新农科背景下细胞生物学翻转课堂教学的设计与探索

刘大丽

摘要：文章以新农科建设为背景，以提高农学硕士研究生的创新能力为出发点，对细胞生物学课程的翻转教学方法进行了初步的探讨。研究采用以学生为中心的翻转课堂教学模式，结合平台共享、教师指导、学术参与和课程讨论等方式，建立较为完整的细胞生物学研究生创新教学体系，以期为高水平、高素养和高能力的研究生培养奠定基础。

关键词：翻转课堂;新农科;细胞生物学;创新能力

一、引言

自新农科提出以来，我国农业发展与建设，特别是黑龙江特色寒区农业发展有了新的方向，同时也为我省高校农业学科的发展和研究生的培养创造了重要机遇。黑龙江大学是黑龙江省综合类院校，从服务龙江乃至全国的角度出发，培养高科学素养的专业人才，以现代科学技术理念提升现有的涉农专业的研究生教育，需要对传统教学模式下的课程进行相关体系和创新教学等方面的改革，从而为新产业、新业态发展提供更强有力的创新型人才支撑，同时也为实现高水平人才的专业核心价值提供重要体系依据。

细胞生物学是生物学以及农学学科的基础主干课程，在高层次创新研究生人才的培养过程中，对其理论知识和相关前沿领域的科学动态的学习和掌握，是实现新农科核心人才建设的必要措施。目前，在农学专业对于细胞生物学的授课方式仍旧是以课堂理论讲解的传统模式为主，以对书本教材中的理论知识陈述和推演为课程的教学目标。这种传统的教学模式不仅使得教师与学生间缺乏必要的互动，且在单纯的理论讲解中教师不能及时获得学生学习体验的反馈，枯燥的教学过程也难以激发学生的创新能力。

翻转课堂是一种积极的、以学生为中心的课堂教学方法，旨在提高课堂教学质量。翻转课堂的教学模式，使学生可以更多地利用课上时间进行开拓性讨论，開展实践应用，从而更好地消化吸收教学内容，激发创造性思维，有利于培养学生包括原创性学术成果等在内的学术创新能力。这对于新农科建设背景下，生命科学领域的人才培养至关重要。因此，本研究以细胞生物学课程的翻转课堂教学实践为例，探讨新型混合教学模式的教学效果，以期提升新时期研究生的专业素养和学习质量。

二、翻转课堂设计的基本思想

（一）翻转课堂的设计原则

翻转课堂是一种通过视频或电子文件以及课程中的讨论、小组作业和应用等方式，将知识传授给学生的教学方法，是一种增加积极学习活动的方法。它为学生提供了在教师指导下在课堂上运用知识的机会。或者说，翻转课堂并不是一个定义好的简单模式，而是在教学实践中，教师通过使用不同的设备和手段，不断地尝试增加新的教学手段和理念来补偿学生需求的教学模式。对于学生而言，更好地调动其自主学习的能动性、提出问题的洞察力以及参与讨论的积极性，是翻转课堂设计的另一基本原则。

笔者通过查阅大量的文献资料和调研分析，结合本专业对研究生的教学目标，将细胞生物学翻转课堂的教学计划设计为课前学习、课中讨论以及课后内化这三个阶段。在课程开始前，学生通过在线视频、演示和学习管理系统等多种平台观看课程的理论部分，并做笔记，汇总他们不理解的问题。在课程中，他们完成辅助活动，通过小组合作的方式，共同寻找课前不理解的问题的答案，完成讨论和推理。课后通过完成教师布置的相关问题或小论文等形式的作业，实现学习内容的延展性内化。在整个过程中，始终坚持以学生为主，将学习责任从教师转移到学生身上，教师答疑解惑并辅助学生建立自主学习、探索问知的学习构架，从而实现真正意义上的学有所成。这种方式能将学生所学应用到实际论文开展中，并养成良好的学术思维和创新意识，从而在本学科领域有所突破。

在研究生教育阶段，学术创新能力尤为重要，教师要注重教学的前沿性，使学生在掌握本学科领域基本知识的同时，通过翻转课堂得到学术创新训练，培养学生原创性学术成果的研发能力。那么，在翻转课堂的过程中，就要鼓励学生发现问题、提出新命题、运用新方法、提出新理论，来证实或论证提出的问题或者假设。将课程学到的理论知识延展和运用到论文实施的过程中，其学习效果可以以原创性的研究成果，比如学术论文、学位论文、发明专利和新产品等方式来体现。

（二）翻转课堂的设计基础

为保证翻转课堂教学模式的有效性和适应性，在准备、设计和实施细胞生物学翻转课堂的过程中，还需要考虑以下几个方面：

首先，要提前了解学生的学习基础以及对细胞生物学相关课程（如生物学、遗传学、生理学等基础课程）的熟悉和掌握程度;是否曾经参与过与细胞生物学相关领域的实验设计等。教师要根据学生的特点和水平合理制定课前的教学目标。分别选择难、中、易三个层次的教学内容，让学生根据自己的实际情况分层次个性化学习，并鼓励学生之间协作学习，共同进步。

其次，对于翻转课堂课前学生自主学习的方式，要选择方便、直观的学习平台，兼顾大多数学生的环境条件，使学生可以利用灵活的时间和地点进行课前学习;同时也要方便教师上传资料和对学生学习情况进行跟踪;还要结合多种通讯交流方式，便于消息的传达以及教师和学生、学生和学生之间的互动。

再次，对于学习效果的评价要采用以过程评价为主、结论性评价为辅的考核方式，旨在调动学生的学习积极性，并根据学生的参与程度、完成情况以及完成效果，给出综合性的评价。

最后，翻转课堂使得教师的教学责任更加重大，因此，教师要在课上课下不断地观察学生，积极听取他们的反馈，利用发展的思维，日趋合理地、有针对性地完善知识结构，思考如何利用教育来提高学习的流利性，以及如何发展对学生的认知理解。

三、翻转课堂教学模式的实施

在实际教学开展的过程中，结合细胞生物学的课程特点，根据实施阶段及实施效果，将课程分为课前预习和测验、课上讲解、讨论和与理论相关的实验设计、课后的小论文及评测等。2019级农艺与种业研究生共有18人，这样的小班授课有利于翻转课堂教学模式的实施;另外，所有学生都有遗传学等科目的知识基础，并有半数以上学生参与过与细胞生物学相关领域的实验操作和毕业设计，因此，利用翻转课堂来进行讨论式教学具备了充分的基础和前提，有利于研究生专业素质的提高。

（一）拓展资源，提高学生自主学习能力

细胞生物学的教学特点是课程内容包括相关研究进展，具有时效性。对于研究生而言，结合理论知识，了解前沿科技动态，并为自己所用，是这门课学习的重点。因此，课前学习环节尤为重要。教师要利用翻转课堂，给学生提供多种多样的教学资料，有针对性的个性化教学，同时提升学生学习的能动性。

首先，教师要充分利用中国大学MOOC平台上的慕课资源，并结合农学专业相关领域的相关知识点，细化细胞生物学各章节主题和内容，利用NCBI PubMed数据库文献检索高水平研究成果，通过备课消化，以深入浅出的形式录制微课进行补充教学。其次，教师要通过了解研究生感兴趣的研究内容以及未来要开展的论文研究方向，有针对性地设计微项目，让学生通过学习整理笔记并进行有效的思考之后提出问题。最后，对于电子资料，学生可以反复地预习和复习，并根据课前任务完成所有学习活动以及在线测验。

（二）教师引导、学生主导，保证能动性教学效果

课程教学模式对研究生创新能力的培养至关重要，研究生的课堂教学应当是以培养发散思维和创造性思维为主的研究型教学模式。课堂教学过程中，首先要对章节内容进行梳理和归纳总结，对于知识难点和盲点进行重点强调和解释，尤其是对于学生日后实验工作有指导意义的理论要进行拓展和延伸，这也是课堂初始的热场部分。课程中间，也是翻转课堂的重要环节，学生进行提问式讨论。每位学生都要参与其中，将课前预习总结的问题和自己的体会进行师生、生生之间的交流互动。教师不仅要进行相关问题的讲解，还要启发学生进行更加深入的思考以及激发学生主动查阅文献资料的积极性。

除此之外，学生在课堂上，要根据上一节课教师布置的论文项目，结合PPT进行讲解与分享。其他学生要认真记录并针对论文提出问题，训练学生质疑和反思的能力。这种文献分享的实际效果是每人虽然每次课只准备1份小论文，但课上会收获18篇相关研究领域的实验方法、原理以及结论分析。这对于研究生在细胞生物学课程的消化吸收以及理论联系实际的应用都具有事半功倍的效果。

（三）加强课后学习和评测，巩固学习效果

课后的评测以及小论文的布置也是翻转课堂的重要组成部分。对于每周4个学时的细胞生物学来说，相关理论知识的巩固以及主动去探求相关研究领域的知识应用，对研究生教育来说十分重要。教师会根据每一章节的主要内容，安排若干个小论文，或给出标题，或给出关键词，或给出一篇外文文献。学生在为期一周的时间里，或搜索相关数据库查找资料进行概括总结，或对给出的文献进行消化整理，并在下一节课的课上部分进行输出。

同时，结合单元评测，将翻转课堂全过程的参与程度、课前课后测验以及小论文的提交作为平时过程管理的成绩依据。课程结束通过项目实验设计进行总结性成绩的给出，据此，对学生的学习效果做出综合客观的判断。

四、結语

细胞生物学课程的翻转课堂教学设计和探索表明，翻转课堂方法突破了传统的教学模式的局限性，在研究生教育过程中，将课堂由先教后学转变为先学后教，由注重学习结果转向注重学习过程和效果，从而重新构建新的教学结构和系统，真正实现以学生为中心，对提高学生的学习能力具有较好的促进作用。同时值得注意的是，目前研究生的创新能力比较薄弱，而翻转课堂对学生自学能力和开拓性有一定的要求，极少部分学生在教学过程中出现配合度差、学习积极性不足等现象。如何调动这部分学生的学习能动性，提高研究生教学质量是今后培养过程中仍需仔细思考和解决的问题。

参考文献：

[1]张炜.新农科建设中一流人才培养的规划与设计[J].中国现代教育装备，2020， 331：1—3.

[2]Formica，S.P.，Easley，J.L.，Spraker，M.C..Transforming common-sense beliefs into Newtonian thinking through just-in- time teaching[J].Physics Education Research，2010，（6）：1—7.

[3]Milman N.The flipped classroom strategy：what is it and how can it be used？[J].Distance Learning，2012，9（3）：85—87.

编辑∕杨波