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摘要：文章首先阐述了细胞生物学实验课程多元化教学设计的重要性，然后提出了细胞生物学实验课程 多元化教学设计的要求与路径，最后论述了细胞生物学实验课程多元化教学设计实例。
关键词：细胞生物学实验课程,多元化教学设计,细胞化学染色实验
随着现代信息技术的快速发展，我国科技人才培 养取得了一定的成就，但纵观全局，仍存在一些不足， 如高等教育在培养科技创新人才方面存在重科研轻 教学、重研究生轻本科生、提升人才质量与规模扩张 不协调、对高等教育认知理念有偏差等问题[1] 。因此， 如何在现代信息技术快速发展的背景下对高等教育 教学进行全面改革与创新， 改变传统单一的教学模 式，提升教学质量，进而促进高校人才全面发展仍是 一项重大挑战。
细胞生物学理论课程和实验课程作为高等医学 院校培养学生掌握基础医学知识的优选入门课程，其 教学质量会影响学生对生命科学理论和基础实验技 术的掌握程度[2]。但是在高等院校实际教学中，细胞生 物学实验课程仍存在一些问题[3-5]，如目前细胞生物学 实验课程所采用的教学模式以教师讲解为主，在整个 实验过程中，学生被动地接受教师讲授的知识，并没 有真正投入实验去思考、去探索，导致整个实验教学 过程中学生缺乏自主性与创新性; 教学模式陈旧单 一，重书本，学生感兴趣的东西太少，即教师只是通过 简单的板书或 PPT 列举出实验目的、实验原理、实验 步骤，内容单调乏味，吸引不了学生的兴趣，学生缺乏 动手操作的热情，导致实验操作往往草草了事，长此 以往，不但会使学生轻视实验操作，而且还会弱化学 生的动手操作能力;教师未能及时优化实验操作条件， 还在全部按书照搬，使用以往陈旧的实验方法，导致 实验结果不理想;实验考核体系只看重成绩，缺乏科 学性，导致有的学生为了取得高分，会照抄他人的实 验结果，瞒报自己的实验结果，长此以往，会使学生的 价值观发生偏移，不利于学生身心健康发展 。正因为目前细胞生物学实验课程教学过程中此类问题的存 在，导致实验教学效果往往不尽如人意，因此运用多种教学手段开展多元化实验教学就显得尤为重要。
本文以细胞生物学实验课程中的细胞化学染色 实验为例，详细介绍了通过多元化新型教学模式开展 细胞生物学实验课程的具体教学设计方法和实施路 径。利用多元化教学模式、多环节教学过程、多元素考 核体系，将线上线下多元化新型教学模式完全运用到 细胞生物学实验课程教学中， 可以提升人才培养质 量，促进实验教学改革，为进一步培养具有自主创新 意识和自主创新能力的高素质应用型人才奠定基础。
一、细胞生物学实验课程多元化教学设计的重 要性
细胞生物学作为一门重要的医学基础学科和生 命科学研究领域的前沿学科，在培养学生进行医学基 础理论研究和临床实践研究中发挥着重要作用，被评 为现代基础医学教育五大支柱课程之一[6-7]。而细胞生 物学实验课程作为其理论课程的补充与验证，在细胞 生物学课程教学过程中发挥着至关重要的作用[8] 。细 胞生物学实验课程多年来深受学生的喜爱，但因实验 设备及实验条件有限，教学内容相对滞后，缺乏自主 性与创新性，导致实验教学效果往往不是很理想。
随着时代的发展，现代信息技术正如火如荼地运 用到各个领域，人们对知识的获取也呈现出多元化的 特点 。对学生来说，如若可以从细胞生物学实验课堂 上多元化地获取知识，不但能够更容易地理解与巩固 所学知识，而且能帮助自己开阔视野，拓展思维，打破 定式思维模式[9]，这对其日后发展来说是极为重要的。 因此， 对细胞生物学实验课程进行创新设计探索，摸 索出多元化新型教学模式，不但能进一步加深学生对 理论知识的认知与理解，使学生掌握基本的实验操作 技能，得出更具有代表性的实验结果，而且也能培养 学生的团队合作热情并挖掘学生的创新能力，为进一步培养学生成为复合型创新型人才且以后能顺利进 行科学及临床实践研究打下牢固基础[10]。
二、细胞生物学实验课程多元化教学设计的要求 与路径
(一)要求
细胞生物学实验课程多元化教学设计坚持以线 上线下教学模式为基准，并以“学生为主导、教师为 辅”的模式进行 。这就要求学生成为实验课程的主要 决策者与操作者， 教师则作为参与者进行辅助与指 导， 但这并不意味着学生作为决策者就可以任性妄 为，教师作为旁观者就可以袖手旁观。相反，学生作为 实验课的主要操作者，对整节实验课要有自主学习与 创新创作的能力，并应在掌握本节实验课内容的基础 上，利用互联网等各种新技术多渠道、全方位地构建自身知识体系，学会举一反三、触类旁通，此外，在自 身熟练掌握各项实验操作技术的基础上，还要学会与 同学相互合作，培养团队合作能力 。而教师作为整节 实验课的把控者，不仅要为学生准备好本节实验课所 需的试剂和器材， 还应当给予学生正确的实验指导， 为学生提供当下各种新型的信息化教学技术支持，引 导学生设计出感兴趣且贴近生活的实验内容，并在适 当时机融入课程思政元素，引导学生在学好专业课的 同时，树立正确的世界观、人生观、价值观 。实验完成 后，教师应通过科学合理的实验考核体系对学生进行 评价，并将学生在实验过程中出现的问题和需要改进 的地方及时反馈给学生，帮助学生补充完善本节实验 课内容，从而提高实验操作本领 。教师通过多元化新 型教学模式设计出新的授课方式，改变了传统单一的 教学模式，寓教于乐，在培养学生自主性与创新性的 同时，提高了学生动手操作能力与团队合作热情。
(二)路径
1.让学生自主设计实验，以改变传统授课模式。在 细胞生物学实验课程当节课开始前一周，教师要将实 验课内容布置下去，并根据实验的具体内容和班级学 生的数量，以 4 人一组或 6 人一组的分组方式，将班 级学生划分为若干个小团队，同时每个小团队选取一 名团队负责人，团队负责人要根据实验内容分配实验 任务，而接到任务的学生要各司其职 。如有的学生负 责讲解实验原理，有的学生负责整理归纳实验所需试 剂与器材(需说明试剂与器材在本次实验中发挥的作 用)， 有的学生负责陈述具体实验步骤及实验过程中 需注意哪些问题， 还有的学生负责制作 PPT 讲解等。各小组学生可根据自己的理解去图书馆或利用网络 查阅相关知识，之后根据小组成员之间的相互理解与 讨论，一起自主设计实验，整合出一套团队认为可行 的实验设计方案，最后教师在实验课开始的前一天收 集、整合、分析各小组的实验设计方案，并在开课前一 天晚上通过语音视频软件与学生一起讨论选出适合 本实验的最佳方案，次日学生进行实验操作，实验结 束后教师要根据学生的实验情况及结果与其进行讨 论，并进行评价。
2.融入思政元素，帮助学生构建正确的人生价值 观 。教育的根本目的是立德树人，作为一名教育者， 应当引导学生“先学会做人再做学问”。2020 年 6 月， 教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》， 明确提出要全面推行课程思政建设， 因为课程思政 已成为目前我国高等教育改革的重要内容， 更是构 建中国特色社会主义话语体系的重要部分[11]。在细胞 生物学实验课程中融入思政元素，不但能够作为理论 课课程思政内容的补充， 而且能全面系统地帮助学 生构建正确的世界观、人生观、价值观 。比如，有的实 验课程需要采集动物血液作为实验样品，那么教师在 这堂实验课中就可以融入伦理道德相关知识;有的实 验课需要学生之间相互合作完成， 那么在这堂实验 课中教师就可以插入学生之间互助互利 、合作共赢 的话题; 如果有学生因实验结果不理想而出现抄袭 现象，那么教师可以引入端正学术态度、端正学习思 想的内容，以引导学生端正学习态度，更好地完成实 验任务。
3.采取线上线下相结合的方式，增强课程趣味性。 随着现代信息技术的发展，如何使学生在时间有限的 一堂课内获取最多的知识一直是教师思考的问题[12]。 在细胞生物学实验课程当节课开始的前一周，教师可 以从微信公众号、细胞生物学实验教学网站、中国大 学 MOOC 在线课程平台中的在线开放课程中选出一 些与本节实验课程相关的微视频发给学生，让学生在 没上课之前先了解本节实验课程的大概内容，学生也 可以通过各种网络平台搜索自己感兴趣的且与本节 实验课相关的内容发到班级微信群或 QQ 群，与同学 交流讨论，从而提升学生上实验课的兴趣 。课后教师 可以运用智慧教学工具如雨课堂等及时与学生进行 沟通交流，如学生可以将实验课中遇到的问题及时反 馈给教师，教师也可以让学生对自己本节实验课的带 教满意度进行评价， 从而实现教师与学生的共同进步、共同成长。
4.完善课程考核体系，使其更具科学性。实验考核 是检验学生对实验内容掌握情况的重要途径，但绝不 能只看实验成绩，因此设计多元化考核体系显得尤为 重要。细胞生物学实验课程多元化实验考核体系的设 计主要包括四个部分 。①实验前自主学习(20%) 。这 部分的设计主要是为了培养学生自主学习的积极性、 创新性，为学生以后在科研工作中学会自主设计实验 打牢基础 。②实验操作(30%) 。这部分的设计主要是 为了让学生熟练掌握基本的实验操作，提高学生的动 手能力 。③实验结果(30%) 。这是验证学生自主性设 计的实验是否可行或实验操作是否正确的重要途径。 ④实验讨论 20%。这部分的设计主要是为了培养学生 在团队合作中发现、解决问题的能力。
三、细胞生物学实验课程多元化教学设计实例
笔者现结合细胞生物学实验课程中细胞化学染 色实验的实例，对细胞生物学实验课程多元化教学创 新设计加以具体阐释。
(一)设计要求
传统的细胞化学染色实验教学模式是“教师讲解 为主，学生按照教师讲解的实验过程逐步进行验证”， 这往往导致学生缺乏一定的创新性与自主性。而笔者 设计的细胞化学染色实验以“学生为主、教师为辅”的 模式进行，具体而言，教师上完理论课后，在实验课开 始的前一周将细胞化学染色实验的任务布置给学生， 学生以四人为一组，结合理论课上教师所讲的知识在 学校图书馆或利用网络查阅文献，并根据小组成员之 间的相互理解与讨论，自主设计实验方案，明确具体 的实验操作流程及实验过程中的注意事项等。教师在 实验课开始的前一天收集、整合、分析各小组的实验 设计结果，并在开课前一天晚上通过腾讯会议与学生 一起讨论选出适合本实验的最佳方案而后进行实验 操作，实验结束后通过雨课堂与学生进行讨论与答疑。
(二)设计内容
根据细胞生物学理论课程所讲授的知识，构成细 胞的化学成分主要包括两大类，即无机化合物和有机 物 。蛋白质(酶) 、核酸和糖类等作为细胞成分中的有 机物在细胞生命过程中发挥着至关重要的作用，其中 最主要的是蛋白质和核酸，因此，细胞化学染色实验 教学设计内容主要包括以下两个方面：①定位、定性 分析细胞内的酸性蛋白和碱性蛋白;②定位、定性分 析细胞内的脱氧核糖核酸(DNA) 和核糖核酸(RNA) 。为了增强课程的趣味性，使实验课更贴近生活，笔者 设置了学生之间采取手指末梢血进行观察，并与动物 细胞化学成分做对比的实验。
在本次实验课开始前，教师引导学生在微信群分 享自己感兴趣的关于蛋白质组成和核酸检测相关的 小视频，以此激发学生的学习兴趣 。本次实验中学生 用到的实验相关试剂与器材，教师均在实验前准备就 绪， 本次实验所用的试剂主要是 0.2%酸性固绿和 0.2%碱性固绿及甲基绿-派洛宁混合染液， 所用的动 物血液样品来自牛蛙，教师在实验前已联系学校动物 实验中心提前送来备用 。由于本次课程需要进行牛蛙 心脏抽血，因此教师在实验课讲授中融入的课程思政 元素就是动物伦理道德方面的内容。
(三)设计步骤
细胞生物学实验课程教师通过收集、整合、分析 各小组设计的细胞化学染色实验方案，并与学生进行 交流讨论，选出了本次实验最佳实施方案 。本次实验 用到的试剂与器材如下： 试剂包括 0.2%酸性固绿、 0.2%碱性固绿 、 甲基绿-派洛宁混合液、5%三氯乙酸 (分析细胞内蛋白成分时消除核酸影响) 、95%乙醇(固 定作用) 、新鲜牛蛙心脏血液、学生手指末梢血液;器 材包括牛蛙板、蛙钉、解剖手术盒(含剪刀、镊子、解剖 探针) 、染色盘、吸管、吸水纸、载玻片、显微镜、一次性 采血针。
定位、定性分析细胞内酸性蛋白和碱性蛋白具体 操作步骤如下。①取材涂片。传统的取材方法是解剖 牛蛙，暴露心脏，打开心包，剪开心包一角，用棉签蘸 取血液涂片(由于血液里可能混合组织液及其他液体， 从而导致染色结果不是很理想) 。本次实验设计的取 材方法是解剖牛蛙，暴露心脏，打开心包，剪开心包 膜， 用 5 mL 注射器吸取少许肝素钠溶液后直接心脏 抽血(防止血液被污染)，将干净血液滴在载玻片上， 用棉签蘸取轻轻涂一层，晾干备用;学生手指末梢血 利用一次性采血针采血后将血液滴在载玻片上，用棉 签蘸取轻轻涂一层，晾干备用 。②将制备好的载玻片 置于 95%乙醇中固定 5~10 min，自然风干 。③将完全 风干的载玻片置于 5%三氯乙酸溶液中 30 min， 去除 核酸影响，此步骤在 60 ℃的水浴锅中进行操作。④将 经 5% 三氯乙酸 溶液处理过 的两张载玻 片分别用 0.2%酸性固绿溶液染 10 min，碱性固绿溶液染 20 min (传统染液浓度为 0.1%， 本次实验设计的染液浓度为 0.2%) 。⑤冲洗染液，用吸水纸吸取多余水分，在显微镜下观察实验结果并做好标记。
定位、定性分析细胞内脱氧核糖核酸(DNA) 、核 糖核酸(RNA) 具体操作步骤如下：①取材涂片同上 述; ②将制备好的载玻片置于 95%乙醇中固定 10 min， 自然风干; ③在完全风干的载玻片上滴加甲基 绿-派洛宁混合液进行染色(由于甲基绿分子所带电荷 数与 DNA 分子有很强的亲和力， 可将分布在细胞核 中的 DNA 染成绿色; 派洛宁分子只有一个相对的正电荷仅与 RNA 分子结合， 可使分布在细胞质和核仁 中的 RNA 染成红色[13])，染色时间为 30 min;④冲洗 染液，用吸水纸吸取多余水分，在显微镜下观察实验 结果并做好标记。
(四)成效分析
学生所做的细胞内酸性蛋白、碱性蛋白、脱氧核 糖核酸(DNA) 、核糖核酸(RNA) 化学染色分布结果展 示如图 1 所示。
实验结束后，笔者采用问卷调查的方式对所在学 校 2021 级基础医学班 43 名参与实验设计与探索的 学生的满意度进行了调查，结果如表 1 所示。
调查结果显示，学生对本次实验的设计与探索十 分满意者占大多数，这说明本次实验课程的设计与探 索是可行的。基于此，在以后的教学中，教师应当总结 经验，不断优化，争取将相关经验运用到不同的实验 课程中，使学生受益达到最大化。
四、结语
随着时代发展与人才强国战略的部署，我国教育 教学改革事业在不断推进和深化，实验教学作为教育 教学改革中的重要部分，也在不断进行摸索与探究[14]。 本文对细胞生物学实验课程进行了多元化教学设计 探索，效果显著，表示十分满意的学生占大多数。本次 实验课程设计效果可为其他高校相关实验课程改革 设计提供启发与借鉴，且在以后的实验教学中，教师 应当基于此设计探索出更适合学生发展的教学实施 方案，争取培养出更多的复合型创新人才。
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