综合性实验设计中个性化教学模式的探索与实践

许洁 李姣 贾松

［摘 要］ 个性化教学即以学生为主体、教师为引导，从学生实际情况出发，因材施教的教学模式。骨髓间充质干细胞培养与分化的综合性实验设计项目，将个性化教学模式融入实验教学，在分化方向、结果鉴定、拓展训练等环节设置了不同的可选内容，学生通过自主选择生成实验方案。教学过程充分发挥个性化教学的差异化优势，在完成教学目标的同时，满足各层次学生的学习需求，深入挖掘学生潜能，有效锻炼实验技能，并在团队协作中形成互帮互带的正向循环，为开展个性化细胞生物学实验教学提供参考。

［关键词］ 实验设计；个性化教学；实验教学；细胞生物学

［基金项目］ 2021年度同济大学第十六期实验教学改革基金项目“骨髓间充质干细胞培养与分化的设计性实验建设”（1500104236）

［作者简介］ 许洁（1987—），女，江苏丹阳人，硕士，同济大学医学院实验教学中心实验师，主要从事细胞生物学实验及实验室管理研究。

［中图分类号］ G642.0；Q2-33 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）37-0080-04 ［收稿日期］ 2023-04-12

高校是人才培養的重要场所。2022年，全国教育工作会议强调，加快教育高质量发展，创新发展支撑国家战略需要的高等教育，推进人才培养服务新时代人才强国战略［1］。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中也对人才培养观念进行了明确指示：树立多样化人才观念，尊重个人选择，鼓励个性发展［2］。因此，为适应现阶段高水平、多样化、专业性的人才培养需求，高校积极引入互联网技术和信息化手段，慕课、微课、翻转课堂等教学方式的运用也进一步推进了个性化教学的实施［3］。

个性化教学是使学习者按照自身学习节奏充分而自由发展的教学，由于学生在知识基础、学习偏好、未来预期等方面存在差异，为了达到更好的教学效果，需根据学生的性格特征和发展潜能有针对性地使用合适的方法、策略、内容及评价开展教学工作［4-5］。近年来，个性化教学模式在实验教学体系、课程建设等方面进行了尝试，取得了较好的实践效果［6-8］。特别是将个性化教学模式融入实验教学，很好地解决了以往一刀切模式导致的教学效果不佳的问题，在有限的课堂时间内既完成了教学目标，传授了基本的实验技能，又可以让学有余力的学生发挥所长，收获更丰富的学习体验。

骨髓间充质干细胞培养与分化的综合性实验设计项目是同济大学医学院为进一步提高课程质量，在成熟实验基础上进行的教学改革。将骨髓间充质干细胞诱导分化形成脂肪细胞的实验内容［9］扩展为包含脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞的多个分化方向的实验项目，配合细胞分化的差异性添加了多种鉴定方法，同时还设置了实时荧光定量PCR实验作为拓展训练。教学过程中，学生自主参与实验设计，通过选择不同的分化方向、实验方法及是否参与拓展实验制定更符合自身学习情况的个性化学习清单，最终完成实验报告对所得结果进行讨论和分析。

一、个性化教学模式的探索与实践

（一）掌握学生现状，调整教学方案

个性化教学的出发点是学生个体间的差异，本质是因材施教［10］，因此在教学方案设计前充分掌握学生现状是教学活动能否有效开展的关键所在。为此，从理论基础、动手能力、兴趣爱好等多方面对学生的情况进行预调查。

在参与调查的40名医学院二年级本科生中，90%的学生对于干细胞的多向分化潜能持感兴趣态度，且绝大多数学生认可设计性实验项目的正向作用：97.5%的学生认为设计性实验对提高思维能力、组织能力、动手能力有意义；100%的学生认为设计性实验对提升实验技能和未来进行科学研究有帮助。但在动手能力方面，仅有25%的学生认为自己掌握2项及以上的实验技术，大多数学生能够运用的实验技能仍然偏少。对于实验设计，相比2.5%的学生可以完全自主完成，77.5%的学生更倾向于参与部分实验设计。

结合问卷调查结果，考虑到低年级本科生理论知识不足、实践经验不够等客观问题，将全开放的实验设计环节调整为更适合学生实际能力的半开放式实验设计。学生阅读和学习相关辅助资料后自主选择实验方案，在课堂上完成实践操作，达到个性化教学的目的。

（二）了解学生需求，协调课程形式

个性化教学是以学生为主体、教师为引导的教学模式，教师不仅需要掌握学生的实际状况，更需要对学生的具体需求加以关注，这样才能更有针对性地给予正确的指导。

预调查结果显示，在分化方向上，47.5%的被访学生愿意自主选择1种分化方向；在实验方法上，45%的学生更倾向于自主选择1种实验方法。值得注意的是，调查中40%的学生表示希望通过本课程学习和掌握2～3项实验技术。在需要教师帮助的问题上，占比最高的是设计方案的修改优化，学生普遍认为集中在实验方法上。关于拓展训练的态度，64.5%的学生表示愿意参加，有60.5%的学生不介意利用课余时间开展活动。

在了解了学生知识理解上的难点和实际操作中的堵点后，就可根据具体问题寻找解决办法。针对因实践经验不足导致实验方法的选择困难，可辅助资料中提供的相关信息，让学生更直观地认识该技术。对于大部分学生希望教师给予方案优化方面的指导，因此特意安排了教师反馈环节，教师会根据实验设计内容给出意见及建议，学生调整后形成最终的实验方案。而拓展训练受限于课内时长，在课堂教学中较难完成，因此将拓展实验独立出来作为可选的实验内容单独报名参与。一方面，学生可以根据自身情况自主选择，满足了部分学生提升自我的个性化学习需求；另一方面，形成了课内教学与课外拓展相结合的课程形式，实现了课堂教学的延伸，可作为教学与科研的衔接点，进一步过渡到科学研究工作，对于培养学生的综合能力有着积极的意义。

（三）提供多种选择，打造个性化学习清单

1.从兴趣爱好出发，选择分化方向。骨髓间充质干细胞是公认可以分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞的多能干细胞，在体外培养时，通过特定实驗条件影响，可以诱导分化获得特定类型的细胞［11-12］。基于分化的多样性，这3种分化方向可以分别作为三条实验路线供学生选择。相较于过去单一的、固定的实验流程，通过参与实验设计，学生可以挑选感兴趣的内容，打造个性化学习清单。兴趣是最好的老师，兴趣增加了学生的学习热情，加强了教学过程中学生的主动参与程度，充分发挥出学生的主观能动性。同时，相同兴趣方向的小组成员集结在一起共同完成实验任务，可以培养学生的团队协作精神，也会形成更强的团队凝聚力，面对困难可以一起协商讨论，共同解决问题。

2.从动手能力出发，选择实验方法。实验教学有别于理论教学之处，在于其更具直观性、实践性及综合性［13］，一次成功的实验不仅需要理解实验原理、掌握实验方法，也是对学生实践动手能力的一次考验，也正因如此，实验教学对于培养学生动手能力有着无可替代的重要作用。

细胞分化是一个动态、变化的过程，骨髓间充质干细胞接收到适当信号触发分化后，随着分化的进行，其基因表达、细胞代谢和形态特征会出现变化，最后成熟为成软骨、成骨和成脂谱系的细胞［14］。由于其分化方向的多样性，鉴定这三种不同的细胞类型就需要针对其各自特点使用不同的实验方法，而对于同种细胞的不同分化阶段，也需要根据其特点选择合适的鉴定手段。结合这些特征，在制定实验清单时提供不同的实验方法，比如成骨细胞可以使用碱性磷酸酶检测法和I型胶原免疫荧光染色法加以鉴定，学生可根据自己所掌握的实验技能，选择想要学习和操作的实验技术完成实验。这样既满足了实验教学对于技能训练的要求，又可以使学生按照自己想要学习的操作技术学习课程，使实验教学更具目的性、针对性。

3.从深度学习出发，开展拓展训练。有研究指出，项目教学相较其他教学干预方法对于学生的深度学习影响效果更好［15］。《骨髓间充质干细胞培养与分化的综合性实验设计》是兼具综合性、设计性以及探索性的实验项目，可作为独立项目供学生参与研究。鉴于学生在学习能力和学习需求方面的差异，在课堂教学之外，针对细胞分化引起的基因表达水平的变化开设了拓展实验。学生可以利用实时荧光定量PCR技术在分子水平上进行检测，在完成课堂规范化教学的基础上，满足了不同学生的个性化学习需求。

在影响教学效果的因素中，学生的课堂参与度、教师的平均指导时间和学生对问题深入的主动性具有较直接的正面作用［16］，而拓展训练恰好弥补了课堂教学中这三方面的不足。由于采取学生自愿报名的形式，相较传统教学的硬性要求，学生可以自由选择是否参与，主动地进行更深入的研究性学习。而训练过程更强调学生的主导作用，除了需要订制相应引物，学生还需参与方案设计，完成实验操作并对结果进行讨论分析，真正让每位学生参与到实验的各个环节中，通过全程操作获取更多的实践知识，积累更多的实践经验，为将来参与科研工作打下基础。同时，拓展训练中个性化教学模式也增加了教师的指导时间，加强教师的正面引导作用，可以帮助学生解决实际问题，也能够进一步鼓励学生主动探寻未知领域，引导学生进行独立思考，这对培养学生的综合应用能力及创新思维能力有正面作用。

二、个性化教学模式的实践效果及潜在问题

通过实践，骨髓间充质干细胞培养与分化的综合性实验设计项目取得了较好的教学效果。由于该项目的课程设计以学生为主体、以教师为引导，根据学生的实际情况设置了不同的分化方向、实验方法及拓展训练，建立了层次化的教学内容，学生可以通过自主选择制定个性化的“学习套餐”。整个教学过程更关注学生的个人体验，并以此充分发挥了学生的主观能动性，使学生在学习过程中有所收获。而在实验教学中融入个性化教学模式，也可以使学生的学习过程得到更多的关注，相比只看结果的评价体系，该模式对于评价学生的综合表现更为有效。在实践中，个性化教学模式虽然注重个人成长，但并不意味着学生局限于群体活动中，本项目中不同小组间的结果共享，也帮助学生从差异中获取知识，加深了对于干细胞多向分化潜能的认识，增加了学习深度。

在项目实施的过程中也存在一些潜在的问题，比如有些学生对于选择的实验方法并不能很好地执行，实际操作时存在困难，导致实验结果不理想等。对于这类问题可以尝试制作一些仪器使用、实验操作的短视频，以便学生在课堂教学前进行及时预习，避免在操作环节有一些不必要的错误，从而获得更好的实验结果。

结语

骨髓间充质干细胞培养与分化的综合性实验设计项目发挥了个性化教学模式的差异化优势，以学生为主体，以兴趣为导向，在实验课程中实现多层次的教学内容。学生通过自主选择形成个性化学习清单，激发了学生的学习热情，提高了实践动手能力，培养了团队协作精神，并学习掌握了多项实验技能。教学过程中，充分发挥了学生的主观能动性，培养了其科学创新精神，满足了不同学生的学习需求，有效促进了学生的个性化发展。

参考文献

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Exploration and Practice of Individualized Teaching Mode in Comprehensive Experimental Design：

A Case of Bone Marrow Mesenchymal Stem Cell Culture and Differentiation Experiment

XU Jie， LI Jiao， JIA Song

（School of Medicine， Tongji University， Shanghai 200331， China）

Abstract： Personalized teaching is a teaching mode that takes students as the main body， teachers as the guidance， and starts from the actual situation of students. The comprehensive experimental design project of bone marrow mesenchymal stem cell culture and differentiation integrates the personalized teaching model into the experimental teaching. Different options are set in the parts of differentiation， identification， extracurricular research， etc.， and students can generate protocol through their own choices. In the process of teaching， we give full play to the advantages of personalized teaching， meet the learning needs of students while completing the teaching objectives， deeply tap students potential， effectively exercise experimental skills， and form a positive effect in team cooperation， so as to provide reference for the development of personalized cell biology experimental teaching.

Key words： experimental design; individualized teaching; experimental teaching; Cell Biology