論PBL教學法在細胞工程教學中的應用*

董玉梅，梁社往，李慧方潔，王道航，林 春，劉雅婷**

(1.云南農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學與生物技術(shù)學院， 云南 昆明650201；2.昆明醫(yī)科大學 法醫(yī)學院，云南 昆明 650500；3.昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 材料建筑工程系，云南 昆明 650302)

2012-06-15

2012-07-11 網(wǎng)絡出版時間：2012-9-29 15:43

國家級特色專業(yè)生物技術(shù)(070402)；云南省財教10年406#發(fā)展專項(A3006820)；云南農(nóng)業(yè)大學教育教改項目研究(JG00932)。

董玉梅(1975-)，女，云南石林人，在讀博士研究生，講師，主要從事生物技術(shù)專業(yè)教改研究。

**通訊作者：劉雅婷(1971-)，女，湖南祁東人，博士，教授，主要從事生物技術(shù)專業(yè)教改研究和植物病原微生物研究。

http://www.cnki.net/kcms/detail/53.1044.S.20120929.1543.201205.99_049.html

云南農(nóng)業(yè)大學學報 Journal of Yunnan Agricultural University，2012, 6(5): 99-103

10.3969/j.issn.1004-390X(s).2012.05.022

論PBL教學法在細胞工程教學中的應用*

董玉梅1，梁社往1，李慧方潔2，王道航3，林 春1，劉雅婷1**

(1.云南農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學與生物技術(shù)學院， 云南 昆明650201；2.昆明醫(yī)科大學 法醫(yī)學院，云南 昆明 650500；3.昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 材料建筑工程系，云南 昆明 650302)

為改革教學方法、提高教學效果，在細胞工程教學中引入PBL教學法，對教學效果有積極影響。PBL教學法的“三個改變”讓學生分別在“三階段”充分展示自我，收獲了“三個一”的學習成果，既促進了學生目標能力的提高，也促進了教師執(zhí)教能力的提高。

PBL；細胞工程；教學

為適應現(xiàn)代社會的需要，高等教育對于“教”和“學”方法的討論一直是教學改革焦點，廣大教育工作者在以學生為本的前提下，對如何積極有效地利用現(xiàn)有教育資源、充分發(fā)揮教師“教”的作用、引導學生“學”有所獲進行了各種嘗試和改革。其中，“基于問題學習”(Problem-based learning，PBL)[1]的教學法顛覆了長久以來教師主導的“言傳”作用、即“基于講授學習”(Lecture based Learning，LBL)[2]的教學法。

眾所周知，LBL教學法因其能在有限場所內(nèi)大量、簡約地傳授知識給學生，使暫時不能開展小班、小組實驗的學生群體可通過教師的“一言堂”讓學生獲取集約的理論和文字信息，接受學科的理論知識。然而，生物技術(shù)領(lǐng)域、諸如細胞工程等課程，更注重的是理論指導實踐、實踐又凝練為理論、再指導更深層次的實踐，周而復始地推動了生命科學日新月異的發(fā)展。因此，隨著生物技術(shù)領(lǐng)域在醫(yī)療、保健、食品、環(huán)保以及生物產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，LBL“本本式”、“經(jīng)驗式”和“授魚式”教學法在細胞工程教學中的弊端亦日漸突出，故PBL教學法在細胞工程的教學中應運而生。

PBL教學法，最早起源于20世紀60年代的醫(yī)學教育，是由美國神經(jīng)病學教授HOWARD BARROWS于1969年在加拿大麥克馬斯特大學創(chuàng)立的、新的醫(yī)學教學法[1]。PBL教學法一經(jīng)提出，絕大多數(shù)醫(yī)學院校積極實踐和效仿，還有多本專著及期刊文獻倡導和呼吁應用PBL教學法[3-6]。PBL教學法通常如此進行教學設計：教師擬定各種與教學計劃相關(guān)的問題，把學生分成5～15人的小組，進行討論、查閱資料、設計實驗或方案來逐步解決問題。PBL教學法應用得當，不僅促進師生間的互動交流， 還可激發(fā)學生的自主學習興趣。施行PBL教學法，學生可接受某方面知識資料的查找、小結(jié)、提出問題、設計方案(技術(shù)路線)、直到問題解決的完整訓練，既學習了做事、也學習了做人的本領(lǐng)，并促其綜合素質(zhì)提高。在PBL教學法中，學生不僅只接受知識(acquire knowledge)[3]，還必須學會運用知識(apply knowledge)，因此，PBL不啻為現(xiàn)代教育中頗具潛力的一種教學法[7]。

PBL教學法首先廣泛運用于醫(yī)學類課程的教學，其在生物技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)課程中只有少部分應用[8-11]，尤其在細胞工程教學中的應用甚少。因此，本文試論PBL教學法在細胞工程教學中的應用。

一、PBL教學法在細胞工程教學中應用的可行性分析

(一)細胞工程課程特點呼喚PBL教學法

細胞工程是在細胞水平上研究、開發(fā)、利用各類細胞的工程，即人們按照預定目標改變細胞的遺傳基礎(chǔ)，并通過無菌操作，大量培養(yǎng)細胞、組織、器官乃至完整個體的技術(shù)[12-13]。細胞工程、基因工程、蛋白質(zhì)與酶工程、發(fā)酵工程堪稱生物技術(shù)領(lǐng)域的四大工程。其研究對象囊括所有生物；研究內(nèi)容包括動物疫苗生產(chǎn)、試管嬰兒技術(shù)、生物品種改良和創(chuàng)新、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)與醫(yī)療保健、種質(zhì)資源保存及快繁，甚至為人體器官移植提供人造供體等[13]；其特點屬一門技術(shù)性、操作性極強的實踐學科，而且有一定的基本理論(細胞全能性理論)、基本操作(離體、無菌操作技術(shù))規(guī)范，可以通過掌握各研究內(nèi)容共性來掌握其基本研究原理和技術(shù)。

細胞工程涵蓋內(nèi)容如此之廣，在有限的課堂學時內(nèi)、僅憑教師“黑板上種莊稼”似的滿堂灌，學生缺乏學習興趣、也不會有良好的學習效果的。因為“泛”，所以“煩”：學生不知道在如此多的研究內(nèi)容中如何尋找自己感興趣的知識點進行研習。如果能有一個學習的案例(范例)，系統(tǒng)地進行“提出問題”、“解決問題”的強化訓練，就可以學有所獲。即，學生通過“三個一”的培養(yǎng)思路：學會一門技術(shù)原理、掌握一種學習方法、建立一個再生體系，就可以掌握共性的離體器官或組織的體外培養(yǎng)調(diào)控規(guī)則，如外植體的取材、滅菌、條件培養(yǎng)控制，乃至再生成完整新個體或者直接用于體外生產(chǎn)有用產(chǎn)物。如此反復，只要更換研究對象，就可以在原有的知識基礎(chǔ)和技術(shù)上獲得新目標產(chǎn)物，這正符合現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景和需求。而PBL教學法恰巧能滿足《細胞工程》的教學特點和要求。

(二)PBL教學法在細胞工程教學中已具備的條件

PBL教學法已在醫(yī)學類相關(guān)課程教學中積累了豐富的經(jīng)驗，雖不可全套照搬，但可引進《細胞工程》教學過程并有所發(fā)展。而且，目前承擔本課程的教師絕大多數(shù)都是活躍在教學、科研一線的教師，既有豐富的理論知識也有現(xiàn)身說法的實戰(zhàn)經(jīng)驗。對研究小組的選題、查詢、提問題、擬方案、做實驗及記錄、寫論文、做匯報等環(huán)節(jié)都可以悉心指導。而在學生一方，開設細胞工程課程時多在大學的二年級下學期、或三年級上學期，絕大部分基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課已經(jīng)開設，已經(jīng)過了基本的實驗訓練和掌握了一定的獨立學習能力，具備了PBL教學法的基本條件。更關(guān)鍵的是，本課程開設后，學生將進入畢業(yè)實習和畢業(yè)論文的訓練階段，一旦開展過PBL教學法，將對此實踐教學環(huán)節(jié)大有裨益。

此外，目前大多數(shù)高校都有各種級別的實驗中心和實驗室，具備了細胞工程研究的大多數(shù)儀器設備和培養(yǎng)室；學校或下屬學院設立了多種途徑的學生創(chuàng)新項目和創(chuàng)新基金供本科生選報。所以，PBL教學法實施的軟/硬條件均已具備。

(三)PBL教學法引入細胞工程教學過程的背景

筆者認為，生物學專業(yè)的本科生大多對其專業(yè)的預期目標較高，當現(xiàn)實的就業(yè)壓力使他們擔心自己不能成為預期的高新(薪)人才時，學習就出現(xiàn)了惰性和應付的狀態(tài)。如果能夠通過PBL教學法，訓練其勤奮、守信、認真負責的做事做人態(tài)度，還順利完成一個選題的相關(guān)研究，將極大地促進其自信心的樹立。而且，細胞工程研究內(nèi)容往“高、精、深”探究，可探索人類疾病相關(guān)的防治措施，往“簡、便、利”方向發(fā)展，可建立一些瀕危、名貴植物的快繁體系，或者探索植物的各種分子育種手段，快速產(chǎn)生經(jīng)濟效益。結(jié)合PBL教學法，選擇學生感興趣的問題研究，可激發(fā)學生的學習熱情和責任心。

然而，PBL教學法發(fā)源于西方醫(yī)學教育，它在中國這種長久以來形成的應試教育、以教師講授占主導地位教育背景下，能發(fā)揮它的預期效果嗎？在現(xiàn)代高等教育中，當改用PBL教學模式時，如果說，對于西方教育制度不能照搬照抄，那么，根據(jù)自身實際，結(jié)合自身具體情況和地方特色進行發(fā)展是可行的[14]。然而，這種結(jié)合只能建立在看清背景、明晰現(xiàn)狀、理解本質(zhì)、掌握精髓的基礎(chǔ)上[15]，而看清背景、理解本質(zhì)、掌握精髓在此處便體現(xiàn)為PBL教學法與少部分的LBL教學法相結(jié)合。這是因為，目前的自然班大多都是60名學生，其學習背景和基礎(chǔ)參差不齊，如果全部放棄LBL，直接和完全地應用PBL教學法，估計一部分同學需要太長的時間才能適應，而該課程的總學時(含理論和實驗)共56，唯恐是揠苗助長，適得其反。

二、PBL教學法在細胞工程教學中的應用

已有教學經(jīng)驗明確：“改革不能一步到位”，即不可以實行完全學時的“PBL”教學法。由此，該課程的教學分為LBL教學和PBL教學兩部分，結(jié)合過程性評價，總評成績由理論考試和PBL實踐成績共同組成。

(一)20學時、40分的LBL教學部分

開課伊始，教師需緊密圍繞教學目標、結(jié)合多媒體課件、提綱挈領(lǐng)地講授細胞工程大綱所規(guī)定的理論教學計劃，包括其原理、方法及研究內(nèi)容等，還必須講授如何查詢資料、選題、寫方案、做實驗、寫記錄以及如何撰寫論文、PPT報告等。教師在LBL教學過程中，務必以布置作業(yè)的方式讓學生查資料、選題、寫方案，利用LBL教學的課外時間，學生和教師多次反復地交流，為下階段的PBL教學做好充分準備：學生完成選題和決定研究目標的過程。由此，PBL教學法奠定基礎(chǔ)后，亦步入了總學時的后2/3(已過約1/3)。期末時，教師圍繞該部分內(nèi)容出題考試，學生獲得卷面成績(滿分100)，只占總評成績的40%。

(二)36學時、60分的PBL教學部分

一改教師的“一言堂”，此部分教學是以學生為主體。之前的LBL教學法部分，教師已介紹了細胞工程的研究內(nèi)容、原理和方法，教會了學生選題。接下來，學生根據(jù)自己的興趣愛好，自行組成1個研究小組學(5～8人)，共同商定一個主題的作為本學期本課程的研究問題，例如蘆筍花藥培養(yǎng)和油菜子房培養(yǎng)等。然后以組為單位、主要完成“3個階段”的PPT匯報演講，還要根據(jù)各組選題目標完成試驗實踐活動。該部分課內(nèi)學時學生講課部分，各組選派1個代表，其他同學輪流組成7評委評分團，教師既點評也評分，7評委評分后去掉1個最高分，再去掉1個最低分，5評委平均后即同學匯報得分。“3個階段”PPT匯報演講都如法炮制，就會得到1個演講得分，見表1，總分100分，占總評成績的60%。“3個階段”PPT匯報演講內(nèi)容包括：(1)開題報告和可行性論證；(2)實驗中期進展及亟待解決的問題；(3)實驗結(jié)果及結(jié)題匯報。每次匯報學時控制：每組做10～15分鐘的PPT講解，教師點評，評委評分，約需6學時，3次供需18學時左右。

表1 細胞工程PBL教學中實踐分評分標準

注：總分100分，占總評成績的60%

該部分課內(nèi)學時學生試驗部分，教師在場指導，學生以小組為單位來進行試驗，完成自己的試驗目標。但是，僅憑課內(nèi)學時，學生多數(shù)完不成試驗，還需課外時間來充實。由此可知，一旦引入PBL教學法，對于教師和學生的要求提高，除了課內(nèi)學時，還需要花大量的課外時間來完成教學過程。

三、PBL教學法在細胞工程教學中應用成效

PBL引入細胞工程教學法，將有“三個改變”：“改”教師主導教學為學生主導教學，“改”卷面成績占大比重(60%)為小比重(40%)；“改”終結(jié)性評價為過程性評價。學生不再僅憑期末突擊記背便可獲高分、甚至獲獎勵、榮譽等，教學效果評價相對公平、真實；師生關(guān)系融洽、班級學生和睦友愛；教學相長、師生共進步。

(一)運用PBL教學法對學生能力的影響

PBL教學法的引入，可提高學生各方面能力提高：(1)學習能力的提高。以往都是教師講、學生聽，現(xiàn)在有學生講、學生評、學生自主試驗等，各個環(huán)節(jié)都要求學生除了學習知識，還必須運用知識，這就是一種學習能力的確實提高。(2)表達能力的提高。有位院士曾說過，個人所具備的表達能力可助其成功。學生在準備三個階段的PPT匯報演講時，是口頭表達能力的展示(為此展示學生要查閱、整理消化大量資料才可能表達好)；而在試驗結(jié)束，形成試驗報告、甚至是寫成論文發(fā)表時，是書面表達能力的展示，沒有PBL教學法，也就沒有學生表達能力的鍛煉和展示舞臺。(3)協(xié)作能力的提高。當今社會，沒有誰再能以閉門造車的方式做自我發(fā)展，每組學生從選題、試驗設計到執(zhí)行、乃至最后的結(jié)題報告都以組為單位，多數(shù)是獨生子女的學生在整個實踐過程中能極大地鍛煉協(xié)作能力和團隊精神，深刻體驗“顧全大局”、“集體利益”等良訓。(4)受挫能力的提高。學生初次進行這樣的擔當，尤其是組長全程負責項目的完成，除了責任心，還需要強大的耐心、愛心和信心。雖然預期目標都有新意，但真正在實踐過程中，會出現(xiàn)或這或那的問題、甚至是錯誤。如果隨隨便便就放棄，將導致全組試驗失敗。所以，在第二階段，學生做PPT匯報試驗進展時，難免有的課題小組試驗毫無進展，但只要認真分析原因，就能找到解決辦法。多次這樣的反復，學生學會了接受挫折、解決挫折、繼續(xù)進步。

以上各能力也是高校培養(yǎng)學生的目標能力，促其不斷提高，也促長了學生的核心競爭力。這小小試驗項目的認真完成，其實就是現(xiàn)實社會和未來職業(yè)生涯的一個小縮影、小范例。在這個時候提醒學生：樹立目標、永不言棄，就能增強學生自信、使學生受益匪淺。

(二)運用PBL教學法對師生關(guān)系和生生關(guān)系的影響

PBL教學法的引入，可改善師生關(guān)系。眾所周知，大學生有較強的自我意識和獨立能力，一般除班主任外，任課教師一般不與授課班級學生有過多的課外交流。PBL教學法的實施改變了教師上完課就走人的局面，他走不了，因為學生有太多的問題要問：選題報告、試驗方案、開題報告、挫折問題、直至結(jié)題匯報都需要同教師交流才能完成。這也從側(cè)面反映了，PBL教學法的引入，需要教師投入的時間和精力比LBL教學法要成倍增長。否則，就達不到預期的教學效果。所以，PBL教學法增進了師生感情、讓學生更能耳濡目染教師的言傳身教。

PBL教學法的引入，可改善學生與學生的關(guān)系。“眾志成城”這個詞對一個獨來獨往的學生來說，只不過是教科書中的一個四字成語。一旦引入PBL教學法，學生猛然醒悟，沒有合作就沒有你、也沒有我的優(yōu)秀成績。所以，大家集中討論、分工合作，終于一次次以優(yōu)異的成績贏得了學生評委的一致好評。大家感言，“集體榮則我自強，集體損則我自弱”。有困難的學生總會有其他狀態(tài)好的學生幫扶，最終也能完成PBL教學計劃。

(三)運用PBL教學法對實驗室管理、建設的影響

PBL教學法的引入，挑戰(zhàn)著實驗室管理管理制度和建設思路。學生要完成各自的項目研究，除了課內(nèi)學時，還需課外學時。課內(nèi)學時大家可整齊劃一地來試驗，課外學時則大家三三兩兩地來，又零零星星地走。如果試驗室的管理不夠科學和規(guī)范、建設思路不夠開放，會引發(fā)很多管理者和學生之間的矛盾；同理，如果項目組學生認真負責、守時守信的科研素質(zhì)不高，也會引發(fā)很多糾紛。在這樣的磨合中，既促進了實驗室管理的規(guī)范化、建設的開放化，也促進了學生科研素質(zhì)、誠信素質(zhì)的提高。堅持運用PBL教學法，將使實驗室管理建設和學生的科研素質(zhì)同步促進。

(四)運用PBL教學法對教師執(zhí)教能力的影響

PBL教學法的引入，仍然包括教師的“教”和學生的“學”，因此，“教學相長”同樣也在體現(xiàn)這樣的教學法中。有人曾誤解，PBL教學法將減輕了教師的教學負擔——因為大多數(shù)學時都是學生自行講課和做試驗。殊不知，若沒有教師有效的“導”，也就沒有學生良好的“演(講)”；而教師若沒有提前準備好“一桶水”，又何來給學生的“一杯水”。

以往的備課，就是查閱資料、整理教案和PPT即可。而PBL教學法的備課，除了常規(guī)講稿外，還要隨時跟蹤本學科的最新進展及試驗方法，如果學生選題導師連文獻都沒看過、更別說如何做相關(guān)試驗，這樣的可行性分析、開題報告、中期進展，教師還能點評自若嗎？有時為了指導學生，教師甚至要提前做預備試驗，才能指導、幫助學生解決試驗過程中遇到的難題。因此，從關(guān)注學生的時間、精力上投入增多還不夠，教師還必須時時自我學習，以提高自身的執(zhí)教能力，給學生樹立一個好榜樣，學生才能信服、學有所獲。

因此，運用PBL教學法，既可促進學生學習能力的提高，也可促進教師執(zhí)教能力的提高。這不正是高等教育教學改革的焦點嗎？好的“教”法能促長“學”法，好的“學”法也能促長“教”法，教學相長、相得益彰。

四、討論

“最好的教師，不是教你如何考高分的人，也不是規(guī)定你死記硬背的人，而是引出你的興趣——像磁鐵般吸引你投入學習，并在這個過程中發(fā)掘你的潛能的人”[16]。因此，“PBL教學法具有其先進性、科學性，值得引進借鑒。而且，也有人已做過論證，并結(jié)論：“不同層次的中國學生均能逐步適應PBL教學模式”，但如何挖掘、整合教學資源，解決中國學生眾多與教師、教學設施不足等的矛盾，是今后PBL教學法研究的重要課題[17]。

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Problem-basedLearninginCellEngineeringTeaching

DONG Yu-mei1, LIANG She-wang1, LI Hui-fang-jie2, WANG Dao-hang3，LIN Chun1， LIU Ya-ting1

(1.College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201,China；2.School of Forensic Medicine, Kunming Medical University, Kunming 650500,China；3.Faculty of Materials and Building Engineering, Kunming Vocational and Technical College of Industry, Kunming 650302, China)

To reform the teaching methods and improve the teaching effect, when teaching is supported by problem-based learning in such curriculum as cell engineering majoring biology, the results will be better. Three changes of PBL teaching methods give three stepping opportunities to students’ exhibition of themselves, and make students gain three capabilities. PBL will not only improve the students’ goal abilities, but also improve the teachers’ coaching abilities.

problem-based learning (PBL); cell engineering; teaching

G 642.0

A

1004-390X(2012)05-0099-05