生物工程专业“细胞生物学”课程线上线下混合式教学的探索与实践

张 琴*，李艳宾，李婉珍，赵杰，宋平

（安徽工程大学生物与食品工程学院 安徽 芜湖 241000）

混合式教学将教师主导的课堂教学活动和学生自主参与的学习活动有机融合，强调在线学习和课堂学习的结合，现已成为国内外高校课程教学改革的重要方向。

生物工程是安徽工程大学（以下简称“我校”）的传统优势专业，旨在培养具备自然科学、生物学与工程学基础知识，具有解决复杂生物工程问题能力的高素质应用型人才。“细胞生物学”课程是生物工程专业的重要专业基础课，从课程设置来看，工科背景下生物工程专业的“细胞生物学”课程授课内容与传统生物学专业有较大差异。如何让该课程在生物工程专业各课程中凸显出优势和特色，值得深入探讨。我校生物工程专业的“细胞生物学”课程一般在本科二年级上学期开设，学生在该阶段已修完较多的化学相关课程，而生物相关课程仅修了“普通生物学”，学生对遗传学等基础理论知识掌握有限。此时开展“细胞生物学”线上线下混合式教学，以期充分利用线上资源拓展学生知识面、克服基础理论知识的欠缺，让学生扎实地掌握细胞生物学基础知识和核心内容。

1 “细胞生物学”课程线上线下混合式教学内容与资源建设

“细胞生物学”课程从细胞的显微、亚显微和分子三个水平介绍细胞结构与功能、增殖与分化、代谢与运动、衰老与凋亡，以及细胞信号传导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等生命现象和生命活动。结合我校生物工程专业本科生学习本课程时尚处于大二年级初识专业基础课的特点，将教学内容在理论和实践知识点上依据工程认证标准进行了适当调整和分阶。在理论知识的授课中，注重教师的引导作用，对知识点进行有效的归纳总结，本课程采用的《细胞生物学》（第5 版）教材，章节多、知识点分散，对于基础知识薄弱的本科生而言理解难度大、多死记硬背反而学习效果差，为此，本课程组教师根据教学经验和知识点相似性将课程内容归纳为13 个章节，每章节均配备思维导图，引导学生较好地掌握课程的重点、难点及核心内容。

本课程已建有教学大纲、教案、课件、试题库及视频资源，相关内容均已上传到本课程的SPOC 网站（https://mooc1.chaoxing.com/course/205134406.html）上，目前已上传13 个章节的多媒体课件，微课视频26个，录制视频12个，发放章节测验10 个、在线作业库试题300+，此外，还有每学期更新的课外资源、前沿报道、思政案例库等，使学生能够有效地利用线上资源进行自主学习。在线作业库的试题也每学期更新升级，及时补充一些考研热点题、前沿知识题，针对一些重难点题目，给出详细的答案解析，对于一些学生难理解的题目，也可通过线上讨论跟授课教师进行交流。

2 “细胞生物学”课程线上线下混合式教学组织实施情况

2.1 信息技术的深度融合

“细胞生物学”课程前沿性强、知识点多、内容抽象、难度大、更新速度快，基于超星SPOC 平台的多样化功能，教师在上课前发布线上教学资源，学生提前领取电子学习任务进行课前自学，观看课程PPT 和资料，其中包括一些微课视频和案例。线下课堂可基于超星学习通进行签到、抢答、主题讨论、随堂练习等，改变传统课堂教学死板、单调的氛围，丰富了课堂教学内容，又提高了学生参与学习的兴趣。课后，学生要按时完成教师发布的线上作业，并及时地进行线上评价和教学过程性评价及反馈，教师进一步依据学生的反馈深度地开展线上讨论。学生可以通过线上讨论平台进行提问、发表自己的观点，各抒己见，并对一些共性问题进行探讨，教师也可以针对学生的提问和观点，及时、详细地进行在线答疑和点评。

2.2 课堂教学的变革

课堂教学要积极开展教学法的探究，教师根据对学生要求的不同和课程内容难度的分阶，在教学方法上采用启发式、探究式及翻转课堂教学等方式，有利于巩固学生对知识点的掌握。例如，G 蛋白偶联受体介导的信号转导是细胞信号转导中难度最大的内容，学生理解较困难、不易掌握知识点，因此本节内容以教师引导式线下教学为主，采用多媒体授课同时结合线上课程视频（G 蛋白偶联受体的激活和信号传递）学习、习题练习、案例讲解等方式加深学生对知识点的理解。

本课程还适当选取一些基于教材又高于教材的前沿研究内容引入课堂，以科研反哺教学。例如，在进行离子通道相关知识的授课中，教师引用颜宁课题组2021 年在《Nature》上发表的关于人的源神经组织N 型电压门控钙离子通道3.1 埃分辨率高清三维结构的解析案例，引导学生深入理解离子通道结构解析与药物作用靶点的关系，让学生了解细胞生物学科学成果的应用及其关系国计民生的地位。

本课程的实验课以课堂教学为主，强调以学生为中心，给予学生自我表现的机会，让学生实际操作现代化设备。在细胞结构的观察实验中，除提供分辨效果良好的显微镜外，还依据大多数学生拥有高分辨率智能手机的实情，让学生对观察到的结构采用手机拍照，并对比画图。例如，在开展“叶绿体的分离与观察”实验中，教师在上课之初首先抛砖引玉，告知学生实验指导书上描述的叶绿体形态，并指出叶绿体形态可能随实验条件的改变有一定差异，让学生在观察、拍照和绘图过程中发现问题并同授课教师讨论，通过这种“现象→问题→讨论”的方式，加深了学生对叶绿体分离方法及相关形态的理解，使得学生在实验过程中不仅能积极动手，更能主动思考，体现了让“学生忙起来”的课堂氛围。

2.3 课程思政建设

课程思政的根本目的是育人，以课程为载体，依据课程所蕴含的价值性来达到育人目的，其与具体的专业课教学内容、教学环节相融合，从而实现价值引领作用。细胞生物学是一门内涵丰富的学科，不仅涉及生命科学基础理论、前沿知识，还涵括了伦理、道德、安全等多方面因素，为此，课程组依据一些诺贝尔奖、学术道德、生物安全等案例建立了思政资源案例库。例如，通过对日本科学家大隅良典揭示细胞自噬机制的贡献案例，说明了细胞功能的基础理论对于医学难题突破、人类社会进步的推动作用，让学生从中领会到科学家的科研素质和科学精神；另外，还引入了细胞应用方面的“全世界培育过的Hela 细胞可达5000 万吨”案例，让学生通过案例分析、主题讨论深刻剖析细胞培养、工程操作等，尤其是癌细胞研究方面的重大突破对人类生活和生存的决定性作用，让学生掌握好相关知识点的同时，又能培养良好的世界观和价值观。

2.4 考核评价方式的改革

课程考核改革体现在平时考核比重提高、考核方式多样化、可量化方面，而期末考试环节比重降低、试卷题目从线上题库和作业库中随机抽取。改革后，平时考核占40%，期末考试占60%。平时考核环节由线上学习（40%）、实验报告（30%）和线下互动（30%）三部分组成。线上学习成绩主要包括平台访问、视频观看、在线讨论、线上作业等评分成绩；线下互动根据学习通在线签到、抢答、投票、讨论及线下课堂表现进行评分；实验报告以纸质报告成绩、期末考试以纸质试卷成绩计分。同时，本课程还建立了一定的反馈评价机制以检验教学效果，基于线上线下作业的完成情况、课堂提问和答疑、在线讨论和交流等多种方式，及时掌握学生的学习情况，改进教学内容和方法，保证了线上自主学习效果和线下教学质量。

2.5 线上线下混合式教学改革成效

本课程线上线下混合式教学至今开展了三期，受到了学生的一致好评，最近一轮学生对教师的评价为96.5 分、对课程评价为98分，不少学生评价“课程内容丰富，可以学到很多知识”“每次上课感觉收获颇丰”“课程充实有价值，形式丰富，教学过程有趣、吸引人”等。据统计，混合式教学的第一期对象——生物工程171、172 的学生在2020年的考研中，有20%学生的考研基础课为“细胞生物学”，本课程线上“作业库”提供的知识点对他们考研有很大的帮助。课程组进一步对线上线下混合式教学开展三期的期末考试优秀率、不及格率和总评优秀率、不及格率进行了统计，如图1 所示，对比分析结果表明，第二期和第三期期末考试和总评优秀率、不及格率均较第一期的低，可见，线上线下混合式教学的逐步完善缩小了学生成绩的两极分化；从不及格率来看，不管是期末考试还是总评，不及格率从第一期至第三期呈逐渐降低的趋势，尤其是第三期的总评不及格率降低至零，排除不同级学生的差异外，可认为，线上线下混合式教学在逐步完善过程中，加强了学生平时学习和考核的力度，从而促使学生能更好地去理解课程知识点，而不是在期末考试中一味地死记硬背。

图1 期末考试和总评优秀率、不及格率的统计结果

3 结语

生物工程专业的“细胞生物学”课程采用线上线下混合式教学模式，具有丰富的线上资源，学生可以在形式上和时间上更加自主地学习，尤其是一些理解进度较慢的学生，可以通过更宽泛的时间进行网络弥补和吸收消化知识，从而加深对知识点的理解；对于打算深入学习细胞生物学知识的学生，可借助网络资源拓展学习内容，有助于后续专业课的学习及考研的备战；对于一些难度大的知识点，学生可通过微视频的学习、题库题目的练习和解析等形式进行强化，加深对所学内容的理解。总的来看，本课程线上线下混合式教学开展三期，学生获取知识的途径更为便捷，学习能力和学习效率得到明显提高，取得了良好的教学效果。