“细胞生物学”课程立体化教学平台建设与实践

杨国柱，段涛，张荣信

（广东药科大学 生命科学与生物制药学院，广东 广州 510006）

引言

“细胞生物学”课程是生命科学的基础和前沿学科，在医学、药学、生物技术和农业等相关的高等院校多个专业中，均被设为本科生的专业基础（核心）课程，其主要任务是以细胞为研究对象，探讨其形态、结构、功能及其内部生命活动规律。该课程具有知识繁多、实用性强、应用范围广、基础与前沿知识联系紧密、更新快等特点，在教学中存在一定的难度［1］。尤其是疫情防控的影响，各地校园“线下转线上，停课不停学”等举措，充分表明了过往单一的校园集中式的线下教学模式已不能满足时代的需要，移动式、多元化的立体化教学平台的出现，能有效地补充线下教学模式的不足之处，提供多种线上教学平台，丰富教学资源和交流渠道，激发学生的学习兴趣，提升教学质量。近年来，我院在“细胞生物学”课程的立体化平台建设上进行了一定的探索，取得了一定的效果。

一、“细胞生物学”立体化平台教学的必要性

传统教育重视的是知识的传递、考试的分数，而对于实践能力和综合素质的培养上重视不足。立体化是与单一化和平面化相对立的概念，具有多角度、多层面和多方位的内涵。立体化平台是指利用新的教学理念、方法、技术将学生和教师的理论与实践、教学与考核等多方面联系起来，构建一个完整互动的课程系统的教学平台［2］。该教学平台的搭建，旨在打破传统教学在时空上的禁锢，打破传统教学“满堂灌”被动的局限性，进一步促进学生在学习过程中发挥主导作用，关注学生学习分析、整合创新的学习能力的培养，激发其学习兴趣，发挥其主观能动性。

二、“细胞生物学”立体化平台教学的可行性

（一）主动式问题教学法

主动式问题教学法是近来学习方法的一种重大创新。该教学方法在多个学科运用后，不同院校均有反馈，认为该教学法能充分调动学生的积极性，培养学生的创新思维，提高教学相长的效率和满意度。主动式问题教学法，简而言之，就是教师通过问题引导，创设问题情境，引导学生自己在学习中找到问题，从而解决问题和转化问题［3］。

在目前科技发展日新月异的今天，如果教师只满足于面对面的课程讲授，年轻有活力的学生可能会失去学习兴趣，因此，教学方法必须进行改革和调整。鉴于学生学习能力和学习兴趣的差异，建立“细胞生物学”立体化教学平台，采用主动式问题教学法，放手让学生去进行知识的查阅和拓展，有助于学生选用最适合自己的方式，更快更精准地找到教学资源、辅助材料及针对性的学习方法，这对他们高效率地解答问题，活学活用，举一反三，更好地掌握该门课程，继而更有兴趣去进行后续的学习，是非常有利的。

（二）校内的课程网站和其他平台如邮箱、QQ、微信和腾讯会议

本学院的校内网站上，“细胞生物学”课程网站已在十余年前完成搭建，涵盖了基本的教学内容和教学过程的要素，如授课计划、教学目的和教学课件的链接，以及相关专业论坛和网站的链接等。虽然课件等时有更新，但限于网站维护条件有限，无法实现实时互动。如此一来，对于能够熟练进行网络搜索和资料查找的学生来讲，访问的意义不大。而邮箱、QQ群和微信群则提供了很好的对话工具，QQ和微信还能实现实时的交互对话，我们能够在学习之余，利用这类平台进行很好的在线辅导，答疑解惑，还可以完成通知的发送和教学资料的上传等，但它们无法承担教学的主体功能，仅能以辅助的方式在教学过程中进行沟通和交流。腾讯会议依托于强大的网络平台，可以帮助我们进行实时的会议互动、线上课堂学习和多人讨论等活动，其网络流畅，在线授课或会议等效果非常令人满意。教师可以通过腾讯会议上功能区的多项功能，如“静音”“开启视频”“共享屏幕”和“邀请”等，实现对教学进程和教学环境的把控。但它无法实现教学内容的回顾和资源的整理存储等功能。

（三）超星学习通教学平台

超星学习通教学平台是一种移动学习专业平台，可在电脑端和智能手机端安装程序后使用。在学习通平台上，各类浩瀚的课程资源对教师和学生开放，教师可以采用线下线上结合的教学模式，开展混合式教学；学生也可以进行学习规划，有针对性地完成学习任务。学生与教师可以建立实时有效的沟通机制，而管理者可以查看教师的教学过程和学生的学习过程［4］。受2020年初新冠肺炎疫情的影响，我校师生不能返校，因此，我校引入了超星学习通软件，号召教师进行线上教学。在这一时期，超星学习通平台给我校的教学提供了有力的保障。在该平台上，教师创建课程资源库，组建教学班级，开展富含视频、动画、PPT等元素的线上教学；而学生通过指引加入各门课程，按照课程表的安排，灵活开展线上学习。学习通平台打破了传统教学在时空上的禁锢，教师的问题发布、课后作业和测试习题，可以和学生的自主学习时间交叉，学生可以先做测试或课后作业，核对答案后，带着问题去进行教学内容的学习。同时，平台上也提供了多种沟通方式，学生可以选择适当的方式，及时地反馈学习中的疑问和感想；教师可以根据教学效果，针对性地给予学生建议，或者是按照学生的反馈，教师也可以调整后续的教学进度、教学方法和教学过程等。

学习通教学平台打破了传统教学一对多的弊端，通过网络实现了一对一的效果。一方面，避免了传统教学中因为学生端反映的信息不对等，教师犯下经验主义的错误；另一方面，打破了教学的边界，让学生更有兴趣去主动地学习和探索。更值得学习的是，平台还嵌有一个统计模块，能对学习情况进行数据统计和分析，帮助教师更好地分析和掌握学情，更好地做出个性化处理［5］。

三、立体化平台建设的实践

立体化教学是指教材、教学形式、教学方法和教学环境等各方面丰富多样，呈现多元化、多维度、多端口的教学模式［6］。

（一）立体化教材建设

教材建设是课程建设的基础，纸质教材不再是课程知识的唯一载体，已不能满足年轻人个性化、自主性学习的需求，难以适应现代教育改革的要求。自慕课问世以来，多个慕课平台也在国内先后建成，提供了众多的课程资源和互动交流平台。由此，立体化教材也被提及。立体化教材以计算机信息技术为依托，包括多媒体教学资源和传统的纸质教材。如我院使用的《细胞生物学》教材（丁明孝等主编，第5版）是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，教材扉页上配套设置了Abook平台的“细胞生物学”数字课程（基础版），是对纸质教材的有力补充和拓展。我们也在线上和线下开展教学活动时，与学生分享了几版中外优秀的《细胞生物学》电子版教材，方便学生进行查阅和学习。

（二）立体化教学资源库

除了立体化教材外，我们还丰富了“细胞生物学”的教学资源库，主要包括理论教学库和实践教学库。理论教学库里有文字、图形、图像、音频、视频和动画等各种理论素材。而实践教学库包含有开展难度大、综合性比较强的提高型的实验视频、仿真实验操作系统和课程考核试题库等。除此之外，还有类似学科（专业）网站、相关学科类科学前沿报道等素材。

立体化教学资源库是一个系统工程，其核心任务是建立立体化的教学内容和教学模式，调动学生的积极性和主动性，激励师生教学主体双方的自主性，使教学相长进入良性循环，实现教学利益最大化。

（三）立体化教学方法

1.立体化理论教学和思维导图的运用。传统理论教学受限于教师占主导地位，大部分学生未展现出积极性，课堂活力欠佳，课堂效果不尽如人意。立体化理论教学更注重课前引导，结合课中互动、课后反馈等，更好地促进教学相长。而思维导图是由英国教育家东尼·博赞创立的一种将思维形象化的方法，是通过用辐射线的方法将关联项目和中心关键词连接起来的图解的方式，能形象地体现某个知识点的整体结构，充分调动左右大脑的功能与形象思维的联系，开启大脑记忆的潜能［7］。在立体化理论教学过程中，重点运用思维导图来进行学生发散思维的培养和拓展。疫情期间，以《细胞信号转导》这一章节教学为例，结合前面学习的细胞膜中膜转运蛋白质的结构知识，我们提出了“细胞内钙离子浓度很低，为什么还能参与细胞信号转导？”这个问题。这个问题我们会提前一周抛出，让学生提前进行学习，以问题为导向，进行课程的预习和问题的试解答。课程开始时以小组为单位进行头脑风暴，让大家通过讨论“钙离子浓度”这个中心关键词，挖掘它在细胞内外的表达特点，以及它与蛋白质间的联系，在细胞信号转导的多种方式里它的作用方式等内容，绘制发散式的思维导图，从而对该知识点有了逐渐完整的描绘和把握，以加深学生对理论知识提炼过程的认知，加强对具体知识如细胞各部分结构整体和局部的有机整合的认知，从而激发学生更大的学习兴趣，使其圆满完成学习任务。

课堂教学的质量绝大部分取决于学生主动能力和思维能力等的配合。当收到这个问题性质的学习任务时，会有学生带着这个问题去利用各种教学资源，如慕课、超星学习通平台，主动学习与钙离子相关的信号转导通路的知识，再结合教师的讲授和解惑，更深地掌握相关细胞信号通路的知识。而教师可通过线上线下相结合的方式，针对这个问题布置学习任务，开展小组讨论，有准备的学生会更主动，更能跟上课程的节奏，教师应不吝赞美，肯定和认可学生取得的成绩，激发学生的学习兴趣，使其加强对自我的肯定。线上也可以设置系统自动的肯定和表扬的模式，满足不同性格学生被认可的需要。通过这种方式的持续和强化，我们希望能充分调动学生学习的兴趣，最理想的是学生慢慢摆脱对完成教师布置的预习任务的依赖，自己主动地进行预习、学习和复习的闭环学习。恢复线下教学后，我们仍然沿用主动式教学方法，几届学生一致反映：被问题推动着学习，更有目的，效果更好，学习兴趣也越来越浓了。

2.立体化实验教学。疫情期间，我们在超星学习通平台上开展了线上的实验教学，这个举措听上去有些无奈和荒谬，但经过本团队教师们的携手努力，我们积极整合了各种实验资源，通过PPT教学、腾讯会议直播讲解、问题导引的教学方法，结合实验视频、相关文献等进行多方面展开和讲述，基于超星学习通平台和腾讯会议互动系统，进行了实验图像共享、集体讨论、多人互动的教学活动，进一步使学生对实验背景、实验原理、实验过程和实验意义有了更透彻的认知，突破了实验教学只能实操的框架固有思维，一定程度上弥补了无法实操的遗憾。疫情期间，针对细胞生物学经典实验“洋葱根尖有丝分裂的观察”，我们组织学生对洋葱或其他植物发根进行观察，积极发挥学生的主观能动性，学生开展了大量有趣的观察实验，如洋葱、小葱、大蒜等的生根实验；还有些同学观察了某些处理（如酒精等）对根尖生长的影响。通过随手可得的材料，学生在枯燥的宅家生活中找到了科学与生活相互交融的乐趣。

从2020年9月开始，我们又回到了学校开展线下教学。结合疫情时期线上教学的经验，我们在学习通上提前抛出问题，让学生主动思考，积极查阅资料，线下实验课开展顺利。学生表示，通过实验前问题的引导，很快地掌握了该节实验课的目的和原理，如“细胞多糖和过氧化物酶体的观察”这一实验中，学生面对“为什么选用马铃薯做实验材料”“能否采用其他生物材料”“为什么选择细胞化学这种实验方法？有无更合适更先进的细胞生物学方法”等问题时，能更主动地去思考问题、寻找解决问题的方法。而这些解决问题的探索，往往在有限的实验课堂上无法实现，需要学生提前调动积极性，主动探讨，做足了这些功课后，在课堂上做实验时学生目的明确，头脑清醒，操作主动性高，课堂收获满满，自我价值得以肯定，后续教学过程中表现得更有积极性。在近几年的教学评价中，通过不断丰富“细胞生物学”的教学方式，团队里各位教师也获得了学生一致的“优秀”评价，收获了很多肯定。

四、立体化平台建设的收获

疫情终将过去，教学仍在继续。在近几年内，我们尝试了纯线上教学，在线上教学期间，立体化平台建设有了大的突破，我们也收获了很多心得，后续的教学过程中我们继续保留线上教学的精华，有机整合线下教学，开展了混合式教学。我们发现，“细胞生物学”立体化平台的建设，可帮助师生双方更好地进行教学互动，平台提供更多的课程资源供学习，提供更多教学互动的渠道，学生的选择更多，教师得到的反馈也更多，这样的教学活动才是有活力的，这样的教学相长才是真正的因材施教，才是更良性的、更值得推广的。