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Practice of teaching reform in Cell Biology course under the background of new quality productivitive forces

  • YU Simiao 1 ,
  • SUN Hunan 1 ,
  • HAN Yinghao 1 ,
  • ZHOU Yantong 1 ,
  • FANG Shumei 1 ,
  • CAO Ning 1 ,
  • DU Yanli 2 ,
  • LI Ximei 1 ,
  • BI Shaojie 1
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  • 1. College of Life Science and Technology, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China
  • 2. College of Agriculture, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China

Received date: 2025-01-14

  Online published: 2025-07-17

Abstract

Against the backdrop of new quality productivitive forces leading the high quality development of technology, applied undergraduate education needs to cultivate high quality skilled talents. Cell biology, as an important branch of Biology, lays the foundation for the development of life sciences through its research achievements. This article focused on the integration of the concept of new quality productivitive forces into Cell Biology course, exploring the cultivation of high quality talents with the skills required for new quality productivitive forces, promoting the development of the biotechnology industry, and facilitating the integration and utilization of scientific and technological resources. Introducing the concept of new quality productivitive forces in the process of curriculum reform and updating course content; innovativing teaching models to stimulate students’ innovative potential; building an integrated practice platform for industry university research, promoting innovative teaching models, updating course content, and optimizing resource integration. By reforming the teaching of this courses, students’ learning initiative and professional identity can be enhanced, while their practical ability and scientific research literacy can be strengthened, providing talent cultivation support for promoting the development of new quality productivitive forces.

Cite this article

YU Simiao , SUN Hunan , HAN Yinghao , ZHOU Yantong , FANG Shumei , CAO Ning , DU Yanli , LI Ximei , BI Shaojie . Practice of teaching reform in Cell Biology course under the background of new quality productivitive forces[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2025 , 31(13) : 111 -114 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.13.028

作为前沿科技领域,生物学相关研究成果和创新应用是新质生产力的重要组成部分[1]。细胞生物学课程理论知识更新迭代较快,在夯实学生理论基础的同时,强化实验技能与跨学科思维培养,为科技创新和产业发展输送新人才[2]。潘传英等[3]基于该课程的教学特点,提出增加预习导读讲义与小组式反馈的教学模式。崔继红等[4]强调在授课过程中,应强化师生互动,突出学生主体作用,调动学生学习积极性,发挥其主观能动性。
本文将新质生产力理念引入细胞生物学课程教学改革,围绕课程与新质生产力的相互联系,通过项目式学习和产学研一体化平台,进行思政教育、信息赋能和知识重构等教学改革,为培养适应产业发展需求的高水平人才提供新路径。

1 新质生产力理念融入细胞生物学课程

1.1 培养具备新质生产力所需技能的高素质人才

该课程涵盖深厚的基础理论,同时注重实验技能的培养,尤其强调在前沿科学和技术领域,激发学生的创新潜能,提升其多学科交叉应用能力[5]。新质生产力是一种以创新驱动的新型生产力形态,其具备高科技、高效能和高质量的特点。该课程教学改革致力于优化教学内容和方法,以更好地适应新质生产力的发展需求。

1.2 推动生物技术产业的发展

该课程的研究成果在促进生物技术产业的发展中发挥重要作用。以高等教育出版社出版的“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《细胞生物学(第5版)》为例,第二章第四节讨论的基因编辑技术在医学和农学领域的应用,为遗传疾病治疗和作物性状改良提供了有效手段。在生物类新产品的研发及工艺优化方面,细胞生物学研究亦有较大贡献。

1.3 促进科技资源的整合与利用

该课程教学可有效促进科技资源的整合与利用。通过建设高水平实验室,整合科研设备和资源,提供先进的实验平台;推动高校、科研机构和企业合作,形成产学研一体化的创新体系,加速科研成果的转化和应用[6];培养和引进高水平科研团队,提升科研整体实力,为新质生产力的发展提供人才支持。

2 细胞生物学课程教学改革的实践路径

2.1 引入新质生产力理念,更新课程内容

在课程内容设计上,紧密结合新质生产力的核心理念,强化学生对前沿科技与产业发展的理解。例如,基因编辑、细胞基因改进技术、反义寡核苷酸、TCR-T细胞疗法、干细胞与免疫细胞应用、器官芯片以及智能仿生皮肤等前沿生物技术,均与细胞生物学课程有着密切联系。通过学习课程知识,学生可以深入理解这些前沿技术的基本原理和应用场景,为未来的科研和临床实践打下坚实基础。

2.2 创新教学模式,激发学生创新潜能

在该课程中,“讲授式”教学模式已难以满足新质生产力对人才培养的需求。项目式学习鼓励跨学科合作[7],学生在学习该课程之前,已完成了分子生物学、生物化学、微生物学等课程的学习,具备一定的生物学专业基础。因此,鼓励学生加入教师的科研项目,引导其主动探究细胞生物学的核心问题,使其从问题出发,自主设计实验方案并实践操作,以实验操作为核心强化技能训练,培养其科学研究能力、创新思维和团队协作精神,从而更好地适应现代生物学研究的复杂性和综合性要求。此外,充分应用在线教学平台,通过数字化资源促进灵活学习。课前,学生通过文献检索获取或合成小分子化合物库,设计并执行高通量药物筛选实验,设置不同浓度梯度和对照组,通过实验课程检测细胞存活率,绘制剂量—反应曲线,筛选具有显著抑制作用的候选药物并计算相关数值。有进一步探究意愿的学生,可以研究候选药物的作用机制,通过Western blot或qPCR验证其对信号通路或细胞活性的影响。课后,撰写实验报告,展示成果。通过项目研究,学生可以掌握药物筛选的核心技术,有助于培养其自主学习和数据分析能力。

2.3 构建产学研一体化实践平台

在该课程教学中,构建产学研一体化实践平台是促进新质生产力发展的有效途径之一。与企业、科研机构深度合作,邀请企业专家参与课程设计和教学,为学生提供更丰富的实习和实训机会和科研资源;鼓励学生参与科研项目,设计融入生物信息学、免疫学、分子生物学等多学科知识的实践项目,如细胞培养工艺优化和创新药物研发等;开设创新创业课程,支持学生基于课程研究成果进行创业项目孵化,以提升其实践能力和创新能力,并推动学术研究与产业需求的有效对接,促进新质生产力的发展。

3 新质生产力背景下的课程教学改革实践

3.1 强化思政引领,激发学生主动学习

在该课程教学中,注重强化思政引领。通过挖掘和融入思政元素,如介绍科学家的奋斗历程及其科研成果的社会价值,激发学生的使命感和责任感。以课程导入环节为例,将部分诺贝尔奖得主的开创性研究与课程内容进行关联,引导学生树立正确的科学观和价值观;通过设计“细胞生物学助力农业现代化”的教学案例,展示该学科在解决实际问题中的重要作用。

3.2 数字信息赋能,实现课堂内外联动

充分利用数字信息技术,构建线上学习资源库,包括教学视频、习题库、思考题库和拓展阅读等,为学生提供便捷的学习支持。通过线上线下有机结合,实现课堂内外的有效联动。在课堂教学中,梳理知识主线,剖析重难点,与学生展开深度互动,提高教学效果。以“细胞信号转导”专题教学为例,通过线上预习与线下讨论相结合,学生对知识点的掌握度明显提升。课后,学生利用线上资源库及时复习和深度思考,进一步巩固所学知识,自主学习和深度学习积极性有所提高。此外,提出高校细胞生物学实验课程数字资源库建设的建议与方案[8]。利用数据资源库进行虚拟仿真实验模拟,提升学生实验操作和设计能力。

3.3 知识重构整合,提升课程高阶性

新质生产力背景下,对课程内容进行重构整合,融入学科前沿进展和实际问题,提升课程的高阶性和实用性。设计专题式教学方法,将课程划分为10个专题学习活动,从知识目标、技能目标两个维度明确学习成果目标,并细分出25个能力指标点。将认知的不同层级由初级到高级分为识记(L1)、理解(L2)、应用(L3)、分析(L4)、评价(L5)。课程成果目标与能力指标点关系如表1所示。
表1 课程成果目标与能力指标点关系
编号 名称 目标维度 成果目标 能力指标点 认知过程维度
专题一 细胞的基本概念与结构 知识目标 理解细胞的基本概念和细胞学说的建立过程及其意义 识记细胞学说的主要内容和历史背景等 L1,L2
掌握细胞的基本类型和病毒与细胞的关系 了解病毒的定义及其与细胞的关系等 L1,L2
技能目标 熟练使用光学显微镜和电子显微镜观察细胞形态结构 正确操作光学显微镜和电子显微镜等 L3,L4
专题二

细胞生物学

研究方法

知识目标 掌握常用的细胞形态结构观察方法 识记光学显微镜和电子显微镜的工作原理等 L1,L2
了解细胞及其组分的分析方法和细胞培养与工程的基本技术 了解细胞培养的基本步骤和条件等 L1,L2
技能目标 设计完成显微镜观察和分子生物学实验 独立完成分子生物学实验等

L3,L4,

L5

专题三 细胞内的物质运输与能量转换 知识目标 理解膜转运蛋白和ATP驱动泵在小分子和离子跨膜运输中的作用 识记膜转运蛋白和ATP驱动泵的定义等 L1,L2
掌握胞吞作用和胞吐作用的过程及其在细胞信号转导中的应用 理解胞吞作用和胞吐作用的主要步骤等 L1,L2
技能目标 设计完成膜转运蛋白和胞吞作用的实验 独立设计膜转运蛋白实验;独立进行胞吞作用实验等

L3,L4,

L5

专题四

细胞骨架与

细胞运动

知识目标 掌握细胞骨架的组成及其在细胞运动中的作用;理解微管、微丝和中间丝的结构与功能 识记细胞骨架的定义;理解细胞骨架在细胞运动中的作用;识记理解微管、微丝和中间丝的定义、结构与功能特征等 L1,L2
技能目标 设计完成细胞骨架相关的实验 独立设计细胞骨架观察实验;独立操作微丝和微管实验

L3,L4,

L5

专题五

细胞核与

基因表达

调控

知识目标 理解细胞核的结构及其在基因表达调控中的作用;掌握核糖体的结构和功能 识记细胞核的主要结构成分;理解细胞核在基因表达调控中的作用;理解核糖体在蛋白质合成中的功能 L1,L2
技能目标 设计完成基因表达调控和蛋白质合成的实验 独立设计基因表达调控实验;独立进行蛋白质合成实验

L3,L4,

L5

专题六

细胞信号

转导与

调控

知识目标 理解细胞信号转导的基本原理和主要类型 识记细胞信号转导的基本定义;了解细胞信号转导的主要类型 L1,L2
掌握G蛋白偶联受体和酶联受体的结构与作用机制 理解G蛋白偶联受体和酶联受体的结构与作用机制 L1,L2
技能目标 设计完成细胞信号转导的实验 独立设计细胞信号转导实验;独立进行G蛋白偶联受体和酶联受体实验 L3,L4
专题七

细胞周期与

细胞分裂

知识目标 掌握细胞周期的基本概念和各时期的主要事件 识记细胞周期的定义;理解细胞周期各时相的主要事件和机制 L1,L2
理解有丝分裂和减数分裂的过程及其生物学意义 识记有丝分裂和减数分裂的定义;理解有丝分裂和减数分裂的过程及其生物学意义 L1,L2
技能目标 设计完成细胞周期同步化和有丝分裂的实验 独立设计细胞周期同步化实验;独立进行有丝分裂实验观察

L3,L4,

L5

专题八 细胞增殖调控与癌症 知识目标 理解细胞增殖调控的基本机制;掌握癌细胞的特征及其与基因突变的关系 识记理解细胞增殖调控的关键因子和机制;理解癌细胞与基因突变的关系 L1,L2
技能目标 设计完成细胞增殖调控等实验 独立设计细胞增殖调控实验 L3,L4
专题九

细胞分化

与干细胞

知识目标 理解细胞分化的基本概念和影响因素;掌握干细胞的分类和功能 识记理解细胞分化的关键影响因素;理解不同类型的干细胞及其功能 L1,L2
技能目标 设计完成细胞分化的实验 独立设计细胞分化实验;独立操作细胞分化实验

L3,L4,

L5

专题十

细胞衰老与

程序性死亡

知识目标 理解细胞衰老和细胞程序性死亡的基本概念和机制 理解细胞衰老的主要机制;理解细胞程序性死亡的主要分子机制 L1,L2
技能目标 设计完成细胞衰老与程序性死亡的实验 独立设计细胞衰老实验;独立操作细胞程序性死亡实验

L3,L4,

L5

3.4 创新项目拓展,强化理论指导实践

通过拓展大学生创新实验项目、更新实验内容等方式,强化理论指导实践的教学环节。定期组织创新成果展示与交流活动,激发学生的学习动力和创新意识。教师多次指导学生参加国家级及省级大学生创新创业训练计划项目、中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛等活动,学生科研兴趣明显提高,深造录取率全面提升。同时,该课程教学改革推动项目组教师育人水平提高,教师团队多次主持省级及校级教学改革项目10余项。这有效提升了学生的创新能力和实践技能,为教师的专业发展和教学改革提供了坚实基础。

4 结语

在新质生产力背景下,本文紧扣细胞生物学课程教学实践,对课程内容进行教学改革实践探索。通过思政引领、数字信息赋能、知识重构以及实践技能强化等多维度的教学模式创新,坚持以学生为中心,激发其学习兴趣与创新意识,显著提升了课程教学质量。积极引入学科前沿知识与跨学科内容,为学生提供丰富的学习资源,使其专业认同感和实践能力明显增强。本文为培养新农科专业人才提供参考。
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Outlines

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