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)動的分子生物學(xué)實驗教學(xué)探索與評價

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，實驗教學(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級三個專業(yè)的學(xué)生為樣本，進行課題驅(qū)動的分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革實踐，并根據(jù)布盧姆教學(xué)理論，通過調(diào)查問卷等形式從學(xué)生情感領(lǐng)域、技能領(lǐng)域和認知領(lǐng)域三個層面進行教學(xué)評價。結(jié)果顯示，課題驅(qū)動的實驗教學(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、價值觀的養(yǎng)成并進而推動認知與技能的有效發(fā)展。通過轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)理念、改革教學(xué)評價方法，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)實驗;教學(xué)評價;布盧姆教學(xué)理論

0 引言

隨著我國經(jīng)濟社會改革的不斷深入和高校辦學(xué)規(guī)模的擴大，高等教育的大眾化特征日漸凸顯，隨之而來的是教育理念和教育模式的變革。社會發(fā)展需要高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才，而加強實踐教學(xué)，無疑是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的重要手段。學(xué)生通過親歷體驗，既可以著眼于知識與技能形成的過程，又可以學(xué)會掌握這種知識與技能的方法，知其然又知其所以然，在實踐過程中孕育積極的情感態(tài)度和正確的價值觀，并最終內(nèi)化為個性化特征，實現(xiàn)學(xué)生個性化發(fā)展，達成教育目標［1-3］。

分子生物學(xué)實驗是生物科學(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)實驗課程［4］。但是傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式中普遍存在諸多弊端，特別是重理論輕實踐、實驗教學(xué)內(nèi)容過于依附理論課教學(xué)，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)分散、缺乏系統(tǒng)性和整體性，實踐教學(xué)內(nèi)容陳舊、形式單一、缺乏層次性多樣性，實踐教學(xué)條件不足、缺乏有效的保障機制等問題［5，6］。我們依據(jù)最新教學(xué)大綱，結(jié)合實驗室現(xiàn)有條件，對分子生物學(xué)實驗課的內(nèi)容和教學(xué)方法進行創(chuàng)新性調(diào)整，將原來分散孤立的實驗項目改造整合為完整綜合的課題項目，通過課題研究驅(qū)動實驗教學(xué)，突出學(xué)生實踐學(xué)習(xí)的主體地位，調(diào)動學(xué)生的主動型和積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究意識。

實驗結(jié)束后采用問卷調(diào)查的形式對學(xué)生進行了調(diào)查，以期為實驗教學(xué)的進一步改革完善提供依據(jù)。

1 實驗設(shè)計

1.1 實驗內(nèi)容

實驗課題項目為“病毒抗原基因原核表達載體的構(gòu)建及誘導(dǎo)表達和檢測”，是將教師科研成果與實驗大綱要求相結(jié)合形成的一個綜合性探究課題，內(nèi)容包括了質(zhì)粒的提取、電泳、酶切、連接、轉(zhuǎn)化和PCR擴增、轉(zhuǎn)化子鑒定、蛋白質(zhì)表達和檢測等。項目中每一個環(huán)節(jié)都是相互聯(lián)系的，在課題探究中，既要運用分子生物學(xué)實驗基礎(chǔ)知識和技能，又要涉獵學(xué)科的前沿進展(課題背景和研究現(xiàn)狀)，強調(diào)了實驗的綜合性、連貫性和創(chuàng)新性［7］。學(xué)生的每一步實驗都是為下一步打基礎(chǔ)。同時，在教學(xué)過程中，還可根據(jù)實驗室條件、計劃教學(xué)課時、學(xué)生情況等選做或擴充部分實驗內(nèi)容。

我校2009級生物工程、生物技術(shù)、生物科學(xué)3個專業(yè)共218名學(xué)生參加了課題項目驅(qū)動的實驗教學(xué)。在開設(shè)實驗前進行實驗技術(shù)理論授課，發(fā)給學(xué)生綜合性實驗大綱和相關(guān)參考資料，讓學(xué)生查閱文獻資料，熟悉實驗流程，細化實驗方案。20人左右為1個教學(xué)班，每班連續(xù)4天(32學(xué)時)集中完成整個課題研究，中間的空閑時間穿插試劑配制等對后續(xù)實驗的準備工作。

1.2 實驗方法［8］

經(jīng)由教師論證和預(yù)備實驗確定實驗方案。

(1)實驗材料。大腸桿菌、相關(guān)表達載體和目的基因。

(2)實驗試劑以及儀器設(shè)備。試劑均為分析純試劑或試劑盒，實驗員老師按需準備，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、分析天平、恒溫振蕩培養(yǎng)箱、冰箱、制冰機、電泳系統(tǒng)等。

(3)實驗操作。學(xué)生按2或3人為一組，每個教學(xué)班推薦1位學(xué)生作為助教，負責(zé)常規(guī)技術(shù)問題、儀器協(xié)調(diào)使用等工作，鼓勵交流合作與資源共享。每班配有一名指導(dǎo)教師進行實驗教學(xué)指導(dǎo)。

(4)實驗報告。學(xué)生查閱資料，以論文形式書寫實驗報告，內(nèi)容包括引言、實驗材料與方法、結(jié)果與討論、結(jié)論、參考文獻等。評選優(yōu)秀論文進行公開展示。

2 實驗教學(xué)目標評價

實驗課結(jié)束后，結(jié)合布盧姆教學(xué)理論對教育目標的分類［9］，從情感領(lǐng)域、技能領(lǐng)域認和知領(lǐng)域3個層面設(shè)置問題，對參加實驗的學(xué)生進行了問卷調(diào)查，發(fā)出問卷218份，收回有效問卷216份，對收回的調(diào)查問卷進行匯總分析，對教育目標的達成情況進行總結(jié)評價。

2.1 情感領(lǐng)域目標評價

布魯姆教育理論中認為教育的基本功能是發(fā)展，而不是挑戰(zhàn)。教學(xué)活動對學(xué)生情感發(fā)展的直接影響主要歸結(jié)為3個方面:對學(xué)習(xí)內(nèi)容的喜歡程度能否增加，在學(xué)習(xí)中各種積極體驗是否增多，與教師和同學(xué)的情感有否增深［10］。據(jù)此，我們設(shè)置了“對實驗內(nèi)容的興趣”、“在實驗中的收獲”、“與同伴和老師的合作”3個方面、各4個等級的問題進行評價。4個等級從高到低可簡略表述為:非常滿意、滿意、一般、不滿意。設(shè)置具體調(diào)查問題和選項時，不僅僅局限于“從簡單到復(fù)雜”、“從具體到抽象”，還考察“從外部控制到內(nèi)部控制”、“從有意識到無意識”的內(nèi)化特征的分析。

結(jié)果顯示，在3個方面達到“非常滿意”或者“滿意”的人數(shù)均超過70%，3個方面表現(xiàn)出被動接受狀態(tài)(不滿意)的均為0。其中對實驗內(nèi)容的興趣表現(xiàn)出熱愛和濃厚興趣程度的同學(xué)分別達到35.2%和43.5%;有超過90%的學(xué)生感覺比以往的實驗收獲更大;在與周圍關(guān)系的情感融合方面，喜歡特立獨行、不太善于交流合作的特點在學(xué)生中表現(xiàn)相對突出，積極主動和消極被動的學(xué)生有明顯分化，但是整個課題探究的合作還是給了他們更多的積極感受，促進了學(xué)生間、師生間的良性互動和教學(xué)雙方主動性與創(chuàng)造性的發(fā)揮(見表1)。

表1 分子生物學(xué)實驗教學(xué)情感領(lǐng)域評價 %

2.2 技能領(lǐng)域目標評價

實驗教學(xué)對學(xué)生技能領(lǐng)域的發(fā)展按不同分類方法可以設(shè)置不同標準。如果按課題進程分類，則有實驗準備階段的文獻資料查閱、實驗設(shè)計等技能目標，實驗過程中分析問題、解決問題的技能目標，實驗總結(jié)階段結(jié)果數(shù)據(jù)總結(jié)、分析與展示的技能目標等。我們按上述3個階段，各分成4個等級設(shè)置相關(guān)問題進行評價，4個等級由高到低依次為:完成課題任務(wù)時有所創(chuàng)新，實驗小組較為獨立地完成課題，在完成課題任務(wù)時需要老師或其他小組較多的協(xié)助，未按時完成預(yù)期的課題任務(wù)。

結(jié)果顯示，在實驗準備階段，由于學(xué)生進行課題探究的經(jīng)驗不足，有57.2%的學(xué)生不同程度地需要教師協(xié)助完成實驗方案設(shè)計、時間規(guī)劃、任務(wù)分配、試劑配制等準備工作。在實驗過程中，95%以上的學(xué)生能夠順利完成課題研究，并有超過60%的學(xué)生通過合作獨立完成，24%的學(xué)生在實驗任務(wù)完成過程中有所創(chuàng)新，例如，自制簡易實驗裝置等，只有4.5%的同學(xué)由于操作失誤，沒有達到預(yù)期實驗?zāi)繕?。在實驗總結(jié)階段，大部分小組能夠獨立完成結(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(見表2)。

表2 分子生物學(xué)實驗教學(xué)技能領(lǐng)域評價 %

2.3 認知領(lǐng)域目標評價

我們將認知領(lǐng)域的教育目標按探究過程早期、中期、晚期3個階段各分為4個等級，從低到高分別是知道領(lǐng)會水平、理解應(yīng)用水平、分析綜合水平和質(zhì)疑評價水平。調(diào)查的問題包括知道(了解)、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價、質(zhì)疑等不同層次的問答題，內(nèi)容與研究背景、原理、實驗技術(shù)等有關(guān)，根據(jù)學(xué)生所答題目及得分情況統(tǒng)計分析其認知水平。

結(jié)果顯示，大部分同學(xué)達到理解應(yīng)用的認知水平以上，只有1% ～2%的學(xué)生在知道領(lǐng)會水平，達到質(zhì)疑評價水平的學(xué)生在25%～30%左右。而且大部分學(xué)生在認知水平上的提高是在探究過程中為了解決遇到的問題，通過查閱文獻、交流討論等自主完成的，遠遠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)實驗教學(xué)認知領(lǐng)域評價 %

2.4 與傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的比較

通過課后調(diào)查、座談會等收集學(xué)生反饋意見，結(jié)合往年實驗教學(xué)經(jīng)驗，我們對兩種實驗教學(xué)模式教學(xué)過程中學(xué)生在情感、態(tài)度和價值觀方面的表現(xiàn)進行了歸納比較，將典型表現(xiàn)進行對比(見表4)。從中可以看出，實驗教學(xué)雖然是體驗式學(xué)習(xí)，但傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式是被動的接受式學(xué)習(xí)，學(xué)生的體驗為消極體驗、被束縛的體驗，學(xué)習(xí)過程中大部分學(xué)生常見的狀態(tài)是迷茫、隨意和敷衍。而課題驅(qū)動的主動探究式實驗教學(xué)則是積極體驗、自我主導(dǎo)的體驗，學(xué)生表現(xiàn)出有興趣、有想法和實干帶來的成就感。

表4 兩種實驗教學(xué)模式的比較

3 討論

傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式強調(diào)接受，教學(xué)建立在學(xué)生的客觀性、依賴性上，從而導(dǎo)致其主動性、能動性、獨立性的不斷消失，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)過程，具有自我分析和評價能力，具有反思和批判能力，具有創(chuàng)新精神。這實際上也是素質(zhì)教育對學(xué)生學(xué)習(xí)能力提出的要求。不同教育階段，對認知、技能和情感領(lǐng)域的教育目標側(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)展的知識儲備與潛能，因此教育應(yīng)當(dāng)首先注重學(xué)生情感、態(tài)度、價值觀發(fā)展的目標，通過建立積極的情感態(tài)度價值觀推動認知與技能的發(fā)展［13-15］。

我們實施的課題項目驅(qū)動的實驗教學(xué)，強調(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)生為完成課題開展實驗，需要調(diào)動已有的知識儲備、學(xué)習(xí)新的實驗技術(shù)，掌握相關(guān)儀器的使用，對遇到的問題進行分析和思考，與其他人員進行溝通配合，對實驗結(jié)果進行總結(jié)和討論。整個實驗教學(xué)過程在課題的驅(qū)動下，自主、合作、探究三者相輔相成，有機結(jié)合，有利于學(xué)生獲得積極的情感體驗，形成良好的價值觀并進而推動認知與技能的有效發(fā)展。

通過總結(jié)實驗教學(xué)實踐，我們認為課題項目驅(qū)動實驗教學(xué)的模式應(yīng)注意以下幾個方面:

(1)實驗教學(xué)過程應(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驗、分散進行的傳統(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。可來自科研或生產(chǎn)實際，還可根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)、實驗室條件和成本要求調(diào)整每級或每班的實驗內(nèi)容，如選擇不同的表達載體，不同的目的基因，不同的酶切位點，不同的檢測方法等，也可以將實驗教學(xué)與第二課堂實踐活動結(jié)合以拓展教學(xué)效果。

(3)課題驅(qū)動的實驗教學(xué)對教師的要求提高，應(yīng)該安排教學(xué)經(jīng)驗豐富、科研能力較強的教師，夠在學(xué)生遇到困難和問題時給予科學(xué)、合理的指導(dǎo)。實驗指導(dǎo)教師和實驗員還應(yīng)當(dāng)分析課題探究過程中易發(fā)生問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)并做好預(yù)案，防止學(xué)生由于某個環(huán)節(jié)失誤、材料不足而中斷探究過程。

4 結(jié)語

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，分子水平的實驗相對比較微觀、抽象，教學(xué)難度較大。我們在課題驅(qū)動的分子生物學(xué)實驗教學(xué)的探索和實踐中，轉(zhuǎn)換了教育理念和教學(xué)評價方式，提高了實驗教學(xué)的水平和層次，為構(gòu)建更加科學(xué)完善的實踐教學(xué)體系，培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展、具有綜合素質(zhì)的創(chuàng)新型人才進行了有益的探索。

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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