醫學細胞生物學教學改革之理論與實踐研究*

趙 越 于泳洋 李朝軍 南京大學 醫學院 黨委辦公室，江蘇省南京市 0093

自21世紀以來，美國、英國、中國等國家均致力于推動新時期高等教育教學改革的創新發展，在這其中，美國斯坦福大學于2012年出臺《本科教育研究報告》，提出創建“以學生為中心的研究型大學本科教育”[1]，掀起了美國高校本科教學改革的熱潮；英國商業創新技能部門于2016年出臺高等教育白皮書《知識經濟的成功：卓越教學、社會流動與學生選擇》，啟動實施以“為學生擇校提供更多信息、提高高校教學的自信心、識別并獎勵卓越教學、更好地滿足工商業和雇主的需要”為核心要義的“卓越教學框架”[2]。我國于2018年9月召開了全國教育大會，習近平總書記在大會上強調，要“努力構建德智體美勞全面培養的教育體系，形成更高水平的人才培養體系”[3]，這一重要講話為中國高等教育發展特別是高校教育體系與人才培養體系建設指明了正確方向、提供了根本遵循。因此，深入推進教學改革是當前高校義不容辭的使命與責任，也是醫學細胞生物學等學科發展的題中之義。

1 醫學細胞生物學教學改革的研究現狀

關于醫學細胞生物學教學改革的學術研究情況，主要查閱了中國知網(CNKI)、萬方數據知識服務平臺和維普期刊資源整合服務平臺。其中，中國知網文獻顯示，自1992年8月(楊撫華：“談醫學院校的《細胞生物學》教學”，發表于《中國高等醫學教育》，1992年8月)—2019年12月共計415篇；萬方文獻顯示，自1999年4月(陳潔、宋玉蘭、楊建一、杜圣家、李彬彬：“面向二十一世紀細胞生物學教學改革初探”，發表于《山西醫科大學學報：基礎醫學教育版》，1999年4月)—2019年12月共計1 058篇；維普文獻顯示，相關學術文章自1999年4月—2019年12月共計50篇，最早一篇文獻與萬方數據庫結果顯示一致。根據上述文獻分析可知，對細胞生物學教學改革的學術研究從20世紀90年代起步，一直延續至今，特別是近10年來發文量明顯增多且有繼續上升的趨勢，研究醫學細胞生物學教學改革是大勢所趨的。同時，眾所周知，醫學各門課程除了具有醫學的共性之外，還各有其內在的規律[4]。從國內外高校學科發展視角看，細胞生物學與遺傳學、生物化學同為醫學界、生物學界等相關學術領域的三大基礎與帶頭學科[5]；細胞生物學在我國高等教育中的理論教學、實踐教學與創新研究取得了長足進步與發展，尤其是包含基礎醫學、生命科學等相關學科的綜合性大學，高度重視以細胞生物學為重點內容的教學改革；與細胞生物學相關的關鍵詞諸如“克隆技術”“轉基因”“癌癥靶向治療”等在學術領域甚至是在社會范圍內都備受關注，一些前沿性研究例如干細胞技術、癌細胞生物學、細胞衰老與程序性死亡研究，對社會服務領域特別是醫療領域的作用和影響極其重要。可見，研究醫學細胞生物學教學改革也順應了學科發展的需要和高校服務社會的需要。

2 醫學細胞生物學教學改革的時代背景

當前，我國各大高校院所在教育部“雙一流”計劃的激勵下，各項學科建設和人才培養工作也正在逐步向著世界一流行列邁進。長期以來，以南京大學為代表的C9高校聯盟走在全國高校教學改革探索實踐的“第一方陣”，2015年至今南京大學按照黨中央、國務院和教育部、江蘇省的部署要求，堅持“以社會主義核心價值觀為引領、以追求卓越為目標、以完善人才培養模式為先導、以優質課程建設為抓手、以體制機制建設為保障、以校風學風建設為烘托”，著力在師德師風與隊伍建設、培養方案與課程建設、教學質量監控、學籍與教務管理、實踐教學管理、教改項目管理六大方面進行改革實踐，探索走出了一條中國特色、南大風格的教學改革道路。醫學細胞生物學作為高校眾多學科專業中一個新興分支，是教學改革重要的“試驗田”，近年來南京大學遵循醫學學科等課程教育規律與共性個性特點，在先后頒布實施了《南京大學大規模在線開放課程建設管理辦法》《南京大學本科教學改革項目管理辦法》《南京大學中央高校教育教學改革專項資金實施細則(暫行)》等一系列文件制度規定，并以“三三制”本科教學改革為契機，引入“翻轉課堂”這一新型教學模式，深入實施了慕課教改工作等創新項目，為醫學細胞生物學教學改革發展提供了堅實的理論基礎、組織基礎、制度基礎和實踐基礎。

3 醫學細胞生物學教學改革的問卷調查及實證分析

3.1 研究對象 研究對象為學校近3年內參與醫學細胞生物學課程學習的2016級、2017級和2018級三個年級的本科生。

3.2 研究方法 本研究采用問卷調查的方法，對研究對象在醫學細胞生物學課程學習中的學習效果進行問卷量表的統計分析。同時，本研究分析主要運用SPSS22.0和AMOS21.0等數據分析工具進行數據分析。包括對問卷題項進行同源偏差檢驗，數據進行信效度分析，對各個變量進行描述性統計和相關分析。

3.2.1 問卷相關變量:自變量為學習效度，因變量為學習互動度、學習反饋度、學習滿意度、學生需求度以及調節變量的具體測量方式(如表1所示，包括因變量的對應問卷題項)。測量方式分別用數字表示，其中“1”代表完全不同意，“2”表示比較不同意，“3”表示一般，“4”表示比較同意，“5”表示非常同意。

表1 相關變量的測量方式

3.2.2 假設檢驗:當在同一時間由研究對象作答問卷且測量題項接近時，容易出現同源性偏差問題。雖然問卷設計中已采用打亂題項等舉措盡可能減小同源性偏差，但這一偏差在問卷調查研究中較為普遍，仍需要進行哈曼單因子檢驗。根據檢驗結果顯示，哈曼單因子中未旋轉的第一因子的解釋變量比例為35.767%，未達到總變異解釋變量的50%。因此，本次問卷研究結果中同源性偏差并未造成嚴重影響。

3.2.3 信效度分析: 對各變量進行信效度檢驗后發現，學習效度、學習互動度、學習反饋度、學習滿意度、學生需求度的內部一致性系數Cronbach’α分別為0.834、0.767、0.902、0.879、0.819，均超過0.7，表明各個測量尺度較為可靠，相關題項之間具有較高一致性。聚斂效度驗證分析結果表明，各維度組合信度均超過0.7，各潛變量因子載荷均超過0.6，平均變異抽取量均超過0.5，調查數據具有較好的信度和效度。

3.3 研究結果

3.3.1 問卷調查結果:本次問卷調查，共發放問卷302分，回收294份，回收率為97.4%，剔除亂填、漏填、空填等無效問卷后，最終有效問卷271份，有效問卷率為89.7%。研究對象的基本情況(性別、年級分布、課程分型)如表2所示。數據情況所反映的學生情況與近3年教學實際基本相符。

表2 研究對象的基本信息(n=271)

3.3.2 統計分析結果：結合SPSS22.0和AMOS21.0等數據分析工具分析，統計分析結果如表3所示。其中受訪學生對翻轉課程的學習效果評價較高，對討論課的學習互動度的評價略低于前者，對線上測試的學習反饋度的評價低于學習滿意度的評價，對本課程教改及課程資源需求的評價均值4.127、標準差0.801。從相關性分析結果分析，學習互動度、學習反饋度、學習滿意度、學生需求度與學習效度的相關系數分別為0.373、0.382、0.461、0.323，相應P均<0.01(本研究統計分析要求較高的檢驗標準，即參考檢驗標準為0.01)，有統計學意義。學習互動度、學習反饋度與學生滿意度的相關系數為0.556和0.541，相應P均<0.01，同樣有統計學意義。

表3 相關變量的描述性統計和相關系數[相關系數(P值)]

4 討論

4.1 對研究結果的討論與拓展 結合問卷結果和統計分析結果，可以發現在原來傳統授課的基礎上，進行醫學細胞生物學教改的成效是明顯的，表現為學生的學習效度隨著學習互動度、學習反饋度、學習滿意度和學習需求度的提升而進一步提升，呈現出顯著的正相關關系。尤其是圍繞學習滿意度、學習需求度的兩個變量，學生的反饋尤為強烈，特別是對討論課對成立小組的學生合作能力鍛煉、獨立演講匯報的兩項題測反映較好，顯示出學生在教改后更加愿意突破傳統意義上“老師上課、學生聽課”的模式，而采用“師生互動、學生上課”的新模式，另外對南大SPOC網站的學習資源這類題測結果反映了學生對于線上學習的需求越來越多，這也反映了從“書本學習”到“PPT學習”再到“線上學習”的教學模式轉換；對學習互動度的反饋也表示出學生對這種教改后的教學模式表現出認可和投入的態度。對學習反饋度的數據而言，數值略低，反映出學生對于線上學習與書本相關性的學習外，其他知識學習的認識有待進一步加強，但學生對于從“學書本、考書本”轉變到“學書本、考全面”的認知有了新的接觸，對后續教學內容的創新也起到了支撐作用。

因此，結合研究結果的分析，我們認為，本次面向學生對于細胞生物學教改的問卷調查從總體上看是合理的、全面的、符合學生實際情況的，實施醫學細胞生物學教學改革這一具體舉措是正確的、必要的、符合學生需求的。在承認教學改革正當性的同時，我們也看到一些不足之處，例如在課程設計上能否更加結合本專業前沿、在學生互動上能否采取辯論等形式激發學生熱情、在線上測試上能否更加貼近實驗(VR或3D)實際操作等等，從而進一步增強學生對本課程學習的認可度、滿意度和需求度。

4.2 當前國內醫學細胞生物學教學的問題和不足 著名的美國細胞生物學家威爾遜(E.B.Wilson，1925)認為：每一個生物科學問題的關鍵都必須在細胞中尋找。作為現代生命科學的重要核心學科之一，細胞生物學銜接分子水平的分子生物學與個體水平的發育生物學在細胞的整體水平、亞顯微水平和分子水平，多層次、動態地研究細胞的結構、功能及對各種生命活動相關事件整合性的系統解釋，同時細胞生物學研究延伸至醫學領域，著重關注與醫學有關的細胞生物學問題，探討疾病發生發展的基礎，形成了一門新興的學科——醫學細胞生物學。因此，細胞生物學是多學科交叉和相互滲透的產物，具有鮮明的學科前沿性、理論交互性和實踐操作性。這些與生俱來的學科特點，對于傳統高等教育的教學理念、教學方法和教學模式都帶來了不可避免的現實沖擊，也逐漸暴露出現有教學過程中存在的突出問題和薄弱環節。

4.2.1 細胞生物學在教學中存在重理論、輕實驗的問題。對于課堂教學而言，國外高校更加注重考核學生對于細胞生物學相關基礎知識的實驗分析、實踐操作、實踐互動等能力，努力實現讓學生充分運用所學的知識去進行實驗操作、分析實驗結果、探索實驗創新，并在此基礎上讓學生得到提升和鍛煉。然而，目前國內高校關于細胞生物學課程的考核方式仍然停留甚至固化在對相關知識點的概念、原理和過程分析等的理論考察，嚴重缺乏對學生應用所學的基本概念、原理去解決實驗問題的能力考查，導致大多數情況下還是按照傳統的考核方式要求學生類似于學習文科等理論課程一樣，采用死記硬背做卷子的方式進行考核并打分評判學生所學之優劣，這在考核邏輯、檢查方式、反饋互動上講略顯滯后。

4.2.2 細胞生物學在教學中存在重書本、輕實際的問題。對于課堂教學而言，國內高校給予學生書本灌輸的知識較多，實際傳授的知識較少。在細胞生物學角度而言，任何一個相關的學術問題都直接或間接地闡明了一個事實，就是任何生理或病理狀態下所有的細胞都參與其中，單純從理論知識的角度出發，難以全面、嚴謹、形象地理解生命發展這個動態流動過程。圍繞這些細胞的概念、結構和機理在書本上體現出來的都是靜態的，而非動態的。例如，傳統細胞生物學教材按照細胞結構從細胞膜—細胞質—細胞器—細胞核思路授課，與初高中階段生物學教材重復較多，難以激發學生對細胞生物學的學習熱情，將細胞在某個特定空間結構進行節選式或片段化的描述，使學生對細胞事件缺乏全面認識和完整理解。換言之，如果學生只看書、盡信書、不唯實，以課堂理論知識割裂聯系實際的過程，就很容易讓學生出現想法脫離實際、研究脫離實際等現實問題。

4.2.3 細胞生物學在教學中存在重學習、輕應用的問題。對于課堂教學而言，國內高校對學生掌握細胞生物學相關應用性知識的要求較少，在課堂教學環節缺乏想象拔高的空間。同時，細胞生物學教學內容和教材的更新速度尚未實現與前沿研究成果相同步。以細胞的死亡為例，現有的教材只闡釋了細胞凋亡、細胞自噬和細胞壞死等相關概念，但對于細胞死亡、細胞焦亡等最新研究發現并無涉獵，使學生對細胞死亡這一事件的學習仍然固化在過時的、有偏差的認知中，以致于在學生參與實際科研與臨床轉化的操作中，缺乏對相關前沿性知識和創新性成果的了解和掌握。

5 醫學細胞生物學教學改革的創新舉措

在高等教育發展的新起點上，學科建設需要改革創新，學科發展也需要改革創新。在細胞生物學這一新興學科的產生、發展、壯大過程中，我們既要理性地分析現階段存在的問題和原因，也要勇于推動相關理論與實踐的改革和創新。當前，順應新時代發展要求，細胞生物學的教學改革勢在必行。可以說，這一變化是深刻的，影響是深遠的，改革也是必然的。為此，推進細胞生物學教學改革的核心和關鍵是實現“一個結合”與“三個翻轉”，就是要求在整體教學框架的頂層設計上，既要實現理論教學與實驗教學的“一個結合”，又要實現課堂主體與課堂客體的“三個翻轉”。

5.1 推動理論教學與實驗教學實現“一個結合” 隨著我國高等教育改革的不斷深入，實驗教學作為培養高水平創新型人才的重要環節，在各項教學改革中扮演著越來越重要的角色，實驗教學注重培養學生的動手能力、分析解決問題的能力、科研創新能力[6]。以PBL、TBL等為代表的新型教學模式逐漸融入到教學改革領域中來，更加突出以問題為導向的教學方法，要求教師用現實生活中的問題作為案例教材，用問題激發學生思考問題，探索問題，最后將問題順利解決[7]，為進一步推動理論教學與實踐教學相結合提供重要啟示。對于醫學細胞生物學教學改革而言，就是要順應新的教學模式，重點培養學生實踐能力，通過讓學生實現從知識概念學習、到知識框架建構、再到知識創新交流的三個階段跨越與提升，改變“以理論教學為主，以實踐教學”為“輔為以實踐教學為主，以理論教學為輔”，在這一過程中重點抓好理論教學和實驗教學的有機銜接和融合。

具體而言，在教學任務層面，例如由原先開展理論教學與實驗教學的教師分開教學，轉化為圍繞“細胞的一生”這一時間線，以實驗教學為主，并依據實驗教學的進度開展配套的理論教學。在教學環節層面，例如人造細胞相關知識點的教學中，第一步要讓學生學習到人造細胞的基本結構，以及真核細胞與原核細胞的區別；第二步要讓學生學習細胞生存所需的功能，以及細胞功能與免疫的關系；第三部要讓學生探索創造一個生命體，從整體上看需要哪些細胞的結構與功能。細胞相關知識點的教學中，由原來碎片化的理論知識點，改進成以生物學現象出發，諸如將腫瘤發生發展、細胞增殖死亡等知識點串聯起來開展綜合講解。疾病相關知識點的教學中，由原來“重理論、輕實驗”，轉變成“B2B”的教學模式，結合發病機制的細胞生物學基礎，加大對醫學生疾病模型的講解力度，從而進一步提高學生理論及實驗認知能力。值得一提的是，在實現“一個結合”的基礎上，更加重視教師對學生的教育引導作用，著力克服急功近利、拔苗助長等不良育人傾向，實現“教師應在工作和生活中培養溝通的方法和技巧，平衡同事、家人、學生等各方面的關系，學會換位思考，預防職業倦怠的發生”[8]。

5.2 推動課堂主體與課堂客體實現“三個翻轉” 對于醫學細胞生物學的教學改革而言，就是要充分挖掘學生學習的自主性、積極性和創造性，通過改變以往“重老師講、輕學生說”的傳統授課模式，逐步轉化為“學生講為主，老師評為輔”的新型授課模式，在實現老師由課堂主體向課堂客體轉變的同時，又實現學生由課堂客體向課堂主體的轉變，并以學生這個課堂主體為中心，有效實現“三個翻轉”。

5.2.1 實現教學內容的翻轉。建立教學內容定期更新機制，注意及時反映國際學科前沿發展及熱點問題，盡量將最新的成果融入到教學中去，保持課堂內容的新穎和特色。介紹學院相關課題組的研究內容，使學生初步了解與所學知識相關的研究課題在各個實驗室的進展情況。這不僅提高了學生的積極性，也為今后學生選擇進入各個實驗室進行實習或畢業論文設計奠定了良好的基礎。

5.2.2 實現教學模式的翻轉。備課過程中準備一些啟發式問題，在授課的適當時機提出，并鼓勵學生提問，以增強師生間的互動，活躍課堂氣氛，增強教學效果。對于課后的問題，可以通過電子郵件或者微信群進行輔導和討論，以利于部分肯鉆研的學生進一步深入討論一些相關問題。結合學生分組討論授課，讓學生“反客為主”，提高學習的主觀能動性。

5.2.3 實現教學資源的翻轉。充分利用南大SPOC等優質慕課系統，采取線上隨堂測試和線下期末考試相結合的考核方式，以增強知識的溫故知新。引進國內外優秀教材等網絡資源，在幫助學生掌握課堂內容的同時，激發學生學習相關知識與前沿知識的興趣與熱情。

綜上，醫用細胞生物學作為高等教育課程的一個重要組成部分，在基礎醫學、生命科學等教育中具有極其重要的戰略意義。在今后的教學改革實踐中，作為教學科研一線的工作者和人才培養一線的耕耘者，我們將及時總結經驗教訓，在不斷試錯、糾錯、不犯錯的探索過程中，勤于提升教學條件、善于改進教學方法、勇于推進教學創新，為努力培養新時代醫學高素質創新型人才作出應有貢獻。