混合式教學在“細胞生物學”教學中的設(shè)計與實踐

張建萍　李樹偉　鄧芳　姜仁軍

［摘 要］ 混合式教學真正為學生創(chuàng)造了一種高度參與性的學習體驗，利于培養(yǎng)學生的自主學習能力。針對課程內(nèi)容對教學方法和教學策略的“再設(shè)計”是混合式教學的關(guān)鍵，但是目前混合式教學的實證研究較少。“細胞生物學”是生物學和醫(yī)學專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，因此進行了混合式教學在“細胞生物學”教學中的設(shè)計與實踐研究，在分析“細胞生物學”課程特點與學生學情的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了“課前在線預習—課上傳授與互動交流—課后歸納總結(jié)”的混合式教學，并以第五章《物質(zhì)的跨膜運輸》為例進行混合式教學實施過程的詳細介紹。

［關(guān)鍵詞］ 混合式教學；細胞生物學；教學設(shè)計；實踐

［基金項目］ 2020年度塔里木大學教學改革研究項目“細胞生物學課程混合式教學模式設(shè)計與實踐”（TDGJYB2009）；2021年度塔里木大學一流本科專業(yè)建設(shè)“應用生物科學”（YLZYXJ202112）；2021年度塔里木大學研究生高級生物化學精品課程建設(shè)“高級生物化學”（TDEDC202103）

［作者簡介］ 張建萍（1980—），女，甘肅武威人，博士，塔里木大學生命科學與技術(shù)學院教授（通信作者），主要從事動物基因與細胞工程研究；李樹偉（1967—），女，新疆阿拉爾人，博士，塔里木大學生命科學與技術(shù)學院教授，主要從事動物基因與細胞工程研究；鄧 芳（1986—），女，新疆阿拉爾人，碩士，塔里木大學生命科學與技術(shù)學院實驗師，主要從事細胞生物學研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）07-0121-04［收稿日期］ 2022-05-17

近年來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展強烈沖擊了傳統(tǒng)行業(yè)的運行方式，人們逐漸擯棄了傳統(tǒng)的生產(chǎn)、生活模式。隨著教育技術(shù)的更新和教育理念的進步，精品開放課、慕課、超星學習通等網(wǎng)絡(luò)教學平臺的出現(xiàn)給傳統(tǒng)的面對面課堂教學模式帶來了巨大挑戰(zhàn)。在此背景下，混合式教學（Blended Teaching）應運而生?；旌鲜浇虒W由課堂教學和線上教學共同組成，即將移動技術(shù)、在線、面授有機結(jié)合起來的一種“線上+線下”的教學。近年來，越來越多的學者指出，混合式教學真正為學生創(chuàng)造了一種高度參與性的學習體驗［1］?；旌鲜浇虒W關(guān)注的重點是“以學生為中心”。縱觀相關(guān)研究，研究者比較一致的看法是混合式教學的研究和應用前景較好，而有效開展混合式教學首要解決的問題是“再設(shè)計”——在混合式教學情景下，需要對教學方法和教學策略進行再設(shè)計。然而，目前混合式教學存在實證研究較少的問題。

“細胞生物學”是現(xiàn)代生命科學的重要基礎(chǔ)前沿學科，是為生物學和醫(yī)學專業(yè)學生開設(shè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，它聯(lián)系著生命科學的許多分支學科，如：組織學、胚胎學、發(fā)育生物學、生理學、遺傳學、免疫學、腫瘤生物學等［2］。因此，我們以“細胞生物學”為例，探討“線上+線下”“移動自主學習+課堂討論精講”“自主+集中”的多元混合式教學的設(shè)計與實踐研究。

一、“細胞生物學”混合式教學環(huán)節(jié)和體系的設(shè)計

在仔細分析、梳理教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上，參考混合式教學的一般流程，結(jié)合“細胞生物學”課程特點與學生學情，將課程學習分為“課前在線預習—課上傳授與互動交流—課后歸納總結(jié)”三個階段，即課前教師發(fā)布學習任務(wù)，學生在線自主學習；課上教師講授基本知識，組織學生進行專題討論、匯報交流及答疑；課后教師提供綜合性習題，學生查閱資料作答，并以PPT展示，最后教師歸納總結(jié)。

二、混合式教學在“細胞生物學”課程教學過程中的實踐

2018級生物技術(shù)專業(yè)學生采用傳統(tǒng)教學法，2019級生物技術(shù)專業(yè)學生實施混合式教學法。2018級和2019級學生使用的教材都是高等教育出版社出版，翟中和、王喜忠、丁明孝主編的《細胞生物學》（第4版）。以混合式教學設(shè)計理念為基礎(chǔ)，基于慕課、微課、超星學習通平臺進行了混合式教學實踐，本文以第五章《物質(zhì)的跨膜運輸》為例介紹了混合式教學實施過程。

（一）課前準備環(huán)節(jié)

首先對第五章《物質(zhì)的跨膜運輸》教學內(nèi)容做系統(tǒng)梳理，該章有3節(jié)教學內(nèi)容，共15個知識點，以章節(jié)為單元，針對每個知識點，確定適合在線教學和課堂教學活動的內(nèi)容。根據(jù)該內(nèi)容對教學模式和教學策略進行再設(shè)計，構(gòu)建第五章《物質(zhì)的跨膜運輸》混合式教學的內(nèi)容和環(huán)節(jié)（見表1）。

1.教師在線發(fā)布學習任務(wù)。首先，要讓學生明確教學目標，通過雨課堂智慧教學工具、超星學習通等平臺，教師將本章節(jié)的學習目標和規(guī)范要求推送給學生，如第五章的教學目標為：掌握被動運輸和主動運輸?shù)母拍詈头绞?，簡單擴散和協(xié)助擴散的特點，主動運輸中幾種質(zhì)子泵的工作原理，真核細胞的胞吞和胞吐作用；能夠運用所學知識分析和解釋一些重要生命現(xiàn)象的機理，具有遇到問題通過查閱資料、交流討論及設(shè)計實驗方案等分析問題和解決問題的能力；意識到國防的重要性，積極為國防事業(yè)貢獻力量，樹立健康生活理念。

教師在線發(fā)布預習任務(wù)，推送慕課、微課等視頻資源到學生的手機端，提供與該章節(jié)內(nèi)容相符的文獻。要求學生在完成觀看視頻和閱讀文獻的基礎(chǔ)上，按時高質(zhì)量地完成預習任務(wù)，本章的預習任務(wù)包括以下三方面內(nèi)容：第一，細胞質(zhì)膜是細胞與外面環(huán)境之間的分界膜，具有選擇通透性。第二，脂雙層對離子高度不通透，通過ATP驅(qū)動泵實現(xiàn)離子逆濃度梯度的跨膜轉(zhuǎn)運，通過觀看視頻了解ATP驅(qū)動泵結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)運機制。第三，心臟為血液流動提供動力，給身體其他部位供給營養(yǎng)，一旦心血管出現(xiàn)問題，身體各個組織器官的細胞會因缺營養(yǎng)而死亡，通過觀看健康專題片《心臟的故事》，讓學生深切感受在生命垂危之時，人體的組織器官和細胞為了延續(xù)生命竭盡所能。

2.學生在線自主預習和提出疑問。學生在觀看完微課、慕課、動畫等視頻資源的基礎(chǔ)上，通過查閱其他教材、相關(guān)文獻，生生討論完成教師發(fā)布的預習任務(wù)，做好學習筆記，并將研討結(jié)果進行整理，準備課堂交流。學生在預習過程中遇到的問題與困惑，可以通過學習通平臺、微信群或其他輔助平臺與教師進行反饋交流。

（二）課上實施環(huán)節(jié)

課堂上教師為組織者，學生為主體，圍繞本節(jié)課教學重點和難點以及學生疑惑的問題，以混合式教學進行任務(wù)驅(qū)動、小組討論、討論結(jié)果展示等互動交流式學習，達到內(nèi)化知識與綜合運用的深度學習。利用雨課堂智慧教學工具中的各種活動（簽到、投票、彈幕、投稿），組織高效的教學活動。變沉悶“滿堂灌”課堂為活躍“頭腦風暴”課堂，從而激發(fā)學生的學習積極性，讓課堂充滿思考和挑戰(zhàn)。

1.教師講授重點和難點。教師講授本節(jié)課重點和難點知識。例如，第五章物質(zhì)跨膜運輸?shù)闹攸c知識是協(xié)助擴散特點、Na+-K+泵的組成和工作原理以及主動運輸?shù)念愋?；難點知識是物質(zhì)跨膜運輸?shù)碾y易規(guī)律、主動運輸?shù)臋C理以及胞吞泡和胞吐泡形成的機制、轉(zhuǎn)運物質(zhì)的特點。通過重點和難點剖析、知識點測試、知識點拓展，學生在核心知識掌握的基礎(chǔ)上，進一步促成了學以致用、舉一反三、學會學習。在教學過程中，引入諾貝爾獎的故事。例如，在講水通道蛋白時，介紹了諾貝爾獎得主Peter Agre的研究歷程，Peter是一位臨床醫(yī)生，他在實踐中發(fā)現(xiàn)“旅行者腹瀉”的問題，為了解決該問題，Peter轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)研究。1984年，Peter的課題組在分離純化RH血型抗原分子時，每次都伴隨有一個小分子的出現(xiàn)，大小為28 kDa，稱為形成通道的整合膜蛋白28（CHIP28），推測其可能與水分子快速跨膜轉(zhuǎn)運有關(guān)。為了驗證該推測，Peter不停地學習新技術(shù)，常常向其他領(lǐng)域的科學家咨詢并和他們討論。1992年，Peter和他的同事進行了CHIP28的功能鑒定實驗，結(jié)果表明CHIP28（AQP1）可以促進水分子的快速跨膜轉(zhuǎn)運。2000年，Peter等利用冷凍電鏡技術(shù)揭示了AQP1的立體結(jié)構(gòu)［3］。從發(fā)現(xiàn)水通道蛋白到鑒定它的功能，Peter用了八年的時間，再從研究其功能到解析結(jié)構(gòu)，又用了八年的時間。正是Peter對科學的濃厚興趣和發(fā)自內(nèi)心的熱愛，才使得他能從實驗中發(fā)現(xiàn)別人注意不到的現(xiàn)象，也正是他堅持不懈、始終如一的實干精神，才最終獲得了重大發(fā)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，切入對水通道蛋白功能及結(jié)構(gòu)的講解。諾貝爾獎故事的引入豐富了教學內(nèi)容，提高了學生的學習興趣。

2.主題討論。教師精心設(shè)計討論主題。例如，區(qū)分自由擴散、被動運輸、主動運輸?shù)南嗤c和不同點；論述Na+-K+泵的工作原理及其生理意義；舉例說明ABC轉(zhuǎn)運蛋白如何賦予腫瘤細胞抗藥性；試述胞吞作用的類型和功能以及與細胞信號轉(zhuǎn)導的關(guān)系。教師組織課堂討論，課前將全班學生分組，每6人一組（每組至少一位女同學），小組討論時間8分鐘，要求討論時每位學生都要發(fā)言，每組有一位學生做好記錄，最后進行組內(nèi)總結(jié)。討論時間結(jié)束后，教師隨機抽查一組，抽查到的小組派代表上臺講解，時間5分鐘，并且講臺下的學生針對講解內(nèi)容進行提問，至少提出一個問題，推動學生積極思考理解知識點。講解結(jié)束，教師對學生講解的內(nèi)容進行評價和補充。這樣的授課方式，課堂上教師講的時間少了，更多的時間用于學生的討論、發(fā)言、合作學習，從而加深學生對知識點的理解和記憶，學會歸納與總結(jié)，促進學生自主學習。另外，讓學生走上講臺也是一種很好的教學嘗試。筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn)，初次上講臺匯報時，某學生會很緊張，說話斷斷續(xù)續(xù)，由于缺乏經(jīng)驗，講述也略顯死板，不能很好地激發(fā)其他同學的聽課興趣。經(jīng)過幾次上臺的經(jīng)歷之后，這位學生進步很大，語言風趣，會用語氣、語調(diào)的變化來吸引臺下學生的注意力。

3.通過雨課堂進行在線練習及答疑。教師登錄雨課堂生成本節(jié)課的二維碼，學生通過微信掃碼的方式進入課程，教師可以在手機端查看學生的到課情況，詢問缺勤學生的原因。同時，課件在學生手機上同步顯示，并保存在雨課堂的云端，方便學生課后復習和查閱。在講課的過程中，學生可以隨時點擊“不懂”按鈕標記不理解的PPT，對于點擊量較多的PPT頁碼，教師會及時為學生答疑解惑。教師通過“隨機點名”吸引學生的注意力，當大屏幕上滾動全班學生的姓名時，尤其看到自己的姓名，學生感覺既緊張又興奮。教師還可以開啟“彈幕”和“投稿”，針對某一具體問題，與學生進行實時互動，學生通過“發(fā)彈幕”表達自己的觀點或提出疑問。也可以通過雨課堂進行適時課堂測試，檢查學生對知識點的掌握情況，對于正確率不高的題目，教師實時講解［4］。

（三）課后鞏固環(huán)節(jié)

課后教師提供綜合性習題和章節(jié)測試題，學生以小組為單位進行擴展性學習。學生通過查閱相關(guān)文獻、參考教材、概括總結(jié)和制作PPT等方式呈現(xiàn)小組的學習能力，最終以PPT展示內(nèi)容，并且學生在線上自主復習，按照時間節(jié)點完成章節(jié)測試。在這些環(huán)節(jié)中，教師及時與學生交流互動，實時評價和反饋學生的表現(xiàn)，指引學生向積極向上的方向發(fā)展，培養(yǎng)其主動探索的科學精神。

1.在線布置習題和學生作答。教師提供綜合性習題，例如以圖、表的形式比較載體蛋白與通道蛋白的異同；以圖、表的形式比較F型質(zhì)子泵、P型離子泵、V型質(zhì)子泵和ABC超家族的結(jié)構(gòu)與功能上的異同點；水分子既能通過脂雙層以簡單擴散的方式進出細胞，又能通過水通道蛋白進出細胞。在線發(fā)布章節(jié)測試題，題型包括名詞解釋、單項選擇題、多項選擇題、填空題、判斷題、問答題，設(shè)置答題截止日期。

學生自查資料，概括總結(jié)，通過小組成員的分工協(xié)作，制作PPT并進行內(nèi)容展示。以“PPT展示評分標準”為依據(jù)，所有學生對每個小組展示的內(nèi)容進行評分和自評，并且學生在線上自主復習，按時完成章節(jié)測試。學生思考并繪制出本章節(jié)的思維導圖。該環(huán)節(jié)很好地實現(xiàn)了以學生為中心。

2.總結(jié)。教師總結(jié)并評價課后習題和章節(jié)測試的完成情況，基于后臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)，教師可以了解學生對知識點的掌握情況，對于正確率較低的題目，反映出學生對該知識點的理解不夠，教師可以進行個別或集體輔導。

參考文獻

［1］陳冬梅，李振方，吳仁燁，等.“新農(nóng)科”背景下以深度學習為導向的耕作學混合式教學設(shè)計與實踐［J］.高校生物學教學研究（電子版），2020，10（2）：20-27.

［2］翟中和，王喜忠，丁明孝.細胞生物學［M］.4版.北京：高等教育出版社，2011：1-9.

［3］MURATA K，MITSUOKA K，HIRAI T， et al. Structural determinants of water permeation through aquaporin-1［J］.Nature，2000，407（6804）：599-605.

［4］張建萍，李樹偉，鄧芳.雨課堂在細胞生物學課程教學改革中的應用［J］.教育現(xiàn)代化，2020，7（44）：14-18.

The Design and Practice of Blended Teaching in Cell Biology Teaching

ZHANG Jian-ping， LI Shu-wei， DENG Fang， JIANG Ren-jun

（College of Life Science and Technology， Tarim University， Alaer， Xinjiang 843300， China）

Abstract： Blended teaching truly creates a highly participatory learning experience for students， which is conducive to cultivating students autonomous learning ability. The “redesign” of teaching methods and teaching strategies for course content is the key to blended teaching， but there is currently less empirical research on blended teaching. Cell biology is an important professional basic course for biology and medicine majors. Therefore， this paper studies the design and practice of blended teaching in cell biology， on the basis of analyzing the characteristics of the cell biology course and students learning situation， a blended teaching model of “online preview before class - teaching and interactive communication during class - summarization after class” was constructed， and a detailed introduction to the implementation process of blended teaching was given by taking Chapter 5 Transmembrane Transport of Substances as an example.

Key words： blended teaching; cell biology; instructional design; practice