PBL教學(xué)模式在《基因工程》教學(xué)中的應(yīng)用

孟盈 周強(qiáng)

摘要：基因工程不僅是生物工程專業(yè)和生命科學(xué)專業(yè)的主干課程，也是研究生命科學(xué)極為重要的工具。為了滿足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要，在實(shí)際教學(xué)中，筆者結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)方法，充分利用PBL教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)，整合最新研究前沿，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，完善考核體系，有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)基因工程的興趣，樹(shù)立專業(yè)信心，提高了基因工程教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)了本科院校生物工程專業(yè)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的要求。

關(guān)鍵詞：基因工程；教學(xué)改革；PBL教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）39-0194-02

一、前言

20世紀(jì)70年代基因工程問(wèn)世成為生命科學(xué)史繼DNA雙螺旋后的又一標(biāo)志性里程碑[1]。40余年后的今天，基因工程已經(jīng)廣泛應(yīng)用于新藥開(kāi)發(fā)、臨床診斷與治療、基因修飾改造、克隆動(dòng)植物、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，基因工程已成為生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)主干課。基因工程無(wú)論是基礎(chǔ)理論還是應(yīng)用研究都處于生命科學(xué)最活躍的領(lǐng)域。基因工程內(nèi)容豐富深?yuàn)W難懂，技術(shù)更新日新月異，學(xué)科的飛速發(fā)展對(duì)基因工程技術(shù)的掌握程度提出了新的標(biāo)準(zhǔn)。目前，國(guó)內(nèi)各級(jí)高校都在不斷改進(jìn)基因工程的教學(xué)內(nèi)容，探索新的教學(xué)模式。吉首大學(xué)生物工程專業(yè)的本科生多為專業(yè)調(diào)劑，學(xué)科興趣不足，自主學(xué)習(xí)能力較弱。因此，如何使基因工程教學(xué)緊跟學(xué)科發(fā)展的步伐和時(shí)代進(jìn)步的要求，使學(xué)生既能具備扎實(shí)的基因工程基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，又能及時(shí)掌握最新的基因工程技術(shù)前沿，為將來(lái)走入工作崗位做好充足的準(zhǔn)備，這已經(jīng)成為基因工程教學(xué)過(guò)程中急需解決的問(wèn)題。

二、以問(wèn)題為導(dǎo)向的PBL教學(xué)模式及其在基因工程教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

PBL（Problem-Based learning）教學(xué)模式是1969年美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Barrows提出的一種以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)方法[2]。它倡導(dǎo)讓學(xué)生通過(guò)自學(xué)、分組討論來(lái)合作解決問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，發(fā)展學(xué)生的綜合思考能力。自PBL教學(xué)法提出以來(lái)，其教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)理論先后得到美國(guó)、歐洲許多高校的認(rèn)可，在我國(guó)也有很多高校進(jìn)行了有益的嘗試，并取得了很好的效果[3，4]。相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式而言，PBL教學(xué)模式在基因工程教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)和現(xiàn)實(shí)意義主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力和形成師生雙向交流

傳統(tǒng)教學(xué)模式是以教師為主體，教學(xué)的具體內(nèi)容、進(jìn)度以及教學(xué)方法均由教師決定，采取“灌輸式”教學(xué)模式，以全體學(xué)生為教學(xué)對(duì)象，忽視了每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和個(gè)性特征，因此很難調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性[5，6]。而PBL模式強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為主體、以問(wèn)題為中心”[2]，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生充分運(yùn)用現(xiàn)代化科技手段，如國(guó)內(nèi)外的在線課程學(xué)習(xí)平臺(tái)、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、參考教材、網(wǎng)站的學(xué)習(xí)視頻、電腦學(xué)習(xí)軟件等多種形式進(jìn)行自學(xué)；課堂上PBL模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，從而大大促進(jìn)了對(duì)知識(shí)的理解。從教學(xué)的角度來(lái)看，指導(dǎo)教師通過(guò)長(zhǎng)期與各小組學(xué)生接觸，可以充分了解學(xué)生的興趣愛(ài)好和個(gè)性特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)并尊重學(xué)生的個(gè)體差異，在學(xué)習(xí)過(guò)程中做到因人而異、有的放矢的指導(dǎo)，形成雙向交流的新型師生關(guān)系。

（二）實(shí)現(xiàn)“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的思想轉(zhuǎn)變

PBL教學(xué)法強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，把一些抽象的理論知識(shí)設(shè)計(jì)成真實(shí)性的研究課題，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)融入到復(fù)雜的、有意義的研究項(xiàng)目中，通過(guò)學(xué)習(xí)者查閱文獻(xiàn)，分析總結(jié)形成自己的研究思路，然后與學(xué)習(xí)小組的其他成員共同討論，集思廣益，形成最終的解決辦法。PBL教學(xué)法中極大地促進(jìn)了由傳統(tǒng)的注入式知識(shí)教育向研究式素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變。例如我們講到CRISPR cas9這個(gè)概念時(shí)，可以引入大家比較感興趣的話題：“你愿意生一個(gè)轉(zhuǎn)基因的完美孩子嗎？”帶著這個(gè)問(wèn)題，大家要在課后查閱轉(zhuǎn)基因人背后的技術(shù)原理，自然而然就能理解CRISPR cas9的概念和原理，同時(shí)還要去思考把轉(zhuǎn)基因技術(shù)運(yùn)用到人類的倫理等一系列問(wèn)題。我們體會(huì)到PBL教學(xué)法極大地提高了學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)生從傳統(tǒng)上的“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的思想轉(zhuǎn)變。

（三）提高學(xué)生對(duì)基因工程的學(xué)習(xí)興趣和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)

基因工程技術(shù)更新快，內(nèi)容豐富且深?yuàn)W難懂，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性都很低，課堂氣氛沉悶不堪。而PBL教學(xué)可通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)出與同學(xué)們感興趣的話題，瞬間激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的好奇心，在把問(wèn)題探究明白的過(guò)程中很自然的理解了基因工程相關(guān)的理論知識(shí)。比如在學(xué)習(xí)基因工程安全管理這部分內(nèi)容時(shí)，上課前一周就把“轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？”的問(wèn)題提出來(lái)，把全班同學(xué)按不同觀點(diǎn)分成兩個(gè)大組，查閱整理文獻(xiàn)，一起合作討論、總結(jié)并制作多媒體課件，最后每小組安排5人進(jìn)行辯論賽，其他同學(xué)補(bǔ)充。這樣的課堂模式讓學(xué)生意識(shí)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí)。經(jīng)過(guò)多輪合作還有利于挖掘各位成員自己的潛力，發(fā)揮各自的特長(zhǎng)，樹(shù)立學(xué)習(xí)自信。

（四）拓寬學(xué)生視野，提高教師自身素質(zhì)

PBL教學(xué)中，針對(duì)教師的問(wèn)題，學(xué)生必須自主查閱大量中英文文獻(xiàn)，弄清楚相關(guān)研究的進(jìn)展與動(dòng)態(tài)，大量閱讀文獻(xiàn)有利于知識(shí)的融會(huì)貫通，激發(fā)科學(xué)靈感，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力，拓展視野。通過(guò)我們?cè)诮鼛啄甑慕虒W(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，PBL教學(xué)法不但加深了學(xué)生對(duì)基因工程在各領(lǐng)域工作原理的理解，對(duì)基因工程的發(fā)展前景也有了更好的認(rèn)識(shí)，而且還促進(jìn)了同學(xué)們學(xué)習(xí)生物工程專業(yè)的積極性，同時(shí)也極大地開(kāi)闊了視野。比如，關(guān)于基因工程應(yīng)用方面的研究，筆者讓全班同學(xué)各自準(zhǔn)備一個(gè)5分鐘課件介紹自己有興趣的內(nèi)容，結(jié)果發(fā)現(xiàn)全班35位同學(xué)關(guān)注的內(nèi)容涵蓋了生物制藥、基因靶向新藥、基因診斷、基因治療、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、轉(zhuǎn)基因食品、化妝品、美容、減肥、電影娛樂(lè)等不同方向，極大地拓展了同學(xué)們對(duì)于基因工程應(yīng)用的視野。

PBL教學(xué)過(guò)程中，教師主要起指導(dǎo)作用，不再是整個(gè)教學(xué)的主體。但是在“問(wèn)題提出”階段，教師應(yīng)該結(jié)合該領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)，根據(jù)教學(xué)計(jì)劃和大綱的基本知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)出合理的問(wèn)題，使學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中既理解了重要的知識(shí)點(diǎn)，又學(xué)習(xí)了相關(guān)領(lǐng)域的最新研究成果，這是整個(gè)PBL教學(xué)模式的關(guān)鍵。其次，在“問(wèn)題解決和歸納總結(jié)”階段，還要引導(dǎo)學(xué)生站在一定的學(xué)術(shù)高度來(lái)看問(wèn)題，運(yùn)用豐富的專業(yè)知識(shí)對(duì)遺留問(wèn)題進(jìn)行合理的闡述，并對(duì)整個(gè)討論結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。這個(gè)過(guò)程中，教師的知識(shí)面也拓寬了，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)來(lái)完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，真正做到教學(xué)相長(zhǎng)，促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)。

三、在基因工程教學(xué)過(guò)程中PBL教學(xué)模式的具體實(shí)施過(guò)程

1.在總課程48個(gè)學(xué)時(shí)的理論課中，PBL教學(xué)模式占16學(xué)時(shí)，其中10個(gè)學(xué)時(shí)為學(xué)生自由討論，6學(xué)時(shí)為教師引導(dǎo)的課堂討論和考核。

2.教師課前準(zhǔn)備。課前教師根據(jù)教學(xué)計(jì)劃結(jié)合具體的教材內(nèi)容，以基因工程的熱點(diǎn)問(wèn)題作為重點(diǎn)，例如人工染色體的構(gòu)建、基因芯片、基因靶向藥物、CRISPR cas9技術(shù)原理與應(yīng)用等提出問(wèn)題，并提前發(fā)給學(xué)生。

3.課前學(xué)生自己查閱資料。根據(jù)自愿組合的原則，4～6人為一小組，主要利用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索文獻(xiàn)，為了讓內(nèi)容更生動(dòng)有趣也可以在網(wǎng)絡(luò)上下載相關(guān)的影像視頻資料等，小組成員共同分析討論，綜合各種信息和資料解答問(wèn)題并提出自己的研究設(shè)想和展望。

4.課堂討論和考核。推薦1名代表把討論的結(jié)果以PPT的形式在課堂上進(jìn)行分享，要求問(wèn)題分析有一定的深度和見(jiàn)解，小組內(nèi)成員可以做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充，并回答其他同學(xué)或教師提出的問(wèn)題或質(zhì)疑。如果討論中提出的問(wèn)題學(xué)生自己不能回答，教師可作適當(dāng)啟發(fā)和引導(dǎo)；對(duì)于仍不能解決的問(wèn)題，則由教師協(xié)助解答。教師根據(jù)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)和對(duì)知識(shí)運(yùn)用的能力，當(dāng)場(chǎng)給出成績(jī)，16個(gè)學(xué)時(shí)占期末總成績(jī)的30%，對(duì)于代表發(fā)言的學(xué)生給予一定的加分表?yè)P(yáng)，以提高小組成員的參與積極性。

5.教師總結(jié)。系統(tǒng)地梳理教材內(nèi)容，強(qiáng)化重點(diǎn)要求掌握的知識(shí)，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生理清學(xué)習(xí)思路，把知識(shí)系統(tǒng)化地聯(lián)系起來(lái)。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著基因工程技術(shù)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)、新方法、新概念層出不窮，為了適應(yīng)本學(xué)科的不斷進(jìn)步與發(fā)展，基因工程教學(xué)的重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力以及創(chuàng)新性的研究思維，合理引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的好奇心和對(duì)科學(xué)問(wèn)題探索的欲望，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]文鐵橋.基因工程原理[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]Barrows HS，Tamblyn RM.The portable patient problem pack：a problem-based learning unit[J].J of Med Edu，1977，52（12）：1002-1004.

[3]黃亞玲，鄭孝清，金潤(rùn)銘，等.PBL教學(xué)模式探索[J].醫(yī)學(xué)與社會(huì)，2005，18（6）：56-57.

[4]朱新波，張華杰.PBL教學(xué)模式在藥理學(xué)教學(xué)上的應(yīng)用[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版，2003，5（5）：478-479.

[5]Login G R，Ransi B J，Meyer M ，et al.Assessment of preclinical problem -based learning versus lecture-based learning[J]. J Dent Educ，1997，61（6）：473-479.

[6]Antepoh I W，Herzig S. Problem -based learning versus lecture-based learning in a course of basic pharmacology：a controlled，randomized study[J].Med Educ，1999，33（2）：106-113.