课程思政赋能的药学分子生物学课程融合教学模式

李晓红,贾知军,李成容

四川大学华西药学院 (成都 610041)

教育部颁发的《关于一流本科课程建设的实施意见》明确指出:“课程是人才培养的核心要素,课程的质量直接决定了人才培养的质量”。打造一流课程需要制定一流课程目标,设计一流教学内容,以恰当的教学方式将课程内容传输给学生,充分体现“两性一度”——提升高阶性、突出创新性、增加挑战度。

药学分子生物学是将分子生物学与药学相结合,从分子水平阐明生命问题分子基础的科学。作为药学专业基础课程,药学分子生物学为药学创新型人才培养服务,帮助学生建立完整的面向药物研发与精准应用的分子生物学理论知识系统,训练开展分子生物学相关研究的方法和思维,培养药学生创新能力。但由于生命分子机制非常复杂和抽象,学生掌握起来困难重重,容易在基础知识学习过程中出现厌烦甚至直接放弃的情况,致使课程无法进一步增加挑战度,提升高阶性和创新性;而不合理的课程设计也将导致学生忙忙碌碌却无法突破,加剧学生对学习压力的消极体验,最终导致教学目标无法实现。如何有效达成“两性一度”,这是药学分子生物学课程优化必须破的局,而破局关键在于如何激发学生的学习内驱力。该课程运用有效的课程设计维持并进一步提升学生学习兴趣,让学生在喜爱认可的同时收获成长,最终实现“知识、能力、素质”三位一体的课程培养目标。

教学团队以立德树人为根本,探索课程思政赋能的PBL-SPOC融合教学体系(图1)及模式设计。通过深入挖掘课程专业知识与社会主义核心价值观的内容映射,将课程思政融入教学全过程,用理想信念层面的精神指引激发学生的学习内驱力。在具有价值元素的科学问题驱动下,教师借助SPOC(small private online course,小规模限制性在线课程)教学模式实施问题驱动式翻转课堂教学,有效达成“两性一度”。

图1 药学分子生物学课程思政赋能的PBL-SPOC融合教学体系

1 药学分子生物学课程思政赋能的PBL-SPOC融合教学体系设计

思政元素是能滋养学生健康成长的德育元素、激励学生奋发向上的思想价值和精神内涵[1]。融入思政元素的课程知识体系可以在知识传授和能力培养的同时进行德育和精神指引,实现价值塑造。课程思政为专业知识赋能,促进知识传承和创新,增强专业课程的育人效果。

1.1 课程思政赋能教学目标

围绕国家发展需求,结合学校人才培养目标,教学团队将“思政”理念融入课程教学目标,确立“知识传授、能力培养、价值塑造”三位一体的教学目标。

知识目标:帮助学生建立完整的面向药物研发与精准应用的核酸分子生物学理论知识系统。

能力目标:培养学生运用分子生物学理论知识分析和解决复杂问题的综合能力和高阶思维,使学生获得药学创新能力。

价值目标:帮助学生塑造正确的世界观、人生观和价值观,培养学生的人文素养、家国情怀、创新求实和奉献协同的精神,树立投身于人类健康事业的远大理想及社会责任感。

1.2 课程思政赋能教学内容

教学内容的设计为教学目标的达成服务。为了达成教学目标的高阶性,在实现知识目标的基础上达成能力目标和价值目标,教师需根据理论知识在应用和创新实践中的逻辑框架重新组织教材内容,包括知识点分割、重难点聚焦等。

本课程采用的教材是张景海主编的《药学分子生物学》(第五版),为全国高等院校药学专业第八轮规划教材。教材以遗传信息的存在形式、维持、传递和表达机制为主线,阐述原核生物、真核生物与病毒的生命机制,同时增加了药学应用板块。为了训练学生运用分子生物学理论知识分析和解决药学复杂问题的综合能力和高阶思维,培养学生药学创新能力,教学团队用实际生命体(细菌、病毒和人类等)、疾病和药物作为知识的载体将教材上的基础知识进行重塑和归类,帮助学生将知识碎片整理成符合药物研发与精准应用的核酸分子生物学理论知识系统。将真核生物的分子机制与人体自发疾病关联(如肿瘤、遗传性疾病等),将原核生物的分子机制与细菌感染性疾病及抗菌药关联,将病毒的分子机制与病毒感染性疾病及抗病毒药关联(如艾滋病和新冠肺炎等),以实现分子生物学机理与病理和药理机制的深度融合。

疾病及药物的选择要注重其思政价值,教师可用历史经典、现实生活或自己亲历的真实案例感染学生,用国情教育和人文关怀激发学生,引导学生树立投身于生物医药与人类健康事业的远大理想及社会责任感,激发他们学习热情,精神饱满地迎接课程的高阶性和创新性所带来的挑战。如肿瘤可根据知识相关性分别选择急性早幼粒细胞白血病(acute promyelocytic leukemia,APL)、慢性粒细胞性白血病(chronic myelocytic leukemia,CML)和乳腺癌、卵巢癌等。APL治疗药物是砒霜和全反式维甲酸,是闪耀在肿瘤分子靶向药物中的国粹,其研发过程及成就均藏有丰富的思政元素。CML患者是电影《我不是药神》的主角,剧中人物的活命神药格列宁是现实世界CML患者的特效药格列卫,是世界上第一个理性设计成功的分子靶向药物,其研发过程及成就同样蕴含丰富的思政元素。

从科学案例的张力角度考虑,学生亲历的现实案例更能引起学生共情。教师可用国情和人文关怀激发学生,进而培养学生的人文素养和家国情怀。例如,新冠疫情暴发后,教学团队在教学内容上增加了“狡猾RNA病毒的生命周期及分子机制”知识板块。新型冠状病毒SARS-CoV-2是RNA病毒,艾滋病毒HIV也是RNA病毒。同为RNA病毒,SARS-CoV-2和HIV在入侵人体细胞、完成病毒复制时均很狡猾,能伪装并躲避人类细胞的防御和攻击,都给人类造成了难以应付的全球公共卫生安全问题。虽然都是RNA病毒,但SARS-CoV-2和HIV的复制机制不同,分别采用的是RNA复制机制和逆转录机制,是相应分子机制的典型代表。用SARS-CoV-2和HIV作为知识载体,知识载量高,既可实现分子生物学机理与病理和药理机制的深度融合,又增加了知识的广度、深度和温度。教师可借此引导学生关注重大疾病和社会公共卫生安全问题,主动思考病毒与人类的关系,实现学校“小课堂”和社会“大课堂”的同频共振,激发学习热情。此外,SARS-CoV-2和HIV导致的疾病还是一个高挑战度的任务载体、一个高难度的科学问题载体。教师可利用其中蕴藏的科学问题驱动学生突破习惯性认知模式,尝试进行相关疾病分子靶向药物的理性设计,培养学生深度分析、大胆质疑、勇于创新、敢于挑战的创新精神和创新能力。

1.3 课程思政赋能教学全过程

1.3.1 PBL-SPOC融合教学模式的设计理念

有效的学习是学生自身知识与能力的主动构建过程,学生是内因,是根本。教师作为教学活动的推动者,需要通过内驱力才能发挥作用。因此,激发学生的探究欲望,让学生产生学习内驱力是教学设计的核心和关键。

1.3.1.1 PBL激发自主学习内驱力

问题驱动式教学,即基于问题的教学法(problem-based learning,PBL),是一种以科学问题为起点,围绕问题核心重塑教学内容的教学模式。教师可通过科学问题的内在张力驱动学生真学习、真探究,从而促进深度学习的发生,让学生的核心素养得以养成[2]。

PBL教学通常设计“导、学、讲、练”四个基本环节。教师通过导入问题,驱动学生自主学习,然后教师再根据学生学习情况,针对性讲解和引导,最后学生完成课后训练任务,解决问题。但是受课堂时间限制,传统的线下课堂在推行PBL教学模式时,很可能因为无法完成教学任务,导致课程知识载量减小[3]。因此,PBL教学模式的推行需要有效拓展第二课堂,有效转移学生学习活动中的“学”和“练”。

1.3.1.2 SPOC提供自主学习创新模式

SPOC是一种结合课堂教学与在线教学的混合教学模式,是拓展第二课堂的有效方式[4-5]。教师将精品在线教学资源通过SPOC课程平台进行发布,利用平台提供的学习数据监测、测验自动评分、在线答疑和讨论等功能,充分了解学生知识吸收情况,指导和促进学生自主学习,然后根据学生需求组织线下课堂教学,创新教学方法。

1.3.1.3 PBL-SPOC双向融合,双向支持

教师可将PBL和SPOC进行融合,PBL为SPOC提供驱动力,SPOC为PBL提供实施策略,两者相辅相成,同向发力,提升教学综合效能。

1.3.2 药学分子生物学课程的PBL-SPOC融合教学模式设计

药学分子生物学课程推行课程思政赋能的PBL-SPOC融合教学模式(图2),教师职能由“教”转“导”,驱动学生从“被动接收”转“主动探究”。

图2 药学分子生物学课程思政赋能的PBL-SPOC融合教学模式设计

1.3.2.1 教师课前导学——用思政元素赋能的科学问题激发学习热情

教师创设疾病和药物情景,抛出科学问题、导入新课知识框架后发布基础知识在线学习任务。在课前导学环节,教师有目的地创设综合性科学问题和科学故事,整合多个基础知识,驱动学生通过整个章节的完整学习逐步进行解决。为了增强科学问题的张力和驱动力,教师可重点选择具有思政元素的科学故事、药物研究案例、药学发展前沿、精准医疗、时代和社会健康课题等,在拓展课程广度和深度的同时,强化知识的温度,激发学生学习热情。

如在“DNA复制、损伤与修复”章节学习之前,笔者发布科学专题故事“砒霜和全反式维甲酸,闪耀在肿瘤分子靶向药物中的国粹”,作为基因组维持相关理论知识学习的综合性科学问题训练场。借助肿瘤和“国粹药物”所具有的强大张力,驱动学生主动学习相关分子机制。肿瘤就好比教师在学生面前挖的一条河,攻克肿瘤是彼岸,要到达彼岸的船就是分子生物学相关知识和能力,而专题故事中蕴藏的思政元素则是开好船的保障,是学生作为舵手成功到达彼岸的基本素养,包括人类关怀和家国情怀,创新精神和求实精神等。总的来说,将疾病、药物和思政元素作为“调料”,溶于分子生物学知识的“水”中,枯燥无味的“白水”就变成了津津有味的“汤”,知识也就越品越有味了。在学生被激发出学习兴趣后,为了提高学生自主学习的效率,教师再发布课前思考题进行引导。如“DNA复制的关键分子是什么?有什么作用?可否被应用?异常后可能导致什么问题,什么疾病?如何干预?干预效果如何?”驱动学生用理性药物设计的科学思维方式串联知识点,从而训练科学思维。

又如在“CRISPR/Cas9基因编辑技术”章节学习之前,笔者发布“风口浪尖的CRISPR/Cas9,是功还是过”作为CRISPR/Cas9免疫机制及基因编辑技术的综合性科学问题训练场。借助CRISPR/Cas9技术的强大作用和艾滋病、肿瘤等疾病所具有的强大张力作为驱动力,激发学生学习热情。科学问题中整合了诺贝尔奖、肿瘤临床试验和基因编辑婴儿等多方面的热点问题,强化了知识的温度,同时将国情教育和主流价值的熏陶渗入课程教学,强化科研诚信与学术规范意识,塑造学生品格。同样,为了引导学生的自主学习,教师发布课前思考题,CRISPR/Cas9免疫机制的关键分子是什么?有什么作用?可否被应用?可否被改造?改造后有什么应用?驱动学生用创新技术开发的思维方式串联知识点,从而训练他们的创新思维。

1.3.2.2 学生自主学习——SPOC模式创新教师引导下的问题驱动式个性化自主学习

为了充分维持学生被激发的学习热情,自学方式和自学材料的选择非常重要。学习材料除了要与课程知识点紧密关联外,形象生动、逻辑清晰是关键。为此,教学团队在网建设的SPOC课程选择了卢晓云教授主讲的《分子生物学》为源课程。

课前教师在SPOC平台发布学习通知,介绍学习方法,明确学习重点和学习任务,让学生带着科学问题自主学习MOOC视频,然后完成知识小测,在平台互动讨论区提出自学时遇到的知识难点和疑问。

1.3.2.3 教师课堂导讲——用“双重问题”驱动“以学生为中心”的探究式学习

教师根据学生提出的学习难点和疑问,结合“课前导”环节提出的科学问题,由“双重问题”驱动“以学生为中心”的课堂内容重塑,着重通过分子生物学机理与病理和药理的融合,逻辑清晰,层层深入,帮助学生将知识碎片整理成知识系统。

课堂设计强调科学问题和学生问题的双重驱动。在课前导综合性科学问题的框架下,结合学生提出的知识难点和疑问,教师进一步设计具有针对性的科学小问题,进行问题驱动式导学,提问方式与课前问题相呼应,同时强调基于分子靶点和分子机制判断策略的合理性及科学性。如在“DNA复制、损伤与修复”章节学习之前,为了引导学生的自主学习,教师发布了知识框架性思考题;在课堂导讲环节,基于学生在自学后提出的比较集中的知识难点问题,教师着重围绕“DNA同源重组修复”机制进行课堂重塑,设计思政赋能的问题驱动式教学。用“安吉丽娜·朱莉切除了乳腺和卵巢”事件引入乳腺癌/卵巢癌,创设学习情境,层层递进,不断提出问题进行驱动,“朱莉为什么切除了乳腺和卵巢?”“她为什么会大概率患上乳腺癌和卵巢癌?”“为什么BRCA1基因突变了就会患癌?”从而引出“DNA同源重组修复”机制,因为BRCA1是其关键分子。在解析清楚相关机制、实现知识传授目标后,教师继续提出问题,引入课堂讨论,驱动高阶思维,焕发课堂生机。“BRCA1作为DNA同源重组修复机制的关键分子,可否被临床和药物开发应用?如何应用?”“BRCA1突变为什么与乳腺癌和卵巢癌高相关,而不是其他肿瘤?”“致癌基因突变携带者预防性手术切除是否有效?有没有别的潜在问题?”如此一步一步引导,用课堂讨论的方式训练学生的创新思维。

1.3.2.4 学生自主练习——学生解决知识问题和科学问题,获得双倍学习成就感

学生完成课后训练任务,逐步解决课前导环节提出的综合性科学问题,获得学习成就感。如在“DNA复制、损伤与修复”课前导环节发布的科学专题故事“砒霜和全反式维甲酸,闪耀在肿瘤分子靶向药物中的国粹”中,教师提出了多个科学问题。其中“蒽环类药物、Ara-C等化疗药物为什么副作用大?”这个问题,可以让学生在完成“DNA复制”的学习后训练解决;而“为什么两条毫不相干的染色体重新组合在了一起,导致了APL发生?”这个问题,学生就可以在学习了“DNA双链断裂末端的修复”机制后训练解决。

在课后训练环节,教师可进一步利用SPOC线上讨论区,针对科学问题进行线上互动讨论,进一步激发学生创新活力。创新性科学问题的讨论和解决,让学生之间、学生和教师之间进行思想碰撞,教师不仅可以发现学生在知识理解上存在的问题,还可以进一步训练学生的创新思维,及时规范和引导学生的学术行为。

最后,学生完成专题任务并展示,进行创新药物的理性设计和分析,核心科学素养生成。

2 药学分子生物学课程思政赋能的PBL-SPOC融合教学模式的实施

本课程面向本校药学专业2019级206名本科生,分成4个课序号进行了小班授课。学生完成了28个在线视频的自学、6次单元测验、5个科学主题的线上讨论、1次期中考试、1次期末考试、1个“健康我行,向疾病宣战之理性药物设计”的专题任务及课堂展示。

针对课程思政赋能的PBL-SPOC融合教学模式改革,课程组向学生发布了调查问卷。调查结果显示,学生对课程“以学为中心”“三度融合”“三位一体”的教学目标达成度、课程思政融合、教学资源、学生学习积极性、教师教学质量及能力水平、教书育人等方面给予了充分的肯定,优良评价率均高于92%。其中,关于课程团队在“充分挖掘课程思政素材,重视价值引领,培养科学精神,落实立德树人根本任务”方面的表现,97.7%的学生评价为优良,81.5%的学生评价为优秀;关于课程在“理论联系实际,教学素材多样,鲜活生动,紧密结合学科前沿,启发思维”等方面的表现,96.9%的学生评价为优良,79.2%的学生评价为优秀。

3 小结

课程思政是新时代高校立德树人的创新理念,是高校教师教书育人的基本遵循;高校教师作为落实课程思政理念的直接实践者,是推进课程思政建设的主体力量[6]。教师要善于将专业知识与思政元素有机融合,强化对学科和专业内在价值及社会价值的充分认识,才能发现课程思政的育人元素[7],达到润物无声的效果。

课程思政是举措、是手段,是为了全面提高人才培养质量,更好地达成人才培养目标。“以学生为中心”是课程思政建设的内涵与核心,必须以学生的获得感、以学生成长成人成才的成效来衡量[8]。一门好课,一门金课,应该“有知识,有学问,有信仰,有力量”。课程思政赋予课程信仰,而信仰赋予课程力量。

思政赋予课程力量,也依赖课程知识的力量。好的课程“有知识,有学问”,不仅需要教师“有知识,有学问”,更需要教师能让学生变得“有知识、有学问”。知识和学问能赋予学生力量,赋予学生信仰的力量。巧妙的课程思政设计需要教师在教学实践中不断探索、不断创新的大学问。