“細胞生物學(xué)”課程立體化教學(xué)平臺建設(shè)與實踐

楊國柱，段濤，張榮信

（廣東藥科大學(xué) 生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣東 廣州 510006）

引言

“細胞生物學(xué)”課程是生命科學(xué)的基礎(chǔ)和前沿學(xué)科，在醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)等相關(guān)的高等院校多個專業(yè)中，均被設(shè)為本科生的專業(yè)基礎(chǔ)（核心）課程，其主要任務(wù)是以細胞為研究對象，探討其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能及其內(nèi)部生命活動規(guī)律。該課程具有知識繁多、實用性強、應(yīng)用范圍廣、基礎(chǔ)與前沿知識聯(lián)系緊密、更新快等特點，在教學(xué)中存在一定的難度［1］。尤其是疫情防控的影響，各地校園“線下轉(zhuǎn)線上，停課不停學(xué)”等舉措，充分表明了過往單一的校園集中式的線下教學(xué)模式已不能滿足時代的需要，移動式、多元化的立體化教學(xué)平臺的出現(xiàn)，能有效地補充線下教學(xué)模式的不足之處，提供多種線上教學(xué)平臺，豐富教學(xué)資源和交流渠道，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)質(zhì)量。近年來，我院在“細胞生物學(xué)”課程的立體化平臺建設(shè)上進行了一定的探索，取得了一定的效果。

一、“細胞生物學(xué)”立體化平臺教學(xué)的必要性

傳統(tǒng)教育重視的是知識的傳遞、考試的分?jǐn)?shù)，而對于實踐能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)上重視不足。立體化是與單一化和平面化相對立的概念，具有多角度、多層面和多方位的內(nèi)涵。立體化平臺是指利用新的教學(xué)理念、方法、技術(shù)將學(xué)生和教師的理論與實踐、教學(xué)與考核等多方面聯(lián)系起來，構(gòu)建一個完整互動的課程系統(tǒng)的教學(xué)平臺［2］。該教學(xué)平臺的搭建，旨在打破傳統(tǒng)教學(xué)在時空上的禁錮，打破傳統(tǒng)教學(xué)“滿堂灌”被動的局限性，進一步促進學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮主導(dǎo)作用，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)分析、整合創(chuàng)新的學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮其主觀能動性。

二、“細胞生物學(xué)”立體化平臺教學(xué)的可行性

（一）主動式問題教學(xué)法

主動式問題教學(xué)法是近來學(xué)習(xí)方法的一種重大創(chuàng)新。該教學(xué)方法在多個學(xué)科運用后，不同院校均有反饋，認為該教學(xué)法能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高教學(xué)相長的效率和滿意度。主動式問題教學(xué)法，簡而言之，就是教師通過問題引導(dǎo)，創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生自己在學(xué)習(xí)中找到問題，從而解決問題和轉(zhuǎn)化問題［3］。

在目前科技發(fā)展日新月異的今天，如果教師只滿足于面對面的課程講授，年輕有活力的學(xué)生可能會失去學(xué)習(xí)興趣，因此，教學(xué)方法必須進行改革和調(diào)整。鑒于學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣的差異，建立“細胞生物學(xué)”立體化教學(xué)平臺，采用主動式問題教學(xué)法，放手讓學(xué)生去進行知識的查閱和拓展，有助于學(xué)生選用最適合自己的方式，更快更精準(zhǔn)地找到教學(xué)資源、輔助材料及針對性的學(xué)習(xí)方法，這對他們高效率地解答問題，活學(xué)活用，舉一反三，更好地掌握該門課程，繼而更有興趣去進行后續(xù)的學(xué)習(xí)，是非常有利的。

（二）校內(nèi)的課程網(wǎng)站和其他平臺如郵箱、QQ、微信和騰訊會議

本學(xué)院的校內(nèi)網(wǎng)站上，“細胞生物學(xué)”課程網(wǎng)站已在十余年前完成搭建，涵蓋了基本的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程的要素，如授課計劃、教學(xué)目的和教學(xué)課件的鏈接，以及相關(guān)專業(yè)論壇和網(wǎng)站的鏈接等。雖然課件等時有更新，但限于網(wǎng)站維護條件有限，無法實現(xiàn)實時互動。如此一來，對于能夠熟練進行網(wǎng)絡(luò)搜索和資料查找的學(xué)生來講，訪問的意義不大。而郵箱、QQ群和微信群則提供了很好的對話工具，QQ和微信還能實現(xiàn)實時的交互對話，我們能夠在學(xué)習(xí)之余，利用這類平臺進行很好的在線輔導(dǎo)，答疑解惑，還可以完成通知的發(fā)送和教學(xué)資料的上傳等，但它們無法承擔(dān)教學(xué)的主體功能，僅能以輔助的方式在教學(xué)過程中進行溝通和交流。騰訊會議依托于強大的網(wǎng)絡(luò)平臺，可以幫助我們進行實時的會議互動、線上課堂學(xué)習(xí)和多人討論等活動，其網(wǎng)絡(luò)流暢，在線授課或會議等效果非常令人滿意。教師可以通過騰訊會議上功能區(qū)的多項功能，如“靜音”“開啟視頻”“共享屏幕”和“邀請”等，實現(xiàn)對教學(xué)進程和教學(xué)環(huán)境的把控。但它無法實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的回顧和資源的整理存儲等功能。

（三）超星學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺

超星學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺是一種移動學(xué)習(xí)專業(yè)平臺，可在電腦端和智能手機端安裝程序后使用。在學(xué)習(xí)通平臺上，各類浩瀚的課程資源對教師和學(xué)生開放，教師可以采用線下線上結(jié)合的教學(xué)模式，開展混合式教學(xué)；學(xué)生也可以進行學(xué)習(xí)規(guī)劃，有針對性地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生與教師可以建立實時有效的溝通機制，而管理者可以查看教師的教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程［4］。受2020年初新冠肺炎疫情的影響，我校師生不能返校，因此，我校引入了超星學(xué)習(xí)通軟件，號召教師進行線上教學(xué)。在這一時期，超星學(xué)習(xí)通平臺給我校的教學(xué)提供了有力的保障。在該平臺上，教師創(chuàng)建課程資源庫，組建教學(xué)班級，開展富含視頻、動畫、PPT等元素的線上教學(xué)；而學(xué)生通過指引加入各門課程，按照課程表的安排，靈活開展線上學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)通平臺打破了傳統(tǒng)教學(xué)在時空上的禁錮，教師的問題發(fā)布、課后作業(yè)和測試習(xí)題，可以和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)時間交叉，學(xué)生可以先做測試或課后作業(yè)，核對答案后，帶著問題去進行教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。同時，平臺上也提供了多種溝通方式，學(xué)生可以選擇適當(dāng)?shù)姆绞?，及時地反饋學(xué)習(xí)中的疑問和感想；教師可以根據(jù)教學(xué)效果，針對性地給予學(xué)生建議，或者是按照學(xué)生的反饋，教師也可以調(diào)整后續(xù)的教學(xué)進度、教學(xué)方法和教學(xué)過程等。

學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺打破了傳統(tǒng)教學(xué)一對多的弊端，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了一對一的效果。一方面，避免了傳統(tǒng)教學(xué)中因為學(xué)生端反映的信息不對等，教師犯下經(jīng)驗主義的錯誤；另一方面，打破了教學(xué)的邊界，讓學(xué)生更有興趣去主動地學(xué)習(xí)和探索。更值得學(xué)習(xí)的是，平臺還嵌有一個統(tǒng)計模塊，能對學(xué)習(xí)情況進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，幫助教師更好地分析和掌握學(xué)情，更好地做出個性化處理［5］。

三、立體化平臺建設(shè)的實踐

立體化教學(xué)是指教材、教學(xué)形式、教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)境等各方面豐富多樣，呈現(xiàn)多元化、多維度、多端口的教學(xué)模式［6］。

（一）立體化教材建設(shè)

教材建設(shè)是課程建設(shè)的基礎(chǔ)，紙質(zhì)教材不再是課程知識的唯一載體，已不能滿足年輕人個性化、自主性學(xué)習(xí)的需求，難以適應(yīng)現(xiàn)代教育改革的要求。自慕課問世以來，多個慕課平臺也在國內(nèi)先后建成，提供了眾多的課程資源和互動交流平臺。由此，立體化教材也被提及。立體化教材以計算機信息技術(shù)為依托，包括多媒體教學(xué)資源和傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材。如我院使用的《細胞生物學(xué)》教材（丁明孝等主編，第5版）是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，教材扉頁上配套設(shè)置了Abook平臺的“細胞生物學(xué)”數(shù)字課程（基礎(chǔ)版），是對紙質(zhì)教材的有力補充和拓展。我們也在線上和線下開展教學(xué)活動時，與學(xué)生分享了幾版中外優(yōu)秀的《細胞生物學(xué)》電子版教材，方便學(xué)生進行查閱和學(xué)習(xí)。

（二）立體化教學(xué)資源庫

除了立體化教材外，我們還豐富了“細胞生物學(xué)”的教學(xué)資源庫，主要包括理論教學(xué)庫和實踐教學(xué)庫。理論教學(xué)庫里有文字、圖形、圖像、音頻、視頻和動畫等各種理論素材。而實踐教學(xué)庫包含有開展難度大、綜合性比較強的提高型的實驗視頻、仿真實驗操作系統(tǒng)和課程考核試題庫等。除此之外，還有類似學(xué)科（專業(yè)）網(wǎng)站、相關(guān)學(xué)科類科學(xué)前沿報道等素材。

立體化教學(xué)資源庫是一個系統(tǒng)工程，其核心任務(wù)是建立立體化的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，激勵師生教學(xué)主體雙方的自主性，使教學(xué)相長進入良性循環(huán)，實現(xiàn)教學(xué)利益最大化。

（三）立體化教學(xué)方法

1.立體化理論教學(xué)和思維導(dǎo)圖的運用。傳統(tǒng)理論教學(xué)受限于教師占主導(dǎo)地位，大部分學(xué)生未展現(xiàn)出積極性，課堂活力欠佳，課堂效果不盡如人意。立體化理論教學(xué)更注重課前引導(dǎo)，結(jié)合課中互動、課后反饋等，更好地促進教學(xué)相長。而思維導(dǎo)圖是由英國教育家東尼·博贊創(chuàng)立的一種將思維形象化的方法，是通過用輻射線的方法將關(guān)聯(lián)項目和中心關(guān)鍵詞連接起來的圖解的方式，能形象地體現(xiàn)某個知識點的整體結(jié)構(gòu)，充分調(diào)動左右大腦的功能與形象思維的聯(lián)系，開啟大腦記憶的潛能［7］。在立體化理論教學(xué)過程中，重點運用思維導(dǎo)圖來進行學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)和拓展。疫情期間，以《細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)》這一章節(jié)教學(xué)為例，結(jié)合前面學(xué)習(xí)的細胞膜中膜轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)知識，我們提出了“細胞內(nèi)鈣離子濃度很低，為什么還能參與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)？”這個問題。這個問題我們會提前一周拋出，讓學(xué)生提前進行學(xué)習(xí)，以問題為導(dǎo)向，進行課程的預(yù)習(xí)和問題的試解答。課程開始時以小組為單位進行頭腦風(fēng)暴，讓大家通過討論“鈣離子濃度”這個中心關(guān)鍵詞，挖掘它在細胞內(nèi)外的表達特點，以及它與蛋白質(zhì)間的聯(lián)系，在細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的多種方式里它的作用方式等內(nèi)容，繪制發(fā)散式的思維導(dǎo)圖，從而對該知識點有了逐漸完整的描繪和把握，以加深學(xué)生對理論知識提煉過程的認知，加強對具體知識如細胞各部分結(jié)構(gòu)整體和局部的有機整合的認知，從而激發(fā)學(xué)生更大的學(xué)習(xí)興趣，使其圓滿完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

課堂教學(xué)的質(zhì)量絕大部分取決于學(xué)生主動能力和思維能力等的配合。當(dāng)收到這個問題性質(zhì)的學(xué)習(xí)任務(wù)時，會有學(xué)生帶著這個問題去利用各種教學(xué)資源，如慕課、超星學(xué)習(xí)通平臺，主動學(xué)習(xí)與鈣離子相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的知識，再結(jié)合教師的講授和解惑，更深地掌握相關(guān)細胞信號通路的知識。而教師可通過線上線下相結(jié)合的方式，針對這個問題布置學(xué)習(xí)任務(wù)，開展小組討論，有準(zhǔn)備的學(xué)生會更主動，更能跟上課程的節(jié)奏，教師應(yīng)不吝贊美，肯定和認可學(xué)生取得的成績，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其加強對自我的肯定。線上也可以設(shè)置系統(tǒng)自動的肯定和表揚的模式，滿足不同性格學(xué)生被認可的需要。通過這種方式的持續(xù)和強化，我們希望能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，最理想的是學(xué)生慢慢擺脫對完成教師布置的預(yù)習(xí)任務(wù)的依賴，自己主動地進行預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)的閉環(huán)學(xué)習(xí)?；謴?fù)線下教學(xué)后，我們?nèi)匀谎赜弥鲃邮浇虒W(xué)方法，幾屆學(xué)生一致反映：被問題推動著學(xué)習(xí)，更有目的，效果更好，學(xué)習(xí)興趣也越來越濃了。

2.立體化實驗教學(xué)。疫情期間，我們在超星學(xué)習(xí)通平臺上開展了線上的實驗教學(xué)，這個舉措聽上去有些無奈和荒謬，但經(jīng)過本團隊教師們的攜手努力，我們積極整合了各種實驗資源，通過PPT教學(xué)、騰訊會議直播講解、問題導(dǎo)引的教學(xué)方法，結(jié)合實驗視頻、相關(guān)文獻等進行多方面展開和講述，基于超星學(xué)習(xí)通平臺和騰訊會議互動系統(tǒng)，進行了實驗圖像共享、集體討論、多人互動的教學(xué)活動，進一步使學(xué)生對實驗背景、實驗原理、實驗過程和實驗意義有了更透徹的認知，突破了實驗教學(xué)只能實操的框架固有思維，一定程度上彌補了無法實操的遺憾。疫情期間，針對細胞生物學(xué)經(jīng)典實驗“洋蔥根尖有絲分裂的觀察”，我們組織學(xué)生對洋蔥或其他植物發(fā)根進行觀察，積極發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生開展了大量有趣的觀察實驗，如洋蔥、小蔥、大蒜等的生根實驗；還有些同學(xué)觀察了某些處理（如酒精等）對根尖生長的影響。通過隨手可得的材料，學(xué)生在枯燥的宅家生活中找到了科學(xué)與生活相互交融的樂趣。

從2020年9月開始，我們又回到了學(xué)校開展線下教學(xué)。結(jié)合疫情時期線上教學(xué)的經(jīng)驗，我們在學(xué)習(xí)通上提前拋出問題，讓學(xué)生主動思考，積極查閱資料，線下實驗課開展順利。學(xué)生表示，通過實驗前問題的引導(dǎo)，很快地掌握了該節(jié)實驗課的目的和原理，如“細胞多糖和過氧化物酶體的觀察”這一實驗中，學(xué)生面對“為什么選用馬鈴薯做實驗材料”“能否采用其他生物材料”“為什么選擇細胞化學(xué)這種實驗方法？有無更合適更先進的細胞生物學(xué)方法”等問題時，能更主動地去思考問題、尋找解決問題的方法。而這些解決問題的探索，往往在有限的實驗課堂上無法實現(xiàn)，需要學(xué)生提前調(diào)動積極性，主動探討，做足了這些功課后，在課堂上做實驗時學(xué)生目的明確，頭腦清醒，操作主動性高，課堂收獲滿滿，自我價值得以肯定，后續(xù)教學(xué)過程中表現(xiàn)得更有積極性。在近幾年的教學(xué)評價中，通過不斷豐富“細胞生物學(xué)”的教學(xué)方式，團隊里各位教師也獲得了學(xué)生一致的“優(yōu)秀”評價，收獲了很多肯定。

四、立體化平臺建設(shè)的收獲

疫情終將過去，教學(xué)仍在繼續(xù)。在近幾年內(nèi)，我們嘗試了純線上教學(xué)，在線上教學(xué)期間，立體化平臺建設(shè)有了大的突破，我們也收獲了很多心得，后續(xù)的教學(xué)過程中我們繼續(xù)保留線上教學(xué)的精華，有機整合線下教學(xué)，開展了混合式教學(xué)。我們發(fā)現(xiàn)，“細胞生物學(xué)”立體化平臺的建設(shè)，可幫助師生雙方更好地進行教學(xué)互動，平臺提供更多的課程資源供學(xué)習(xí)，提供更多教學(xué)互動的渠道，學(xué)生的選擇更多，教師得到的反饋也更多，這樣的教學(xué)活動才是有活力的，這樣的教學(xué)相長才是真正的因材施教，才是更良性的、更值得推廣的。