“金课”背景下生物化学课程教学的创新与实践

廖 阳， 闫荣玲， 李常健， 覃佐东， 邵金华

(湖南科技学院化学与生物工程学院生物技术系，湖南 永州 425199)

课程是人才培养的核心要素，课程质量决定着人才培养质量。《教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》等明确指出，高校要牢牢把握立德树人根本任务、深植现代教育理念和推动信息技术融合，推进教学内容、教学模式、教学方法、教学组织、考核体系等改革与创新。可见，打造新时代“金课”是高校教师义不容辞的时代责任与使命。

“金课”的典型特征是高阶性、创新性、挑战度。“高阶性”要求课程目标注重知识、能力、素质有机融合和学生综合能力和高级思维的培养，课程内容注重广度和深度，突破习惯性认知模式，培养学生深度分析、大胆质疑、勇于创新的精神和能力。“创新性”强调教学内容的前沿性与时代性，教学方法的先进性与互动性，以及学生的探究式与个性化学习。“挑战度”则强调科学“增负”和考核评价方式的优化，让学生“跳一跳才能够得着”，并感受通过努力获得自身能力和素质提高的成就感。

传统课程存在教学理念与目标不新、教学能力与资源不足、信息化融合程度低、局限课堂有限时空和教材有限内容、忽略学生思政素养与综合能力培养等问题，不适于新时代高素质人才培养需要。“生物化学”作为农、林、牧、医等专业的必修核心课，对学生拓展专业视野、夯实学科知识、认识生命本质、激发专业兴趣意义显著。近年高校教师从教学模式、教学方法、信息技术融合等方面对“生物化学”课程教学进行创新并取得了良好成效[1-3]。但从单一问题入手的局部改革缺乏前瞻性和系统性，不利于课程长远发展，因此我校生物化学课程团队从理念目标、能力魅力、平台资源、思政育人、知识体系、教学时空、教学模式、评价体系等方面对课程进行了全方位综合性改革。

1 树立课程教学新理念

教学理念深刻影响着教学行为，重塑教学理念是转变教学行为的内在需要[4]。“生物化学”作为生物类专业基础课，在激发学生专业自豪感、拓展专业视野、夯实专业知识、认识生命本质、熏陶思政素养等方面具有重要意义。课程近年颠覆“教师、课堂、教材三中心”传统理念，树立起“全面育人、学生中心、产出导向、开放共享”新教学理念，并在新教学理念指导下明确了课程的思政、知识和能力协同新教学目标(Fig.1)，以强化学生中心地位、课程德育功能，“金课”更高标准。

2 丰富课程优质平台资源

优质课程平台与资源是高质量教学效果的保障，且在高等教育趋向在线发展的今天，其更是创新教学模式与方法的必要前提[5-7]。团队近年全力推进课程平台与资源建设，建成了学银在线课程平台、虚拟仿真操作平台、微信共享育人平台等线上平台，以及优质实践基地、省级科研创新平台等线下平台；建成了微课视频、3D动画、主题讨论、章节测试、拓展阅读、仿真模拟、学科前沿、生化名人和励志故事等线上课程资源，及实物模型、思维导图、创新展馆、文化长廊、智能工艺和高精设备等线下资源(Fig.2)。丰富多样的课程资源基于线上线下各类平台为载体，应用于课前课中课后等不同环节。除3D动画、实物模型外，其余各类资源均可渗入思政元素。课程平台与资源为教学模式的创新奠定了基础。

图1 “生物化学”新教学理念与目标 课程在“全面育人、学生中心、产出导向、开放共享”新教学理念指导下，确定了思政、知识、能力三者协同的新教学目标Fig.1 New teaching concepts and teaching objectives Under the guidance of the new teaching concept of "all-around cultivation, student-centered, outcome-based, open & sharing”, the biochemistry course has formed the new collaborative teaching goals of knowledge, ability and ideology and politics

图2 生物化学课程构建的多样化平台与资源 “生物化学”建成了在线课程、虚拟仿真操作、微信育人、实践基地、创新中心等线上线下平台及对应的各类丰富课程资源Fig.2 Diversified curriculum platforms and resources constructed by the course of biochemistry The course of biochemistry has built an online course platform, a virtual simulation operation platform, a Wechat cultivation platform, practice bases, innovation centers and various corresponding learning resources for the diversity online and offline platforms

3 构建“教学+科研+实践”融合新育人模式

课程基于信息化平台资源、科研创新及校外实践基地，摸索形成了线上线下、校内校外、传承创新融合的“教学+科研+实践”育人模式(Fig.3)。线上与线下融合式“教学育人”是以线上拓展阅读和主题讨论等任务，以及线下师生互动等活动为载体在教学中融入思政教育，提升学生人文素养、科学品质和家国情怀；校内与校外融合式“实践育人”是基于实践基地创新展馆、文化长廊等资源，通过现场体验、亲自操作等实践活动渗透思政教育，激发学生奉献青春和报效祖国的家国情怀；传承与创新融合式“科研育人”是突破课程过于注重知识传承的思维定式，引导学生基于优质科研平台开展创新探索，熏陶学生探索创新的科学品质。

图3 生物化学课程构建的“教学+科研+实践”育人模式 基于信息化平台资源、科研创新及校外实践基地，生物化学课程摸索形成了线上线下、校内校外、传承创新融合的“教学+科研+实践”育人模式Fig.3 The ideology and politics educational mode of "teaching + research + practice" by the course of biochemistry Based on information platform resources, scientific research innovation and off-campus practice bases, the course of Biochemistry explored and formed a "teaching + scientific research + practice" education mode with the integration of online and offline resources, on and off campus, inheritance and innovation

图4 生物化学课程构建的“3+X”新知识体系 生物化学课程知识整合为生物分子结构与性质、生物分子代谢与调控、遗传信息传递与表达3个核心模块。除此之外，课程增加了学科前沿成果、经典实验设计、疾病生化机制等新内容板块，从而形成了整门课程“3+X”复合型知识体系Fig.4 The "3 + X" new knowledge system constructed by the course of biochemistry The course of Biochemistry formed a "3+X" new knowledge system through integrating the course knowledge into three core modules of biomolecule structures and properties, biomolecule metabolism and regulation, and genetic information transmission and expression. Moreover, we have expanded new content modules of research frontier, classic experimental design, and diseases’ biochemical mechanism according to the need of chapter teaching

4 构建“3+X”复合型新知识体系

基于思政、知识和能力三方面教学目标需要，近年团队把生物化学课程知识整合为生物分子结构与性质、生物分子代谢与调控、遗传信息传递与表达3个核心模块，并增加了学科前沿成果、经典实验设计、疾病生化机制等新内容板块，从而形成了整门课程“3+X”复合型知识体系(Fig.4)。3个核心模块侧重学生专业知识的夯实以及学科知识框架的搭建，而供各个章节灵活选择的“X”模块则主要支撑学生创新思维、科学精神、人文情怀、民族自信心、专业自豪感等方面的培养和熏陶。“3+X”新知识体系契合课程树立的新理念与目标，以及新时代金课“高阶性”对课程内容广度和深度的要求，“创新性”对教学内容前沿性与时代性的要求。

5 构建教学与育人相融相促新教学模式

针对传统课程教学模式局限课堂有限时空，教师处于绝对主体地位，学生参与度低，学生思政素养与综合能力培养不够的弊端[8-10]。“生物化学”构建了“课前SPOC自主探究·悟思政——课中研讨互动·渗思政——课后任务驱动·拓思政”新教学模式，并在课前、课中、课后巧妙融入思政教育，实现了课程教学线上与线下、课内与课外、教学与育人的有机统一。

课前，教师借助信息化平台发布渗透思政元素的主题词和探究式问题，学生以此为引导，研读教材、观看微课、制作模型和绘制展板，从而熟悉章节内容、理解浅显知识，提高自学、动手和协作能力，感悟崇尚科学、敢于质疑、追求真理的精神品质(Fig.5)。

图5 课前学生自主探究和自我思政感悟 学生课前在教师发布的主题词和探究式问题引导下，研读教材、观看微课、制作模型和绘制展板等自主学习，并在此过程中完成自我思政感悟Fig.5 Students carry out SPOC independent inquiry learning and self- ideological and political cognition before course of biochemistry Students were reading textbooks, watching micro class videos, making simple models and drawing display boards under the guidance of theme words and inquiry questions released by teachers before class, and getting a synchronization ideological and political perception during these independent learning activities

课中，教师以“巧妙引入--研讨互动--前沿拓展--课堂小结”主线推进教学。首先，教师以优美诗句、趣味故事和生活话题引入新课，激发学生学习兴趣；随后，教师引导学生基于课前SPOC探究式学习成果，展开组间分享、主题讨论和头脑风暴，并借助实物演示、角色扮演、3D动画使抽象知识具体化和直观化，并在恰当环节以“生命多样统一”“疾病发病机制”“科学家励志故事”“新旧学说演进”“学术争鸣交锋”“中外国情对比”等为载体渗入思政教育；继而，师生分享学科前沿成果，熏陶学生批判思维与创新意识；最后，对本次课进行总结，梳理知识脉络、增强理解记忆(Fig.6)。

图6 课中师生研讨互动和思政渗透 课中，教师以“巧妙引入--研讨互动--前沿拓展--课堂小结”的主线推进教学，并以“生命多样统一”“疾病发病机制”“科学家励志故事”“新旧学说演进”“学术争鸣交锋”“中外国情对比”等为载体渗入思政教育Fig.6 Discussion and interaction between teachers and students on ideological and political infiltration in course of biochemistry The classroom teaching will move forward according to the principal line of "ingenious introduction- discussion and interaction- frontier development- brief summary", and teachers infiltrate the ideological and political education with "diversity and unity of life", "pathogenesis of disease", "inspiring stories of scientists", "evolution of old and new theories", "academic contention and confrontation" and "comparison between Chinese and foreign feelings"

课后，学生完成教师根据章节实际选择性布置的线上章节测试、话题讨论、推文浏览、仿真操作，或线下思维导图绘制、实物模型制作等多样化任务，以这些任务驱动学生同步拓展自身思政素养、提高综合能力和专业知识(Fig.7)。

图7 课后以任务驱动学生拓展学生知识能力和思政素养 学生课后完成线上章节测试、话题讨论、推文浏览和仿真操作或线下思维导图绘制、实物模型制作等多样化任务，以此同步拓展自身思政素养、提高综合能力和专业知识Fig.7 Task drives students to expand comprehensive ability and ideological and political literacy after course of biochemistry Students complete the online chapter test, topic discussion, tweet browsing and simulation operation, or offline mind mapping, physical model making and other diverse tasks after class to get a synchronously expanding of ideological and political literacy, comprehensive ability and professional knowledge

6 构建多维度过程式新评价体系

课程团队在新教学理念与目标指导下,基于前期探索成果进一步发挥信息化平台的功能，突破传统课程考核依赖期末考试这一单一形式和有限次数的局限，增加评价主体、评价要素和评价次数，对学生整学期线上线下各项活动(任务)的参与度与完成质量进行全过程考察，构建了注重学生思政素养与综合能力培养的多维度过程式评价体系(Fig.8)。

线上评定要素包括在线测试、微课视频、主题讨论和仿真操作等完成情况；线下评定要素包括课内表现和期末考试，及思维导图和简易模型等任务的完成质量。除期末考试成绩外，其余各要素均计入平时成绩，并按平时成绩占40%，期末考试成绩占60%计算学生最终成绩。新考核评价体系实现了从形式单一、重知识轻能力向形式多样、知识能力并重的转变。

7 创新与实践成效

7.1 课程实现跨越式发展

课程近年实现了省级精品课程、省级一流本科课程、省级课程思政示范课程、省级课程思政名师团队、省级优秀基层教学组织、国家级一流本科课程的跨越。课程教学改革创新提高了团队教学技能与育人魅力，并成为省教学能手、省教学名师、省湖湘青年英才和省芙蓉学者，团队近年获全国微课大赛三等奖、湖南省高校教师课堂教学竞赛一等奖、全国青教赛省选拔赛优秀奖、湖南省课程思政教学比赛二等奖、湖南省创新教学竞赛三等奖等各级荣誉30余项。课程的学银在线、虚拟仿真、微信共享等信息化平台与资源受益学生数超2 000人，浏览次数超500 000次；课程思政育人资源获高等教育出版社收录出版。

7.2 教研教改取得丰硕成果

团队主持教育部协同育人项目、省级教学改革项目10余项，发表《生物工程学报》《微生物学通报》《生物学杂志》等核心期刊在内的教研教改论文45篇；出版专著与教材4部；获省级教学成果二、三等奖及校教学成果一等奖、优秀教学质量奖等教学成果类奖励7项，获省级优秀教学论文二、三等奖4项。团队受邀在湖南省生物化学与分子生物学会的教学年会上作特邀报告，介绍课程教学创新及教学育人相融相促的经验与做法。团队教学创新获《湖南日报》《新湖南》等主流媒体报道，并受邀以主题报告、经验分享、专题讲座等形式向省內外同行介绍改革经验，带动校内本学科新增省校级各类一流课程或示范课程10余门。课程教学得到学生、同行和督导三方的高度肯定(Table 1)。

表1 生物化学课程最新一次评教结果(2021年度)

7.3 学生思政素养显著提高

课程学习使学生的人文素养、科学精神、爱国情怀、使命意识显著增强，专业涌现出一批中国大学生“自强之星”，以及积极开展志愿者活动和服务地方经济社会发展实践的热血青年。通过对2020级生物技术专业学生进行修课后思政素养自我评价调查问卷(发出116份，收回116份)，结果显示绝大部分同学认为课程学习增强了自身人文素养、赤子情怀、使命意识、科学精神及专业认同感与自豪感(Table 2)。通过专家判断、问卷预测试及SPSS分析克朗巴哈系数等途径确定调查表的信度和效度可靠有效。

7.4 学生综合能力与课程成绩显著提高

近年学生获课程相关省校级研究性学习与创新创业项目40余项。基于课程知识及自主科研成果参加各类学科竞赛，获“创青春”全国大学生创业大赛银奖、中国“互联网+”大学生创新创业大赛铜奖、湖南省化学化工作品大赛一等奖等各级荣誉百余项；学生从事的抗菌肽利用、食用菌栽培等课外实践或科研活动获《湖南日报》《中国教育报》等媒体报道。对比教学创新前后，两个年级参加学科竞赛、创新创业、师生互动、科研探索的学生人数，发现教学创新后班级学生参与上述可提升自身综合能力活动的比例显著增加(Table 3)。

生物化学课程教学创新促使学生的课程学习成绩得到显著上升，尤其体现在不及格率显著下降，以及优秀和良好率大幅度增加等几个指标上(Table 4)。

图8 生物化学课程构建的注重学生能力培养与思政熏陶的过程式评价体系 生物化学课程增加评价主体、评价要素和评价次数，对学生整学期线上线下活动与任务的参与度与完成质量进行全过程考察，构建了注重学生思政素养与综合能力培养的多维度过程式评价体系Fig.8 The progressive assessment system of biochemistry focusing on students’ ability training and ideological and political edification constructed by the course of biochemistry The course of Biochemistry increases the evaluation subject, elements and times, and constructs a multi-dimensional process evaluation system that inspects students’ participating and completing quality of the online and offline activities or tasks throughout the semester, and emphasize the cultivation of students’ Ideological and political literacy and comprehensive ability

表2 学生修完生物化学课程后思政素养的自我评价调查结果

表3 教学创新前后学生参加提升综合能力活动对比情况

表4 教学创新前后学生课程成绩比较

8 讨论

生物化学课程围绕新时代“金课”标准，通过多年系统性综合改革创新，打破了传统课程“教师、课堂、教材三中心”强力束缚，树立了“全面育人、学生中心、产出导向、开放共享”新理念。新理念为突出学生在教学全程中的中心地位，课外时空与校外资源的有效挖掘利用指明了方向。另一方面，课程构建了团队、基地、平台与资源多要素结合的支撑体系，创新性构建了新的教学与育人模式，摸索形成了成熟有效的思政资源挖掘途径和实施策略，实现了课程教学对学生思政素养、专业知识、综合能力的协同提升[12]。

局部改革与创新很难打造一门真正的“金课”。新时代“金课”需要全新教学理念的顶层设计、名师教学团队的智力保障、优质平台资源的条件支撑、教学育人融合的模式创新、过程式考核体系的有效引导。“生物化学”摒弃从单一视角和单一问题入手的常规做法，以“金课”的高阶性、创新性、挑战度典型特征为衡量标准，从教学理念重树、教学平台与资源提质、教学与育人模式创新，知识体系优化、考核体系重构等方面进行系统性改革创新，学生的评教成绩，以及思政素养自我评价、课程考核成绩、综合能力拓展有有效性等几个方面均体现出课程改革创新取得的显著实效。

“生物化学”改革创新虽然取得了良好成效，但仍需进一步完善和优化，后续工作主要集中在3个方面：一是动态优化课程信息化平台与资源，提升课程优质平台资源的辐射与共享范围，突显课程“开放共享”的理念。二是动态优化课程教学模式，更好地实现课程教学与育人的深度融合以及对学生知识、能力、素养的协同提升，突显“学生中心”的理念。三是持续优化课程成绩评价体系，着重打破教师单一评价主体的局限，更好激发学生在教学全程的主观能动性，发挥成绩评价体系对学生思政素养与能力培养的引导效应。