奧爾堡PBL模式在大學生科研訓練中的應用

舒朋華, 魏夏蘭, 孫夢圓, 徐海暢, 楊 雪, 唐榮平, 易文翰

(1. 許昌學院 化學化工學院, 河南 許昌 461000； 2. 許昌學院 信息工程學院, 河南 許昌 461000)

作為本科教育的重要組成部分之一,大學生科研訓練(student research training, SRT)是本科生實踐學習的重要環節,在夯實學生知識結構,培養學生創新能力、應用能力及綜合素質等方面發揮著重要作用[1-2]。然而,目前很多高校的SRT教學尚存在諸多不足。探究新的SRT教學模式,對提升SRT實施效果,提高應用型和創新型人才培養水平意義重大。本文以許昌學院的一項SRT項目為例,論述了基于奧爾堡PBL模式的SRT項目實施情況及成果,為實踐類課程教學改革提供借鑒。

1 奧爾堡PBL模式簡介

奧爾堡PBL模式是丹麥奧爾堡大學經過四十多年的探索與實踐,摸索出來的一種“以問題為導向、由項目來組織”的教學模式[3-4]。該教學模式的主要特色在于問題導向下的項目式教學(見圖1)。首先由學生自主提出或者在教師的引導下提出現實問題,然后學生按個人興趣自由組建3～6人的PBL學習小組,每小組分派1、2名指導教師。在教師引導下,學生通過文獻閱讀、小組學習、實驗實踐和實地考察等方式,分析問題和解決問題,完成知識建構與能力培養。最后,學生以書面報告和口頭匯報等方式,展示各小組的學習成果。指導教師結合各小組及各成員在整個項目實施過程中的具體表現,對項目做出評價和反饋。為了確保學生能夠順利地解決問題和完成項目,學校會同步開設一些項目課程,講述團隊協作技巧及項目中常用的基本技術和理論等[5-6]。

圖1 奧爾堡PBL模式下的項目式教學

目前,我國高校SRT的大致實施流程是:學生結合本專業或個人興趣自主選題,然后組建5人左右的研究小組,并請1、2名教師作為指導教師,最后由團隊協作完成項目的申報、立項、實施和結題。該流程與奧爾堡PBL模式的項目教學流程極為相似,因此將奧爾堡PBL模式應用到我們的SRT教學中具有很好的可行性。此外,在我國SRT項目執行過程中存在諸多問題,如學生參加項目的動機不純,項目選題上缺乏獨立思考能力,綜合運用知識的能力欠缺,學習主動性不強,知識儲備和項目參與時間不足等[7-8]。奧爾堡PBL模式主張以學生為中心,由學生自主提出問題,在教師指導及課程支撐下分析問題、解決問題,同時培養應用能力、創新能力及綜合能力。奧爾堡PBL模式的優勢恰好能夠彌補我國SRT教學中的不足,因此將奧爾堡PBL模式應用于SRT項目教學很有必要。

2 奧爾堡PBL模式在SRT教學中的應用

2.1 許昌學院SRT項目概況

許昌學院的SRT項目根據來源不同,主要分為國家級、省級和校級三大類,資助對象為學習成績優良、學有余力的在校本科學生。學生以項目組的形式進行申報,項目組人數最多不超過5人,每個學生同時只能申報和參加1個項目,每個項目組邀請1、2名教師作為指導教師。校級項目通過專家審核、遴選,可進一步推薦為河南省大學生創新創業項目,甚至國家級大學生創新創業項目。自實施SRT項目以來,學生的參與熱情穩步增長,實踐能力、動手能力等也得到了有效提升,但同時也暴露了許多問題。主要體現在以下方面。

(1) 學生對SRT缺乏正確的認識,部分學生參加SRT項目只是為了跟風,而非出于真正的研究興趣。有些人在進入項目組后,出現消極怠工、缺乏學習主動性等現象,項目任務落在個別學生肩上。

(2) 項目組成員搭配不夠合理。他們大多數為大一或大二學生,且來自同一班級，甚至同一宿舍,缺乏學科多樣性。低年級學生在文獻檢索和閱讀、科技論文寫作等方面缺乏經驗,實驗動手能力和團隊協調能力也比較薄弱。為了使項目能夠順利獲批與結項,指導教師往往不得不越俎代庖,在申請書和結題報告撰寫階段包辦代替,學生的相關能力并未得到充分鍛煉和提升。

(3) 教學體制有待完善。一方面,由于項目參與人多為低年級在校本科生,他們的基礎較為薄弱,需要借助一些針對性比較強的專題培訓才能快速融入項目工作,但學校缺乏相關的培訓機制。另一方面,由于學生的課程學習任務重,上課、寫作業、撰寫實驗報告等往往已使學生負擔很重,參與SRT項目的時間和精力非常有限。

(4) 考核體制不完善。照搬常規科研項目管理模式,重立項結題,輕過程管理。過分注重論文和專利的產出量,而較少關注學生是否在該項目中提升了自身的綜合能力,忽視了對學生參與研究過程、自主學習、思路拓展等方面的關注。

2.2 奧爾堡PBL模式融入SRT教學

針對上述問題,我們結合奧爾堡PBL模式對SRT項目教學進行了改革。以下以禹白附項目為例,具體闡述如下。

2.2.1 以問題為導向,鼓勵跨專業跨年級組建團隊

在SRT項目申報開始前,由院系負責人耐心地向學生講解申報要求及時間節點,并鼓勵學生跨專業、跨年級甚至跨院系組建3～5人的PBL學習小組。學生可以結合自身的研究興趣及專業特點,從現實問題出發,尋求志同道合的隊友。這種跨專業、跨年級的組合方式,不僅可以讓高年級學生發揮“傳”“幫”“帶”的引領作用,還能實現學科間的交叉融合,有助于項目順利實施。另外,不同班級和不同專業的學生在課程安排上,通常會有所不同,進入實驗室開展研究的時間也會自然錯開,這對項目實施的連續性有很大幫助。

許昌學院地處河南許昌,許昌市禹州素有“中華藥都”之美譽。禹州所產的中藥材白附子因質量佳而被定為道地藥材,稱之為“禹白附”[9]。那么,禹白附有什么臨床用途？發揮藥理作用的成分有哪些？出于對上述問題的好奇心和研究興趣,5位分別來自15級化學(制藥方向)、16級制藥工程及17級制藥工程三個不同專業、不同班級的學生組成PBL研究團隊,進行SRT項目申報,并邀請2位教師作為項目指導教師。

2.2.2 分析問題,完成SRT項目申報

禹白附小組在2位指導教師的引導下,運用從“文獻檢索與利用”和“科技信息檢索與論文寫作”等課程里所學的知識,檢索有關禹白附的文獻。通過整理和分析文獻,該小組得知禹白附具有祛風痰、定驚搐、解毒散結、止痛、抗腫瘤和抗粉刺等多種藥理作用[10-12]。但同時也了解到,迄今為止,有關禹白附化學成分的報道十分罕見,其藥理作用的物質基礎尚不清楚。因此,該小組將“禹白附中到底含有哪些具體的化學成分？”這一問題作為研究重點,并以“河南道地藥材禹白附化學成分研究”作為項目名稱,進行SRT項目申請書撰寫。在申請書撰寫初期,項目組成員多次召開小組會議,共同探討申請書協作的整體思路,包括研究目的、研究方案、進度安排、項目分工及預期成果等,然后由項目負責人結合小組成員的專業特點及個人特長進行寫作分工。在規定時間內,各成員完成各自任務,并定期召開會議進行溝通商討。最后,匯總各成員準備好的書面材料,完成申請書初稿。再經過反復討論、推敲,并結合指導教師建議進行修改,確定SRT項目申請書終稿,提交至院系負責人。

2.2.3 通過小組合作,解決問題,完成項目

由于該課題具有較強的創新性和可行性,且申請書撰寫完整規范,最終在全校22項課題中脫穎而出,成為河南省大學生創新創業項目推薦項目。小組成員赴河南禹州市采集禹白附,并由蘭州理工大學楊林副教授鑒定。項目組將藥材洗凈、晾干、粉碎后,通過提取、萃取等步驟得到不同極性部位的浸膏,再通過硅膠柱色譜、凝膠柱色譜、聚酰胺色譜和高效液相色譜等分離手段,分離得到單體化合物。結合現有的分析測試條件及所學的波譜分析理論知識,項目組對分離所得的單體化合物進行分析檢測,確定單體化合物的結構,闡明禹白附的化學成分。值得注意的是,從藥材采集到最后的結構鑒定,所有工作均由5位小組成員共同完成。例如,當分離出單體化合物時,小組成員一起商討應采用什么類型的分析手段對該化合物進行分析檢測；拿到測試結果后,小組成員共同解析數據或圖譜,最終確定單體化合物結構。當小組在研究過程中遇到難題時,他們可隨時向指導教師咨詢。通過小組成員間的高效協作,禹白附小組已經分離鑒定出5個單體化合物。

為了解決SRT項目參與人員基礎知識欠缺與時間投入不足等問題,化學化工學院采取了一系列改革措施。首先,對培養方案進行了修改,在原本開設四大基礎化學及其實驗課的基礎上,增設文獻檢索與利用、英文科技論文寫作和波譜解析等選修課程。對SRT感興趣的學生,可自主選擇相應選修課程,從中汲取關鍵知識和技能,滿足SRT項目需求。其次,院系還開設了化學創新與實踐、創新科研訓練等實踐類選修課程。參與SRT項目的學生,可借助選修此類課程來獲得更多的項目學習時間,同時還可取得相應學分,一舉兩得。最后,院系還實現了大學生暑期社會實踐活動與實驗室科研訓練之間的互通。學生可通過在實驗室做項目的方式來完成暑期實踐,獲取實踐類學分。對于成功獲批校級暑期實踐項目的團隊,學院還給予一定的經費支持和課時補助,學生和教師參與SRT的積極性明顯提高。

2.2.4 撰寫項目結題材料,匯報展示

在項目進行的過程中,項目組需要共同完成項目季度匯報和中期檢查報告,項目完成后,還需要撰寫結題報告,并以PPT形式向院系進行匯報和展示。在院系審核階段,改變了以往照搬科研項目的考核方式,將SRT項目的考核重心由科研成果轉移到科研訓練上來。著重考查學生在項目實施全過程的表現,關注學生通過該項目學到了哪些知識,提升了哪些能力。畢竟SRT的根本屬性是教學而非科研,二者不能混為一談。在重過程輕結果的考核體制下,學生可以盡情發揮自己的創造力和想象力,哪怕屢遭失敗,只要能夠從失敗中汲取經驗教訓,學到知識,提升能力,就能達到SRT項目的考核要求。過程考核關注學生在整個項目實施過程中的表現,更能對學生做出真實客觀的評價。相應地,指導教師所面臨的壓力也會減小,這樣才敢于放手,讓學生自己去不斷嘗試,而不再包辦代替。

3 教學效果

在SRT教學中引入奧爾堡PBL模式后,學生和教師參與SRT項目的積極性明顯提高,項目實施效率大幅提升。從選題內容來看,問題(項目)由學生結合專業特點及個人興趣提出,從源頭上更能吸引學生的研究興趣。從項目參與成員來看,專業和年級分布趨于多樣化,有利于實現學科之間的交叉融合。不同專業、不同年級的學生有著不同的特點和長處,強強聯合,更能促進項目的順利實施。在小組合作完成項目的過程中,學生的團隊協作能力及溝通表達能力明顯增強。此外,通過打造配套的課程體系,學生及教師在SRT項目上的時間投入增加,項目進展加快,成果更加豐富。以“教”促“研”,以“研”促“學”,教學和科研實現了雙軌并進。在提出問題、分析問題和解決問題的過程中,學生應用理論知識解決實際問題的能力得到了切實鍛煉,實現了從“會學”到“會用”的轉變。事實證明,將奧爾堡PBL模式應用到SRT教學過程中,是一次大膽而又成功的嘗試,有助于提高學生的科研能力、創新能力與應用能力,有助于提升創新型、應用型人才培養水平。