生物工程專(zhuān)業(yè)“細(xì)胞生物學(xué)”課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)的探索與實(shí)踐

張 琴*，李艷賓，李婉珍，趙杰，宋平

（安徽工程大學(xué)生物與食品工程學(xué)院 安徽 蕪湖 241000）

混合式教學(xué)將教師主導(dǎo)的課堂教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生自主參與的學(xué)習(xí)活動(dòng)有機(jī)融合，強(qiáng)調(diào)在線(xiàn)學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)的結(jié)合，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)外高校課程教學(xué)改革的重要方向。

生物工程是安徽工程大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我校”）的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)，旨在培養(yǎng)具備自然科學(xué)、生物學(xué)與工程學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，具有解決復(fù)雜生物工程問(wèn)題能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才?！凹?xì)胞生物學(xué)”課程是生物工程專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，從課程設(shè)置來(lái)看，工科背景下生物工程專(zhuān)業(yè)的“細(xì)胞生物學(xué)”課程授課內(nèi)容與傳統(tǒng)生物學(xué)專(zhuān)業(yè)有較大差異。如何讓該課程在生物工程專(zhuān)業(yè)各課程中凸顯出優(yōu)勢(shì)和特色，值得深入探討。我校生物工程專(zhuān)業(yè)的“細(xì)胞生物學(xué)”課程一般在本科二年級(jí)上學(xué)期開(kāi)設(shè)，學(xué)生在該階段已修完較多的化學(xué)相關(guān)課程，而生物相關(guān)課程僅修了“普通生物學(xué)”，學(xué)生對(duì)遺傳學(xué)等基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握有限。此時(shí)開(kāi)展“細(xì)胞生物學(xué)”線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)，以期充分利用線(xiàn)上資源拓展學(xué)生知識(shí)面、克服基礎(chǔ)理論知識(shí)的欠缺，讓學(xué)生扎實(shí)地掌握細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和核心內(nèi)容。

1 “細(xì)胞生物學(xué)”課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)內(nèi)容與資源建設(shè)

“細(xì)胞生物學(xué)”課程從細(xì)胞的顯微、亞顯微和分子三個(gè)水平介紹細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、增殖與分化、代謝與運(yùn)動(dòng)、衰老與凋亡，以及細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)，細(xì)胞基因表達(dá)與調(diào)控，細(xì)胞起源與進(jìn)化等生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)。結(jié)合我校生物工程專(zhuān)業(yè)本科生學(xué)習(xí)本課程時(shí)尚處于大二年級(jí)初識(shí)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的特點(diǎn)，將教學(xué)內(nèi)容在理論和實(shí)踐知識(shí)點(diǎn)上依據(jù)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整和分階。在理論知識(shí)的授課中，注重教師的引導(dǎo)作用，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效的歸納總結(jié)，本課程采用的《細(xì)胞生物學(xué)》（第5 版）教材，章節(jié)多、知識(shí)點(diǎn)分散，對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的本科生而言理解難度大、多死記硬背反而學(xué)習(xí)效果差，為此，本課程組教師根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)點(diǎn)相似性將課程內(nèi)容歸納為13 個(gè)章節(jié)，每章節(jié)均配備思維導(dǎo)圖，引導(dǎo)學(xué)生較好地掌握課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)及核心內(nèi)容。

本課程已建有教學(xué)大綱、教案、課件、試題庫(kù)及視頻資源，相關(guān)內(nèi)容均已上傳到本課程的SPOC 網(wǎng)站（https://mooc1.chaoxing.com/course/205134406.html）上，目前已上傳13 個(gè)章節(jié)的多媒體課件，微課視頻26個(gè)，錄制視頻12個(gè)，發(fā)放章節(jié)測(cè)驗(yàn)10 個(gè)、在線(xiàn)作業(yè)庫(kù)試題300+，此外，還有每學(xué)期更新的課外資源、前沿報(bào)道、思政案例庫(kù)等，使學(xué)生能夠有效地利用線(xiàn)上資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。在線(xiàn)作業(yè)庫(kù)的試題也每學(xué)期更新升級(jí)，及時(shí)補(bǔ)充一些考研熱點(diǎn)題、前沿知識(shí)題，針對(duì)一些重難點(diǎn)題目，給出詳細(xì)的答案解析，對(duì)于一些學(xué)生難理解的題目，也可通過(guò)線(xiàn)上討論跟授課教師進(jìn)行交流。

2 “細(xì)胞生物學(xué)”課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)組織實(shí)施情況

2.1 信息技術(shù)的深度融合

“細(xì)胞生物學(xué)”課程前沿性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容抽象、難度大、更新速度快，基于超星SPOC 平臺(tái)的多樣化功能，教師在上課前發(fā)布線(xiàn)上教學(xué)資源，學(xué)生提前領(lǐng)取電子學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行課前自學(xué)，觀(guān)看課程PPT 和資料，其中包括一些微課視頻和案例。線(xiàn)下課堂可基于超星學(xué)習(xí)通進(jìn)行簽到、搶答、主題討論、隨堂練習(xí)等，改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)死板、單調(diào)的氛圍，豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，又提高了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的興趣。課后，學(xué)生要按時(shí)完成教師發(fā)布的線(xiàn)上作業(yè)，并及時(shí)地進(jìn)行線(xiàn)上評(píng)價(jià)和教學(xué)過(guò)程性評(píng)價(jià)及反饋，教師進(jìn)一步依據(jù)學(xué)生的反饋深度地開(kāi)展線(xiàn)上討論。學(xué)生可以通過(guò)線(xiàn)上討論平臺(tái)進(jìn)行提問(wèn)、發(fā)表自己的觀(guān)點(diǎn)，各抒己見(jiàn)，并對(duì)一些共性問(wèn)題進(jìn)行探討，教師也可以針對(duì)學(xué)生的提問(wèn)和觀(guān)點(diǎn)，及時(shí)、詳細(xì)地進(jìn)行在線(xiàn)答疑和點(diǎn)評(píng)。

2.2 課堂教學(xué)的變革

課堂教學(xué)要積極開(kāi)展教學(xué)法的探究，教師根據(jù)對(duì)學(xué)生要求的不同和課程內(nèi)容難度的分階，在教學(xué)方法上采用啟發(fā)式、探究式及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)等方式，有利于鞏固學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。例如，G 蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中難度最大的內(nèi)容，學(xué)生理解較困難、不易掌握知識(shí)點(diǎn)，因此本節(jié)內(nèi)容以教師引導(dǎo)式線(xiàn)下教學(xué)為主，采用多媒體授課同時(shí)結(jié)合線(xiàn)上課程視頻（G 蛋白偶聯(lián)受體的激活和信號(hào)傳遞）學(xué)習(xí)、習(xí)題練習(xí)、案例講解等方式加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

本課程還適當(dāng)選取一些基于教材又高于教材的前沿研究?jī)?nèi)容引入課堂，以科研反哺教學(xué)。例如，在進(jìn)行離子通道相關(guān)知識(shí)的授課中，教師引用顏寧課題組2021 年在《Nature》上發(fā)表的關(guān)于人的源神經(jīng)組織N 型電壓門(mén)控鈣離子通道3.1 埃分辨率高清三維結(jié)構(gòu)的解析案例，引導(dǎo)學(xué)生深入理解離子通道結(jié)構(gòu)解析與藥物作用靶點(diǎn)的關(guān)系，讓學(xué)生了解細(xì)胞生物學(xué)科學(xué)成果的應(yīng)用及其關(guān)系國(guó)計(jì)民生的地位。

本課程的實(shí)驗(yàn)課以課堂教學(xué)為主，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，給予學(xué)生自我表現(xiàn)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生實(shí)際操作現(xiàn)代化設(shè)備。在細(xì)胞結(jié)構(gòu)的觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中，除提供分辨效果良好的顯微鏡外，還依據(jù)大多數(shù)學(xué)生擁有高分辨率智能手機(jī)的實(shí)情，讓學(xué)生對(duì)觀(guān)察到的結(jié)構(gòu)采用手機(jī)拍照，并對(duì)比畫(huà)圖。例如，在開(kāi)展“葉綠體的分離與觀(guān)察”實(shí)驗(yàn)中，教師在上課之初首先拋磚引玉，告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上描述的葉綠體形態(tài)，并指出葉綠體形態(tài)可能隨實(shí)驗(yàn)條件的改變有一定差異，讓學(xué)生在觀(guān)察、拍照和繪圖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并同授課教師討論，通過(guò)這種“現(xiàn)象→問(wèn)題→討論”的方式，加深了學(xué)生對(duì)葉綠體分離方法及相關(guān)形態(tài)的理解，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不僅能積極動(dòng)手，更能主動(dòng)思考，體現(xiàn)了讓“學(xué)生忙起來(lái)”的課堂氛圍。

2.3 課程思政建設(shè)

課程思政的根本目的是育人，以課程為載體，依據(jù)課程所蘊(yùn)含的價(jià)值性來(lái)達(dá)到育人目的，其與具體的專(zhuān)業(yè)課教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)相融合，從而實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)作用。細(xì)胞生物學(xué)是一門(mén)內(nèi)涵豐富的學(xué)科，不僅涉及生命科學(xué)基礎(chǔ)理論、前沿知識(shí)，還涵括了倫理、道德、安全等多方面因素，為此，課程組依據(jù)一些諾貝爾獎(jiǎng)、學(xué)術(shù)道德、生物安全等案例建立了思政資源案例庫(kù)。例如，通過(guò)對(duì)日本科學(xué)家大隅良典揭示細(xì)胞自噬機(jī)制的貢獻(xiàn)案例，說(shuō)明了細(xì)胞功能的基礎(chǔ)理論對(duì)于醫(yī)學(xué)難題突破、人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的推動(dòng)作用，讓學(xué)生從中領(lǐng)會(huì)到科學(xué)家的科研素質(zhì)和科學(xué)精神；另外，還引入了細(xì)胞應(yīng)用方面的“全世界培育過(guò)的Hela 細(xì)胞可達(dá)5000 萬(wàn)噸”案例，讓學(xué)生通過(guò)案例分析、主題討論深刻剖析細(xì)胞培養(yǎng)、工程操作等，尤其是癌細(xì)胞研究方面的重大突破對(duì)人類(lèi)生活和生存的決定性作用，讓學(xué)生掌握好相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，又能培養(yǎng)良好的世界觀(guān)和價(jià)值觀(guān)。

2.4 考核評(píng)價(jià)方式的改革

課程考核改革體現(xiàn)在平時(shí)考核比重提高、考核方式多樣化、可量化方面，而期末考試環(huán)節(jié)比重降低、試卷題目從線(xiàn)上題庫(kù)和作業(yè)庫(kù)中隨機(jī)抽取。改革后，平時(shí)考核占40%，期末考試占60%。平時(shí)考核環(huán)節(jié)由線(xiàn)上學(xué)習(xí)（40%）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（30%）和線(xiàn)下互動(dòng)（30%）三部分組成。線(xiàn)上學(xué)習(xí)成績(jī)主要包括平臺(tái)訪(fǎng)問(wèn)、視頻觀(guān)看、在線(xiàn)討論、線(xiàn)上作業(yè)等評(píng)分成績(jī)；線(xiàn)下互動(dòng)根據(jù)學(xué)習(xí)通在線(xiàn)簽到、搶答、投票、討論及線(xiàn)下課堂表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分；實(shí)驗(yàn)報(bào)告以紙質(zhì)報(bào)告成績(jī)、期末考試以紙質(zhì)試卷成績(jī)計(jì)分。同時(shí)，本課程還建立了一定的反饋評(píng)價(jià)機(jī)制以檢驗(yàn)教學(xué)效果，基于線(xiàn)上線(xiàn)下作業(yè)的完成情況、課堂提問(wèn)和答疑、在線(xiàn)討論和交流等多種方式，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法，保證了線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)效果和線(xiàn)下教學(xué)質(zhì)量。

2.5 線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)改革成效

本課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)至今開(kāi)展了三期，受到了學(xué)生的一致好評(píng)，最近一輪學(xué)生對(duì)教師的評(píng)價(jià)為96.5 分、對(duì)課程評(píng)價(jià)為98分，不少學(xué)生評(píng)價(jià)“課程內(nèi)容豐富，可以學(xué)到很多知識(shí)”“每次上課感覺(jué)收獲頗豐”“課程充實(shí)有價(jià)值，形式豐富，教學(xué)過(guò)程有趣、吸引人”等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，混合式教學(xué)的第一期對(duì)象——生物工程171、172 的學(xué)生在2020年的考研中，有20%學(xué)生的考研基礎(chǔ)課為“細(xì)胞生物學(xué)”，本課程線(xiàn)上“作業(yè)庫(kù)”提供的知識(shí)點(diǎn)對(duì)他們考研有很大的幫助。課程組進(jìn)一步對(duì)線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)開(kāi)展三期的期末考試優(yōu)秀率、不及格率和總評(píng)優(yōu)秀率、不及格率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如圖1 所示，對(duì)比分析結(jié)果表明，第二期和第三期期末考試和總評(píng)優(yōu)秀率、不及格率均較第一期的低，可見(jiàn)，線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)的逐步完善縮小了學(xué)生成績(jī)的兩極分化；從不及格率來(lái)看，不管是期末考試還是總評(píng)，不及格率從第一期至第三期呈逐漸降低的趨勢(shì)，尤其是第三期的總評(píng)不及格率降低至零，排除不同級(jí)學(xué)生的差異外，可認(rèn)為，線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)在逐步完善過(guò)程中，加強(qiáng)了學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)和考核的力度，從而促使學(xué)生能更好地去理解課程知識(shí)點(diǎn)，而不是在期末考試中一味地死記硬背。

圖1 期末考試和總評(píng)優(yōu)秀率、不及格率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

生物工程專(zhuān)業(yè)的“細(xì)胞生物學(xué)”課程采用線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式，具有豐富的線(xiàn)上資源，學(xué)生可以在形式上和時(shí)間上更加自主地學(xué)習(xí)，尤其是一些理解進(jìn)度較慢的學(xué)生，可以通過(guò)更寬泛的時(shí)間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)彌補(bǔ)和吸收消化知識(shí)，從而加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解；對(duì)于打算深入學(xué)習(xí)細(xì)胞生物學(xué)知識(shí)的學(xué)生，可借助網(wǎng)絡(luò)資源拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容，有助于后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)及考研的備戰(zhàn)；對(duì)于一些難度大的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可通過(guò)微視頻的學(xué)習(xí)、題庫(kù)題目的練習(xí)和解析等形式進(jìn)行強(qiáng)化，加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解。總的來(lái)看，本課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)開(kāi)展三期，學(xué)生獲取知識(shí)的途徑更為便捷，學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率得到明顯提高，取得了良好的教學(xué)效果。