“細胞生物學”課程立體化教學平臺建設與實踐

楊國柱，段濤，張榮信

（廣東藥科大學 生命科學與生物制藥學院，廣東 廣州 510006）

引言

“細胞生物學”課程是生命科學的基礎和前沿學科，在醫學、藥學、生物技術和農業等相關的高等院校多個專業中，均被設為本科生的專業基礎（核心）課程，其主要任務是以細胞為研究對象，探討其形態、結構、功能及其內部生命活動規律。該課程具有知識繁多、實用性強、應用范圍廣、基礎與前沿知識聯系緊密、更新快等特點，在教學中存在一定的難度［1］。尤其是疫情防控的影響，各地校園“線下轉線上，停課不停學”等舉措，充分表明了過往單一的校園集中式的線下教學模式已不能滿足時代的需要，移動式、多元化的立體化教學平臺的出現，能有效地補充線下教學模式的不足之處，提供多種線上教學平臺，豐富教學資源和交流渠道，激發學生的學習興趣，提升教學質量。近年來，我院在“細胞生物學”課程的立體化平臺建設上進行了一定的探索，取得了一定的效果。

一、“細胞生物學”立體化平臺教學的必要性

傳統教育重視的是知識的傳遞、考試的分數，而對于實踐能力和綜合素質的培養上重視不足。立體化是與單一化和平面化相對立的概念，具有多角度、多層面和多方位的內涵。立體化平臺是指利用新的教學理念、方法、技術將學生和教師的理論與實踐、教學與考核等多方面聯系起來，構建一個完整互動的課程系統的教學平臺［2］。該教學平臺的搭建，旨在打破傳統教學在時空上的禁錮，打破傳統教學“滿堂灌”被動的局限性，進一步促進學生在學習過程中發揮主導作用，關注學生學習分析、整合創新的學習能力的培養，激發其學習興趣，發揮其主觀能動性。

二、“細胞生物學”立體化平臺教學的可行性

（一）主動式問題教學法

主動式問題教學法是近來學習方法的一種重大創新。該教學方法在多個學科運用后，不同院校均有反饋，認為該教學法能充分調動學生的積極性，培養學生的創新思維，提高教學相長的效率和滿意度。主動式問題教學法，簡而言之，就是教師通過問題引導，創設問題情境，引導學生自己在學習中找到問題，從而解決問題和轉化問題［3］。

在目前科技發展日新月異的今天，如果教師只滿足于面對面的課程講授，年輕有活力的學生可能會失去學習興趣，因此，教學方法必須進行改革和調整。鑒于學生學習能力和學習興趣的差異，建立“細胞生物學”立體化教學平臺，采用主動式問題教學法，放手讓學生去進行知識的查閱和拓展，有助于學生選用最適合自己的方式，更快更精準地找到教學資源、輔助材料及針對性的學習方法，這對他們高效率地解答問題，活學活用，舉一反三，更好地掌握該門課程，繼而更有興趣去進行后續的學習，是非常有利的。

（二）校內的課程網站和其他平臺如郵箱、QQ、微信和騰訊會議

本學院的校內網站上，“細胞生物學”課程網站已在十余年前完成搭建，涵蓋了基本的教學內容和教學過程的要素，如授課計劃、教學目的和教學課件的鏈接，以及相關專業論壇和網站的鏈接等。雖然課件等時有更新，但限于網站維護條件有限，無法實現實時互動。如此一來，對于能夠熟練進行網絡搜索和資料查找的學生來講，訪問的意義不大。而郵箱、QQ群和微信群則提供了很好的對話工具，QQ和微信還能實現實時的交互對話，我們能夠在學習之余，利用這類平臺進行很好的在線輔導，答疑解惑，還可以完成通知的發送和教學資料的上傳等，但它們無法承擔教學的主體功能，僅能以輔助的方式在教學過程中進行溝通和交流。騰訊會議依托于強大的網絡平臺，可以幫助我們進行實時的會議互動、線上課堂學習和多人討論等活動，其網絡流暢，在線授課或會議等效果非常令人滿意。教師可以通過騰訊會議上功能區的多項功能，如“靜音”“開啟視頻”“共享屏幕”和“邀請”等，實現對教學進程和教學環境的把控。但它無法實現教學內容的回顧和資源的整理存儲等功能。

（三）超星學習通教學平臺

超星學習通教學平臺是一種移動學習專業平臺，可在電腦端和智能手機端安裝程序后使用。在學習通平臺上，各類浩瀚的課程資源對教師和學生開放，教師可以采用線下線上結合的教學模式，開展混合式教學；學生也可以進行學習規劃，有針對性地完成學習任務。學生與教師可以建立實時有效的溝通機制，而管理者可以查看教師的教學過程和學生的學習過程［4］。受2020年初新冠肺炎疫情的影響，我校師生不能返校，因此，我校引入了超星學習通軟件，號召教師進行線上教學。在這一時期，超星學習通平臺給我校的教學提供了有力的保障。在該平臺上，教師創建課程資源庫，組建教學班級，開展富含視頻、動畫、PPT等元素的線上教學；而學生通過指引加入各門課程，按照課程表的安排，靈活開展線上學習。學習通平臺打破了傳統教學在時空上的禁錮，教師的問題發布、課后作業和測試習題，可以和學生的自主學習時間交叉，學生可以先做測試或課后作業，核對答案后，帶著問題去進行教學內容的學習。同時，平臺上也提供了多種溝通方式，學生可以選擇適當的方式，及時地反饋學習中的疑問和感想；教師可以根據教學效果，針對性地給予學生建議，或者是按照學生的反饋，教師也可以調整后續的教學進度、教學方法和教學過程等。

學習通教學平臺打破了傳統教學一對多的弊端，通過網絡實現了一對一的效果。一方面，避免了傳統教學中因為學生端反映的信息不對等，教師犯下經驗主義的錯誤；另一方面，打破了教學的邊界，讓學生更有興趣去主動地學習和探索。更值得學習的是，平臺還嵌有一個統計模塊，能對學習情況進行數據統計和分析，幫助教師更好地分析和掌握學情，更好地做出個性化處理［5］。

三、立體化平臺建設的實踐

立體化教學是指教材、教學形式、教學方法和教學環境等各方面豐富多樣，呈現多元化、多維度、多端口的教學模式［6］。

（一）立體化教材建設

教材建設是課程建設的基礎，紙質教材不再是課程知識的唯一載體，已不能滿足年輕人個性化、自主性學習的需求，難以適應現代教育改革的要求。自慕課問世以來，多個慕課平臺也在國內先后建成，提供了眾多的課程資源和互動交流平臺。由此，立體化教材也被提及。立體化教材以計算機信息技術為依托，包括多媒體教學資源和傳統的紙質教材。如我院使用的《細胞生物學》教材（丁明孝等主編，第5版）是“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材，教材扉頁上配套設置了Abook平臺的“細胞生物學”數字課程（基礎版），是對紙質教材的有力補充和拓展。我們也在線上和線下開展教學活動時，與學生分享了幾版中外優秀的《細胞生物學》電子版教材，方便學生進行查閱和學習。

（二）立體化教學資源庫

除了立體化教材外，我們還豐富了“細胞生物學”的教學資源庫，主要包括理論教學庫和實踐教學庫。理論教學庫里有文字、圖形、圖像、音頻、視頻和動畫等各種理論素材。而實踐教學庫包含有開展難度大、綜合性比較強的提高型的實驗視頻、仿真實驗操作系統和課程考核試題庫等。除此之外，還有類似學科（專業）網站、相關學科類科學前沿報道等素材。

立體化教學資源庫是一個系統工程，其核心任務是建立立體化的教學內容和教學模式，調動學生的積極性和主動性，激勵師生教學主體雙方的自主性，使教學相長進入良性循環，實現教學利益最大化。

（三）立體化教學方法

1.立體化理論教學和思維導圖的運用。傳統理論教學受限于教師占主導地位，大部分學生未展現出積極性，課堂活力欠佳，課堂效果不盡如人意。立體化理論教學更注重課前引導，結合課中互動、課后反饋等，更好地促進教學相長。而思維導圖是由英國教育家東尼·博贊創立的一種將思維形象化的方法，是通過用輻射線的方法將關聯項目和中心關鍵詞連接起來的圖解的方式，能形象地體現某個知識點的整體結構，充分調動左右大腦的功能與形象思維的聯系，開啟大腦記憶的潛能［7］。在立體化理論教學過程中，重點運用思維導圖來進行學生發散思維的培養和拓展。疫情期間，以《細胞信號轉導》這一章節教學為例，結合前面學習的細胞膜中膜轉運蛋白質的結構知識，我們提出了“細胞內鈣離子濃度很低，為什么還能參與細胞信號轉導？”這個問題。這個問題我們會提前一周拋出，讓學生提前進行學習，以問題為導向，進行課程的預習和問題的試解答。課程開始時以小組為單位進行頭腦風暴，讓大家通過討論“鈣離子濃度”這個中心關鍵詞，挖掘它在細胞內外的表達特點，以及它與蛋白質間的聯系，在細胞信號轉導的多種方式里它的作用方式等內容，繪制發散式的思維導圖，從而對該知識點有了逐漸完整的描繪和把握，以加深學生對理論知識提煉過程的認知，加強對具體知識如細胞各部分結構整體和局部的有機整合的認知，從而激發學生更大的學習興趣，使其圓滿完成學習任務。

課堂教學的質量絕大部分取決于學生主動能力和思維能力等的配合。當收到這個問題性質的學習任務時，會有學生帶著這個問題去利用各種教學資源，如慕課、超星學習通平臺，主動學習與鈣離子相關的信號轉導通路的知識，再結合教師的講授和解惑，更深地掌握相關細胞信號通路的知識。而教師可通過線上線下相結合的方式，針對這個問題布置學習任務，開展小組討論，有準備的學生會更主動，更能跟上課程的節奏，教師應不吝贊美，肯定和認可學生取得的成績，激發學生的學習興趣，使其加強對自我的肯定。線上也可以設置系統自動的肯定和表揚的模式，滿足不同性格學生被認可的需要。通過這種方式的持續和強化，我們希望能充分調動學生學習的興趣，最理想的是學生慢慢擺脫對完成教師布置的預習任務的依賴，自己主動地進行預習、學習和復習的閉環學習。恢復線下教學后，我們仍然沿用主動式教學方法，幾屆學生一致反映：被問題推動著學習，更有目的，效果更好，學習興趣也越來越濃了。

2.立體化實驗教學。疫情期間，我們在超星學習通平臺上開展了線上的實驗教學，這個舉措聽上去有些無奈和荒謬，但經過本團隊教師們的攜手努力，我們積極整合了各種實驗資源，通過PPT教學、騰訊會議直播講解、問題導引的教學方法，結合實驗視頻、相關文獻等進行多方面展開和講述，基于超星學習通平臺和騰訊會議互動系統，進行了實驗圖像共享、集體討論、多人互動的教學活動，進一步使學生對實驗背景、實驗原理、實驗過程和實驗意義有了更透徹的認知，突破了實驗教學只能實操的框架固有思維，一定程度上彌補了無法實操的遺憾。疫情期間，針對細胞生物學經典實驗“洋蔥根尖有絲分裂的觀察”，我們組織學生對洋蔥或其他植物發根進行觀察，積極發揮學生的主觀能動性，學生開展了大量有趣的觀察實驗，如洋蔥、小蔥、大蒜等的生根實驗；還有些同學觀察了某些處理（如酒精等）對根尖生長的影響。通過隨手可得的材料，學生在枯燥的宅家生活中找到了科學與生活相互交融的樂趣。

從2020年9月開始，我們又回到了學校開展線下教學。結合疫情時期線上教學的經驗，我們在學習通上提前拋出問題，讓學生主動思考，積極查閱資料，線下實驗課開展順利。學生表示，通過實驗前問題的引導，很快地掌握了該節實驗課的目的和原理，如“細胞多糖和過氧化物酶體的觀察”這一實驗中，學生面對“為什么選用馬鈴薯做實驗材料”“能否采用其他生物材料”“為什么選擇細胞化學這種實驗方法？有無更合適更先進的細胞生物學方法”等問題時，能更主動地去思考問題、尋找解決問題的方法。而這些解決問題的探索，往往在有限的實驗課堂上無法實現，需要學生提前調動積極性，主動探討，做足了這些功課后，在課堂上做實驗時學生目的明確，頭腦清醒，操作主動性高，課堂收獲滿滿，自我價值得以肯定，后續教學過程中表現得更有積極性。在近幾年的教學評價中，通過不斷豐富“細胞生物學”的教學方式，團隊里各位教師也獲得了學生一致的“優秀”評價，收獲了很多肯定。

四、立體化平臺建設的收獲

疫情終將過去，教學仍在繼續。在近幾年內，我們嘗試了純線上教學，在線上教學期間，立體化平臺建設有了大的突破，我們也收獲了很多心得，后續的教學過程中我們繼續保留線上教學的精華，有機整合線下教學，開展了混合式教學。我們發現，“細胞生物學”立體化平臺的建設，可幫助師生雙方更好地進行教學互動，平臺提供更多的課程資源供學習，提供更多教學互動的渠道，學生的選擇更多，教師得到的反饋也更多，這樣的教學活動才是有活力的，這樣的教學相長才是真正的因材施教，才是更良性的、更值得推廣的。