新農科建設背景下細胞生物學課程教學改革探索

向玉勇，殷培峰，張元昶，安建魯，唐彤彤

（滁州學院 生物與食品工程學院，安徽 滁州 239000）

目前，我國迫切需要將傳統農業轉型升級為現代農業[1-2]。黨的十九大報告提出，構建“現代農業產業體系、生產體系、經營體系”是實施鄉村振興戰略的重要措施[3-4]。發展現代農業產業迫切需要大量的高素質農業人才。2018 年12月，教育部提出新農科建設，要對現有的涉農專業進行改造，培養一批高水平的創新型人才[4-5]。2019年，“安吉共識”總體上部署了新農科建設[6-9]。細胞生物學是生物科學、農學、林學等相關專業本科生必修的專業基礎課，對學生掌握細胞的形態結構及生命活動規律具有重要的作用。然而，細胞生物學課程在教學過程中還存在很多問題，如知識點繁多、內容抽象、學生難以理解和掌握；受傳統教學觀念的影響，很多教師仍舊是采用灌輸式方法授課，學生感覺枯燥乏味，學習興趣不高；考核方式主要是閉卷考試，學生只會機械地背教材，不能靈活運用知識；細胞生物學教材內容滯后于現代生命科學的發展，無法將最前沿的科學知識傳授給學生[10-14]。這些現象導致細胞生物學課教學效果差，學生對知識點掌握不牢，已不能滿足新農科建設對創新型人才的要求。因此，迫切需要授課老師對細胞生物學教學進行改革，提高教學質量。

作者根據細胞生物學課程的教學實踐，從教學內容、教學方法和考試成績評價等方面進行改革，以提升教學質量，適應新農科建設的需要，為社會培養創新型人才。

一 選擇優秀教材

為保障創新型人才培培養的質量，選擇翟中和等人主編的《細胞生物學（第5 版）》（高等教育出版社）作為教材。該教材是全國優秀教材，內容全面，系統地介紹了細胞的形態結構及基本生命活動規律，融合了發育生物學、遺傳學等其他學科知識，教材中的大部分圖片均采用團隊研究成果的真實照片。目前，該教材在全國許多高校生物、農林等相關本科專業中廣泛使用。

二 優化教學內容，引入科技前沿知識

細胞生物學的教學內容主要包括基本知識、細胞的結構與功能、細胞重大生命活動和細胞的社會聯系4個部分。基本知識部分主要介紹細胞的統一性與多樣性、細胞生物學研究方法；細胞的結構與功能部分主要介紹細胞膜、細胞器、細胞核及細胞骨架的結構與功能；細胞重大生命活動主要介紹細胞信號轉導，物質跨膜運輸、增殖、分化、衰老與調亡等；細胞的社會聯系主要介紹細胞連接。

在植物生理學、生物化學、遺傳學等其他課程中也涉及細胞生物學的一些知識。為了避免同一個知識點在不同課程中被反復講授，要根據這些課程的開課時間對相關內容進行整理，優化教學內容，根據不同課程的特點確定重復內容在哪門課程中重點講授。如在細胞的統一性與多樣性這一章節，細胞的基本結構在植物學、動物學課程中均有介紹，因此，在細胞生物學課中就可以簡單介紹；在線粒體和葉綠體這一章有關氧化磷酸化、光合磷酸化、電子傳遞鏈的內容，生物化學和植物生理學課程中均已學習過，因此，這些內容在細胞生物學課程中只需要簡單講述，重點講授線粒體與葉綠體的結構與化學組成、半自主性和起源等內容；在細胞周期與細胞分裂這一章節，減數分裂和有絲分裂也是遺傳學課的重點內容，但遺傳學開課晚，因此，這部分內容在細胞生物學課程中只需要簡單介紹。通過梳理相關課程教學內容，避免了細胞生物學與其他課程知識點的重復，從而提高學生學習的效率。

細胞生物學知識更新快，教師應該緊跟科技前沿，為學生介紹細胞生物學的最新研究進展，使學生在獲得基礎知識的同時了解新的知識和技術，從而激發學生科學研究的興趣。比如在講授細胞膜的結構與功能這部分內容時，可以給學生介紹細胞膜是細胞的選擇性通透屏障，細胞膜滲透技術可以應用在農作物水肥灌溉管理及抗凍、抗旱機制的研究；在講授病毒相關內容時，可以給學生介紹利用昆蟲病毒制成殺蟲劑，對害蟲進行生物防治，實現農作物無公害生產；在講授細胞分化與胚胎發育這一章節時，可以給學生介紹細胞克隆、細胞工程技術的知識及在動植物繁育方面的應用，可以用來改良動植物品種，快速繁育名貴花卉，培養無公害蔬菜，拯救珍稀、瀕危動植物等。另外，可以將當年發表在國際國內權威期刊上的細胞生物學熱點問題的文獻介紹給學生，讓學生查閱相關文獻，及時了解最新的研究動態。

三 改革教學模式，提高學生自主學習能力

（一）應用線上線下混合教學模式

細胞生物學課程的重點教學內容涉及細胞器的功能和細胞基本生命活動，這些內容抽象難懂，缺乏動態演示，學生學習效果差。多媒體技術和視頻資料可以動態地呈現出細胞內的微觀世界，使學生更為直觀地理解細胞的生命活動。因此，可以將細胞膜的滲透性、物質跨膜運輸、細胞增殖、細胞骨架裝配、細胞膜泡運輸等內容制成教學視頻，上傳至學校的網絡教學平臺。課前，老師通過超星學習通發布學習任務，學生進行在線預習，可以清晰地了解細胞的形態特征、生理活動，加深印象、增強記憶。學生對不懂的知識點可以在線提問，教師在線回答提問。教師隨時查看學生學習情況，督促沒有進行預習的同學按時完成任務。

課堂上，老師只對每個章節的重點和難點問題進行講解，如第一章緒論，重點介紹細胞生物學研究的總趨勢和重點領域；第二章細胞的多樣性和統一性，重點講授真核細胞和原核細胞的主要區別；第三章細胞生物學的研究方法，重點講授細胞組分的分析方法、細胞培養與細胞工程技術；第四章細胞質膜，重點講授細胞膜流動鑲嵌模型的主要特點；第五章物質的跨膜運輸，重點講授物質跨膜運輸的主要方式及特點；第六章線粒體和葉綠體，重點講授線粒體和葉綠體的半自主性及其起源；第七章細胞質基質和細胞內膜系統，重點講授內質網、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體的結構與功能；第八章蛋白質分選和膜泡運輸，重點講授膜泡運輸的機制；第九章細胞信號轉導，重點講授G 蛋白偶聯受體介導的信號轉導，RTK-Ras 信號通路；第十章細胞骨架，重點講授骨架纖維成分和結合蛋白的相互作用；第十一章細胞核與染色質，重點講授染色體的空間結構；第十二章核糖體，重點講授核糖體的功能活性部位，RNA 在生命起源中的地位；第十三章細胞周期和細胞分裂，重點講授有絲分裂、減數分裂的過程、機制及意義；第十四章細胞增殖調控與癌細胞，重點講授細胞周期調控的機理；第十五章細胞分化和胚胎發育，重點講授細胞分化的實質；第十六章細胞死亡和細胞衰老，重點講授細胞衰老和細胞凋亡的分子機制；第十七章細胞的社會聯系，重點講授細胞連接的方式和特點。在課堂中，老師提出問題讓學生參與討論，提高學生學習的積極性。

教學內容講授完之后，老師通過超星學習通發布在線作業、測試題，要求學生按時完成，教師隨時查看學生完成情況，并及時督促學生完成作業，通過作業和測試題來鞏固學生對所學知識的理解。

（二）采用研究性教學模式

為了調動學生的主觀能動性，積極參與到課堂教學過程中，可以采用研究式教學模式，從授課重點內容中選取一些具有前沿性和趣味性的話題，讓學生查閱資料，課堂上集中討論。如在講授葉綠體這一部分內容時，讓學生自主查閱有關葉綠體遺傳轉化系統及其應用的相關資料，思考葉綠體遺傳轉化系統的優點及在農業中有哪些應用；在講授細胞核和與染色體這一部分內容時，讓學生自主查閱有關染色體顯帶技術的相關資料，認識染色體結構成分與遺傳的關系。學生通過查閱資料，參與課堂討論，增強學習的主動性。教師在教學中還可以適當地介紹自己的科研成果，激發學生的科研興趣。同時，老師結合科研課題設置一些開放性實驗項目，讓學生在老師的指導下查閱文獻，自主設計實驗方案，獨立操作儀器設備，分析處理實驗數據，撰寫研究報告。鼓勵學生積極申報大學創新創業訓練計劃項目和參加全國大學生生命科學聯賽等，培養其科研創新能力和實踐動手能力，起到科研促進教學的作用。這種教學方式有效提高了學生的綜合素質。

四 改革考核評價方式，注重過程考核

在傳統的考核方式中，細胞生物學只進行一次期末考試，成績的評定主要取決于期末考試，平時成績只是以出勤為依據。這種考核方式下，學生靠死記硬背通過期末考試，并沒有真正地理解和掌握知識。因此，對細胞生物學的考核方式進行了改革，加強學習過程的考核，課程考核成績包括平時成績（40%）和期末考試成績（60%）2 部分（表1）。平時成績由考勤（10%）、作業（20%）和課堂互動（10%）3 部分組成，綜合考查學生的學習態度、對章節知識點的掌握程度和課堂的參與度。期末考試采用閉卷考試的形式，內容由基礎知識和應用性論述題2 部分組成，基礎知識部分以名詞解釋、選擇、填空和簡答題為主，考查學生對基本理論知識的掌握情況；應用性論述題考查學生綜合運用所學知識的能力。平時成績考核主觀性強，為避免評分的隨意性，任課老師在教學大綱中要制訂出詳細的評分細則（表2—表4），并嚴格執行。這種學習過程考核方式，強化了學生平時對知識的積累，促使學生由被動學習轉變成自主探究式學習，從而提高學習效果。

表1 課程成績定性評價方法

表2 作業評分標準

表3 學生考勤評分標準

表4 課堂互動評分標準

五 教學改革的效果

（一）提高了學生的學習成績

細胞生物學知識抽象，學生不容易理解。在以往的考試過程中，由于學生不能準確地理解和記憶細胞生物學相關知識，考試成績普遍偏低。通過教學方式改革，大部分學生能夠積極主動地學習，在教師的引導下，通過查閱相關資料、分析資料，了解細胞生物學的前沿知識。從課堂提問來看，學生對知識的掌握明顯扎實很多，從考試成績來看，普遍有所提高（圖1、圖2）。

圖1 期末考試平均成績

圖2 期末考試及格率

（二）提高了學生的綜合素質

傳統教學模式下，學生平時不學習，往往是考試前通過死記硬背來應付考試，沒有真正地理解和掌握知識。通過細胞生物學教學改革，學生注重平時知識的積累，形成扎實的專業素養，消除了期末通過突擊背誦來應付考試的現象；課堂討論充分調動了學生的學習激情，培養了學生分析問題的能力和語言表達能力；學生經過查閱資料，書寫作業，由被動學習轉變成為主動探求知識，學生的綜合素質得到全面提升。獲批2 項省級大學生創新訓練計劃項目，發表1 篇研究論文。

六 結束語

新農科建設背景下，要求培養具有扎實的專業知識、較強創新實踐能力的專業技術人才。細胞生物學是專業基礎課，該課程的教學是提高學生專業技能和創新實踐能力的重要途徑，掌握好細胞生物學知識是后續學習其他專業課的基礎。必須按照新農科建設的要求，更新教育理念，不斷創新教學方式，培養學生的創新思維，為國家培養更多、更優秀的創新型人才。