微課翻轉課堂優化《細胞工程》課程教學探索

張文超 袁紅霞 劉恒蔚 秦粉菊

（蘇州科技大學生物技術與工程系 江蘇·蘇州 215009）

近年來生物學領域發展迅速，對生物技術和生物工程專業學生的創新能力和綜合能力提出了更高的要求。《細胞工程》是生命科學領域中一門應用性很強的核心課程，亦是現代生物學研究的重要技術工具。根據細胞工程課程領域知識更新迅速、應用性強的特征，以習近平總書記關于人才工作的系列重要講話中所強調的“創新教育方法，提高人才培養質量”為指導，蘇州科技大學“細胞工程”課程教學組，不斷地研究“細胞工程”中重要的教學環節，針對教學中存在的問題結合當前的科研熱點和產業化新案例，利用微課翻轉課堂探索實踐了“三模塊、三更新、兩互動、一突出、一訓練”教學改革方法，不僅可以改變教與學的關系，還能激發學生濃厚的學習興趣，且不受時間和空間的限制，通過教學中的不斷實踐，取得了較好的效果。本文首先對目前“細胞工程”課程教學過程中存在的問題進行了整理和分析，然后對目前實踐的教學改革做了深入探討和剖析，分析比較了取得的教學效果，最后進行了總結。

1 細胞工程教學現狀分析

1.1 有效教學時間不足

在生物技術和生物工程專業課教學過程中，由于大學教育改革造成本課程課時大幅度減少，教師可控的有效教學時間減少。如果僅僅依靠學生通過教材進行自學，往往效率不高，因此，充分的課前預習加有效的課后復習顯得更加必要，同時也對其提出了更高的要求。我們采用網絡信息技術構建細胞工程翻轉式課程教學，通過提供豐富的教學網絡數字資源延伸課堂教學，既可以使學生針對性地進行預習，有效的彌補有效教學時間不足的問題，提高課堂效率，又可以在課后通過學習課件和錄像進一步鞏固課堂知識，促進整個課程教學的良性運行。

1.2 教學內容微觀抽象、應用技術細節強，學習難度較大

細胞工程是一門應用性和實踐性非常強的學科，其涉及的理論知識抽象復雜且微觀，學生理解起來有一定難度，因此細胞工程教學的方式方法尤為重要。在《細胞工程》專業課程教學過程中，像體外受精、細胞的融合、轉基因生物、組織工程等課程的教學內容具有微觀抽象、實驗操作技術強等特點，學習難度較高。將微觀抽象、技術操作細節強的知識利用多媒體具體化、形象化、生動化、可視化，有助于學生掌握專業知識細節，提高學習興趣。

1.3 教學內容學科涵蓋范圍廣，業界應用熱點變化快，教材內容陳舊

在《細胞工程》課程中需要開展植物細胞工程、動物細胞工程、微生物藻類以及生物醫學等涵蓋多學科方面的教學內容，且細胞工程重在應用，所謂“科研熱點”和新應用日益更迭。基于經典基礎理論、產業化新案例、科研熱點跟蹤三個模塊設計每章主題微課并在學校“在線課堂”網絡化教學平臺上及時發布，可以采用“翻轉課堂”教學模式提高教學效率并培養學生的自學能力。

1.4 師生互動時間不足

由于高校教師和學生流動性較大，師生就教學內容的互動時間有限，教師不能充分了解學生知識點的掌握情況，學生也沒有足夠的時間請教老師問題，這些都不利于教學質量的提高。利用學校課網絡化教學平臺進行“微課”翻轉式教學，不僅可以及時為學生答疑解惑，更新課堂教學內容，提高教學質量，還可通過網絡平臺線上線下及時開展本領域最新發展的主題討論，可行之有效地提高師生互動，培養學生創新思維。

2 課程教學改革與實踐

相比傳統教學方法，基于微課的翻轉課堂教學法具有諸多明顯的優勢。（1）實現個體化教學：每位學生的基礎不同，對新知識的理解能力也有差別，微課翻轉課堂可使學生根據個人情況隨時反復觀看教學內容，從而可以使每位學生掌握知識點。（2）操作簡單、方便：“互聯網+”信息時代的發展使學生可以隨時隨地觀看教學內容，不受時間和空間的限制。學生還可以及時通過討論區與教師互動，使教師可以及時了解學生的掌握情況。

在多年的教學過程中，本課程教研組不斷地研究細胞工程課程教學遇到的問題，繼之進行教學改革和實踐，即結合科研熱點利用微課翻轉課堂探索“三模塊、三更新、兩互動、一突出、一訓練”的現代教學方法（具體如圖1所示），培養了一批可以從事細胞工程技術實際應用和科學研究的優秀人才。

圖1：微課翻轉課堂教學的內容及流程圖

2.1 微課—三模塊

2.1.1 微課—經典基礎模塊

利用多媒體動畫制作、引入經典實驗視頻將原理抽象難懂的細胞工程經典基礎理論可視化、具體化、生動化，輔以詳細的講解，使學生可以更加直觀地理解技術原理及實驗細節，有利于學生掌握操作技能，并加深對理論知識的理解。這種形象化的網絡資源簡單易懂，可大大提高學習興趣，實現學生的個性化學習，比如對于基礎相對薄弱的學生同樣適用。網絡信息資源的這種互利共享也可以大大提高學生的學習效率。

2.1.2 微課—產業化新案例模塊

當今科技發展迅速，必然導致《細胞工程》課程教材無法涵蓋科技前沿，而細胞工程的產品也正迅速地出現在人們的生產和生活中。通過在微課教學中融入產業化的新案例，將理論和前沿應用密切結合起來，實現無縫對接，從而可以將所學知識活學活用。這種啟發式的教學方法也更有利于學生綜合素質的提高。

我們從案例的選擇與設計、案例的正確應用、案例教學方式的多樣化等方面對細胞工程的產業化新案例的植入進行了探索。利用細胞工程產業化成功應用的新案例，如：動植物細胞融合培育新品種、基因改造優化種質資源、動植物細胞培養生產次生代謝產物、微藻新發現、細胞工程藥物臨床新應用等使《細胞工程》課程的重要性得到學生重視，提高學生學習主動性，增強學生對專業和課程的認同感。

2.1.3 微課—科研熱點模塊

跟蹤科研新熱點，對于研究型人才的本科教育既要立足于已有教材，又要緊跟科技發展，與時俱進，提升教學內容，做到“照本”而不“宣科”，使學生掌握學科最新前沿動態，增強本領域科研敏感性，特別可為考研學生開拓科研創新思維。比如，在講到“病毒疫苗”一節時，我們緊跟科研熱點，從新冠病毒引發的疫情引入，介紹了病毒的概念、結構和增殖，然后延伸到新冠肺炎疫苗的研發路徑、技術、生產、上市等。科研熱點在微課中的滲透及充分融合一方面可切實提高學生對本課程的學習興趣，促進學生對知識理解的融會貫通及對知識點的運用；另一方面可以在教學中實現對學生科研創新意識的引導，潛移默化地鼓勵學生進入科學研究的殿堂。這種學科前沿知識的介紹，讓學生明白了所學課本知識與科學研究的關系，提高學生的學習興趣。激發學習熱情，大大提高教學效果，同時可以將思政課程更好地融入教學全過程。

2.2 三更新

2.2.1 更新教學大綱

作為一門實踐性很強的學科，《細胞工程》領域中新的科研發現日新月異，經常會打破或進一步補充完整原有的經典原理理論。因此，及時更新教學大綱內容可緊跟學科發展，使學生及時掌握新知識、新理論，避免學習片面性。

2.2.2 更新微課內容

打破微課課件一經制作，經久使用的慣例。對于每章節所涉科研新熱點、新發現，及時更新微課、使教師和學生對本學科發展皆做到與時俱進。

2.2.3 更新教學方法

微課短小精悍，聚焦于細小的知識點，容易碎片化。我們將其按照一定的順序和原則，將某個專題的核心知識點依次列出，圍繞這些核心知識點創作一個專題，形成系列的微課，使其關聯化和體系化，做到“統合綜效，實現知識連通和融合創新”的目的。

因此，我們改變慣有的單一教學方式，利用學校網絡資源“在線課堂”及時發布微課，進行翻轉課堂教學。課堂上開展主題討論，進行啟發式、創新式、設計式討論，調動學生在課堂中的積極性，培養學生創新思維。

2.3 兩互動

2.3.1 線下—課內互動

利用網絡微課產業化新案例模塊和科研熱點模塊翻轉課堂教學，課內安排開展主題討論，教師參與引導，學生互動辯解，提高學生學習興趣，培養學生主動思考的能力、開拓學生創新思維。

2.3.2 線上—課外互動

利用本課程網絡資源線上發布作業，學生在線完成，教師在線批改；設置自由討論區，學生提問，教師回答，增強師生互動，彌補線下課堂時間的不足；延伸課內科研熱點和產業化新案例討論，教師及時更新并鼓勵學生參與補充主題內容，在線互動，提高學生學習主觀能動性。

2.4 一突出

更改并優化考核評價體系，利用平時課堂討論、網絡作業、在線討論記錄，使線上線下師生互動占平時成績的50%，充分提高學生自主學習的能力。

2.5 一訓練

利用微課關注本領域技術新應用，跟蹤最新科研動態，開展線上線下主題討論，鼓勵本學科大學生實踐創新科研立項，培養學生實踐創新能力，激發學生參與科研創新的熱情。

創新點在于：微課內容體系經典基礎，并與產業化案例和科研熱點有機結合，翻轉課堂混合教學加強師生互動自主學習，線上線下主題討論完善考核培養創新體系，即“緊跟發展，培養創新”。

3 利用微課翻轉課堂優化《細胞工程》之教學成效分析

3.1 教學效果明顯提升

利用微課翻轉課堂探索細胞工程現代教學方法改變了學生的學習方式，確定了教學中學生的主體地位；結合科研熱點，豐富新穎的教學內容亦增強了學生學習的動力和興趣；線上線下互動關注本領域技術新應用，跟蹤最新科研動態，及時線上線下展開主題討論，激發了學生的學習熱情；提高自主學習過程的考核比例，引導學生主動思維能力的培養；鼓勵本課程相關研究的大學生實踐創新科研立項，提高了一批學生參加大學生創新性實驗計劃的積極性。目前，歷屆學生已經獲得全國大學生生命科學創新創業大賽一等獎3項，二等獎2項；大學生創新創業訓練計劃項目省級5項，校級10多項。多名學生選擇細胞工程相關科研課題提前進入畢業論文環節，部分優秀學生開始參與教師科研項目。在細胞工程教學評價調查中，學生均對結合科研熱點利用翻轉課堂優化細胞工程教學的教學模式反應熱烈，得到了一致好評。

3.2 給教師帶來機遇與挑戰

同時，結合科研熱點利用翻轉課堂優化細胞工程教學的教學過程，也鍛煉了教師信息化教學能力，促進了教師專業知識更新，提升了教師教學素質。同時，可為開展大規模網絡開放課程(MOOCs，Massive Open Online Courses)打下基礎，使細胞工程課程與MOOCs教育模式提前接軌。

4 結語

作為生命科學領域中發展最為迅速的課程之一，緊跟科技發展更新細胞工程教學內容、借鑒網絡平臺發展微課教學、增強學習主動性進行翻轉課堂教學、利用網絡互動線上線下開展最新科研主題討論、鼓勵學生申請創新實踐項目培養科研主動思維，從而通過本課程的教學改革培養生命科學領域創新實踐型人才。當然，“細胞工程”教學改革是一個需要長期探索和完善的過程，必須繼續轉變教育思想，更新教育理念，對細胞工程課程的教學方法進行不斷探索和改進，不斷提高教學質量，培養學生綜合能力，以適應“新時代高教40條”中提出的培養具有創新理念綜合素養的新理工科人才的理念。