基于工程教育认证背景下在线开放课程建设——以《生物技术制药》课程为例

董平轩，王鹏，杨东英，王晓玥，吴继卫

（1.德州学院 医药与护理学院，山东 德州；2.德州学院 机电工程学院，山东 德州）

一 引言

随着信息技术、智能化和大数据等技术的应用和快速发展，高校学生的学习空间、时间和学习习惯等方面也在不断变化，这就需要高校的教育理念、教学手段也要随之发生变革，以适应信息化时代的发展[1]。慕课（Massive open online courses，MOOC）是目前全球广泛兴起的大规模在线开放课程，慕课的建设成为高校信息化课程改革建设的主要手段。教育部《教育信息化十年发展规划（2011-2020 年）》提出大力建设在线课程，提高教育管理信息化水平，推动信息技术与教育融合发展。

二 工程教育认证背景下《生物技术制药》在线课程建设的必要性

《生物技术制药》是生物制药专业一门专业主干课程，课程内容面非常广，涉及生物制药的技术、方法和工艺等内容，与基因工程、细胞工程、酶工程、抗体工程和疫苗工程以及生物分离工程和生物制药工艺等课程内容都相关[2]。信息化背景下，生物制药另一个特点是知识内容更新快，近几十年来生物制药产业迅速发展，新型制药技术转化（比如siRNA 药物和CAR-T 肿瘤免疫疗法等）速度也大大提高。在新型冠状病毒疫情背景下，mRNA 疫苗、基因治疗、细胞治疗以及基因编辑等生物制药技术快速发展[3]。

工程教育认证的核心理念为“以学生为中心”、以学生学习“产出导向”和“培养质量持续改进”，重点在培养学生分析解决“专业复杂工程问题”的能力。对标工程认证背景下《生物技术制药》课程对毕业要求指标点，学生学完本课程能达到“掌握生物制药项目和产品开发的基本方法和技术”并“能够针对复杂生物制药问题设计目标，提出解决方案”。工程认证背景下，《生物技术制药》课程必须着力培养学生的分析问题、设计/ 开发解决方案的能力和相关研究能力等。传统的课堂讲授，已经不能满足本门课程日益复杂和变化的教学内容，更难以达到本课程对应的毕业要求。因此，在信息化在高等教育普及的今天，本课程教学团队尝试将多种现代信息技术融入教学过程，建设在线开放课程，利用线上和线下两个教学平台，把学习这件事赋能给学生，让学生成为学习的主体，教师的作用在于引导学生学会学习[4]，这样的学习比传统讲授更有利于提高学生的参与度，学生学习、探究能力的提高，教师教学质量真正提升。

三 《生物技术制药》在线课程的建设

德州学院《生物技术制药》在线课程的建设分为建设前期基础、建设线上资源、线上线下教学模式的构建、运行和多元化考核体系构建四部分。

（一） 建设前期基础

2018 年，针对传统课堂学生低头率高，学生学习积极主动性和学习热情不高和教学质量靠考试前突击的特点，《生物技术制药》课程教学团队将“对分易网络学习”引入课堂。对分易教学平台是一款为教师打造的在线教学平台客户端，支持课堂实时反馈，可以自动分组，易于学生分组讨论，学生参与度高，作业批阅简便，支持微信推送成绩，操作简单。通过对分课堂，前半部分课堂教师讲授重难点内容，然后提出问题，后半部分学生进行分组讨论，最后教师再根据学生讨论情况进行总结。这样老师由传统课堂的“授人以鱼”转变为“授人以渔”，学生学习后讨论运用课前预习和前半部分的讲授知识进行思维训练，不仅对课堂授课内容有所巩固，更是学会了学习方法，教学效果显著提升。

引入对分易之后课堂教学效果有了改善，但是课前和课后学生自学课本内容比较枯燥，难以提高学习兴趣，这样课堂分组讨论的效果就会大打折扣。2019 年德州学院引入超星学习通平台，作为新一代网络教学平台，超星学习通融合了教学互动、资源管理、课程资源建设等多种功能，学习者可以在课前、课中和课后随时交流、互动、学习。因此，《生物技术制药》教学团队将超星学习通引入课程，教学ppt、章节测试和延伸阅读资料以及超星泛雅平台的本课程在线资源都可以为学生提供随时随地学习的体验。学生的线上学习时间和答题效果都很好地支撑学生学习过程性评价，同时结合线下课堂的讨论进行巩固和思维训练，教学效果又有了进一步的提升。

学习通平台运行过程中发现有一些问题，主要是线上学习效果不能有效保障，学生存在难点知识学习困难，师生互动的质量不高（多是老师提问、学生回答）、课外阅读和延伸阅读的效率不高，因此建立合适的在线课程，高质量提高学生参与度和学习效果。2019 年德州学院建设24 门在线课程投放省级在线课程平台，《生物技术制药》因为前期的在线教学探索和积累被选入其中。

（二） 在线课程资源建设

本课程以智慧树平台为依托，建设了以教学视频为主，综合以各种教学资料（包括章节测试、ppt、见面课、章节讨论和题库等资料）的在线课程资源体系。讲课视频的制作，需要系统化考虑课程内容，并对课程内容进行碎片化处理，建立项目引领、任务驱动、知识点为单位的颗粒化资源。因此建设初期，教学团队对课程内容进行了梳理与筛选，使其与专业培养目标更为贴合。根据专业培养目标，生物技术制药偏重于蛋白质和核酸等大分子药物，对于小分子药物的酶促反应涉及较少，因此删除微生物转化一章内容，保留其余九章内容。根据知识体系特点，将各章节分为共计55 个知识点（各章节知识点安排如表1 所示），分别由三位主讲教师讲授，每个知识点制作一个视频。教学团队针对每个知识点深入进行了课程设计讨论，力求在10 分钟的时间内既要保证完成讲授课程主要内容，又要结合行业实例或前沿进展，做到能吸引视频学习者。由于时间限制，视频中以知识点的系统讲解为主，案例不做详细展开。根据课程设计的内涵，制作了统一风格、图文并茂地讲授PPT，进行了课程视频的录制。

表1 视频资源各章分布表

另外，本次课程建设除进行以上设计外，还注重了知识点之间的关联，有助于学生构建各章课程的知识体系。比如在基因工程制药和细胞工程制药两个章节加入“基因工程制药基本过程”知识点，让学生在学习基因工程制药各个环节内容的同时，构建其基因工程制药整体过程的概念和意识。在本章相关知识点的讲解中，让学生理解基因工程技术和基因工程制药技术的区别，并从中体会生物分离技术和生物制药工艺在基因工程制药中的作用，从而有助于学生融会贯通相关各门专业课程知识，真正具备利用基因工程技术制药的能力。最后，在每个视频中均设置1～2 道弹题，学生学习视频约4～5分钟就进行一次答题，答错需要复习学过视频重新答题，答对可以继续学习后续内容。弹题的设置一方面有助于检测学生的学习效果，另一方面也能确保学生在线学习的学习质量。视频制作完成后，反复修改，上传智慧树教学平台，确保在线教学资源的质量。

在线课程素材除了教学视频之外，还有章节测试题、章节讨论、见面课、题库和课外阅读资料等材料。本课程团队认真挑选相关资料，如章节讨论的图片从与讨论主题的相关性和激发学生学习兴趣角度出发选择，测试题、题库和课外延伸阅读资料则考虑是否符合课程目标、专业特点和学生学情等情况。线上测试、讨论和题库以及课外阅读资料等线上资源的设置，一方面是学习者在线学习过程的记录和评价，既能帮助学生达成本课程的课程目标，也有一定的开放性，帮助线上学习者拓展思维。

（三） 线上线下混合式课堂构建

《生物技术制药》在线课程建设完成后被山东省课程联盟（智慧树平台）收录，2021 年2 月开始第一轮运行，同时对社会开放学习。德州学院的生物制药专业2017 级本科生全部参与选课学习，此外，还有河南轻工职业学院（嵩山路校区）轻化工程系的学生和部分社会人士参与线上公开课的学习。德州学院生物制药班的教学运行采用线上线下相结合的混合式教学模式，学生利用课余和部分课上时间学习线上教学资源、线下课堂采用以分组讨论为主的形式结合课后的实验设计、操作以及科研训练。整个教学环节包括课前学习、课中活动和课后训练三个阶段[5]。

1. 课前学习

课前教师布置学习任务，学生在线上学习，完成相应任务。学生学习过程中遇到的问题，可以在讨论区发布问题和疑问，自己能够及时解决，可以记录在学习平台供其他人学习，还有一些问题不能自行解决，比如学习教学视频和延伸阅读等资料时遇到问题，发布到问答版块，其他学生或老师在线上做解答。比如在抗体工程制药一章学习中，有学生提出“为什么单一抗原刺激会产生多种抗体？”的问题，后续有其他同学回答“抗原的分子量一般很大，通常具有多个抗原表位，所以能够刺激产生多种抗体”。在学习疫苗及其制备技术一章时，有学生提问“为什么灭活的脊髓灰质炎病毒疫苗可以做成糖丸，不会被酶水解掉吗？”学生经过查阅资料和思考，给出回答“疫苗制备过程中，添加某种保护剂可以保护疫苗不被酶类水解”，还有同学给出解答“天然蛋白质碳原子是左旋形式，容易被酶水解，而将右旋碳原子引入蛋白质中，产生的疫苗不易被水解”等。课前这些问题的提出和回答过程，包含了学生与学生互动、学生与教师的互动，不仅是学生主动参与学习过程，也是学生发现问题、分析问题和解决问题的能力训练，是践行工程教育认证“以学生为中心”核心理念的具体体现。

2. 课中活动

课中的线下课题主要是师生讨论，生生讨论，讨论的主题是学生课前学习共性问题或教师提出的思维训练的问题。线下分组讨论侧重于将线上学习的理论和实际应用相结合，并且学生线上学习较难的共性问题则会在线下讨论时，引导学生思考加以解决。比如，在学习抗体类药物的分类时讲到抗体偶联药物（ADC）时，与近期荣昌生物制药（烟台）股份有限公司宣布自主研发的注射用纬迪西妥单抗结合展开讨论，这是国内上市首款美国FDA、中国药监局突破性疗法双重认定的ADC 药物。并就此款ADC 药物的生产制造，比如表达系统和细胞大规模培养生物反应器等前面章节相关内容展开讨论，拓展学生视野和思维。再比如，讲到疫苗的类型和特点时，就目前的新冠疫苗（包括我国大范围接种的灭活疫苗和美国辉瑞制药的mRNA 疫苗）的特点让学生分析讨论，并讨论各种类型疫苗的优缺点，从研发角度探讨各种类型新冠疫苗研制的难度。

3. 课后训练

课后，包括学生完成线上的章节测试，还包括学生就生物技术制药的发展前沿撰写课程论文、实验操作和以科技创新实验、竞赛为主、社会实践活动等多种形式灵活多样的第二课堂。学生课程论文让学生结合最新进展和社会热点，比如肿瘤的嵌合抗原受体T 细胞免疫疗法（CAR-T 疗法）、siRNA药物和mRNA 疫苗等，有助于拓展学生视野和学习兴趣。丰富多样的第二课堂的开展[6]，有助于提高学生的科研素养，培养学生综合创新能力，更好地实现《生物技术制药》的课程教学目标。

课前、课中和课后的自学、讨论、课程论、科研训练等学习活动都体现了工程教育认证以学生为中心、教师为引导的指导思想。

（四） 课程评价多元化，以过程性评价为主

通过线上线下混合式教学，采用多元化过程性考核方式，学生的期末总评成绩除了期末考试成绩，还包含了平时讨论、课程论文和线上学习行为等成绩。传统的考试成绩决定学生课程成绩的方式为终结性评价，不包含或较少包含过程性评价的内容[7]。这种考核方式只能考核学生对于书本理论知识的记忆情况，无法考核学生对本课程知识的理解运用及解决问题的能力，特别是学生解决复杂生物制药问题的能力无法在闭卷考试中体现。这与应用型大学的建设理念和工科教育认证的“学生产出导向”的理念都不符。因此，《生物技术制药》课程评价采用平时成绩30%、实验成绩20%、期末考试成绩50%的比例组成。平时成绩按照智慧树平台的记录成绩，平台记录学生的以下学习过程和行为并分配占比：学习进度15%，学习行为35%，章节测试10%，期中成绩40%。学生课余参加竞赛和科研训练等第二课堂酌情在平时成绩中加5～10 分。因此，《生物技术制药》的考核评价实现了过程性评价、综合素质评价、发展性评价等多维评价，以注重学生的学习行为和过程进行以过程性（形成性）考核为主的评价方法。

四 总结与反思

根据工程认证持续改进的理念，总结《生物技术制药》在线课程的运行实施过程中的经验教训，针对问题加以改进，以期获得更好的教学效果和推广价值。混合式教学无形中提高了考核的标准：要求学生在平时学习中注重专业资料的查阅，并对其进行专业分析归纳，能够用专业术语口头表达，在课程训练中培养学生的研究能力和创新能力。学生满意度和评教成绩都有较大提升，多数学生都表示，他们对专业认识和职业认同方面有了很大进步，也有助于他们的毕业论文的撰写和继续深造的决心。

本门线上课程运行发现一些问题：比如目前线上教学视频吸引力不足，课程外的学生或社会人士参与较少，课程推广度不够；课程对学生设计开发实验方案和收集整理分析研究数据的研究能力培养方面略显不足。后续课程我们将开展更多的教学研究设计，结合课程支撑的毕业要求，开设更多的研究类线下实验活动，增加学生参与课程竞赛的范围，全面提高学生的实验设计能力、分析问题和解决问题等研究能力。