“1-2-N”模式下醫學細胞生物學創新實踐

　　摘要：醫學細胞生物學在線開放課程圍繞高階性、創新性和挑戰度，創新性提出了基于1條主線、2個分支和N個去向的“1-2-N”模式。通過“1-2-N”模式，教師圍繞優質教學資源在線開放、信息化新體例教材出版發行、線上線下混合式教學模式創新、以學生為中心的師資隊伍建設等方面進行了系統性課程改革和推廣應用。教學實踐表明，基于“1-2-N”模式的醫學細胞生物學課程，既豐富了在線開放課程的內涵，又提高了教師教學和人才培養的質量。

　　關鍵詞：“1-2-N”模式;醫學細胞生物學;挑戰度;創新性;高階性

　　2018年，為進一步推動在線開放課程的建設和應用，教育部提出將信息技術進一步與教育教學融合，推進優質在線開放課程資源的共享，以實現高等教育高質量和內涵式發展[1]。作為一種新生事物，在線開放課程在推動傳統講授課堂改革、豐富教學形式和跨區域實現教育公平等方面展現出了巨大的優勢，大批教師投身于在線課程的建設，通過不斷完善和提升優質教學資源，深刻影響了我國的高等教育教學改革[1,2]。作為這場教育變革中的一份子，西安醫學院細胞生物學與遺傳學教研室聯合西安交通大學第一附屬醫院麻醉科，本著應用驅動、建以致用和以學生為中心的理念，基于“1-2-N”模式，進行了醫學細胞生物學在線開放課程建設及線上線下混合式創新實踐，取得了一定的實踐經驗。

　　1 課程建設醫學細胞生物學在線開放課程，以教育部提出的“把建設與應用在線開放課程作為深化教學改革、提高教學質量的重要抓手”為基礎[1]，針對傳統醫學細胞生物學課程中限制人才培養質量的各種壁壘，創新性提出基于1條主線(中心法則)、2個分支(游離核糖體、附著核糖體)和N個去向(蛋白質的多個不同作用場所)的“1-2-N”模式，圍繞“高階性、創新性和挑戰度”，基于本科教學中的10章34節內容，開發了53個教學視頻，視頻總長500余分鐘[3,4]。課程經更新完善，2018年底正式登陸東西部課程聯盟(智慧樹)并被多所學校引進為學分課。歷經4年實踐檢驗，醫學細胞生物學在線開放課程被認定為陜西省精品在線開放課程。

　　為完善與新技術相融合的教育教學方式方法改革，推動“學習革命”向“質量革命”縱深發展，以精品在線開放課程為藍本，進一步構建創新型教學體系，經過線下多種教學模式改革實踐，獲批陜西省線上線下混合式一流課程和首批國家級一流本科課程。

　　2 解決的主要教學問題

　　2.1 創新性提出 “1-2-N” 模式, 建設有挑戰度的精品在線開放課程傳統醫學細胞生物學課堂主要以分割式闡述各細胞器或組分的形態、結構及功能(結構體系)為主線授課，灌輸式的教學方式讓學生難形成完整的知識體系[5]。為此，我們提出“1-2-N”模式[3]，通過由1條主線、2種核糖體類型和N個蛋白質去向構成的蛋白質知識體系，以完整的細胞亞顯微結構為載體，突出各細胞結構在功能和發生上的相互聯系，體現清晰的學習路線。

　　首先，按細胞膜、細胞核、核糖體、內膜系統、線粒體、細胞骨架、細胞分裂、細胞連接、細胞分化、細胞衰老的順序調整教學章節，“細胞核→核糖體”體現DNA→RNA→蛋白質的中心法則，“核糖體→內膜系統”體現附著核糖體及其合成的蛋白質(如溶酶體酶蛋白前體)向糙面內質網、高爾基復合體、溶酶體等細胞器的轉運途徑，“核糖體→線粒體”“核糖體→細胞骨架”“核糖體→細胞核(細胞分裂)”“核糖體→細胞連接”分別體現“游離核糖體及其合成的蛋白質向線粒體(如細胞色素b2)、微絲(如肌動蛋白)、微管(如微管蛋白)、中間纖維(如角蛋白)、細胞核(如核糖體蛋白)等的轉運途徑。

　　然后，基于“1-2-N”模式，教師轉變職能，對教學中的34節內容進行梳理和深度挖掘，開發出53個優質教學視頻。這些視頻可單獨學習，又可通過碎片化的知識點相互聯系。在線開放課程授課教師，通過使用思維導圖等學習方法[6]，輔以直播互動和小組討論課，引導學生逐步建立知識聯系，并達到讓學生獨立構建含400個知識點的三維細胞亞顯微結構知識體系的目標，體現課程的挑戰度。

　　2.2 發揮學生的主體性作用, 推進線上線下混合式教學創新

　　將精品在線開放課程資源用于本校教學實踐[4]。線下教學的前三次授課，教師通過在課程中穿插思維導圖、資料檢索、列表比較等內容，培養學生的自主學習能力，讓學生理解什么是“1-2-N”模式，并基于“1-2-N”模式培養學習方法。然后，將細胞亞顯微結構與各種臨床疾病有機結合[7]，基于“長沙嬰兒患怪病，血液竟是乳白色”“原來兩個A型血可以生出來O型血”等新聞案例，以及“合成蛋白的機器又是由蛋白質裝配形成的，先有雞還是先有蛋”等課堂辯論賽提出高階性問題，開展翻轉課堂教學，讓學生動手實踐“1-2-N”模式，以繪制細胞亞顯微結構圖為載體，將碎片化的知識內化吸收，實現三維知識體系貫通[4]。

　　針對我校2018級全科醫學本科專業的178名學生的教改研究結果表明，基于在線課程的“1-2-N”模式翻轉課堂改革，能有效提升學生的隨堂測驗成績(從14.0±5.7分提高到20.6±2.6分)和細胞結構功能圖成績(從16.8±4.0分提高到21.9±4.1分)，成績分別提升了47%和31%[4]。問卷調查結果表明，基于“1-2-N”模式的翻轉課堂教學設計合理，有利于培養學習方法，同學對自身實踐能力、課程認可度和學習積極性的打分分別提高了7%、27%和37%[4]。

　　2.3 創新教材

　　體例加豐富課外實踐, 助力學生綜合能力培養與12所兄弟院校的資深教師合作，將“1-2-N”模式寫入創新型《醫學細胞生物學》理論教材，出版并推廣到全國多個省份[8]。教材中知識實踐應用案例等資源豐富，在展現前沿知識的同時，將課程思政元素、辯證思維和發展觀點等融入教材中[9,10]。

　　(1)課程思政元素。通過諾貝爾生理學或醫學獎得主馬歇爾為研究幽門螺桿菌拿自己做實驗的例子，激發學生投身醫學事業的熱情。通過普及幽門螺桿菌感染的危害和特性，引導學生關愛自己的父母和身邊的老人，鼓勵青年學生將醫學知識學以致用并惠及家庭社會。

　　(2)辯證思維。蛋白質是由核糖體合成的，但核糖體又是由rRNA和蛋白質構成的，試問先出現蛋白質還是先出現核糖體? 通過課堂辯論，讓學生強化歸納演繹、分析綜合、抽象具體等理性思維方法，明白一些似是而非的生物學問題的本質。

　　(3)發展觀點。細胞膜的分子結構模型研究經歷了片層結構模型、單位膜模型、流動鑲嵌模型、脂筏模型等，這是一個聯系發展的過程。要用發展的眼光看待醫學細胞生物學的過去、現在和將來，明白知識更新的重要性和必要性。創新教材配合精品在線開放課程，一方面讓學生有效實現了與基礎、臨床課程的銜接和延伸，另一方面激發了教師指導學生開展大創項目申報、互聯網+競賽、撰寫專利論文等活動的熱情，為學生鍛煉解決實際問題的能力，實現知識、能力和素質的有機融合提供了平臺[11]。創新體例的教材，既豐富了課程內涵，又提高了教學和人才培養質量，師生魚漁兼得。

　　3 推廣應用效果

　　3.1 醫學細胞生物學精品在線開放課程, 積極服務學生、教師和社會醫學細胞生物學精品在線開放課程已經在智慧樹網運行了8個學期，始終對高校和社會學習者免費開放。現共有來自中國醫科大學、石河子大學、山西醫科大學、安徽中醫藥大學、大連大學、長春中醫藥大學、延安大學、大連海洋大學等32所學校的1.9萬名學生選課學習。師生和生生互動累計24.5萬次，產生了大量知識碰撞。課程結束后的學生調查問卷結果顯示，同學們對教師團隊認真負責的授課、精心設計的教學內容給予了高度肯定。課程建設過程實現了主講教師向教學資源開發者的轉變[4]。

　　基于“1-2-N”模式和核心知識點分布，參與課程建設的教師就教學內容進行反復推敲，設計了53個相對獨立而又相互聯系的優質教學視頻，精心準備了主題為“貫穿中心法則的細胞——DNA→RNA→蛋白質”和“蛋白質的合成、加工及轉運”的直播課，撰寫了近20萬字的講稿。精品在線開放課程的建設促進了青年教師的快速成長，加強了教學團隊的相互協作，也提升了教師的課堂教學水平。

　　此外，在線課程受到多所高校一線老師的認可，課程設置的主題為“附著核糖體介導的蛋白質合成過程及蛋白質轉運途徑”和“游離核糖體介導的蛋白質轉運途徑”的校內討論課，方便兄弟院校的教師進行SPOC混合式教學實踐。現已累計SPOC選課學校25校次，選課學生總計近萬人。高校老師的教學實踐表明，課程既發揮了教師啟發和引導教學過程的主導作用，又充分體現了學生學習的主動性和積極性。

　　3.2 創新型理論教材和課堂教學改革, 助力學生全面成長作為精品在線開放課程建設的一個重要延伸和理論實踐，我們突破傳統教材限制，出版了基于“1-2-N”模式的創新型《醫學細胞生物學》理論教材，被陜西、湖南、江西等省份的多所院校使用。

　　2021年，教材發行《醫學細胞生物學》第2版[8]。創新型教材采用蛋白質體系，突顯學生的主體性作用，由于教材在體例改革等方面的突出亮點，獲當年陜西省高等學校優秀教材一等獎[12]。將課程基礎知識與科學前沿相聯系，將理論與臨床疾病相結合，讓老師和學生教學相長[13]。在實踐過程中，任課教師積極發揮主動性，開展了形成性評價等多種形式的教學改革[14,15]。就形成性評價而言，針對檢驗本科專業學生，參照圖1中的核心知識點，在教學第4周、第6周、第9周和第13周，安排有關細胞膜、細胞核、內膜系統、細胞周期的隨堂測驗。在教學第3周、第7周、第8周和第10周，以新聞案例、病例分析、課堂辯論等形式，進行有關受體介導的胞吞作用、核仁的結構及功能、溶酶體的發生、游離及附著核糖體合成蛋白的不同去向等內容的討論。

　　學生以隨機分組的形式完成討論并提交小組作業，采取小組互評、教師點評的形式，從學習方法培養、解決問題能力提高等方面進行評價。結果表明，學生隨堂測驗的得分率由45.2%±5.3%逐漸上升到75.1%±5.0%，期末考試成績平均分也由71.1±7.3分提高到76.2±6.8分。在提高學生成績的同時，借鑒BOPPPS實驗教學模式[16]，通過科研實踐助力學生全面成長，指導學生獲批國家級大創項目等近20項，指導學生發表論文8篇，指導學生獲互聯網+省賽銀獎等9次，指導學生第一人申報專利4項，學生參與申報專利22項。

　　4 結語

　　在教學實踐中，通過提出1個中心法則、2種核糖體類型和N個蛋白質去向的“1-2-N”模式，重構醫學細胞生物學的教學體系，結合“兩性一度”的建設要求，首先完成了醫學細胞生物學在線開放課程建設。然后，推動教師職能轉變，以在線開放課程為藍本，實施雙語課程、對分課堂、形成性評價等教學改革，進行了豐富的線上線下創新型教學模式改革實踐。最后，出版《醫學細胞生物學》理論教材，通過“1-2-N”模式更新教材內容，升級教材體例，實現整體的融會貫通，便于教師探索新的教學方法，便于培養學生的科學思維。

　　回顧教學實踐，仍存在以下不足。如部分學生進行在線課程學習的時候流于形式。在繪制細胞亞顯微結構圖時，喜歡將課本上已經構建好的部分知識體系直接復制，缺少了獨立思考的過程。不習慣以循序漸進的方式培養和實踐學習方法，喜歡機械記憶知識應付考試。針對這些不足，下一步實踐中，將從調整考試成績中平時表現的比例、分階段總結和點評細胞亞顯微結構圖、加大翻轉課堂中臨床案例的使用比例、將學習方法向教研室教授的其他課程(如醫學遺傳學)延伸等方面進行嘗試，最大程度服務好學生。

　　參 考 文 獻

　　[1] 林蕙青. 推動信息技術與教育教學深度融合實現高等教育高質量內涵式發展. 中國大學教學, 2018, 1: 4-6,9

　　[2] 周芳亮, 宋嵐, 程莉娟, 等. 課程思政在醫學院校生物化學在線精品課程建設中的探索與實踐. 生命的化學,2021, 41(9): 2083-2087

　　[3] 沙保勇, 馮浩, 劉碧波, 等. 以蛋白質為核心的醫學細胞生物學課程改革. 重慶醫學, 2017, 46(24): 3442-3444

　　[4] 沙保勇, 李媛, 馮浩, 等. 基于在線課程的醫學細胞生物學翻轉課堂改革探討. 中國醫藥導報, 2020, 17(25): 73-75, 79

　　[5] 馮浩, 沙保勇, 景曉紅. 淺析高等醫科院校醫學細胞生物學教學面臨的挑戰和對策. 陜西教育(高教), 2015, 12:61

　　[6] 張玉萍, 頓圓圓, 金紹靜, 等. 思維導圖在醫學細胞生物學課程教學中的應用. 中國優生與遺傳雜志, 2020, 28(10): 1288-1291

　　[7] 李善妮, 文斗斗, 李杰, 等. 以“細胞”與“疾病”融合為內容主線的細胞生物學課程模式. 中國細胞生物學學報,2021, 43(5): 1041-1048

　　[8] 景曉紅. 醫學細胞生物學第2版. 西安: 世界圖書出版西安有限公司, 2021: 1-293

　　作者：沙保勇1*， 李 媛1， 景曉紅1， 高 巍

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