医学院校生物技术专业微生物工程线上线下混合式教学模式建立与实践

杜红延 陈瑶 林冠峰 吴英松 董文其

摘  要：针对生物医药领域微生物发酵生产专门人才培养的需求，医学院校生物技术专业微生物工程课程需要有针对性地对其教学内容和教学方式方法等进行改革，为该领域专门人才的培养提供保障。通过教学内容和课程体系及教学理念和教学目标的改革等建立以生物医药产品为核心的微生物工程课程内容和资源体系，通过爱课教学支持平台、微信公众号、雨课堂和网络试题库等网络教学资源库的建立，将信息化、智能化融入教学，发挥导学、督学、促学及助学的作用，将线上与线下教学有机融合，发挥“1+1>2”的混合式教学效果。该课程的建设成果可为医疗卫生单位、生物技术公司及药企等对微生物工程领域的人才培养赋能，改革实践经验也可为提升生物医药领域专业人才培养质量提供借鉴。

关键词：教学改革；线上和线下混合式教学；医学院校；生物技术；微生物工程

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）32-0081-05

Abstract： To culture specialized talents with microbial fermentation production in the field of biomedicine， the course of Microbial Engineering for biotechnology majors in medical universities needs to carry out targeted reforms in its teaching content and teaching methods for teaching goal. A curriculum content and resource system of Microbial Engineering with biomedical products as the core is established through the reform of teaching content and curriculum system， teaching philosophy and teaching objectives， etc. Through the establishment of network teaching resources such as Ailesson teaching support platform， WeChat public account， and classroom and network question bank， informatization and intelligence are integrated into teaching， and the role of guiding， supervising and promoting learning as well as student aid is played. Online and offline teaching are organically integrated to give full play to the mixed teaching effect of "1+1>2". The construction achievements of this course can be used to empower talents training in the field of microbial engineering in medical and health institutions， biotechnology companies and pharmaceutical enterprises， and the reform and practical experience can also provide reference for improving the quality of professional talents training in the field of biomedicine.

Keywords： teaching reform; online and offline mixed teaching mode; medical university; biotechnology; Microbial Engineering

基金項目：广东省线上线下混合式一流本科课程 “微生物工程”（202210162）；广东省本科高校创新创业项目 “医学院校生物技术专业《微生物工程》课程教学资源建设与实践”（2018A050920）；广东省本科教学质量工程建设-教学团队建设项目“生物技术专业课程教学团队建设”（B413343002）；南方医科大学高等教育教学改革项目“将大学生发展的‘核心素养’融入医科大学《微生物工程》课程思政的设计和实践”（JG2021053）；南方医科大学本科教学质量工程建设项目“《微生物工程》在线课程建设”（ZL202020）

第一作者简介：杜红延（1976-），女，汉族，河南洛阳人，博士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为生物技术专业微生物工程和酶工程课程的理论和实验教学与自身免疫性疾病发病机制及天然产物的抗炎免疫药理。

随着生物技术在医药领域发展应用的日益广泛，需要越来越多的专门人才从事该领域的研究开发，与之相适应的，医学院校也逐步开设专门的生物技术专业。作为生物技术四大工程之一的微生物工程是生物技术产业化进程中的关键环节， 医药卫生领域是微生物工程应用最广泛、成绩最显著、发展最迅速和潜力最大的领域。利用微生物工程技术可以从多方面改进医药的生产，开发新的生物药产品，改善医疗手段，提高社会医疗水平，因此，微生物发酵生产技术工程在生物医药领域有着广阔的发展前景，微生物工程课程也就成了生物技术专业必不可少的一门专业必修课。然而作为生物医药领域应用的微生物工程与该课程起源的以轻工和食品及农业专业为主的课程教学内容和体系应该有所区别和侧重，因此结合专业背景和特色对微生物工程课程进行教学内容和体系的改革就显得势在必行[1-3]。

随着互联网在教育教学领域的应用日益广泛，高校在教育教学改革的过程中高度重视信息化手段[4-5]，南方医科大学检验与生物技术学院于2019年开始探索微生物工程课程与互联网教学的结合，建立了课程线上线下混合式教学模式，该模式通过网络教学与传统面授教学的结合，构建情境、交互、体验和反思为一体的深度学习场景，增强了学生的自主学习意识，培养创新精神，提高实践能力，收到了事半功倍的效果。

一  课程教学内容和体系的改革与实践

（一）  课程教学目标的确立

微生物工程是南方医科大学检验与生物技术学院生物技术和生物制药专业的一门主干专业课程，大三第一学期开设，共计64学时，其中理论40学时，实验16学时，参观见习8学时。结合医学院校生物技术专业的特色和学生的特点，我们从三个方面确立微生物工程课程的教学目标：①知识目标。聚焦学科前沿，掌握工业微生物的基础知识及微生物医药产品的开发利用，阐释微生物药物开发基本规律，解决生物医药产品生产过程中的难点问题。②能力目标。坚持能力导向，掌握研究微生物发酵生产的基本方法与技术，培养严谨的科学态度及理论联系实际独立从事微生物医药产品研发与转化的能力。③素质目标。固守“立德树人”，结合大学生核心素养的培养要求，“知识传授”与“价值引领”同行并重，培养敬畏生命、救死扶伤、德才兼备的应用型医药创新人才。

（二）  课程教学内容的选择和调整

微生物工程课程起源于食品行业的发酵工程，我国大学工科的发酵工程专业也脱胎于农学院的农产品加工专业，虽然已经积累了部分发酵生产理论和生产实践经验，但由于不同行业产品的差异和不同专业学生的知识背景的差异，医学类院校生物技术专业在教学和人才培养过程中暴露出了一些问题。考虑到不同的专业特色差异，沿用之前的教学内容和教学资源明显缺乏针对性。我们通过对教学内容和课程体系的改革、课程网站建设等建立以生物医药产品为核心的微生物工程课程内容和资源体系，突出医学类生物技术和生物制药专业微生物工程课程的特色。现有教学内容大都以传统的食品和农产品及轻工产品发酵生产为蓝本，且偏重工程放大，考虑到医学院校学生的工科基础薄弱，我们本着“秉承工科特色，加强理学研究”的学科建设理念，开发针对于医学院校生物医药领域微生物工程課程的教学资源新体系，为生物医药领域培养理论和实践相结合的新型人才创造条件[1]。

具体从以下几个方面入手对教学内容和体系进行改革：①首先制定有针对性地围绕与微生物生产有关的生物医药产品展开的教学大纲，以生产和应用过程的主要单元操作原理与工艺条件为主要内容从而使学生能够掌握并利用微生物生产生物医药产品的基本理论；②进而由理论指导实践，学会分析生产和应用过程中存在的技术问题；③为了激发学生的求知欲望，教师在教学中不局限于教材内容，根据教学大纲的要求，结合课程的具体内容，进行相关知识的补充和删减；④加强研究国内外微生物工程技术的发展，将新技术和新方法及时引入到课程中来，不断完善和丰富课程内容体系；⑤在教学内容上更加注意体现现代微生物工程技术要求的背景知识的教学特色，加强参观和实践环节，使教学内容更加趋于合理、完整；⑥将教师实际的科研成果凝练为教学案例融入教学、促进教学，从科研项目的选题、研究内容、创新性及如何发现问题、解决问题等方面生动形象地给学生讲解，启发学生的创新能力。

二  建立和使用线上教学资源库拓展和提升线上教学途径和效果

（一）  爱课教学支持平台的建立成为线上课堂辅助教学的主阵地

南方医科大学于2015年建立爱课教学支持平台并投入使用，随后不断地升级改造完善各项功能，更好地满足师生在线教学、移动学习、交流互动等需求。为推动互联网时代混合式教学科学、规范落地，发挥后疫情时代线上教学的优势，微生物工程课程于2019年依托该平台建立在线教学资源，经过多年的不断更新和完善，目前上传包括国外和自己制作的教学视频在内的各类教学、实验操作、参观见习等视频文件27个，总时长约1 000分钟，提供教学大纲、课件、专业科研文献、专业英语学习视听材料、前沿进展和学生优秀作业等学习资源100多项，以及拓展作业、翻转课堂、讨论和交流贴等互动活动（图1）。据统计，2020至2022三个学年微生物工程课程爱课教学支持平台的学生使用情况见表1。

（二）  课程微信公众号成为课外知识拓展和与学生互动的教学辅助平台

微信公众号是目前比较流行的新媒体传播平台，抓住年轻学生对微信公众号推崇和热爱的心理，顺应时代潮流建立了微生物工程课程的微信公众号作为线上辅助教学平台。微信公众号平台可以实现随时随地的阅读和学习目的，与爱课教学支持平台只能在校园网范围内使用形成互补，为学生们的在线学习需求提供了便利，“微生物工程教学”微信公众号设立教学咨讯、知识拓展和课程互动三个主菜单，主菜单下又分列子菜单，学生使用情况可通过后台数据进行统计，用来评估学生的学习情况（图2）。据统计2020至2022三个学年课程微信公众号教学平台学生访问总次数分别为1 189、1 619和1 163人次，充分发挥了教学辅助作用。

（三）  “雨课堂”嵌入式在线教学工具提高学生课堂参与度

“雨课堂”是由清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案，是教育部在线教育研究中心的最新研究成果，致力于快捷免费地为所有教学过程提供数据化、智能化的信息支持。其是一款嵌入在PPT中的小插件，可以通过手机微信端实现课堂在线的扫码签到、小测习题发布、弹幕推送和实时投票等功能，在课堂上可以通过手机微信实现与学生之间的充分互动，并且课后可以利用在线回放功能进行课程复习，达到了较好效果。这一新颖的教学工具深受年轻学生喜爱，“雨课堂”的使用情况记录和效果如图3所示。

（四）  网络题库的建立与线上机考系统的使用实现无纸化考核模式

微生物工程课程从2009年开始依托南方医科大学网络题库系统建立网络试题库，结合教学大纲要求和学校关于试卷命题规则的统一标准，着力打造可全方位覆盖教学内容，难度适当，试题种类灵活多样，体现素质教育要求的试题库，且随着历年来不断丰富拓展题目类型，目前已经收录了数百道相关考试题目。从2010学年开始正式使用网络考试系统对学生进行期末在线机考，至今已经历经13届学生的使用，完全实现无纸化考评体系的网络共享教学资源，为将来无界限线上考核模式的建立奠定了基础。

三  混合式教学理念的转变和课程组织实施

（一）  课程教学理念的转变

结合医学院校生物技术专业微生物工程课程和混合式教学模式的特点，建立的新课程教学理念主要遵循以下几点：①坚持以学生为中心的原则。所有的教学目标、方法和各个环节的设置均以激发学习主体——学生的主动性、积极性、创造力为主。②“授之以鱼不如授之以渔”的教学思想。在授课过程中教师的作用在于引导、启发和监督，在课堂上采用探究式教学模式培养学生的创新思维能力[6]。③在提高专业知识水平的同时促进大学生核心素养的提高。在授课过程中巧妙融入思政元素，提高专业知识水平的同时培养学生科技报国的家国情怀和生物医药研发者的社会责任感，以及敬畏生命、救死扶伤的医者精神。

（二）  混合式教学课程组织实施

线上线下混合式的教学模式中，线上教学更为突出课前预习、知识点解析、微课程讲解、课程拓展和课后作业与评价等。线下教学是基于线上课程的一种延伸和拓展[7-8]。混合式教学的安排分為课前、课中、课后三个环节：①在课前环节，教师通过线上在爱课教学支持平台发布自主学习目标，布置自主学习作业，平台提供视频文件、PPT课件、讲义等学习材料供学生以问题为导向自主学习，线上开设讨论区供学生在自主学习过程中相互讨论，实现生生互动；②在授课环节，授课教师进行课堂知识点详解，即时融入课堂思政、适时穿插课堂讨论、巧妙运用翻转课堂等模式提升教学效果，同时使用“雨课堂”等在线教学工具，实施在线签到、随堂小测、问卷投票等课堂环节，实现师生互动和生生互动的课堂教学体验，提高学生的学习兴趣，增强课堂教学效果；③在课后环节，教师在爱课和微信公众号线上辅助教学平台发布重难点解析和布置课后作业供学生复习巩固，提供专业英语学习材料、学科前沿进展、专业外文文献和拓展思考题目等供学生拓展学习，开辟线上讨论区供师生交流和互动。并根据专业和学科的热点设置拓展思考题，真正拓展学生的专业学习和思维能力。比如，让学生通过网络资源从技术和市场不同角度调研全球范围内生物医药领域生物技术企业的代表产品和技术，一方面，帮助学生了解最新行业动态，促使学生进一步巩固专业思想；另一方面，对今后的学生就业提供信息和数据参考，帮助学生打通专业与就业的通道。具体课程组织实施流程如图4所示。

微生物工程课程来源于实践，总结的规律和形成的理论又反馈指导实践，是一门实践性很强的课程。课程向学生展示微生物工程在生物医药领域的应用现状和进展，使学生将理论更好地结合生产实际，在课堂教学的同时组织学生赴企业参观见习及设置综合性、设计性实验使学生真正成为学习主体，通过发酵生产企业现场体验和实验室自主设计操作使学生掌握发酵生产的理论和技术，学会综合运用所学理论知识和技术解决生产相关的实际问题，学以致用，为从事新产品和新工艺的研究与开发奠定基础。

四  多元化学习评价模式的建立

传统评价模式对学生学习效果的评价往往局限于课程结束后的考试考核，对于学生学习过程的效果缺乏评估，尤其是目前课程采用线上线下混合式教学的新模式，建立多渠道的课程学习评价体系是势在必行的[9-10]。从2019年至今，我们建立并完善了微生物工程课程多元化的线上线下考核评价体系，通过线上平台数据的反馈来反映“教与学”的真实状态，多层面掌握学生的学习情况，促进教学评价体系的改革，全方位地考核教师的教学效果和学生的学习效果。

其中占考核比例50%的平时成绩包括平时线上线下学习形成性评价考核部分和实践性、综合性、设计性实验成绩，充分体现混合式教学的效果。其中自主学习的形成性评价考核占比40%，主要包括随堂线上测试、在线讨论、单元在线测验、平时作业在线提交、师生互动、作业互评及翻转课堂在线评价等，10%的实验成绩是根据自主设计和操作实验的结果和质量来评价。

50%的期末成绩则采用网络机考的模式，考察学生知识点掌握情况和灵活运用知识点的能力。并且题目设置逐步提升拓展思考内容的比例，从考核方向上引导学生的开放性思维学习模式，能够较全面地评价学生的学习和内化及运用知识的能力。通过鼓励学生自主设置题目，每年不断丰富考核题库容量，部分题目是源自学生自主设计的优质题目。各部分具体考核比例如图5所示。

五  结束语

针对医学院校生物技术专业理科生的学科背景改革学科建设目标，结合生物医药领域产品特色开发和建设课程的教学内容、资源及方法，基本建立突出理工融合的微生物工程课程教学新体系。微生物工程课程也建立起从兴趣导入、任务发布、在线资源自主学习，到翻转课堂、理论讲解、小组讨论、线上答疑、多元化形成性评价和大创项目等多层面的混合式教学模式，经过问卷和调研得到85%以上学生的支持和认可，并于2022年获评广东省线上线下混合式一流本科课程。虽然课程改革和建设获得一定成效，但仍有提升的空间，后续将继续以学生为中心，寻找更适合学生接受的方式方法，将线上和线下有机结合提升教学效果。

参考文献：

[1] 刘振乾.浅谈微生物工程的应用[J].科技风，2021（5）：148-149.

[2] 杜红延.医学类专业微生物工程课程教学探索与实践[J].天中学刊，2011，26（2）：91-93.

[3] 董媛，王会岩，刘微，等.医学院校生物技术专业发酵工程课程改革的探索与实践[J].中国校外教育，2016（3）：20.

[4] 秦霞.线上线下混合式教学在麻醉生理学中的应用[J].继续医学教育，2023，37（2）：56-59.

[5] 霍妍.基于“互联网+”的高校创新创业教育改革探索[J].科教导刊，2023（11）：140-142.

[6] 阎欲晓，粟桂娇，莫柏立，等.基于成果导向教育理念的“微生物工程工艺与设备”课程教学改革与实践[J].微生物学报，2020，47（4）：1011-1018.

[7] 刘丽娜，刘利利，彭建，等.信息技术时代下“微生物工程”课程教学改革[J].西部素质教育，2022，8（21）：142-145.

[8] 冯飞，李春季，周玲艳，等.应用型人才培养模式下的《微生物工程》教学改革与探索[J].广东化工，2021，48（20）：265-266.

[9] 谢谭芳，王志萍，黎芳，等.线上线下混合式教学在中药药剂学一流课程中应用的效果评价[J].科教导刊，2023（1）：155-158.

[10] 吕昳苗.混合式教学评价指标体系的构建与应用[J].创新创业理论研究与实践，2023，6（9）：64-67.