课堂，通过福建医科大学智慧教室进行教学讨论，“超星学习通”互动，并总结课程重点、难点；(3)课后，学生利用慕课、“超星学习通”获取课后复习资源，完成章节课后作业，教师在线上平台开展讨论与答疑互动。

图1 沉浸式线上线下混合式教学流程

(三)课程完成情况考核

为综合评价学生掌握知识程度和应用知识能力，建立多元化考核方法，使考核评价环节更具客观性、可靠性和全面性。课程评价以形成性和总结性评价为主，科学、客观地评价与分析学生的整个学习过程。具体指标包括：(1)形成性评价指标(包括主动学习和讨论互动)，包括课堂签到(10%)、课程视频(5%)、课堂讨论(10%)、课堂互动(5%)和课堂测试(20%)；(2)总结性评价指标，包括期末考试(50%)，即完成一次期末综合测试卷。利用多方位、多角度的考核方式既能及时总结和查找教学过程中产生的问题，又杜绝了学生“临时抱佛脚”，即仅靠期末复习获得高分现象的发生。同时，灵活多样的考核方式有利于激发学生学习的主动性，更加全面客观地反映学生实际学习和应用知识的能力水平。

二、课程教学改革成效

(一)学生层面

生物技术制药课程以学生的基本理论知识、基础技术学习和实践能力培养为中心，以在线精品课程、线上学习APP和智慧教室为载体，根据学生实际学习情况及时调整教学策略。通过沉浸式线上线下混合式教学模式改革的实践，学生的基本理论知识、基础技术学习和实践能力得到了一定程度的提升。学期期末结合形成性评价和总结性评价的期末成绩显示，根据学生实际学习情况调整教学策略后，学生的成绩提升明显。

(二)教师层面

生物技术制药课程改革结合了传统教学方式与现代教学手段，授课过程中与时俱进融入了当代生物技术制药理论、方法与前沿生物药物的发展，提升了教学成效。课程改革也得到学校教学督导组专家们的肯定，他们在检查性听课之后，认为课程团队教师教学能力强，教学经验丰富，教学改革有创意，并对教师在课堂上的教态、讲课语速及深入浅出的教学方法给予了充分的肯定和赞扬。

三、小 结

2018年9月，全国高等教育会议的召开标志着中国教育进入了现代化建设新阶段[8-9]。2018年10月，教育部发文指出，本科教育要“围绕激发学生学习兴趣和潜能深化教学教改”[10]。顺应时代变革，响应组织号召，生物技术制药课程建设中以在线精品课程、线上学习APP和智慧教室为载体引入思政教育元素，将抗击新冠肺炎等重大事件融入教学，引导学生的讨论和思考，实现了立德树人的培养目标，开阔了学生视野；以虚拟仿真实训实验项目和传统实验课程为路径，以学习基本理论知识、技术和培养实践能力为核心，将教学内容、实践应用和科学研究融会贯通、协同创新，能够提高学生实践动手能力，做到知行合一，协同推进沉浸式、线上线下混合教学模式和“课程思政”改革。

在生物技术制药课程教学改革的实践与探索过程中也存在一些问题和不足。一是以虚拟仿真实验平台为依托，部分知识点不够突出，学生学习、吸收程度不够。二是线上线下教学时间比例还有待调整，根据学生学习反馈，可适当延长线下学习、实验的时间，达到强化巩固线上知识学习、技能训练的目的。三是建立线上线下混合式教学模式的长效机制尤为重要，需不断完善沉浸式、线上线下混合式教学模式的内容建设，保证其可延续性。

今后的教学设计中应加强理论知识点与生物技术制药具体实验环节的关联设计，丰富知识点内容，合理安排线上线下教学时间，将线上线下混合式教学模式改革向纵深推进。在新工科建设的大背景下，只有立足于专业课程建设，不断探索新的教学模式，致力于培养具备卓越实践、创新能力的复合型人才，才能永葆教育鲜活的生命力。