混合式教学在“细胞生物学”教学中的设计与实践

张建萍　李树伟　邓芳　姜仁军

［摘 要］ 混合式教学真正为学生创造了一种高度参与性的学习体验，利于培养学生的自主学习能力。针对课程内容对教学方法和教学策略的“再设计”是混合式教学的关键，但是目前混合式教学的实证研究较少。“细胞生物学”是生物学和医学专业的重要专业基础课，因此进行了混合式教学在“细胞生物学”教学中的设计与实践研究，在分析“细胞生物学”课程特点与学生学情的基础上，构建了“课前在线预习—课上传授与互动交流—课后归纳总结”的混合式教学，并以第五章《物质的跨膜运输》为例进行混合式教学实施过程的详细介绍。

［关键词］ 混合式教学；细胞生物学；教学设计；实践

［基金项目］ 2020年度塔里木大学教学改革研究项目“细胞生物学课程混合式教学模式设计与实践”（TDGJYB2009）；2021年度塔里木大学一流本科专业建设“应用生物科学”（YLZYXJ202112）；2021年度塔里木大学研究生高级生物化学精品课程建设“高级生物化学”（TDEDC202103）

［作者简介］ 张建萍（1980—），女，甘肃武威人，博士，塔里木大学生命科学与技术学院教授（通信作者），主要从事动物基因与细胞工程研究；李树伟（1967—），女，新疆阿拉尔人，博士，塔里木大学生命科学与技术学院教授，主要从事动物基因与细胞工程研究；邓 芳（1986—），女，新疆阿拉尔人，硕士，塔里木大学生命科学与技术学院实验师，主要从事细胞生物学研究。

［中图分类号］ G642.0［文献标识码］ A［文章编号］ 1674-9324（2023）07-0121-04［收稿日期］ 2022-05-17

近年来，互联网技术的高速发展强烈冲击了传统行业的运行方式，人们逐渐摈弃了传统的生产、生活模式。随着教育技术的更新和教育理念的进步，精品开放课、慕课、超星学习通等网络教学平台的出现给传统的面对面课堂教学模式带来了巨大挑战。在此背景下，混合式教学（Blended Teaching）应运而生。混合式教学由课堂教学和线上教学共同组成，即将移动技术、在线、面授有机结合起来的一种“线上+线下”的教学。近年来，越来越多的学者指出，混合式教学真正为学生创造了一种高度参与性的学习体验［1］。混合式教学关注的重点是“以学生为中心”。纵观相关研究，研究者比较一致的看法是混合式教学的研究和应用前景较好，而有效开展混合式教学首要解决的问题是“再设计”——在混合式教学情景下，需要对教学方法和教学策略进行再设计。然而，目前混合式教学存在实证研究较少的问题。

“细胞生物学”是现代生命科学的重要基础前沿学科，是为生物学和医学专业学生开设的重要專业基础课程，它联系着生命科学的许多分支学科，如：组织学、胚胎学、发育生物学、生理学、遗传学、免疫学、肿瘤生物学等［2］。因此，我们以“细胞生物学”为例，探讨“线上+线下”“移动自主学习+课堂讨论精讲”“自主+集中”的多元混合式教学的设计与实践研究。

一、“细胞生物学”混合式教学环节和体系的设计

在仔细分析、梳理教学内容的基础上，参考混合式教学的一般流程，结合“细胞生物学”课程特点与学生学情，将课程学习分为“课前在线预习—课上传授与互动交流—课后归纳总结”三个阶段，即课前教师发布学习任务，学生在线自主学习；课上教师讲授基本知识，组织学生进行专题讨论、汇报交流及答疑；课后教师提供综合性习题，学生查阅资料作答，并以PPT展示，最后教师归纳总结。

二、混合式教学在“细胞生物学”课程教学过程中的实践

2018级生物技术专业学生采用传统教学法，2019级生物技术专业学生实施混合式教学法。2018级和2019级学生使用的教材都是高等教育出版社出版，翟中和、王喜忠、丁明孝主编的《细胞生物学》（第4版）。以混合式教学设计理念为基础，基于慕课、微课、超星学习通平台进行了混合式教学实践，本文以第五章《物质的跨膜运输》为例介绍了混合式教学实施过程。

（一）课前准备环节

首先对第五章《物质的跨膜运输》教学内容做系统梳理，该章有3节教学内容，共15个知识点，以章节为单元，针对每个知识点，确定适合在线教学和课堂教学活动的内容。根据该内容对教学模式和教学策略进行再设计，构建第五章《物质的跨膜运输》混合式教学的内容和环节（见表1）。

1.教师在线发布学习任务。首先，要让学生明确教学目标，通过雨课堂智慧教学工具、超星学习通等平台，教师将本章节的学习目标和规范要求推送给学生，如第五章的教学目标为：掌握被动运输和主动运输的概念和方式，简单扩散和协助扩散的特点，主动运输中几种质子泵的工作原理，真核细胞的胞吞和胞吐作用；能够运用所学知识分析和解释一些重要生命现象的机理，具有遇到问题通过查阅资料、交流讨论及设计实验方案等分析问题和解决问题的能力；意识到国防的重要性，积极为国防事业贡献力量，树立健康生活理念。

教师在线发布预习任务，推送慕课、微课等视频资源到学生的手机端，提供与该章节内容相符的文献。要求学生在完成观看视频和阅读文献的基础上，按时高质量地完成预习任务，本章的预习任务包括以下三方面内容：第一，细胞质膜是细胞与外面环境之间的分界膜，具有选择通透性。第二，脂双层对离子高度不通透，通过ATP驱动泵实现离子逆浓度梯度的跨膜转运，通过观看视频了解ATP驱动泵结构与转运机制。第三，心脏为血液流动提供动力，给身体其他部位供给营养，一旦心血管出现问题，身体各个组织器官的细胞会因缺营养而死亡，通过观看健康专题片《心脏的故事》，让学生深切感受在生命垂危之时，人体的组织器官和细胞为了延续生命竭尽所能。

2.学生在线自主预习和提出疑问。学生在观看完微课、慕课、动画等视频资源的基础上，通过查阅其他教材、相关文献，生生讨论完成教师发布的预习任务，做好学习笔记，并将研讨结果进行整理，准备课堂交流。学生在预习过程中遇到的问题与困惑，可以通过学习通平台、微信群或其他辅助平台与教师进行反馈交流。

（二）课上实施环节

课堂上教师为组织者，学生为主体，围绕本节课教学重点和难点以及学生疑惑的问题，以混合式教学进行任务驱动、小组讨论、讨论结果展示等互动交流式学习，达到内化知识与综合运用的深度学习。利用雨课堂智慧教学工具中的各种活动（签到、投票、弹幕、投稿），组织高效的教学活动。变沉闷“满堂灌”课堂为活跃“头脑风暴”课堂，从而激发学生的学习积极性，让课堂充满思考和挑战。

1.教师讲授重点和难点。教师讲授本节课重点和难点知识。例如，第五章物质跨膜运输的重点知识是协助扩散特点、Na+-K+泵的组成和工作原理以及主动运输的类型；难点知识是物质跨膜运输的难易规律、主动运输的机理以及胞吞泡和胞吐泡形成的机制、转运物质的特点。通过重点和难点剖析、知识点测试、知识点拓展，学生在核心知识掌握的基础上，进一步促成了学以致用、举一反三、学会学习。在教学过程中，引入诺贝尔奖的故事。例如，在讲水通道蛋白时，介绍了诺贝尔奖得主Peter Agre的研究历程，Peter是一位临床医生，他在实践中发现“旅行者腹泻”的问题，为了解决该问题，Peter转向基础研究。1984年，Peter的課题组在分离纯化RH血型抗原分子时，每次都伴随有一个小分子的出现，大小为28 kDa，称为形成通道的整合膜蛋白28（CHIP28），推测其可能与水分子快速跨膜转运有关。为了验证该推测，Peter不停地学习新技术，常常向其他领域的科学家咨询并和他们讨论。1992年，Peter和他的同事进行了CHIP28的功能鉴定实验，结果表明CHIP28（AQP1）可以促进水分子的快速跨膜转运。2000年，Peter等利用冷冻电镜技术揭示了AQP1的立体结构［3］。从发现水通道蛋白到鉴定它的功能，Peter用了八年的时间，再从研究其功能到解析结构，又用了八年的时间。正是Peter对科学的浓厚兴趣和发自内心的热爱，才使得他能从实验中发现别人注意不到的现象，也正是他坚持不懈、始终如一的实干精神，才最终获得了重大发现。在此基础上，切入对水通道蛋白功能及结构的讲解。诺贝尔奖故事的引入丰富了教学内容，提高了学生的学习兴趣。

2.主题讨论。教师精心设计讨论主题。例如，区分自由扩散、被动运输、主动运输的相同点和不同点；论述Na+-K+泵的工作原理及其生理意义；举例说明ABC转运蛋白如何赋予肿瘤细胞抗药性；试述胞吞作用的类型和功能以及与细胞信号转导的关系。教师组织课堂讨论，课前将全班学生分组，每6人一组（每组至少一位女同学），小组讨论时间8分钟，要求讨论时每位学生都要发言，每组有一位学生做好记录，最后进行组内总结。讨论时间结束后，教师随机抽查一组，抽查到的小组派代表上台讲解，时间5分钟，并且讲台下的学生针对讲解内容进行提问，至少提出一个问题，推动学生积极思考理解知识点。讲解结束，教师对学生讲解的内容进行评价和补充。这样的授课方式，课堂上教师讲的时间少了，更多的时间用于学生的讨论、发言、合作学习，从而加深学生对知识点的理解和记忆，学会归纳与总结，促进学生自主学习。另外，让学生走上讲台也是一种很好的教学尝试。笔者在教学过程中发现，初次上讲台汇报时，某学生会很紧张，说话断断续续，由于缺乏经验，讲述也略显死板，不能很好地激发其他同学的听课兴趣。经过几次上台的经历之后，这位学生进步很大，语言风趣，会用语气、语调的变化来吸引台下学生的注意力。

3.通过雨课堂进行在线练习及答疑。教师登录雨课堂生成本节课的二维码，学生通过微信扫码的方式进入课程，教师可以在手机端查看学生的到课情况，询问缺勤学生的原因。同时，课件在学生手机上同步显示，并保存在雨课堂的云端，方便学生课后复习和查阅。在讲课的过程中，学生可以随时点击“不懂”按钮标记不理解的PPT，对于点击量较多的PPT页码，教师会及时为学生答疑解惑。教师通过“随机点名”吸引学生的注意力，当大屏幕上滚动全班学生的姓名时，尤其看到自己的姓名，学生感觉既紧张又兴奋。教师还可以开启“弹幕”和“投稿”，针对某一具体问题，与学生进行实时互动，学生通过“发弹幕”表达自己的观点或提出疑问。也可以通过雨课堂进行适时课堂测试，检查学生对知识点的掌握情况，对于正确率不高的题目，教师实时讲解［4］。

（三）课后巩固环节

课后教师提供综合性习题和章节测试题，学生以小组为单位进行扩展性学习。学生通过查阅相关文献、参考教材、概括总结和制作PPT等方式呈现小组的学习能力，最终以PPT展示内容，并且学生在线上自主复习，按照时间节点完成章节测试。在这些环节中，教师及时与学生交流互动，实时评价和反馈学生的表现，指引学生向积极向上的方向发展，培养其主动探索的科学精神。

1.在线布置习题和学生作答。教师提供综合性习题，例如以图、表的形式比较载体蛋白与通道蛋白的异同；以图、表的形式比较F型质子泵、P型离子泵、V型质子泵和ABC超家族的结构与功能上的异同点；水分子既能通过脂双层以简单扩散的方式进出细胞，又能通过水通道蛋白进出细胞。在线发布章节测试题，题型包括名词解释、单项选择题、多项选择题、填空题、判断题、问答题，设置答题截止日期。

学生自查资料，概括总结，通过小组成员的分工协作，制作PPT并进行内容展示。以“PPT展示评分标准”为依据，所有学生对每个小组展示的内容进行评分和自评，并且学生在线上自主复习，按时完成章节测试。学生思考并绘制出本章节的思维导图。该环节很好地实现了以学生为中心。

2.总结。教师总结并评价课后习题和章节测试的完成情况，基于后台统计数据，教师可以了解学生对知识点的掌握情况，对于正确率较低的题目，反映出学生对该知识点的理解不够，教师可以进行个别或集体辅导。

参考文献

［1］陈冬梅，李振方，吴仁烨，等.“新农科”背景下以深度学习为导向的耕作学混合式教学设计与实践［J］.高校生物学教学研究（电子版），2020，10（2）：20-27.

［2］翟中和，王喜忠，丁明孝.細胞生物学［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］张建萍，李树伟，邓芳.雨课堂在细胞生物学课程教学改革中的应用［J］.教育现代化，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