課題驅(qū)動(dòng)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與評(píng)價(jià)

劉 文， 胡 巍， 盛桂華， 孟春曉， 宋新華

（山東理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東淄博 255049）

課題驅(qū)動(dòng)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與評(píng)價(jià)

劉 文， 胡 巍， 盛桂華， 孟春曉， 宋新華

（山東理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東淄博 255049）

培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的人才，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)是教學(xué)改革的中心環(huán)節(jié)。以生命科學(xué)學(xué)院09級(jí)三個(gè)專業(yè)的學(xué)生為樣本，進(jìn)行課題驅(qū)動(dòng)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐，并根據(jù)布盧姆教學(xué)理論，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷等形式從學(xué)生情感領(lǐng)域、技能領(lǐng)域和認(rèn)知領(lǐng)域三個(gè)層面進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，課題驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠突出學(xué)生主體地位，有利于學(xué)生良好的情感、態(tài)度、價(jià)值觀的養(yǎng)成并進(jìn)而推動(dòng)認(rèn)知與技能的有效發(fā)展。通過(guò)轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、改革教學(xué)評(píng)價(jià)方法，提高了教學(xué)水平，培養(yǎng)了學(xué)習(xí)者的可持續(xù)發(fā)展能力。

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)評(píng)價(jià);布盧姆教學(xué)理論

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)改革的不斷深入和高校辦學(xué)規(guī)模的擴(kuò)大，高等教育的大眾化特征日漸凸顯，隨之而來(lái)的是教育理念和教育模式的變革。社會(huì)發(fā)展需要高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才，而加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要手段。學(xué)生通過(guò)親歷體驗(yàn)，既可以著眼于知識(shí)與技能形成的過(guò)程，又可以學(xué)會(huì)掌握這種知識(shí)與技能的方法，知其然又知其所以然，在實(shí)踐過(guò)程中孕育積極的情感態(tài)度和正確的價(jià)值觀，并最終內(nèi)化為個(gè)性化特征，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，達(dá)成教育目標(biāo)［1-3］。

分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程及農(nóng)林、醫(yī)學(xué)等相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是生命科學(xué)領(lǐng)域融技術(shù)前沿性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性于一體的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程［4］。但是傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式中普遍存在諸多弊端，特別是重理論輕實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容過(guò)于依附理論課教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)分散、缺乏系統(tǒng)性和整體性，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容陳舊、形式單一、缺乏層次性多樣性，實(shí)踐教學(xué)條件不足、缺乏有效的保障機(jī)制等問(wèn)題［5，6］。我們依據(jù)最新教學(xué)大綱，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，對(duì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng)新性調(diào)整，將原來(lái)分散孤立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改造整合為完整綜合的課題項(xiàng)目，通過(guò)課題研究驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，突出學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的主體地位，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)型和積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究意識(shí)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后采用問(wèn)卷調(diào)查的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，以期為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)一步改革完善提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)課題項(xiàng)目為“病毒抗原基因原核表達(dá)載體的構(gòu)建及誘導(dǎo)表達(dá)和檢測(cè)”，是將教師科研成果與實(shí)驗(yàn)大綱要求相結(jié)合形成的一個(gè)綜合性探究課題，內(nèi)容包括了質(zhì)粒的提取、電泳、酶切、連接、轉(zhuǎn)化和PCR擴(kuò)增、轉(zhuǎn)化子鑒定、蛋白質(zhì)表達(dá)和檢測(cè)等。項(xiàng)目中每一個(gè)環(huán)節(jié)都是相互聯(lián)系的，在課題探究中，既要運(yùn)用分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和技能，又要涉獵學(xué)科的前沿進(jìn)展(課題背景和研究現(xiàn)狀)，強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)的綜合性、連貫性和創(chuàng)新性［7］。學(xué)生的每一步實(shí)驗(yàn)都是為下一步打基礎(chǔ)。同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中，還可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件、計(jì)劃教學(xué)課時(shí)、學(xué)生情況等選做或擴(kuò)充部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

我校2009級(jí)生物工程、生物技術(shù)、生物科學(xué)3個(gè)專業(yè)共218名學(xué)生參加了課題項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技術(shù)理論授課，發(fā)給學(xué)生綜合性實(shí)驗(yàn)大綱和相關(guān)參考資料，讓學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，熟悉實(shí)驗(yàn)流程，細(xì)化實(shí)驗(yàn)方案。20人左右為1個(gè)教學(xué)班，每班連續(xù)4天(32學(xué)時(shí))集中完成整個(gè)課題研究，中間的空閑時(shí)間穿插試劑配制等對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法［8］

經(jīng)由教師論證和預(yù)備實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)方案。

(1)實(shí)驗(yàn)材料。大腸桿菌、相關(guān)表達(dá)載體和目的基因。

(2)實(shí)驗(yàn)試劑以及儀器設(shè)備。試劑均為分析純?cè)噭┗蛟噭┖?，?shí)驗(yàn)員老師按需準(zhǔn)備，常用試劑的配制由學(xué)生完成。儀器設(shè)備包括低溫冷凍離心機(jī)、分析天平、恒溫振蕩培養(yǎng)箱、冰箱、制冰機(jī)、電泳系統(tǒng)等。

(3)實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生按2或3人為一組，每個(gè)教學(xué)班推薦1位學(xué)生作為助教，負(fù)責(zé)常規(guī)技術(shù)問(wèn)題、儀器協(xié)調(diào)使用等工作，鼓勵(lì)交流合作與資源共享。每班配有一名指導(dǎo)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)。

(4)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生查閱資料，以論文形式書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，內(nèi)容包括引言、實(shí)驗(yàn)材料與方法、結(jié)果與討論、結(jié)論、參考文獻(xiàn)等。評(píng)選優(yōu)秀論文進(jìn)行公開(kāi)展示。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后，結(jié)合布盧姆教學(xué)理論對(duì)教育目標(biāo)的分類(lèi)［9］，從情感領(lǐng)域、技能領(lǐng)域認(rèn)和知領(lǐng)域3個(gè)層面設(shè)置問(wèn)題，對(duì)參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)出問(wèn)卷218份，收回有效問(wèn)卷216份，對(duì)收回的調(diào)查問(wèn)卷進(jìn)行匯總分析，對(duì)教育目標(biāo)的達(dá)成情況進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)。

2.1 情感領(lǐng)域目標(biāo)評(píng)價(jià)

布魯姆教育理論中認(rèn)為教育的基本功能是發(fā)展，而不是挑戰(zhàn)。教學(xué)活動(dòng)對(duì)學(xué)生情感發(fā)展的直接影響主要?dú)w結(jié)為3個(gè)方面:對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的喜歡程度能否增加，在學(xué)習(xí)中各種積極體驗(yàn)是否增多，與教師和同學(xué)的情感有否增深［10］。據(jù)此，我們?cè)O(shè)置了“對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的興趣”、“在實(shí)驗(yàn)中的收獲”、“與同伴和老師的合作”3個(gè)方面、各4個(gè)等級(jí)的問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)。4個(gè)等級(jí)從高到低可簡(jiǎn)略表述為:非常滿意、滿意、一般、不滿意。設(shè)置具體調(diào)查問(wèn)題和選項(xiàng)時(shí)，不僅僅局限于“從簡(jiǎn)單到復(fù)雜”、“從具體到抽象”，還考察“從外部控制到內(nèi)部控制”、“從有意識(shí)到無(wú)意識(shí)”的內(nèi)化特征的分析。

結(jié)果顯示，在3個(gè)方面達(dá)到“非常滿意”或者“滿意”的人數(shù)均超過(guò)70%，3個(gè)方面表現(xiàn)出被動(dòng)接受狀態(tài)(不滿意)的均為0。其中對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的興趣表現(xiàn)出熱愛(ài)和濃厚興趣程度的同學(xué)分別達(dá)到35.2%和43.5%;有超過(guò)90%的學(xué)生感覺(jué)比以往的實(shí)驗(yàn)收獲更大;在與周?chē)P(guān)系的情感融合方面，喜歡特立獨(dú)行、不太善于交流合作的特點(diǎn)在學(xué)生中表現(xiàn)相對(duì)突出，積極主動(dòng)和消極被動(dòng)的學(xué)生有明顯分化，但是整個(gè)課題探究的合作還是給了他們更多的積極感受，促進(jìn)了學(xué)生間、師生間的良性互動(dòng)和教學(xué)雙方主動(dòng)性與創(chuàng)造性的發(fā)揮(見(jiàn)表1)。

表1 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情感領(lǐng)域評(píng)價(jià) %

2.2 技能領(lǐng)域目標(biāo)評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生技能領(lǐng)域的發(fā)展按不同分類(lèi)方法可以設(shè)置不同標(biāo)準(zhǔn)。如果按課題進(jìn)程分類(lèi)，則有實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段的文獻(xiàn)資料查閱、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等技能目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的技能目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)總結(jié)階段結(jié)果數(shù)據(jù)總結(jié)、分析與展示的技能目標(biāo)等。我們按上述3個(gè)階段，各分成4個(gè)等級(jí)設(shè)置相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)，4個(gè)等級(jí)由高到低依次為:完成課題任務(wù)時(shí)有所創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)小組較為獨(dú)立地完成課題，在完成課題任務(wù)時(shí)需要老師或其他小組較多的協(xié)助，未按時(shí)完成預(yù)期的課題任務(wù)。

結(jié)果顯示，在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，由于學(xué)生進(jìn)行課題探究的經(jīng)驗(yàn)不足，有57.2%的學(xué)生不同程度地需要教師協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、時(shí)間規(guī)劃、任務(wù)分配、試劑配制等準(zhǔn)備工作。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，95%以上的學(xué)生能夠順利完成課題研究，并有超過(guò)60%的學(xué)生通過(guò)合作獨(dú)立完成，24%的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成過(guò)程中有所創(chuàng)新，例如，自制簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置等，只有4.5%的同學(xué)由于操作失誤，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。在實(shí)驗(yàn)總結(jié)階段，大部分小組能夠獨(dú)立完成結(jié)果的分析展示，部分同學(xué)在老師協(xié)助下掌握了結(jié)果分析展示方法或相關(guān)軟件的使用(見(jiàn)表2)。

表2 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能領(lǐng)域評(píng)價(jià) %

2.3 認(rèn)知領(lǐng)域目標(biāo)評(píng)價(jià)

我們將認(rèn)知領(lǐng)域的教育目標(biāo)按探究過(guò)程早期、中期、晚期3個(gè)階段各分為4個(gè)等級(jí)，從低到高分別是知道領(lǐng)會(huì)水平、理解應(yīng)用水平、分析綜合水平和質(zhì)疑評(píng)價(jià)水平。調(diào)查的問(wèn)題包括知道(了解)、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)、質(zhì)疑等不同層次的問(wèn)答題，內(nèi)容與研究背景、原理、實(shí)驗(yàn)技術(shù)等有關(guān)，根據(jù)學(xué)生所答題目及得分情況統(tǒng)計(jì)分析其認(rèn)知水平。

結(jié)果顯示，大部分同學(xué)達(dá)到理解應(yīng)用的認(rèn)知水平以上，只有1% ～2%的學(xué)生在知道領(lǐng)會(huì)水平，達(dá)到質(zhì)疑評(píng)價(jià)水平的學(xué)生在25%～30%左右。而且大部分學(xué)生在認(rèn)知水平上的提高是在探究過(guò)程中為了解決遇到的問(wèn)題，通過(guò)查閱文獻(xiàn)、交流討論等自主完成的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了教師在課堂上講授的內(nèi)容和效果。

表3 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)認(rèn)知領(lǐng)域評(píng)價(jià) %

2.4 與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的比較

通過(guò)課后調(diào)查、座談會(huì)等收集學(xué)生反饋意見(jiàn)，結(jié)合往年實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式教學(xué)過(guò)程中學(xué)生在情感、態(tài)度和價(jià)值觀方面的表現(xiàn)進(jìn)行了歸納比較，將典型表現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)表4)。從中可以看出，實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然是體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是被動(dòng)的接受式學(xué)習(xí)，學(xué)生的體驗(yàn)為消極體驗(yàn)、被束縛的體驗(yàn)，學(xué)習(xí)過(guò)程中大部分學(xué)生常見(jiàn)的狀態(tài)是迷茫、隨意和敷衍。而課題驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是積極體驗(yàn)、自我主導(dǎo)的體驗(yàn)，學(xué)生表現(xiàn)出有興趣、有想法和實(shí)干帶來(lái)的成就感。

表4 兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的比較

3 討論

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)接受，教學(xué)建立在學(xué)生的客觀性、依賴性上，從而導(dǎo)致其主動(dòng)性、能動(dòng)性、獨(dú)立性的不斷消失，禁錮了學(xué)生的思維和創(chuàng)造，不能激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情，不利于學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展［11-12］。根據(jù)建構(gòu)主義教育理論，教育的目的是使學(xué)習(xí)者成為終身的學(xué)習(xí)者;他們能夠自我控制學(xué)習(xí)過(guò)程，具有自我分析和評(píng)價(jià)能力，具有反思和批判能力，具有創(chuàng)新精神。這實(shí)際上也是素質(zhì)教育對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力提出的要求。不同教育階段，對(duì)認(rèn)知、技能和情感領(lǐng)域的教育目標(biāo)側(cè)重不同。高等教育階段的學(xué)生有了科學(xué)探究、自我發(fā)展的知識(shí)儲(chǔ)備與潛能，因此教育應(yīng)當(dāng)首先注重學(xué)生情感、態(tài)度、價(jià)值觀發(fā)展的目標(biāo)，通過(guò)建立積極的情感態(tài)度價(jià)值觀推動(dòng)認(rèn)知與技能的發(fā)展［13-15］。

我們實(shí)施的課題項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主導(dǎo)的研究性學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。學(xué)生為完成課題開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，需要調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)儲(chǔ)備、學(xué)習(xí)新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，掌握相關(guān)儀器的使用，對(duì)遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析和思考，與其他人員進(jìn)行溝通配合，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和討論。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程在課題的驅(qū)動(dòng)下，自主、合作、探究三者相輔相成，有機(jī)結(jié)合，有利于學(xué)生獲得積極的情感體驗(yàn)，形成良好的價(jià)值觀并進(jìn)而推動(dòng)認(rèn)知與技能的有效發(fā)展。

通過(guò)總結(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，我們認(rèn)為課題項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:

(1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程應(yīng)在連續(xù)幾天內(nèi)集中完成，與課題探究的連續(xù)性和完整性相配合，不易采用每周一次實(shí)驗(yàn)、分散進(jìn)行的傳統(tǒng)組織方式。

(2)課題需要依據(jù)科學(xué)性、可行性原則精心擬定?？蓙?lái)自科研或生產(chǎn)實(shí)際，還可根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)室條件和成本要求調(diào)整每級(jí)或每班的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如選擇不同的表達(dá)載體，不同的目的基因，不同的酶切位點(diǎn)，不同的檢測(cè)方法等，也可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與第二課堂實(shí)踐活動(dòng)結(jié)合以拓展教學(xué)效果。

(3)課題驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)教師的要求提高，應(yīng)該安排教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、科研能力較強(qiáng)的教師，夠在學(xué)生遇到困難和問(wèn)題時(shí)給予科學(xué)、合理的指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)員還應(yīng)當(dāng)分析課題探究過(guò)程中易發(fā)生問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)并做好預(yù)案，防止學(xué)生由于某個(gè)環(huán)節(jié)失誤、材料不足而中斷探究過(guò)程。

4 結(jié)語(yǔ)

分子生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快的新興學(xué)科，分子水平的實(shí)驗(yàn)相對(duì)比較微觀、抽象，教學(xué)難度較大。我們?cè)谡n題驅(qū)動(dòng)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索和實(shí)踐中，轉(zhuǎn)換了教育理念和教學(xué)評(píng)價(jià)方式，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平和層次，為構(gòu)建更加科學(xué)完善的實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展、具有綜合素質(zhì)的創(chuàng)新型人才進(jìn)行了有益的探索。

［1］ 崔銀秋，林 鳳，逯家輝，等.建立與科研課題結(jié)合的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，8(11):109-111.

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Exploration and the Evaluation of Experimental Teaching Driven by Projects for Molecular Biology

LIU Wen，HU Wei，SHENG Gui-hua，MENG Chun-xiao，SONG Xin-hua
(School of Life Sciences，Shandong University of Technology，Zibo 255049，China)

In order to cultivate high-quality and innovative talents，the reform of experimental teaching should be a key step in teaching process.Taking the students of grade 09 in College of Life Science as survey samples，molecular biology experiment teaching driven by project was practiced.According to Bloom’s teaching theory，teaching evaluation was performed at three levels of students’affective，skill and cognitive domains through the questionnaire form.It was found that molecular biology experiment teaching driven by project can highlight students’dominant position，and develop them better emotion，attitude and values and then promote their cognition and skills.Through the conversion of experimental teaching ideas and evaluation methods，the teaching equality and the learners’sustainable development capacity are improved more obviously.

molecular biology experiment;teaching evaluation;Bloom’s teaching theory;emotion;skills;cognition

G 420

A

1006－7167(2014)05－0197－04

2013－06－13

山東理工大學(xué)教學(xué)研究基金項(xiàng)目(4008-108028)

劉 文(1966－)，女，山東日照人，碩士，副教授，主要從事遺傳學(xué)與分子生物學(xué)的教學(xué)與研究。

Tel.:0533-2781375;E-mail:zblwen@163.com