新农科建设背景下细胞生物学课程教学改革探索

摘  要：细胞生物学是一门重要的专业基础课，该文针对细胞生物学教学中存在的问题，根据新农科建设的要求，通过对选择优秀教材、优化教学内容、改革教学模式和改革考核评价方式等方面进行改革，提高学生的学习成绩和综合素质，为培养创新型人才提供支撑。

关键词：新农科；细胞生物学；教学改革；人才培养；教材选择

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）07-0133-04

Abstract： Cell Biology is an important basic professional course. Based on the requirement of new agricultural science construction， the teaching of Cell Biology was reformed by selecting excellent textbooks， optimizing teaching contents， reforming teaching mode， reforming the evaluation method of examinationaccording to existing problems in the teaching procedure of Cell Biology. By doing so， it improved the academic performance and the comprehensive quality of students， and providedthe support for cultivating innovative talents.

Keywords： new agricultural science; Cell Biology; teaching reform; talent training; textbook selection

目前，我国迫切需要将传统农业转型升级为现代农业[1-2]。党的十九大报告提出，构建“现代农业产业体系、生产体系、经营体系”是实施乡村振兴战略的重要措施[3-4]。发展现代农业产业迫切需要大量的高素质农业人才。2018年12月，教育部提出新农科建设，要对现有的涉农专业进行改造，培养一批高水平的创新型人才[4-5]。2019年，“安吉共识”总体上部署了新农科建设[6-9]。细胞生物学是生物科学、农学、林学等相关专业本科生必修的专业基础课，对学生掌握细胞的形态结构及生命活动规律具有重要的作用。然而，细胞生物学课程在教学过程中还存在很多问题，如知识点繁多、内容抽象、学生难以理解和掌握；受传统教学观念的影响，很多教师仍旧是采用灌输式方法授课，学生感觉枯燥乏味，学习兴趣不高；考核方式主要是闭卷考试，学生只会机械地背教材，不能灵活运用知识；细胞生物学教材内容滞后于现代生命科学的发展，无法将最前沿的科学知识传授给学生[10-14]。这些现象导致细胞生物学课教学效果差，学生对知识点掌握不牢，已不能满足新农科建设对创新型人才的要求。因此， 迫切需要授课老师对细胞生物学教学进行改革，提高教学质量。

作者根据细胞生物学课程的教学实践，从教学内容、教学方法和考试成绩评价等方面进行改革，以提升教学质量，适应新农科建设的需要，为社会培养创新型人才。

一  选择优秀教材

为保障创新型人才培培养的质量，选择翟中和等人主编的《细胞生物学（第5版）》（高等教育出版社）作为教材。该教材是全国优秀教材，内容全面，系统地介绍了细胞的形态结构及基本生命活动规律，融合了发育生物学、遗传学等其他学科知识，教材中的大部分图片均采用团队研究成果的真实照片。目前，该教材在全国许多高校生物、农林等相关本科专业中广泛使用。

二  优化教学内容，引入科技前沿知识

细胞生物学的教学内容主要包括基本知识、细胞的结构与功能、细胞重大生命活动和细胞的社会联系4个部分。基本知识部分主要介绍细胞的统一性与多样性、细胞生物学研究方法；细胞的结构与功能部分主要介绍细胞膜、细胞器、细胞核及细胞骨架的结构与功能；细胞重大生命活动主要介绍细胞信号转导，物质跨膜运输、增殖、分化、衰老与调亡等；细胞的社会联系主要介绍细胞连接。

在植物生理学、生物化学、遗传学等其他课程中也涉及细胞生物学的一些知识。为了避免同一个知识点在不同课程中被反复讲授，要根据这些课程的开课时间对相关内容进行整理，优化教学内容，根据不同课程的特点确定重复内容在哪门课程中重点讲授。如在细胞的统一性与多样性这一章节，细胞的基本结构在植物学、动物学课程中均有介绍，因此，在细胞生物学课中就可以简单介绍；在线粒体和叶绿体这一章有关氧化磷酸化、光合磷酸化、电子传递链的内容，生物化学和植物生理学课程中均已学习过，因此，这些内容在细胞生物学课程中只需要简单讲述，重点讲授线粒体与叶绿体的结构与化学组成、半自主性和起源等内容； 在细胞周期与细胞分裂这一章节，减数分裂和有丝分裂也是遗传学课的重点内容，但遗传学开课晚，因此，这部分内容在细胞生物学课程中只需要简单介绍。通过梳理相关课程教学内容，避免了细胞生物学与其他课程知识点的重复，从而提高学生学习的效率。

细胞生物学知识更新快，教师应该紧跟科技前沿，为学生介绍细胞生物学的最新研究进展，使学生在获得基础知识的同时了解新的知识和技术，从而激发学生科学研究的兴趣。比如在讲授细胞膜的结构与功能这部分内容时，可以给学生介绍细胞膜是细胞的选择性通透屏障，细胞膜渗透技术可以应用在农作物水肥灌溉管理及抗冻、抗旱机制的研究；在讲授病毒相关内容时，可以给学生介绍利用昆虫病毒制成杀虫剂，对害虫进行生物防治，实现农作物无公害生产；在讲授细胞分化与胚胎发育这一章节时，可以给学生介绍细胞克隆、细胞工程技术的知识及在动植物繁育方面的应用，可以用来改良动植物品种，快速繁育名贵花卉，培养无公害蔬菜，拯救珍稀、濒危动植物等。另外，可以将当年发表在国际国内权威期刊上的细胞生物学热点问题的文献介绍给学生，让学生查阅相关文献，及时了解最新的研究动态。

三  改革教学模式，提高学生自主学习能力

（一）  应用线上线下混合教学模式

细胞生物学课程的重点教学内容涉及细胞器的功能和细胞基本生命活动，这些内容抽象难懂，缺乏动态演示，学生学习效果差。多媒体技术和视频资料可以动态地呈现出细胞内的微观世界，使学生更为直观地理解细胞的生命活动。因此，可以将细胞膜的渗透性、物质跨膜运输、细胞增殖、细胞骨架装配、细胞膜泡运输等内容制成教学视频，上传至学校的网络教学平台。课前，老师通过超星学习通发布学习任务，学生进行在线预习，可以清晰地了解细胞的形态特征、生理活动，加深印象、增强记忆。学生对不懂的知识点可以在线提问，教师在线回答提问。教师随时查看学生学习情况，督促没有进行预习的同学按时完成任务。

课堂上，老师只对每个章节的重点和难点问题进行讲解，如第一章绪论，重点介绍细胞生物学研究的总趋势和重点领域；第二章细胞的多样性和统一性，重点讲授真核细胞和原核细胞的主要区别；第三章细胞生物学的研究方法，重点讲授细胞组分的分析方法、细胞培养与细胞工程技术；第四章细胞质膜，重点讲授细胞膜流动镶嵌模型的主要特点；第五章物质的跨膜运输，重点讲授物质跨膜运输的主要方式及特点；第六章线粒体和叶绿体，重点讲授线粒体和叶绿体的半自主性及其起源；第七章细胞质基质和细胞内膜系统，重点讲授内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体的结构与功能；第八章蛋白质分选和膜泡运输，重点讲授膜泡运输的机制；第九章细胞信号转导，重点讲授G蛋白偶联受体介导的信号转导，RTK-Ras信号通路；第十章细胞骨架，重点讲授骨架纤维成分和结合蛋白的相互作用；第十一章细胞核与染色质，重点讲授染色体的空间结构；第十二章核糖体，重点讲授核糖体的功能活性部位，RNA在生命起源中的地位；第十三章细胞周期和细胞分裂，重点讲授有丝分裂、减数分裂的过程、机制及意义；第十四章细胞增殖调控与癌细胞，重点讲授细胞周期调控的机理；第十五章细胞分化和胚胎发育，重点讲授细胞分化的实质；第十六章细胞死亡和细胞衰老，重点讲授细胞衰老和细胞凋亡的分子机制；第十七章细胞的社会联系，重点讲授细胞连接的方式和特点。在课堂中，老师提出问题让学生参与讨论，提高学生学习的积极性。

教学内容讲授完之后，老师通过超星学习通发布在线作业、测试题，要求学生按时完成，教师随时查看学生完成情况，并及时督促学生完成作业，通过作业和测试题来巩固学生对所学知识的理解。

（二）  采用研究性教学模式

为了调动学生的主观能动性，积极参与到课堂教学过程中，可以采用研究式教学模式，从授课重点内容中选取一些具有前沿性和趣味性的话题，让学生查阅资料，课堂上集中讨论。如在讲授叶绿体这一部分内容时，让学生自主查阅有关叶绿体遗传转化系统及其应用的相关资料，思考叶绿体遗传转化系统的优点及在农业中有哪些应用；在讲授细胞核和与染色体这一部分内容时，让学生自主查阅有关染色体显带技术的相关资料，认识染色体结构成分与遗传的关系。学生通过查阅资料，参与课堂讨论，增强学习的主动性。教师在教学中还可以适当地介绍自己的科研成果，激发学生的科研兴趣。同时，老师结合科研课题设置一些开放性实验项目，让学生在老师的指导下查阅文献，自主设计实验方案，独立操作仪器设备，分析处理实验数据，撰写研究报告。鼓励学生积极申报大学创新创业训练计划项目和参加全国大学生生命科学联赛等，培养其科研创新能力和实践动手能力，起到科研促进教学的作用。这种教学方式有效提高了学生的综合素质。

四  改革考核评价方式，注重过程考核

在传统的考核方式中， 细胞生物学只进行一次期末考试， 成绩的评定主要取决于期末考试，平时成绩只是以出勤为依据。这种考核方式下，学生靠死记硬背通过期末考试，并没有真正地理解和掌握知识。因此，对细胞生物学的考核方式进行了改革，加强学习过程的考核，课程考核成绩包括平时成绩（40%）和期末考试成绩（60%）2部分（表1）。平时成绩由考勤（10%）、作业（20%）和课堂互动（10%）3部分组成，综合考查学生的学习态度、对章节知识点的掌握程度和课堂的参与度。期末考试采用闭卷考试的形式，内容由基础知识和应用性论述题2部分组成，基础知识部分以名词解释、选择、填空和简答题为主，考查学生对基本理论知识的掌握情况；应用性论述题考查学生综合运用所学知识的能力。平时成绩考核主观性强，为避免评分的随意性，任课老师在教学大纲中要制订出详细的评分细则（表2—表4），并严格执行。这种学习过程考核方式，强化了学生平时对知识的积累，促使学生由被动学习转变成自主探究式学习，从而提高学习效果。

五  教学改革的效果

（一）  提高了学生的学习成绩

细胞生物学知识抽象，学生不容易理解。在以往的考试过程中，由于学生不能准确地理解和记忆细胞生物学相关知识，考试成绩普遍偏低。通过教学方式改革，大部分学生能够积极主动地学习，在教师的引导下，通过查阅相关资料、分析资料，了解细胞生物学的前沿知识。从课堂提问来看，学生对知识的掌握明显扎实很多，从考试成绩来看，普遍有所提高（图1、图2）。

（二）  提高了学生的综合素质

传统教学模式下，学生平时不学习，往往是考试前通过死记硬背来应付考试，没有真正地理解和掌握知识。通过细胞生物学教学改革，学生注重平时知识的积累，形成扎实的专业素养，消除了期末通过突击背诵来应付考试的现象； 课堂讨论充分调动了学生的学习激情，培养了学生分析问题的能力和语言表达能力；学生经过查阅资料，书写作业，由被动学习转变成为主动探求知识，学生的综合素质得到全面提升。获批2项省级大学生创新训练计划项目，发表1篇研究论文。

六  结束语

新农科建设背景下，要求培养具有扎实的专业知识、较强创新实践能力的专业技术人才。细胞生物学是专业基础课，该课程的教学是提高学生专业技能和创新实践能力的重要途径，掌握好细胞生物学知识是后续学习其他专业课的基础。必须按照新农科建设的要求， 更新教育理念，不断创新教学方式，培养学生的创新思维，为国家培养更多、更优秀的创新型人才。