摘要 對生物工程專業(yè)普通生物學課程的教學內容、實驗教學效果和考核評價方式等教學現(xiàn)狀進行分析。按照以學生為中心的教學理念，對理論課和實驗課教學進行改革探索，并優(yōu)化對理論知識和實驗課的考核方式，旨在培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新意識，為生物工程專業(yè)后續(xù)課程的學習打下基礎。

關鍵詞 普通生物學；工程教育認證；生物工程；生命科學

中圖分類號 G642.0；S18" " 文獻標識碼 A" "文章編號 1007-7731（2024）14-0108-05

DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.14.023

Teaching reform in General Biology course for Bioengineering major

ZHOU Yin

（College of Life Science and Health Engineering， Hubei University of Technology， Wuhan 430068，China）

Abstract The teaching content， teaching experiment effect， and assessment and evaluation methods of the General Biology course of Bioengineering major were analyzed. Following the student-centered teaching philosophy， the reform of theoretical and experimental courses was explored， and the assessment methods for theoretical knowledge and experimental courses were optimized. Intended to cultivate students’ engineering ability and innovative consciousness， and lay a foundation for the subsequent courses study of Bioengineering major.

Keywords General Biology; engineering education certification; Bioengineering; life sciences

普通生物學是生物工程專業(yè)的重要基礎課程之一，是一門研究生物體的生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的學科，為學生后續(xù)學習生物工程專業(yè)其他課程奠定基礎。該課程的教學內容主要包括細胞、分子、植物、動物和生態(tài)等，不同高校對課程教學內容的安排存在差異，部分高校注重講解細胞和分子板塊，部分高校則全面講述細胞、分子、進化、植物和動物等板塊。門中華等[1]對通識教育中普通生物學實驗課程的開設現(xiàn)狀進行分析，該研究認為，不同高校和專業(yè)對普通生物學課程所安排的教學內容不同，學時也有一定差異，主要原因在于不同高校開設普通生物學課程的專業(yè)有所相同。李瑩等[2]研究認為，普通生物學是環(huán)境科學與工程專業(yè)的基礎課程之一，為后續(xù)專業(yè)課程框架的搭建奠定基礎。實踐中，該課程知識點多、專業(yè)面廣，可能較難引起學生的學習熱情。本文對生物工程專業(yè)普通生物學課程的教學現(xiàn)狀進行分析，并按照以學生為中心的教學理念，對理論課和實驗課的方法、考核方式等進行改革與探索，旨在培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新意識，為后續(xù)生物工程專業(yè)課程的學習打下基礎。

1 普通生物學課程教學現(xiàn)狀分析

1.1 理論教學內容方面

該課程教學采用的教材有多個版本，以《普通生物學》[3]教材為例，該教材共6篇32章。根據生物工程專業(yè)培養(yǎng)方案，普通生物學課程于大二第一學期開課，此時學生學習專業(yè)課知識的時間不長，后續(xù)還要學習生物化學、微生物學、細胞生物學、分子生物學和基因工程等專業(yè)必修課，而該教材中部分章節(jié)內容為上述專業(yè)課知識的縮略版本。為避免教學內容重復，可以適當減少與上述專業(yè)課相關的章節(jié)學時。

生物工程技術可以應用于動植物來源的次級代謝產物的生產，而動植物來源產品的研究與開發(fā)，需要具備一定的植物學、動物學知識基礎。部分高校生物工程專業(yè)可能尚未設置動物學和植物學的相關課程，因此，將普通生物學課程的教學內容設置為教材中第二篇“動物的形態(tài)、結構與功能”和第三篇“植物的形態(tài)、結構與功能”。王倩等[4]研究認為，對于較為基礎的知識（如動物器官和系統(tǒng)等），學生已有一定了解，再次學習該知識可能會使其學習興趣和積極性受到一定影響，教學效果有待進一步提升。對于一些較難的知識點（如動作電位的形成機制等），由于課時數的限制，對知識點的講解有待進一步深入，導致學生對難易知識的掌握程度有待進一步提升。

1.2 實驗教學效果方面

通過普通生物學課程教學，學生對生命科學的全貌會有一定的了解，并掌握普遍規(guī)律性的知識。后續(xù)開設的細胞生物學實驗等專業(yè)課程，也會涉及線粒體等細胞器觀察實驗，因此，在普通生物學課程的實驗安排上，不宜再設置細胞器的觀察等實驗。該課程安排2次驗證性實驗，分別是顯微鏡的構造與使用、植物莖與葉的結構觀察。這兩個實驗的開展，有利于學生掌握顯微鏡的使用技術、植物徒手切片技術和生物繪圖基本技術等，這些均是生物工程專業(yè)學生所必須掌握的技術。值得注意的是，學生做實驗時，更多的是對照指導書進行操作，對其綜合應用知識的能力的培養(yǎng)效果尚有進一步提升的空間。對實驗過程的評價主要依據實驗報告評分來開展，而實驗報告評分的標準有待進一步細化和量化。實踐中通常是教師根據實驗報告的整體情況給出分數，評價的客觀性有待進一步增強。

1.3 考核評價方式方面

普通生物學課程的考核通常是由平時成績、實驗成績和期末考試成績組成。其中，平時成績由出勤率和平時作業(yè)成績組成。平時作業(yè)選自教材上的課后習題，學生的平時成績差異較小。此外，期末考試的試題更加注重考察學生對基礎知識的客觀記憶，而對知識應用的考核評價模式有待進一步補充，課程評價方式有待進一步優(yōu)化。

2 普通生物學課程教學改革措施分析

在生物工程專業(yè)通過工程教育認證的背景下，普通生物學的課程教學需要支撐本專業(yè)的畢業(yè)要求。結合近幾年普通生物學課程教學實踐，提出以下課程教學改革措施。

2.1 理論教學方面

2.1.1 重構教學內容" 普通生物學課程教學內容包括動物的形態(tài)、結構與功能，植物的形態(tài)、結構與功能。其中，部分課程知識點學生已經學過，因此，在教學過程中，針對教材知識點，要有針對性地安排適宜的教學時長?！绑w液調節(jié)——動物的內分泌調節(jié)”這一章節(jié)的內容包括內分泌腺的基本概況、無脊椎動物的激素、脊椎動物的激素和激素的作用機制。其中，內分泌腺的基本概況和脊椎動物的激素屬于學生已經學過且較為熟悉的知識，對此，教師可以提前布置教學任務，由學生通過線上教學平臺及資源完成自主學習，再通過超星學習通平臺對其自學效果進行考核。激素的作用機制屬于教學難點，需要學生掌握激素與細胞膜表面受體的相互作用等內容。為吸引學生的學習興趣，使其更好地掌握該知識點，可以從細胞膜的脂質雙分子層結構出發(fā)，引導學生思考“水溶性激素和脂溶性激素對于受體的位置會有何差異”等問題，進而對激素的作用機制這一知識點展開詳細介紹。此外，考慮到動物各個器官系統(tǒng)之間存在普遍而廣泛的聯(lián)系，教師在教學過程中可以加強激素的作用機制與“動物的形態(tài)、結構與功能”章節(jié)之間的聯(lián)系，更好地將知識系統(tǒng)化，提高學生綜合運用知識的能力。

2.1.2 創(chuàng)新教學手段" 針對普通生物學各個章節(jié)知識點的難易程度，選擇不同的教學方法，便于學生在理解的基礎上更好地掌握相關知識。以“體液調節(jié)——動物的內分泌調節(jié)”章節(jié)為例，根據知識點的難易程度進行區(qū)分，分別在課前、課中和課后的不同階段，有針對性地選擇不同的教學方法。

（1）課前布置自學任務。在教學過程中，有側重地分配不同知識點的教學時長。根據章節(jié)易混淆知識點、學生已在前期學習中有所接觸的基礎知識點，布置相應的預習任務，例如，動物外分泌腺和內分泌腺有哪些區(qū)別、分布情況如何。同時，教師發(fā)布視頻學習資料，讓學生在MOOC等平臺提前觀看課程教學內容。

（2）課中進行案例導入。王倩等[4]通過案例導入方式，為學生后續(xù)的學習與研究打下基礎。在教學過程中，教師介紹相關章節(jié)的科研進展，例如，生活方式的代表——代謝綜合征；引入人體溫覺和觸覺感受器的受體蛋白質案例，講解感覺形成的具體機制等知識。曲良煥等[5]在教學前，結合日常生活實例，設計趣味性的課程引入環(huán)節(jié)。普通生物學課程教學中，引入“耳石癥”等相關新聞，讓學生結合案例，對“感覺器官與感覺”知識進行討論，教師對學生討論情況進行補充。普通生物學課程的部分知識需要利用圖片、短視頻和Flash動畫等資源輔助教學，幫助學生理解并掌握重難點，提高教學效果。例如，教師通過互聯(lián)網搜集動畫或短視頻，更加生動且富有趣味性地講解激素的作用機制（圖1）等難點，從細胞膜的脂質雙分子層結構出發(fā)，引導學生思考水溶性激素和脂溶性激素對受體的影響有何差異，進而對激素的作用機制這一知識點進行詳細介紹，幫助學生掌握激素與細胞膜表面受體的相互作用等知識。

（3）課后進行知識檢測。根據普通生物學課程知識的難易程度，選擇不同方法對學生掌握所學知識的程度進行測試。為鞏固課堂教學效果，對于較為簡單的知識點，可以采用隨堂提問的方式，或通過超星學習通平臺設置選擇題、填空題等，對學生進行考核。對于較難的知識點，可以布置綜合性作業(yè)，讓學生在完成作業(yè)的過程中更好地理解和掌握相關知識。為了讓學生對章節(jié)知識進行系統(tǒng)性復習及鞏固，在課程章節(jié)教學結束后，布置思維導圖任務，讓學生在思維導圖的繪制過程中，對各知識點之間的聯(lián)系形成更明晰的認識。學生繪制的動物內分泌系統(tǒng)思維導圖如圖2所示。

2.2 實驗教學方面

高校普通生物學課程開設的實驗課堂通常包括顯微鏡及顯微觀察、生物大分子的制備與分離、PCR及DNA指紋圖譜分析、微生物的觀察與檢測等知識模塊[1]。實踐中，部分模塊與后續(xù)其他專業(yè)課程的實驗可能會重復。為此，本課程實驗課設置了植物凋亡細胞的形態(tài)學觀察、植物組織的徒手切片及顯微觀察這兩個實驗。在植物凋亡細胞的形態(tài)學觀察這一實驗中，通過設計有梯度的實驗，確定影響植物細胞發(fā)生凋亡的較佳條件，并讓學生預習相關知識。王鵬洋等[6]讓學生設置0.4、0.8 mol/L等不同鹽濃度的溶液，并設置2、4、6、8和10 h等不同的誘導時間，使用顯微鏡觀察在不同實驗條件下，洋蔥表皮細胞的表型變化情況，確定最低鹽濃度和最短誘導時間。畢佳佳等[7]對高校普通生物學實驗教學進行實踐，結果表明，學生獨立設置實驗條件，并觀察對應的實驗結果，得出相應的實驗結論，有利于提高其實驗操作能力和創(chuàng)新能力。

3 考核方式優(yōu)化

張春媚等[8]對普通生物學課程教學改革進行分析，通過優(yōu)化理論知識考核評價體系，采用多樣性的評價方式，有利于考察學生對理論知識的掌握情況，檢驗其是否具備解決復雜工程問題的能力。

3.1 理論知識考核

普通生物學課程考核由平時成績（30%）、實驗成績（20%）和期末考試成績（50%）組成。其中，平時成績包括課堂互動表現(xiàn)、超星學習通平臺測試和課后平時作業(yè)。超星學習通平臺測試和平時作業(yè)對知識點的考察側重點略有不同，前者主要為選擇題、填空題，主要針對易錯知識點，在課堂上5 min內完成對學生的考核；后者主要為綜合性習題，學生利用課堂所學習的基礎知識回答綜合性問題。這種考核方式與一些學者的做法相似，例如，李繼偉等[9]對于不同神經元之間信息傳遞方式的知識點，課堂上利用超星學習通平臺設置相關問題“反射弧的基本組成部分包括哪些”，讓學生口頭講出答案，即皮膚感受器、傳入神經、神經中樞、傳出神經和效應器；課后作業(yè)設置問題“為什么突觸受體越多，記憶力越好”，讓學生思考突觸受體對于信息在神經元之間的傳導過程中起到的重要作用。期末考試約70%的試題側重考察基礎理論知識，30%的試題考察學生應用理論知識解決實際問題的能力，提高學生綜合運用知識的能力。

3.2 實驗能力考核

細化實驗成績的評分標準，實驗報告的評分由3個部分組成：實驗準備（30分）、實驗操作（30分）和實驗報告（40分）。在實驗準備部分，學生要完成實驗預習，了解實驗要點，包括實驗原理、實驗方法、儀器使用和實驗步驟。在實驗操作部分，學生要如實記錄實驗操作步驟和現(xiàn)象等，教師根據學生的操作規(guī)范性、實驗完成情況，綜合評定其實驗表現(xiàn)成績。在實驗報告部分，學生要將實驗所得的原始數據進行分析，并撰寫實驗結論，分享實驗收獲或心得體會等。董曉宇[10]對生物工程專業(yè)普通生物學課程教學改革進行研究，結果顯示，采用這種考核方式，學生自身能力得到提升，教學效果較為理想。

4 結語

作為生物工程專業(yè)的專業(yè)通識教育課，普通生物學是一門理論結合實踐的專業(yè)基礎課程。根據工程教育認證對課程的要求，對該課程教學進行改革與實踐，學生通過理論課的學習，能利用所學專業(yè)基礎理論知識，充分利用文獻研究，調研和分析復雜生物工程問題解決方案的可行性；通過實驗課的學習，能根據實驗目的，制定實驗方案，采用科學的實驗方法，安全開展生物工程問題實驗研究，并正確采集實驗數據。本文優(yōu)化教學章節(jié)編排，在課前、課中和課后分別采用不同的教學手段，通過理論知識和實驗教學方式的改革，評價方式的優(yōu)化等措施，幫助學生更好地掌握普通生物學知識，提高教學效果。

綜上，本文對生物工程專業(yè)普通生物學課程的教學內容、實驗教學效果和考核評價方式等教學現(xiàn)狀進行分析，按照以學生為中心的教學理念，對理論課和實驗課教學進行改革探索，并優(yōu)化對理論知識和實驗課的考核方式，旨在培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新意識，為生物工程專業(yè)后續(xù)課程的學習打下基礎。

參考文獻

[1] 門中華，辛廣偉，賀新強. 通識教育中“普通生物學實驗”的開設現(xiàn)狀及分析[J]. 高校生物學教學研究，2020，10（2）：51-56.

[2] 李瑩，周亮，陳霞明. 應用型本科高校普通生物學課程教學改革探索[J]. 生物工程學報，2022，38（4）：1662-1670.

[3] 朱寶長，侯義龍，郭曉農. 普通生物學[M]. 武漢：華中科技大學出版社，2021.

[4] 王倩，郭俊杰，孟憲昉，等. 課程導入方式探究：以《有機化學》課程為例[J]. 教育現(xiàn)代化，2020，7（49）：156-159.

[5] 曲良煥，周志鵬，鄭用璉，等. 以學科前沿驅動的《分子生物學》混合式教學實踐[J]. 中國生物化學與分子生物學報，2021，37（11）：1555-1560.

[6] 王鵬洋，付澤元，孫立坤，等. NaCl鹽脅迫對洋蔥鱗片葉內表皮細胞凋亡的影響[J]. 吉林農業(yè)，2019（3）：52-53.

[7] 畢佳佳，程彬峰，井長勤，等. 基于翻轉課堂的高校普通生物學實驗教學實踐[J]. 科技風，2023（2）：78-80.

[8] 張春媚，秦盛. 淺談“普通生物學” 教學改革[J]. 科學咨詢（教育科研），2022（10）：134-136.

[9] 李繼偉，鄧祥宜. 生物工程專業(yè)普通生物學教學的幾點思考[J]. 中國教育技術裝備，2022（14）：105-106，113.

[10] 董曉宇. 基于OBE教育理念的生物工程專業(yè)普通生物學課程教學改革[J]. 沈陽師范大學學報（自然科學版），2022，40（4）：338-342.

（責任編輯：楊 歡）

基金項目 湖北工業(yè)大學教學研究項目“工程教育認證背景下適應創(chuàng)新能力和工程素質培養(yǎng)的生物工程專業(yè)選修課教學改革與實踐”（校2021006）。

作者簡介 周吟（1981—），女，湖北武漢人，博士，副教授，從事微生物學研究。

收稿日期 2024-02-15