微課在《細(xì)胞工程》實驗課形成性教學(xué)中的探索及實踐?

高強(qiáng)國,李玉紅,郭海英,黃亞琴,楊 勁

(陸軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)教研室，重慶 400038)

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的目標(biāo)主要是培養(yǎng)具有一定理論水平和較強(qiáng)操作能力的應(yīng)用型人才。在醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)《細(xì)胞工程》課程的重要目的是培養(yǎng)能與醫(yī)學(xué)相結(jié)合，具有較強(qiáng)動手能力和創(chuàng)新能力的本科生?！都?xì)胞工程》作為生物技術(shù)專業(yè)的核心課程，是以細(xì)胞為研究對象，應(yīng)用生命科學(xué)理論，借助工程學(xué)原理與技術(shù)，在細(xì)胞整體水平和細(xì)胞器水平上進(jìn)行遺傳操作，按照人們的意愿改變生物的結(jié)構(gòu)和功能，從而獲得某種有用的物質(zhì)[1-2]。細(xì)胞工程與基因工程、蛋白質(zhì)工程、發(fā)酵工程和酶工程合稱生物技術(shù)五大工程，代表著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展趨勢，在生物、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域起著主導(dǎo)作用。作為一門強(qiáng)調(diào)實踐性和應(yīng)用性的學(xué)科，《細(xì)胞工程》包括大量的實驗操作技術(shù)，實驗教學(xué)的好壞直接關(guān)系著整個教學(xué)的質(zhì)量。

細(xì)胞培養(yǎng)是生物技術(shù)專業(yè)《細(xì)胞工程》實驗課程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，是研究細(xì)胞功能、探索生命活動最為重要的一個環(huán)節(jié)，其他的實驗都是在細(xì)胞基礎(chǔ)上進(jìn)行的。細(xì)胞培養(yǎng)是指在無菌條件下，從機(jī)體中取出組織或細(xì)胞，模擬體內(nèi)正常生理狀態(tài)的基本條件，使其在培養(yǎng)皿中生存、生長并繁殖的方法。細(xì)胞培養(yǎng)是學(xué)生進(jìn)入實驗室，培養(yǎng)動手能力的第一步。掌握細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)方法及操作要領(lǐng)，是醫(yī)學(xué)生從事課題研究必備的知識和技能，對實驗的開展起著舉足輕重的作用。醫(yī)學(xué)院校多以哺乳動物細(xì)胞為主要對象進(jìn)行研究，不同的細(xì)胞，如干細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞有不同的培養(yǎng)方法，如何讓學(xué)生快速掌握操作技能，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炞黠L(fēng)，加強(qiáng)創(chuàng)新能力，采用何種教學(xué)方法就顯得至關(guān)重要。

1 現(xiàn)有實驗教學(xué)方法的不足

1.1實驗內(nèi)容多，課時少 在有限的教學(xué)時間內(nèi)，學(xué)生常處于被動接受和被灌輸?shù)臓顟B(tài)，很難積極主動地去思考，不利于培養(yǎng)學(xué)生的主動性和創(chuàng)新能力[3]。如何喚醒學(xué)生的創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生的主動性非常關(guān)鍵。

1.2常規(guī)教學(xué)模式不適用于細(xì)胞實驗的教學(xué) 實驗的常規(guī)教學(xué)模式是教師先講解、示范，然后在學(xué)生動手操作時教師再指導(dǎo)。細(xì)胞水平的操作，多在無菌間的操作臺中進(jìn)行。由于操作臺空間狹小，學(xué)生人數(shù)多，教師示范不僅容易污染細(xì)胞，而且學(xué)生也無法看清老師的操作，實驗環(huán)境要求的苛刻不利于實驗的示范演示[4]。因此現(xiàn)場示范操作并不適用于細(xì)胞實驗的教學(xué)。

1.3細(xì)胞水平的操作對技術(shù)要求高 對于細(xì)胞培養(yǎng)，由于課時少、實驗時間和進(jìn)度受到限制，教師不能依次回答學(xué)生問題，也無足夠的時間指導(dǎo)每個學(xué)生的實驗操作過程[5]，而且細(xì)胞培養(yǎng)的實驗周期長，很難做到隨時讓帶教學(xué)生觀察。學(xué)生在短時間內(nèi)難以掌握操作要點，對流程不熟悉，對細(xì)胞處理時間過長，往往導(dǎo)致細(xì)胞狀態(tài)不佳甚至污染、死亡。學(xué)生容易對此失去興趣，科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度也難以培養(yǎng)。

1.4現(xiàn)行評價方式的問題 現(xiàn)行評價方式多為終結(jié)性評價，即學(xué)科結(jié)束后的一次性評價方式。此方式在操作中存在許多問題，一是終結(jié)性評價只能提供整體的教學(xué)信息，不能反映出具體的教學(xué)問題；二是評價時間滯后，不利于教師及時地調(diào)整、改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容及方式，也弱化了對學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程的監(jiān)控[6]。

2 細(xì)胞培養(yǎng)符合微課的特點并具備微課實施的條件

微課是現(xiàn)代教學(xué)中的新技術(shù)，是以微型教學(xué)視頻為主要載體，有明確的教學(xué)目標(biāo)，針對某個學(xué)科知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)開展的簡短、完整的教學(xué)活動，是就一個知識點進(jìn)行針對性講解的一段10 min左右的視頻內(nèi)容[7]。微課能在短時間內(nèi)引起國內(nèi)外學(xué)校的重視，因其具備符合教學(xué)規(guī)律和學(xué)生認(rèn)知習(xí)慣的特點，如微課的“短”“精”和“便”，能滿足學(xué)生對不同學(xué)科知識點的個性化學(xué)習(xí)，是對傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的一種重要補(bǔ)充和資源拓展。微課改變了以往以教師為主角的教學(xué)方式，更強(qiáng)調(diào)了人性化教學(xué)，建立了以學(xué)生為主體，充分利用教學(xué)資源的教學(xué)模式。同時微課將信息技術(shù)與課程深度融合，促進(jìn)師生互動和學(xué)生互動，使教學(xué)質(zhì)量提升，從而受到教師和學(xué)生的熱烈歡迎。

大量的調(diào)查表明，微課具有廣闊的教育應(yīng)用前景。84.4%的被調(diào)查者認(rèn)可微視頻在微課教學(xué)中的核心地位與作用，70.5%的學(xué)生認(rèn)為交互式微視頻資源能激發(fā)對課程學(xué)習(xí)的興趣[8]。并且微課在高校實驗教學(xué)中應(yīng)用，還可以優(yōu)化實驗教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生知識的更新和教師教學(xué)能力的提升[9]。本校開設(shè)的《細(xì)胞工程》的實驗內(nèi)容包括細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞轉(zhuǎn)染、染色體制備、免疫熒光、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡和遷移等，均以細(xì)胞培養(yǎng)為前提，細(xì)胞培養(yǎng)具備微課實施的條件。

2.1細(xì)胞培養(yǎng)教學(xué)具備微課實施的特征 在細(xì)胞培養(yǎng)的實驗教學(xué)中，雖然內(nèi)容較多，包括原代培養(yǎng)、細(xì)胞復(fù)蘇、細(xì)胞傳代、細(xì)胞凍存等部分，但可以分別進(jìn)行實驗，而且不影響其整體性，并且每部分的內(nèi)容均可在10 min內(nèi)操作完成，符合微課“短”的特點；同時細(xì)胞培養(yǎng)分成多個部分后，使目標(biāo)更為單一，更好地達(dá)到突出主題的目的。

2.2科技發(fā)展具備微課實施的條件 在可使用資源上，隨著高校在信息化方面的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)資源日趨完善，有線、無線網(wǎng)絡(luò)已覆蓋整個校園，可隨時隨地訪問；功能完備的智能手機(jī)、平板電腦、便攜式計算機(jī)隨著價格的降低，在學(xué)生中日益普及，移動教育和微學(xué)習(xí)日益為學(xué)生所接受。

2.3本教研室具備制作和示范的能力 本教研室在全軍醫(yī)學(xué)院校中率先為研究生開設(shè)了細(xì)胞培養(yǎng)實驗課，自主策劃、編寫、制作細(xì)胞培養(yǎng)多媒體CAI課件一套，經(jīng)原國家衛(wèi)生部推薦為全國研究生實驗教材，獲2002年總后優(yōu)秀電教教材二等獎。在教學(xué)實踐中，也采用不同的教學(xué)方式如翻轉(zhuǎn)教學(xué)法、PBL教學(xué)法，受到學(xué)生的好評，為微課的開展奠定了基礎(chǔ)。因此，本教研室將《細(xì)胞工程》實驗中的細(xì)胞培養(yǎng)部分制成微課，進(jìn)行了實驗教學(xué)的改革。

3 細(xì)胞培養(yǎng)微課設(shè)計制作的原則

(1)細(xì)胞培養(yǎng)微課的每一部分均要突出關(guān)鍵和重點。如細(xì)胞復(fù)蘇的“快”和細(xì)胞凍存的“慢”，需明確指出、多次強(qiáng)調(diào)，并講清楚冰晶形成和對細(xì)胞的傷害，讓學(xué)生印象深刻。(2)難點的內(nèi)容要講透徹。如在傳代凍存的操作時，細(xì)胞消化是難點，消化時間過長，會導(dǎo)致細(xì)胞的狀態(tài)不好或死亡，時間不足會導(dǎo)致細(xì)胞收獲率下降，而且吹打時還會導(dǎo)致細(xì)胞受損。在微課設(shè)計時，就要求必須在倒置顯微鏡下隨時觀察，待消化合適時，要加入血清或含血清的培養(yǎng)基終止消化才可。(3)微課的制作要有清晰的步驟和思路。條理要清楚，思路要清晰，要有重難點的提及和課后的練習(xí)及小結(jié)，便于學(xué)生理解和自學(xué)。(4)要明確細(xì)胞培養(yǎng)只是進(jìn)行研究的重要技術(shù)手段，并不是科學(xué)研究的最終目的，對培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行體外功能學(xué)的研究才是重要的部分。在此基礎(chǔ)上，本教研室制作了細(xì)胞培養(yǎng)的微課系列，包括無菌操作、細(xì)胞復(fù)蘇、細(xì)胞傳代、細(xì)胞凍存4個部分。對于微課的內(nèi)容，每一部分首先介紹本次微課的概念及關(guān)鍵點；對實驗的內(nèi)容邊講解邊操作；然后是知識拓展，不僅對實驗中使用的一些材料進(jìn)行說明，而且對與之相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行闡述；為鞏固本次微課的內(nèi)容，還設(shè)有課后自測，播放一些錯誤操作的視頻，讓學(xué)生找出來；最后再小結(jié)，講解此次操作的基本要點。

4 微課與《細(xì)胞培養(yǎng)》實驗相結(jié)合的實施

4.1將微課和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合 微課是從翻轉(zhuǎn)課堂中涌現(xiàn)出的新概念。翻轉(zhuǎn)課堂也稱為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，主要是通過現(xiàn)代教育媒體將傳統(tǒng)的教學(xué)流程做了“顛倒”，課前學(xué)生對教師事先布置的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，而把學(xué)生對知識的深入、問題探討和任務(wù)解決放在課內(nèi)的一種教學(xué)模式[10]。通過微課和翻轉(zhuǎn)教學(xué)的結(jié)合，采用課前預(yù)習(xí)、實驗前的理論課展開討論，并加入課堂模擬實驗的教學(xué)方式[11]。

4.2教室模擬細(xì)胞培養(yǎng)操作 組織學(xué)生邊觀看細(xì)胞培養(yǎng)微課邊模擬操作。在第一部微課中首先演示無菌操作并強(qiáng)調(diào)無菌觀念，使無菌觀念始終貫徹于模擬操作的整個過程中。雖然此時處于非無菌條件，但讓學(xué)生模擬在無菌條件下操作，充分練習(xí)，避免實際操作時顧此失彼。為充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，在實驗?zāi)M操作后，進(jìn)行提問，引導(dǎo)學(xué)生思考，比如“細(xì)胞培養(yǎng)不同于細(xì)菌培養(yǎng)，那么外圍設(shè)備需要怎么處理？”“房間需要怎樣的布置？”“為何細(xì)胞復(fù)蘇要快，而凍存要慢？”“左手操作的學(xué)生實驗桌面應(yīng)怎么擺放物品？”，并且在課堂上對細(xì)胞培養(yǎng)的內(nèi)容進(jìn)行了拓展，如細(xì)胞培養(yǎng)不僅僅是簡單的腫瘤細(xì)胞株的培養(yǎng)，還包括不同類型干細(xì)胞的培養(yǎng)、原代培養(yǎng)的組織塊法，以及器官培養(yǎng)等。

4.3實驗中的指導(dǎo) 在學(xué)生對實驗操作的內(nèi)容熟悉后，進(jìn)入培養(yǎng)室進(jìn)行無菌細(xì)胞培養(yǎng)。兩人一組，相互提醒動作規(guī)范和操作要領(lǐng)。

4.4實驗后的回顧 實驗結(jié)束后，召集學(xué)生進(jìn)行回顧，在實驗中有哪些失誤的地方，哪些操作可以改進(jìn)，實驗不成功的原因等。讓學(xué)生暢所欲言，提出自己的想法。同時還引導(dǎo)學(xué)生，在實驗中碰到意外事件該如何應(yīng)付，如酒精燈翻倒失火，培養(yǎng)基錯加成胰酶等，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。

4.5課后的自我學(xué)習(xí) 通過實驗前的預(yù)習(xí)、課堂討論、模擬實驗、真實實驗及實驗后回顧，若感覺對內(nèi)容仍不熟悉，或還有不清楚的內(nèi)容，學(xué)生課后可通過手機(jī)、電腦再進(jìn)行學(xué)習(xí)。隨著移動網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，智能手機(jī)、平板電腦的廣泛普及，學(xué)生可隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，不受時間和地域的限制。

5 實驗課的形成性評價

考核是教學(xué)過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過考核，一方面可以檢查教學(xué)改革效果的好壞、學(xué)生對知識的掌握程度；另一方面，教師也可以發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題，及時改進(jìn)提高。傳統(tǒng)的考核多實行終結(jié)性評價，即實驗報告為主，再輔以實驗課程中學(xué)生的印象，很難客觀真實地反映學(xué)生的實驗操作水平和理解程度。本教研室針對實施的微課，參考其他院校的考核方法，采用理論與實踐相結(jié)合的考核方式，建立了形成性評價考核方式。

形成性評價是與終結(jié)性評價相對應(yīng)的一類評價方式，在活動的運行過程中，為使活動效果更好，而修正其本身軌道所進(jìn)行的評價，具動態(tài)性、反饋性、評估性、調(diào)整性和促進(jìn)性的特征[12]。在醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課中結(jié)合課堂和實驗教學(xué)，采用形成性評價發(fā)現(xiàn)學(xué)生在不同維度均有明顯的提高[13]。本教研室在建立微課基礎(chǔ)上的形成性評價如下：一是課堂上的提問回答；二是實際操作；三是實驗報告的思考拓展。采用翻轉(zhuǎn)課堂，通過課前微課預(yù)習(xí)，課堂上的提問加深了對細(xì)胞培養(yǎng)的理論理解，把課堂上的提問作為一個評價指標(biāo)，也促使學(xué)生課前能充分學(xué)習(xí)課件，發(fā)揮自己的主觀能動性。評價更注重學(xué)生的實驗操作過程及結(jié)果，教員觀察學(xué)生培養(yǎng)細(xì)胞的情況，如有無污染、生長狀況如何，功能性實驗，如細(xì)胞增殖、凋亡檢測效果等，并把操作的規(guī)范性作為一個評價指標(biāo)。實驗報告并不像以前的把實驗?zāi)康摹⑦^程等抄一遍，而是簡化此內(nèi)容，讓學(xué)生加強(qiáng)討論，如針對細(xì)胞培養(yǎng)中出現(xiàn)的問題有無更好的解決辦法，實驗手段有無可能改進(jìn)，對于活性低的細(xì)胞或增殖能力弱的細(xì)胞如何提高其活力等，鼓勵學(xué)生大膽想象，認(rèn)真思考。通過形成性評價，能對學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程進(jìn)行觀察和評估。

6 細(xì)胞培養(yǎng)微課在形成性教學(xué)實施后的效果

通過教學(xué)改革，發(fā)現(xiàn)學(xué)生明顯提高了對細(xì)胞培養(yǎng)的興趣。通過課堂上的模擬訓(xùn)練，在培養(yǎng)室培養(yǎng)細(xì)胞時，各項操作均表現(xiàn)得有條不紊，而且課后對培養(yǎng)的過程印象深刻，利用微課進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)實驗，真正達(dá)到了發(fā)揮學(xué)生的主動性，能力提升的目的。

7 小 結(jié)

通過細(xì)胞培養(yǎng)微課的實施，建成了依托微課的形成性教學(xué)理念和以學(xué)生為主體的教學(xué)方法。通過課前學(xué)生自主學(xué)習(xí)、課堂積極討論、模擬實驗，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力，變被動學(xué)習(xí)為主動，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；通過課堂討論，明晰了實驗原理和重難點，拓展了學(xué)生的知識面；課堂模擬實驗，使學(xué)生在實驗課表現(xiàn)得從容不迫；通過微課的設(shè)計、制作，也培養(yǎng)了教師的能力，達(dá)到了教學(xué)相長的目的。在微課基礎(chǔ)上的形成性教學(xué)實踐，不僅豐富了教學(xué)和評價方式，而且建立了新的教學(xué)改革方案，將探索在信息化及網(wǎng)絡(luò)化條件下，合理引導(dǎo)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)，提高實驗效能的醫(yī)學(xué)教學(xué)新體系。