微课翻转课堂优化《细胞工程》课程教学探索

张文超 袁红霞 刘恒蔚 秦粉菊

（苏州科技大学生物技术与工程系 江苏·苏州 215009）

近年来生物学领域发展迅速，对生物技术和生物工程专业学生的创新能力和综合能力提出了更高的要求。《细胞工程》是生命科学领域中一门应用性很强的核心课程，亦是现代生物学研究的重要技术工具。根据细胞工程课程领域知识更新迅速、应用性强的特征，以习近平总书记关于人才工作的系列重要讲话中所强调的“创新教育方法，提高人才培养质量”为指导，苏州科技大学“细胞工程”课程教学组，不断地研究“细胞工程”中重要的教学环节，针对教学中存在的问题结合当前的科研热点和产业化新案例，利用微课翻转课堂探索实践了“三模块、三更新、两互动、一突出、一训练”教学改革方法，不仅可以改变教与学的关系，还能激发学生浓厚的学习兴趣，且不受时间和空间的限制，通过教学中的不断实践，取得了较好的效果。本文首先对目前“细胞工程”课程教学过程中存在的问题进行了整理和分析，然后对目前实践的教学改革做了深入探讨和剖析，分析比较了取得的教学效果，最后进行了总结。

1 细胞工程教学现状分析

1.1 有效教学时间不足

在生物技术和生物工程专业课教学过程中，由于大学教育改革造成本课程课时大幅度减少，教师可控的有效教学时间减少。如果仅仅依靠学生通过教材进行自学，往往效率不高，因此，充分的课前预习加有效的课后复习显得更加必要，同时也对其提出了更高的要求。我们采用网络信息技术构建细胞工程翻转式课程教学，通过提供丰富的教学网络数字资源延伸课堂教学，既可以使学生针对性地进行预习，有效的弥补有效教学时间不足的问题，提高课堂效率，又可以在课后通过学习课件和录像进一步巩固课堂知识，促进整个课程教学的良性运行。

1.2 教学内容微观抽象、应用技术细节强，学习难度较大

细胞工程是一门应用性和实践性非常强的学科，其涉及的理论知识抽象复杂且微观，学生理解起来有一定难度，因此细胞工程教学的方式方法尤为重要。在《细胞工程》专业课程教学过程中，像体外受精、细胞的融合、转基因生物、组织工程等课程的教学内容具有微观抽象、实验操作技术强等特点，学习难度较高。将微观抽象、技术操作细节强的知识利用多媒体具体化、形象化、生动化、可视化，有助于学生掌握专业知识细节，提高学习兴趣。

1.3 教学内容学科涵盖范围广，业界应用热点变化快，教材内容陈旧

在《细胞工程》课程中需要开展植物细胞工程、动物细胞工程、微生物藻类以及生物医学等涵盖多学科方面的教学内容，且细胞工程重在应用，所谓“科研热点”和新应用日益更迭。基于经典基础理论、产业化新案例、科研热点跟踪三个模块设计每章主题微课并在学校“在线课堂”网络化教学平台上及时发布，可以采用“翻转课堂”教学模式提高教学效率并培养学生的自学能力。

1.4 师生互动时间不足

由于高校教师和学生流动性较大，师生就教学内容的互动时间有限，教师不能充分了解学生知识点的掌握情况，学生也没有足够的时间请教老师问题，这些都不利于教学质量的提高。利用学校课网络化教学平台进行“微课”翻转式教学，不仅可以及时为学生答疑解惑，更新课堂教学内容，提高教学质量，还可通过网络平台线上线下及时开展本领域最新发展的主题讨论，可行之有效地提高师生互动，培养学生创新思维。

2 课程教学改革与实践

相比传统教学方法，基于微课的翻转课堂教学法具有诸多明显的优势。（1）实现个体化教学：每位学生的基础不同，对新知识的理解能力也有差别，微课翻转课堂可使学生根据个人情况随时反复观看教学内容，从而可以使每位学生掌握知识点。（2）操作简单、方便：“互联网+”信息时代的发展使学生可以随时随地观看教学内容，不受时间和空间的限制。学生还可以及时通过讨论区与教师互动，使教师可以及时了解学生的掌握情况。

在多年的教学过程中，本课程教研组不断地研究细胞工程课程教学遇到的问题，继之进行教学改革和实践，即结合科研热点利用微课翻转课堂探索“三模块、三更新、两互动、一突出、一训练”的现代教学方法（具体如图1所示），培养了一批可以从事细胞工程技术实际应用和科学研究的优秀人才。

图1：微课翻转课堂教学的内容及流程图

2.1 微课—三模块

2.1.1 微课—经典基础模块

利用多媒体动画制作、引入经典实验视频将原理抽象难懂的细胞工程经典基础理论可视化、具体化、生动化，辅以详细的讲解，使学生可以更加直观地理解技术原理及实验细节，有利于学生掌握操作技能，并加深对理论知识的理解。这种形象化的网络资源简单易懂，可大大提高学习兴趣，实现学生的个性化学习，比如对于基础相对薄弱的学生同样适用。网络信息资源的这种互利共享也可以大大提高学生的学习效率。

2.1.2 微课—产业化新案例模块

当今科技发展迅速，必然导致《细胞工程》课程教材无法涵盖科技前沿，而细胞工程的产品也正迅速地出现在人们的生产和生活中。通过在微课教学中融入产业化的新案例，将理论和前沿应用密切结合起来，实现无缝对接，从而可以将所学知识活学活用。这种启发式的教学方法也更有利于学生综合素质的提高。

我们从案例的选择与设计、案例的正确应用、案例教学方式的多样化等方面对细胞工程的产业化新案例的植入进行了探索。利用细胞工程产业化成功应用的新案例，如：动植物细胞融合培育新品种、基因改造优化种质资源、动植物细胞培养生产次生代谢产物、微藻新发现、细胞工程药物临床新应用等使《细胞工程》课程的重要性得到学生重视，提高学生学习主动性，增强学生对专业和课程的认同感。

2.1.3 微课—科研热点模块

跟踪科研新热点，对于研究型人才的本科教育既要立足于已有教材，又要紧跟科技发展，与时俱进，提升教学内容，做到“照本”而不“宣科”，使学生掌握学科最新前沿动态，增强本领域科研敏感性，特别可为考研学生开拓科研创新思维。比如，在讲到“病毒疫苗”一节时，我们紧跟科研热点，从新冠病毒引发的疫情引入，介绍了病毒的概念、结构和增殖，然后延伸到新冠肺炎疫苗的研发路径、技术、生产、上市等。科研热点在微课中的渗透及充分融合一方面可切实提高学生对本课程的学习兴趣，促进学生对知识理解的融会贯通及对知识点的运用；另一方面可以在教学中实现对学生科研创新意识的引导，潜移默化地鼓励学生进入科学研究的殿堂。这种学科前沿知识的介绍，让学生明白了所学课本知识与科学研究的关系，提高学生的学习兴趣。激发学习热情，大大提高教学效果，同时可以将思政课程更好地融入教学全过程。

2.2 三更新

2.2.1 更新教学大纲

作为一门实践性很强的学科，《细胞工程》领域中新的科研发现日新月异，经常会打破或进一步补充完整原有的经典原理理论。因此，及时更新教学大纲内容可紧跟学科发展，使学生及时掌握新知识、新理论，避免学习片面性。

2.2.2 更新微课内容

打破微课课件一经制作，经久使用的惯例。对于每章节所涉科研新热点、新发现，及时更新微课、使教师和学生对本学科发展皆做到与时俱进。

2.2.3 更新教学方法

微课短小精悍，聚焦于细小的知识点，容易碎片化。我们将其按照一定的顺序和原则，将某个专题的核心知识点依次列出，围绕这些核心知识点创作一个专题，形成系列的微课，使其关联化和体系化，做到“统合综效，实现知识连通和融合创新”的目的。

因此，我们改变惯有的单一教学方式，利用学校网络资源“在线课堂”及时发布微课，进行翻转课堂教学。课堂上开展主题讨论，进行启发式、创新式、设计式讨论，调动学生在课堂中的积极性，培养学生创新思维。

2.3 两互动

2.3.1 线下—课内互动

利用网络微课产业化新案例模块和科研热点模块翻转课堂教学，课内安排开展主题讨论，教师参与引导，学生互动辩解，提高学生学习兴趣，培养学生主动思考的能力、开拓学生创新思维。

2.3.2 线上—课外互动

利用本课程网络资源线上发布作业，学生在线完成，教师在线批改；设置自由讨论区，学生提问，教师回答，增强师生互动，弥补线下课堂时间的不足；延伸课内科研热点和产业化新案例讨论，教师及时更新并鼓励学生参与补充主题内容，在线互动，提高学生学习主观能动性。

2.4 一突出

更改并优化考核评价体系，利用平时课堂讨论、网络作业、在线讨论记录，使线上线下师生互动占平时成绩的50%，充分提高学生自主学习的能力。

2.5 一训练

利用微课关注本领域技术新应用，跟踪最新科研动态，开展线上线下主题讨论，鼓励本学科大学生实践创新科研立项，培养学生实践创新能力，激发学生参与科研创新的热情。

创新点在于：微课内容体系经典基础，并与产业化案例和科研热点有机结合，翻转课堂混合教学加强师生互动自主学习，线上线下主题讨论完善考核培养创新体系，即“紧跟发展，培养创新”。

3 利用微课翻转课堂优化《细胞工程》之教学成效分析

3.1 教学效果明显提升

利用微课翻转课堂探索细胞工程现代教学方法改变了学生的学习方式，确定了教学中学生的主体地位；结合科研热点，丰富新颖的教学内容亦增强了学生学习的动力和兴趣；线上线下互动关注本领域技术新应用，跟踪最新科研动态，及时线上线下展开主题讨论，激发了学生的学习热情；提高自主学习过程的考核比例，引导学生主动思维能力的培养；鼓励本课程相关研究的大学生实践创新科研立项，提高了一批学生参加大学生创新性实验计划的积极性。目前，历届学生已经获得全国大学生生命科学创新创业大赛一等奖3项，二等奖2项；大学生创新创业训练计划项目省级5项，校级10多项。多名学生选择细胞工程相关科研课题提前进入毕业论文环节，部分优秀学生开始参与教师科研项目。在细胞工程教学评价调查中，学生均对结合科研热点利用翻转课堂优化细胞工程教学的教学模式反应热烈，得到了一致好评。

3.2 给教师带来机遇与挑战

同时，结合科研热点利用翻转课堂优化细胞工程教学的教学过程，也锻炼了教师信息化教学能力，促进了教师专业知识更新，提升了教师教学素质。同时，可为开展大规模网络开放课程(MOOCs，Massive Open Online Courses)打下基础，使细胞工程课程与MOOCs教育模式提前接轨。

4 结语

作为生命科学领域中发展最为迅速的课程之一，紧跟科技发展更新细胞工程教学内容、借鉴网络平台发展微课教学、增强学习主动性进行翻转课堂教学、利用网络互动线上线下开展最新科研主题讨论、鼓励学生申请创新实践项目培养科研主动思维，从而通过本课程的教学改革培养生命科学领域创新实践型人才。当然，“细胞工程”教学改革是一个需要长期探索和完善的过程，必须继续转变教育思想，更新教育理念，对细胞工程课程的教学方法进行不断探索和改进，不断提高教学质量，培养学生综合能力，以适应“新时代高教40条”中提出的培养具有创新理念综合素养的新理工科人才的理念。