基于“翻转—微课程”教学模式探索“细胞与分子生物学”交叉学科课程教学新体系.pdf

2023年第19期总第595期No.19,2023Sum No.595Journal of Science and Education1“细胞与分子生物学”课程的教学现状“细胞与分子生物学”又名“分子细胞生物学”，是随着细胞生物学与分子生物学相互渗透，部分内容越发紧密结合从而产生的一门新兴的交叉学科1。与细胞生物学相比，“细胞与分子生物学”具有教学难度高、知识点多且难等特点，主要表现为：（1）该课程的重点为在分子水平上研究基因对于细胞活动调控以及细胞结构与功能的调控作用，以更深层次地理解细胞生命活动的基本规律；（2）该课程涵盖多种临床疾病的诊断及对疾病内在机理的研究讲解，如何潜移默化地让学生理解并接受相关知识点，是该课程的难点。学习“细胞与分子生物学”可以帮助基础医学专业及临床医学专业的学生有效建立临床研究和基础研究的联系，深化学科认知，了解学科前沿动态，理论结合实践，培养学生的科研素养。考虑到该课程需要学生具有较完备的专业知识、较完善的医学理念，南京医科大学于2021年面向高年级本科生新开设了“细胞与分子生物学”课程，从分子层面进行系统教学，旨在帮助学生实现科研理念的实践、科研素养的提高，培养高素质、精专业的医学人才。传统的“细胞与分子生物学”授课模型以使用微软办公演示文稿（Microsoft Office PowerPoint，PPT）讲解教材为主，辅以板书等教学方式，教学模式单一，课堂缺乏对教学内容的直观展示，不利于学生认识抽象的概念，学生难以建立知识框架结构，不能理解细胞内分子环环相扣的机制。课堂氛围往往较为沉闷，不足以调动学生的积极性，导致学生长时间上课专注力低，缺乏学习体验。在新冠疫情时期，高校医学教学面临的问题进一步显露：一方面，高校医学生必修课程开课门数多、课程压力大，对学生自主学习的要求更高；另一方面，传统的课程教学被搬到线上，照本宣科地“读教材”使线上课堂枯燥乏味，教学效率大幅度下降。因此，进行教育改革和新的课程建设迫在眉睫。基于“翻转微课程”教学模式探索“细胞与分子生物学”交叉学科课程教学新体系薛 斌 王雨琪 吴 菁（南京医科大学附属逸夫医院中心实验室 江苏 南京 211100）摘要：整合并完善生命科学知识体系，是创新新时代教学模式的重要探索，是改善高等教育质量的重要路径，是加深高年级医学生对医学基础知识理解程度的重要环节。该文以南京医科大学开设的“细胞与分子生物学”交叉学科课程建设为例，深入探讨了“翻转微课程”教学模式在医学基础课程教学实践中的建设理念，并在原有教学模式的基础上，重新整合知识框架、优化教学内容、改革教学模式，实践并验证了“翻转微课堂”教学模式的优势，不断深化并重建了新的教学体系，为培养高年级医学生科学素养提供了坚实的理论基础，为国家储备高素质医学人才添砖加瓦。关键词：微课程；翻转课堂；线上线下结合；细胞分子生物学中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16871/ki.kjwh.2023.19.030作者简介：薛斌（1978），男，博士，南京医科大学附属逸夫医院教授，主要从事基础医学研究及高等学校教育研究；王雨琪（1997），女，硕士，研究方向为肝脏代谢紊乱诱发相关疾病的作用机制研究；吴菁（1989），女，博士，助理研究员，研究方向为肝脏代谢紊乱诱发相关疾病的作用机制研究。118教改教法近年来，各高校均在进行教学模式改革，以改善教学效率，提高教学水平，助力人才培养。翻转课堂以共享性、重组性和转换性的特点逐步被大众所认可，并被普遍运用于高校课堂中。翻转课堂在“细胞与分子生物学”课堂中的应用对于教学效果而言是一把双刃剑，翻转课堂的教学中心从教师转换到学生身上，交互式的动态教学使学生成为课堂的主导者，教师需要在课前为学生提供参考书目、视频等教学资料，并在课堂上为学生解答疑惑、提供引导。在此模式下，课堂氛围更加活跃，学生的课堂参与度大大提高，实现了从知识理解吸收到拓展应用的转化。但是，在学科教学中盲目运用翻转课堂会导致教师思维僵化，学生学习负担变重，学习者面对崭新的学科不知从何下手，把握不住学习的侧重点，导致知识理解出现偏差，学习效率下降，教学问题不能得到根本改善。这就对课前准备与课程设计阶段提出了新的问题：（1）如何高效地为学生提供有价值的信息，让学生在有限的时间内了解应掌握的重点知识，且能够熟练掌握并应用于翻转课堂；（2）如何在课前帮助学生建立知识框架，培养学生的学科思维，明确教学难重点，培养学生的自主学习能力，帮助学生理清细胞生命进程中分子层面的变化，以达到事半功倍的学习效果。为解决以上问题，我们在PBL、翻转课堂的基础上加入微课程作为课前资料辅导及课后复习资料。首先，微课程倡导利用碎片化时间学习，它的宗旨是“5 分钟完成一次学习，300 秒经历一次思考”。微课程授课时长一般在1015分钟2，短时间的课程意味着知识点更加精炼，学生可以更好地明确知识目标。教师在线上为学生提供课程教学视频及多种样式的学习资源，并根据细胞与分子生物学前沿科技的进展，及时对学习内容进行更新；学生可以随时随地地利用手机或电脑等设备查看学习资源，提高学习频次，加深对知识的理解，夯实理论基础，为日后在临床或者科研中熟练运用做好铺垫。其次，教师可以通过微课程章节的建立、内容的标题结构帮助学生理清知识点的从属关系，展现课程结构，使学生可以高效率地选择学习，对薄弱的知识点进行查漏补缺。2“细胞与分子生物学”微课程建设理念2.1 以整合课程知识框架为基础为提高学生学习效率、明确自主学习方向，我们集合专业教师团队对“细胞与分子生物学”教学内容进行整理，重视对整体内容的理解，理清教学逻辑，把握教学重点，有助于学生融入课堂，达到掌握学习内容、构建知识体系的目的。2.2 以培养高素质医学人才为目标“细胞与分子生物学”课程的重点在于临床疾病的发生发展，然而纸质版教材更新较慢，不能及时介绍科学前沿知识。因此，教师要在教学过程中引入前沿的细胞生物学知识，积极承担大学生创新创业训练计划指导任务，将理论知识与科研计划有机结合，充分培养学生的创新思维和科研理念，深化培养学生“发现科学问题、了解科研方法、设计课题”的能力，培养符合新时代要求的具有高阶思维能力的人才。3“细胞与分子生物学”微课程的教学实践及探索本课程是在“创新型、科技型、综合化”的新医科教育改革背景下，对“细胞与分子生物学”授课内容、教学模型等进行的一次大胆探索。我们整合了拥有丰富教学经验的细胞生物学专业和生物化学专业骨干教师团队，利用超星学银在线平台搭建了“细胞与分子生物学”线上课程，通过调查问卷了解学生知识储备，从细胞学现象、分子调节机制、前沿进展和多组学研究方法角度，进行多维度的教学内容规划。3.1 问卷与反馈对所教班级学生进行问卷调查，以了解学生的基本情况。设定的问卷题目如下：（1）之前学习细胞生物学课程知识的遗忘程度；（2）在之前的学习中，有哪一部分学习内容不足以吸引你的兴趣或是学习不够深入；（3）想要对哪一方面内容进行更深入的学习；（4）平时获取细胞生物学研究发展动态的渠道有哪些；（5）之前是否接触或了解过翻转课堂；（6）认为线上学习阶段所提供的各类教学资源主要应有什么；（7）在本课程开启之前，你期待通过课程学习收获什么。该问卷旨在快速有效地了解学生对于细胞生物学的记忆程度及兴趣点，把握他们对细胞与分子生物学基础知识的认知度。统计问卷答案发现，对于第一题，由于所学知识时间间隔较长，大多数学生的遗忘程度达到50%左右。第二、第三题的答案主要集中在“基因表达调控”“细胞信号转导”“细胞衰老与死亡”等方面，学生对这些知识的了解比较浅显，不能针对具体的内在分子机制提出自己的学习诉求，更有学生反馈119教改教法所学知识点与实际疾病缺乏联系，或对相关的科研发现讲解不够充分，导致学习效果不佳。针对第四题，基础医学专业的学生大多通过阅读纸质文献、相关公众号文章等渠道获取信息，而从教师或在课堂面对面交流中获得最新研究动态的学生比例最少，这说明授课教师如果只依据教材来建立教学体系，不及时补充科研或临床前沿知识，授课内容就难以满足学生的需求。针对第五题和第六题，很多学生听过但不了解翻转课堂，认为所需的教学资源主要为相关授课视频及PPT，这说明学生对于翻转课堂“课前视频学习+课堂讨论巩固”3的教学模式并不了解，认为翻转课堂只是将教师的线下授课变为视频授课，并没有实质改变。这反映了“以学生为中心”的教育理念尚未得到落实。针对第七题，学生除了希望课程为自己的升学或科研提供帮助以外，更提出了与教师互动的需求，学生渴望通过教师得到前沿科技进展的信息，希望更深层次地思考和了解细胞内的分子作用机制，这与我们开设课程的目的不谋而合。本课程基于调查问卷结果进行教学形式及教学内容改革，以期采用更加科学合理的方式发挥学生的学习自主性，调动学生的学习兴趣，进行全方位的科学素养培养。3.2 微课程内容的设置传统的授课内容从基因表达与调控、细胞物质运输及运动、细胞信号转导、细胞增殖与调控、干细胞与细胞分化、细胞衰老与死亡等多个方面进行阐述，逻辑性、联系性较差，涉及和教授的概念及机制具有很强的理论性及专业性。授课教师为促进学生在短时间内消化所学专业知识，重新梳理整合讲授内容，沿细胞“生老病死”的时间脉络讲述细胞在不同时期发生的事件，帮助学生建立立体、生动的知识框架，构建知识体系，提高学习效率。本课程将细胞类比人的一生，建立“细胞的生老病死”模拟场景，围绕细胞生命“从生到死”的脉络，戴着分子的“眼镜”，从机制的角度解析疾病发病的细胞分子生物学机制，整合各类实验方法的研究平台，吸引学生的兴趣，激发学生的主动性和探索欲，促进其科学素养的形成。从科研实例入手，将学生带入“细胞的生老病死”模拟场景，从理论基础、科研技术、思想建设三个方面出发设置微课程内容：（1）理论基础。在前五章“细胞的生死平衡”“细胞生的精准调控”“细胞的生长”“生长的控制”“细胞的死亡方式”中引入基因编辑、细胞信号转导网络、细胞骨架多维结构、细胞凋亡、疾病发病分子机理等知识点，达到熟悉、掌握细胞分子生物学目前的科研热点的知识目标。以第二章“细胞生长的精准调控CRISPR-Cas9与基因组编辑”为例，通过当前遗传因素引发疾病的治疗困境，结合医学生“治病救人”的专业特点，引出基因编辑的概念。并在课程中巧妙融入职业责任感，激发学生的学习动力。通过细胞生死的多角度科研思考和思辨型问题探讨，实现提升学生观察力和思辨性、激发学生学习潜能、培养学生时空观的能力目标。（2）科研技术。在前五章及第六章“蛋白质组学”中 介 绍 前 沿 科 学 技 术，如 基 因 编 辑 技 术CRISPR-Cas9、肿瘤的精准靶向疗法 CAR-T 和蛋白质组学分析等，构建课堂教学与科研的内在联系，达到理论与运用的融会贯通，帮助学生开阔眼界、解放思想，使其以创新的心态投入未来的科研与临床。（3）思想建设。将红色思政教育融入课堂，例如在第七章“投身科学，心系祖国”中，引入中国科学家的最新细胞学研究成果和研究故事，实现培养学生科技强国、科技自立的创新精神，锤炼学生社会主义核心价值观的价值目标，最终建立高效、精准、前沿、多维、引导、树人的特色微课程。3.3 采取微课程和翻转课堂相结合的教育模式为提高教学质量，调动学生学习自主性，采取“课前视频学习+课堂讨论巩固”的教育模式。任课教师选择Science等权威期刊近年来每年度总结的十大突破作为前沿科研成果，筛选出其中与细胞分子生物学相关的内容作为题目，设置相关科学问题，制作微课程供学生课前学习参考，建立微信群供学生在线探讨。教师针对学生提出的问题或学生在自主学习过程中发现的困难加以指导。翻转课堂授课分为两个课时。第一课时：将班级人员提前随机打乱分为9组并分配题目，每位任课教师负责3组，进行为期一周的准备。课堂上，每组主讲人汇报10分钟，全组学生有5分钟时间共同回答其他学生的提问，教师对汇报及提问内容进行总结和评价。学生在专业教师的引导下进行思考，将基础知识和临床疾病或前沿发现联系起来，对细胞分子层面的调控形成更深刻的认识。第二课时：设定翻转课堂打分比例为组内互评占 10%、组间评价占 20%、任课教师打分占 70%。每位任课教师挑选负责的3个大组内评分最高的120小组面向全体学生进行汇报，最终由教师总结课程知识，以提高学生的知识掌握能力。4“细胞与分子生物学”微课程建设的成果与实践反思4.1 成果收获在翻转课堂阶段，班级学生普遍反映感受到一定的学习挑战性，期末成绩与往年同期相比提升显著。班级平均分超过期望值56分，与采用传统线下教学方式的班级相比，提高了10%左右。教师鼓励学生参与大学生生命科学创新创业大赛并提供指导，使学生的创新能力和自主学习性得到了锻炼。同时，线上资源也为社会学习人员提供了便利，课程学习人数逐年增多且评价良好。4.2 存在的问题与对策这次课程建设探索仍存在许多问题值得我们思考：（1）教师须进行更全面的教学准备。由于微课程时间较短（1015分钟），要在短时间内让学生接受高难度的知识点并形成完整的框架结构，必须要求学生在课前自主学习。因此，教师必须提供更加完善、更加多样的资料。（2）对教师有更高的综合要求。微课程需要教师对于学科内容有全面且精确的理解，相较于传统课堂，微课程需要教师投入更多的时间和精力，在各个方面对学生进行有效的解答和引导，才能达到事半功倍的效果。（3）学生须更新学习思维。小组讨论阶段要求学生在独立思考的同时兼听他人的看法，存在学生对题目要求的思考不够全面甚至浮于表面的问题。这是因为学生的基础知识掌握不牢固，没有认清问题的侧重点，同时缺乏合理高效的资料搜集手段。5 结语医学专业本科生科学素养的培养关系国家医疗事业的长远发展，培养具有医学背景的复合型创新拔尖人才势在必行。我们希望通过“细胞与分子生物学”学科的建设和探索，推进临床医学与基础医学的融合，培养满足“四新”建设需求的医学生。参考文献1 艾明华,董卫国,刘媛嫒,等.PBL结合多媒体直观教学法在 细胞分子生物学 课程中的实践J.西北医学教育,2012(4):752-754.2 张中兴.微课与微课程研究进展综述J.中国医学教育技术,2014(6):4.3 张乐.“翻转课堂”教学模式在高校思政课中的应用研究J.国内高等教育教学研究动态,2018(17):13.Exploration on the New Teaching System for the Interdisciplinary Course Cell and Molecular Biology Based on the“Flipped Micro-course”Teaching ModelXUE Bin,WANG Yuqi,WU JingAbstract:Integrating and improving the knowledge system of life science is an important exploration to innovate the teaching model in the new era,an important path to improve the quality of higher education,and an important link to deepen senior medical students understanding of basic medical knowledge.Taking the construction of the interdisciplinary course Cell and Molecular Biology offered by Nanjing Medical University as an example,this paper deeply explores the construction concept of the“flipped micro-course”teaching model in the teaching practice of basic medical courses,and based on the original teaching model,reintegrates the knowledge framework,optimizes the teaching content,reforms the teaching model,practices and verifies the advantages of the“flipped micro-course”teaching model,continuously deepens and reconstructs the new teaching system,in order to provide a solid theoretical basis for cultivating the scientific literacy of senior medical students,and contribute to the country s reserve of high-quality medical talents.Key words:micro-course;flipped classroom;online and offline combination;Cell and Molecular Biology编辑：李前锋教改教法121