細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)與實(shí)踐效果評(píng)估

岳續(xù)朋，盧彥欣

（遵義醫(yī)科大學(xué)珠海校區(qū)，廣東 珠海 519041）

細(xì)胞工程是生物工程專(zhuān)業(yè)最重要的課程之一，屬于必修課程，而細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)對(duì)于鞏固理論知識(shí)、鍛煉學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手能力以及培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度起著至關(guān)重要的作用。因此，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)重要性的認(rèn)識(shí)，并培養(yǎng)其學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性尤為重要。

1 傳統(tǒng)細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 不能提高學(xué)生積極性

傳統(tǒng)細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是學(xué)生在上課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)步驟，撰寫(xiě)部分實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師則負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，包括實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)材料。課上教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟以及注意事項(xiàng)，學(xué)生使用教師準(zhǔn)備好的器材和試劑耗材，按照教師的講解思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。因此，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課存在的問(wèn)題是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)不熟悉，不知道如何上手。另外，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作往往會(huì)涉及一部分實(shí)驗(yàn)操作，而學(xué)生沒(méi)有參與其中，所以不能引起足夠重視，在按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)完成實(shí)驗(yàn)后，很多人仍不清楚實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)技能也掌握得不夠牢固。因此，在實(shí)驗(yàn)課前調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，讓學(xué)生清楚實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)操作步驟是最關(guān)鍵的。

1.2 課堂效率低

傳統(tǒng)授課模式下教師往往需要花大量時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理以及步驟講解，關(guān)鍵步驟更是要反復(fù)強(qiáng)調(diào)，目的是引起學(xué)生重視。然而實(shí)際效果并不理想，反而導(dǎo)致學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，沒(méi)有聽(tīng)下去的耐心，學(xué)習(xí)積極性低。對(duì)于教師多次強(qiáng)調(diào)的注意事項(xiàng)學(xué)生也不夠重視，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常犯一些不必要的錯(cuò)誤，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

另外，受到空間的限制，教師在講臺(tái)上演示實(shí)驗(yàn)操作，而距離遠(yuǎn)的學(xué)生觀察不到具體細(xì)節(jié)，操作時(shí)會(huì)有偏差，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由于時(shí)間有限，教師不能多次重復(fù)演示，這使得一部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性降低甚至出現(xiàn)抵觸情緒。而且在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，很多學(xué)生會(huì)重復(fù)詢(xún)問(wèn)某些問(wèn)題，不僅加重了教師的工作負(fù)擔(dān)，而且浪費(fèi)了很多實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間。

1.3 實(shí)驗(yàn)技能掌握不牢固

一些重要實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟往往在考試中也會(huì)出現(xiàn)，由于實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生照搬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上的實(shí)驗(yàn)步驟，沒(méi)有獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致其對(duì)實(shí)驗(yàn)操作印象不夠深刻，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理不清楚，考試成績(jī)不理想。學(xué)生在做畢業(yè)課題時(shí)，對(duì)于所學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)基本不能應(yīng)用于課題研究，需要從頭學(xué)起。因此，如何讓學(xué)生真正掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)是重中之重。

1.4 缺乏獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/h3>

細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課共有15次實(shí)驗(yàn)，包括植物組織培養(yǎng)、動(dòng)物原代細(xì)胞分離培養(yǎng)、淋巴細(xì)胞分離培養(yǎng)、腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)等，基本涉及所有細(xì)胞工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。但由于學(xué)生都是按照操作步驟來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，往往在自己做畢業(yè)課題時(shí)缺乏獨(dú)立設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。因此，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约傲己玫目蒲兴季S，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目標(biāo)。

2 細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)與實(shí)施

近幾年，翻轉(zhuǎn)課堂成為熱門(mén)教學(xué)模式之一，教師和學(xué)生互換角色，可以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)主人翁意識(shí)，讓他們感到責(zé)任在身，必須努力做好。同時(shí)，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)能讓教師不斷提高自己的業(yè)務(wù)能力。為了更好地將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)，教師和學(xué)生都需要做充足的準(zhǔn)備工作，因此，必須增加細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課時(shí)，相應(yīng)地減少部分不太重要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。以筆者多年生物工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，與其讓學(xué)生學(xué)得多而雜，不如學(xué)得少而精，因?yàn)楹芏鄬?shí)驗(yàn)技能有相似之處，如果學(xué)得多而不精，往往在做新的實(shí)驗(yàn)時(shí)不能很好地應(yīng)用所學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。只有對(duì)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能掌握得牢固，才能更好地學(xué)習(xí)其他實(shí)驗(yàn)技能以及進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)。因此，為了能讓學(xué)生有效掌握更多實(shí)驗(yàn)技能以及具備獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，我們從以下幾方面?duì)翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行了調(diào)整。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作

翻轉(zhuǎn)課堂是一種全新的教學(xué)模式，以學(xué)生為中心[1]，教師只負(fù)責(zé)提供試劑以及儀器設(shè)備，其他實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備完全由學(xué)生自己來(lái)做，具體操作參照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。教師可以通過(guò)微信和QQ等平臺(tái)與學(xué)生交流，學(xué)生有問(wèn)題在平臺(tái)上提問(wèn)，教師解答，需要的話(huà)教師可以現(xiàn)場(chǎng)做指導(dǎo)，除了一些必須由教師來(lái)解決的問(wèn)題外，其余問(wèn)題要學(xué)生自己想辦法解決。由于學(xué)生第一次接觸細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)當(dāng)選取簡(jiǎn)單而又具有代表性的實(shí)驗(yàn)，這樣既不會(huì)打擊學(xué)生積極性，又能讓其熟悉細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)的基本操作。因此，我們選取了腫瘤細(xì)胞的傳代培養(yǎng)作為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)耗材的高壓滅菌到細(xì)胞的復(fù)蘇，完全由學(xué)生自己操作，教師可以適當(dāng)進(jìn)行指導(dǎo)。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程

教師在課前整理好本次實(shí)驗(yàn)的目的、原理、操作步驟及注意事項(xiàng)，下發(fā)給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵筮M(jìn)行針對(duì)性學(xué)習(xí)，掌握實(shí)驗(yàn)原理及操作注意事項(xiàng)，同時(shí)也可以進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)拓展，深入了解該領(lǐng)域的前沿知識(shí)。課堂上，學(xué)生分組講解實(shí)驗(yàn)原理、目的、步驟以及注意事項(xiàng)，然后進(jìn)行實(shí)際操作，每組3人，1名學(xué)生操作，1名學(xué)生講解，另外1名學(xué)生可以觀看其他組的實(shí)驗(yàn)操作并進(jìn)行評(píng)分，指出操作出現(xiàn)的問(wèn)題以及做得好的地方，做好記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行小組討論，探討如何解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生的積極性提高了，人人都參與其中，深入了解實(shí)驗(yàn)原理、目的以及操作，而不再機(jī)械地照搬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，提高了獨(dú)立學(xué)習(xí)能力，拓寬了知識(shí)面。通過(guò)觀察其他組的實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生鍛煉了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能力，對(duì)將來(lái)自己獨(dú)立完成課題起到了很好的幫助作用。

細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)是細(xì)胞培養(yǎng)，學(xué)生只有熟練掌握細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，才能順利完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)。而無(wú)菌操作是貫穿整個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)的精髓，因此我們選擇植物愈傷組織培養(yǎng)作為第一個(gè)植物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。植物組織培養(yǎng)對(duì)無(wú)菌操作的要求沒(méi)有動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)那么高，學(xué)生剛開(kāi)始接觸細(xì)胞培養(yǎng)，主要是初步認(rèn)識(shí)無(wú)菌操作，即使沒(méi)有完全掌握無(wú)菌操作，實(shí)驗(yàn)也不至于完全失敗，這樣就不會(huì)打擊學(xué)生的積極性。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，教師要不斷提醒學(xué)生注意無(wú)菌操作原則，慢慢地學(xué)生就具備了無(wú)菌操作意識(shí)，同時(shí)能夠熟悉細(xì)胞培養(yǎng)的操作流程和手法，為后面的綜合實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

2.3 設(shè)計(jì)小的綜合實(shí)驗(yàn)并錄制微視頻

為讓每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)近距離觀看實(shí)驗(yàn)操作，我們根據(jù)課程安排設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并錄制詳細(xì)的操作視頻，輔助使用一些課件和動(dòng)畫(huà)來(lái)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟、原理。細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課共包含5個(gè)小的綜合實(shí)驗(yàn)：兔腎原代細(xì)胞分離培養(yǎng)，淋巴細(xì)胞分離培養(yǎng)，MTT檢測(cè)細(xì)胞的增殖，細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)，綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)染腫瘤細(xì)胞。翻轉(zhuǎn)課堂包括很多重要環(huán)節(jié)，如微課制作、學(xué)生課堂討論、師生互動(dòng)交流等。在錄制微課時(shí)，教師要非常熟悉該實(shí)驗(yàn)，這樣才能很好地拆分知識(shí)點(diǎn)、準(zhǔn)備素材以及設(shè)計(jì)腳本，錄制過(guò)程中語(yǔ)言和肢體動(dòng)作要很好地結(jié)合在一起，這對(duì)教師的能力提出很高的要求[2]。微視頻的應(yīng)用解決了學(xué)生無(wú)法仔細(xì)觀看教師示教問(wèn)題，而且學(xué)生可以通過(guò)對(duì)視頻暫停、倒退以及反復(fù)觀看，來(lái)熟悉自己沒(méi)有掌握的內(nèi)容。研究顯示，人的大腦每天通過(guò)5種感官接受外部信息的比例分別為觸覺(jué)1.5%、味覺(jué)1%、聽(tīng)覺(jué)11%、嗅覺(jué)3.5%、視覺(jué)83%，而人的感官對(duì)視頻信息的敏感度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于文本信息[3]，因此，翻轉(zhuǎn)課堂能否產(chǎn)生良好的教學(xué)效果，微視頻的制作非常關(guān)鍵，教師本身的因素也非常重要。相對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式，教師要面臨更大的挑戰(zhàn)，具有更強(qiáng)的個(gè)人能力[4]。這就要求教師不斷學(xué)習(xí)，努力提升自己。

由于課前觀看視頻熟悉了實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生可以順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)教師有時(shí)間糾正錯(cuò)誤、答疑解惑以及強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，這樣可以使學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，很好地掌握實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)步驟。為了更好地提高學(xué)生動(dòng)手能力以及獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑢?shí)驗(yàn)課結(jié)束后，教師要求每個(gè)學(xué)生錄制一段實(shí)驗(yàn)操作視頻，內(nèi)容自選，作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的一部分。這樣不僅能對(duì)前面所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行鞏固，還鍛煉了學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果往往是通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)評(píng)價(jià)，可能會(huì)導(dǎo)致同一組學(xué)生之間互相依賴(lài)，甚至有的學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中很少動(dòng)手操作，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)也出現(xiàn)互相抄襲情況。實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)后，每個(gè)學(xué)生都必須親自動(dòng)手，而且還要給其他組的學(xué)生評(píng)分，很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性和主動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)課最終成績(jī)包括實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備成績(jī)、實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，這3項(xiàng)分別占30%、30%和40%。通過(guò)兩年的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上不再懶散，能很快掌握實(shí)驗(yàn)操作，課后也能獨(dú)立完成一些小的綜合實(shí)驗(yàn)，最后在做畢業(yè)課題也能得心應(yīng)手。

總之，將翻轉(zhuǎn)課堂引入細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)課是成功的。有研究顯示，翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，感受到團(tuán)隊(duì)的重要性，同時(shí)也能提高教師教學(xué)能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)[5]。但是翻轉(zhuǎn)課堂也存在一些問(wèn)題。比如在實(shí)施過(guò)程中，教師和學(xué)生都需要花費(fèi)很多時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)備，教師需要提高自身水平，完善知識(shí)體系，而學(xué)生不僅僅學(xué)習(xí)這一門(mén)實(shí)驗(yàn)課，如果每一門(mén)實(shí)驗(yàn)課都進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，可能會(huì)給學(xué)生帶來(lái)很大壓力。因此，教師要把握好時(shí)間，突出教學(xué)重難點(diǎn)，選擇有代表性的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握更多的知識(shí)和技能，為培養(yǎng)優(yōu)秀生物工程專(zhuān)業(yè)人才打下良好基礎(chǔ)。