生物工程專業“細胞生物學”課程線上線下混合式教學的探索與實踐

張 琴*，李艷賓，李婉珍，趙杰，宋平

（安徽工程大學生物與食品工程學院 安徽 蕪湖 241000）

混合式教學將教師主導的課堂教學活動和學生自主參與的學習活動有機融合，強調在線學習和課堂學習的結合，現已成為國內外高校課程教學改革的重要方向。

生物工程是安徽工程大學（以下簡稱“我校”）的傳統優勢專業，旨在培養具備自然科學、生物學與工程學基礎知識，具有解決復雜生物工程問題能力的高素質應用型人才。“細胞生物學”課程是生物工程專業的重要專業基礎課，從課程設置來看，工科背景下生物工程專業的“細胞生物學”課程授課內容與傳統生物學專業有較大差異。如何讓該課程在生物工程專業各課程中凸顯出優勢和特色，值得深入探討。我校生物工程專業的“細胞生物學”課程一般在本科二年級上學期開設，學生在該階段已修完較多的化學相關課程，而生物相關課程僅修了“普通生物學”，學生對遺傳學等基礎理論知識掌握有限。此時開展“細胞生物學”線上線下混合式教學，以期充分利用線上資源拓展學生知識面、克服基礎理論知識的欠缺，讓學生扎實地掌握細胞生物學基礎知識和核心內容。

1 “細胞生物學”課程線上線下混合式教學內容與資源建設

“細胞生物學”課程從細胞的顯微、亞顯微和分子三個水平介紹細胞結構與功能、增殖與分化、代謝與運動、衰老與凋亡，以及細胞信號傳導，細胞基因表達與調控，細胞起源與進化等生命現象和生命活動。結合我校生物工程專業本科生學習本課程時尚處于大二年級初識專業基礎課的特點，將教學內容在理論和實踐知識點上依據工程認證標準進行了適當調整和分階。在理論知識的授課中，注重教師的引導作用，對知識點進行有效的歸納總結，本課程采用的《細胞生物學》（第5 版）教材，章節多、知識點分散，對于基礎知識薄弱的本科生而言理解難度大、多死記硬背反而學習效果差，為此，本課程組教師根據教學經驗和知識點相似性將課程內容歸納為13 個章節，每章節均配備思維導圖，引導學生較好地掌握課程的重點、難點及核心內容。

本課程已建有教學大綱、教案、課件、試題庫及視頻資源，相關內容均已上傳到本課程的SPOC 網站（https://mooc1.chaoxing.com/course/205134406.html）上，目前已上傳13 個章節的多媒體課件，微課視頻26個，錄制視頻12個，發放章節測驗10 個、在線作業庫試題300+，此外，還有每學期更新的課外資源、前沿報道、思政案例庫等，使學生能夠有效地利用線上資源進行自主學習。在線作業庫的試題也每學期更新升級，及時補充一些考研熱點題、前沿知識題，針對一些重難點題目，給出詳細的答案解析，對于一些學生難理解的題目，也可通過線上討論跟授課教師進行交流。

2 “細胞生物學”課程線上線下混合式教學組織實施情況

2.1 信息技術的深度融合

“細胞生物學”課程前沿性強、知識點多、內容抽象、難度大、更新速度快，基于超星SPOC 平臺的多樣化功能，教師在上課前發布線上教學資源，學生提前領取電子學習任務進行課前自學，觀看課程PPT 和資料，其中包括一些微課視頻和案例。線下課堂可基于超星學習通進行簽到、搶答、主題討論、隨堂練習等，改變傳統課堂教學死板、單調的氛圍，豐富了課堂教學內容，又提高了學生參與學習的興趣。課后，學生要按時完成教師發布的線上作業，并及時地進行線上評價和教學過程性評價及反饋，教師進一步依據學生的反饋深度地開展線上討論。學生可以通過線上討論平臺進行提問、發表自己的觀點，各抒己見，并對一些共性問題進行探討，教師也可以針對學生的提問和觀點，及時、詳細地進行在線答疑和點評。

2.2 課堂教學的變革

課堂教學要積極開展教學法的探究，教師根據對學生要求的不同和課程內容難度的分階，在教學方法上采用啟發式、探究式及翻轉課堂教學等方式，有利于鞏固學生對知識點的掌握。例如，G 蛋白偶聯受體介導的信號轉導是細胞信號轉導中難度最大的內容，學生理解較困難、不易掌握知識點，因此本節內容以教師引導式線下教學為主，采用多媒體授課同時結合線上課程視頻（G 蛋白偶聯受體的激活和信號傳遞）學習、習題練習、案例講解等方式加深學生對知識點的理解。

本課程還適當選取一些基于教材又高于教材的前沿研究內容引入課堂，以科研反哺教學。例如，在進行離子通道相關知識的授課中，教師引用顏寧課題組2021 年在《Nature》上發表的關于人的源神經組織N 型電壓門控鈣離子通道3.1 埃分辨率高清三維結構的解析案例，引導學生深入理解離子通道結構解析與藥物作用靶點的關系，讓學生了解細胞生物學科學成果的應用及其關系國計民生的地位。

本課程的實驗課以課堂教學為主，強調以學生為中心，給予學生自我表現的機會，讓學生實際操作現代化設備。在細胞結構的觀察實驗中，除提供分辨效果良好的顯微鏡外，還依據大多數學生擁有高分辨率智能手機的實情，讓學生對觀察到的結構采用手機拍照，并對比畫圖。例如，在開展“葉綠體的分離與觀察”實驗中，教師在上課之初首先拋磚引玉，告知學生實驗指導書上描述的葉綠體形態，并指出葉綠體形態可能隨實驗條件的改變有一定差異，讓學生在觀察、拍照和繪圖過程中發現問題并同授課教師討論，通過這種“現象→問題→討論”的方式，加深了學生對葉綠體分離方法及相關形態的理解，使得學生在實驗過程中不僅能積極動手，更能主動思考，體現了讓“學生忙起來”的課堂氛圍。

2.3 課程思政建設

課程思政的根本目的是育人，以課程為載體，依據課程所蘊含的價值性來達到育人目的，其與具體的專業課教學內容、教學環節相融合，從而實現價值引領作用。細胞生物學是一門內涵豐富的學科，不僅涉及生命科學基礎理論、前沿知識，還涵括了倫理、道德、安全等多方面因素，為此，課程組依據一些諾貝爾獎、學術道德、生物安全等案例建立了思政資源案例庫。例如，通過對日本科學家大隅良典揭示細胞自噬機制的貢獻案例，說明了細胞功能的基礎理論對于醫學難題突破、人類社會進步的推動作用，讓學生從中領會到科學家的科研素質和科學精神；另外，還引入了細胞應用方面的“全世界培育過的Hela 細胞可達5000 萬噸”案例，讓學生通過案例分析、主題討論深刻剖析細胞培養、工程操作等，尤其是癌細胞研究方面的重大突破對人類生活和生存的決定性作用，讓學生掌握好相關知識點的同時，又能培養良好的世界觀和價值觀。

2.4 考核評價方式的改革

課程考核改革體現在平時考核比重提高、考核方式多樣化、可量化方面，而期末考試環節比重降低、試卷題目從線上題庫和作業庫中隨機抽取。改革后，平時考核占40%，期末考試占60%。平時考核環節由線上學習（40%）、實驗報告（30%）和線下互動（30%）三部分組成。線上學習成績主要包括平臺訪問、視頻觀看、在線討論、線上作業等評分成績；線下互動根據學習通在線簽到、搶答、投票、討論及線下課堂表現進行評分；實驗報告以紙質報告成績、期末考試以紙質試卷成績計分。同時，本課程還建立了一定的反饋評價機制以檢驗教學效果，基于線上線下作業的完成情況、課堂提問和答疑、在線討論和交流等多種方式，及時掌握學生的學習情況，改進教學內容和方法，保證了線上自主學習效果和線下教學質量。

2.5 線上線下混合式教學改革成效

本課程線上線下混合式教學至今開展了三期，受到了學生的一致好評，最近一輪學生對教師的評價為96.5 分、對課程評價為98分，不少學生評價“課程內容豐富，可以學到很多知識”“每次上課感覺收獲頗豐”“課程充實有價值，形式豐富，教學過程有趣、吸引人”等。據統計，混合式教學的第一期對象——生物工程171、172 的學生在2020年的考研中，有20%學生的考研基礎課為“細胞生物學”，本課程線上“作業庫”提供的知識點對他們考研有很大的幫助。課程組進一步對線上線下混合式教學開展三期的期末考試優秀率、不及格率和總評優秀率、不及格率進行了統計，如圖1 所示，對比分析結果表明，第二期和第三期期末考試和總評優秀率、不及格率均較第一期的低，可見，線上線下混合式教學的逐步完善縮小了學生成績的兩極分化；從不及格率來看，不管是期末考試還是總評，不及格率從第一期至第三期呈逐漸降低的趨勢，尤其是第三期的總評不及格率降低至零，排除不同級學生的差異外，可認為，線上線下混合式教學在逐步完善過程中，加強了學生平時學習和考核的力度，從而促使學生能更好地去理解課程知識點，而不是在期末考試中一味地死記硬背。

圖1 期末考試和總評優秀率、不及格率的統計結果

3 結語

生物工程專業的“細胞生物學”課程采用線上線下混合式教學模式，具有豐富的線上資源，學生可以在形式上和時間上更加自主地學習，尤其是一些理解進度較慢的學生，可以通過更寬泛的時間進行網絡彌補和吸收消化知識，從而加深對知識點的理解；對于打算深入學習細胞生物學知識的學生，可借助網絡資源拓展學習內容，有助于后續專業課的學習及考研的備戰；對于一些難度大的知識點，學生可通過微視頻的學習、題庫題目的練習和解析等形式進行強化，加深對所學內容的理解。總的來看，本課程線上線下混合式教學開展三期，學生獲取知識的途徑更為便捷，學習能力和學習效率得到明顯提高，取得了良好的教學效果。