基于TBL的多元教學模式的細胞生物學實驗教學改革研究

徐鑫　徐小博　馬佳文　范世昌　李小軍　趙現方

【摘 要】細胞生物學是生命科學的前沿學科，體現了極強的實踐性。在細胞生物學實驗教學中有效激發學生的思維創新能力，培養集體合作能力，對提高培養人才的競爭力具有重要意義。在實踐中我們不斷探索構建了一套團隊合作為基礎（TBL），充分發揮學生自主性，體現設計性的教學模式，并對成績評定體系進行了完善，更加注重實驗素養的考查。

【關鍵詞】細胞生物學實驗;團隊學習;自主;成績評定

中圖分類號： Q2-4文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）19-0138-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.066

細胞生物學實驗課程教學不僅有助于學生理解和掌握理論知識，而且是培養學生實驗技能和科研能力的主要途徑。它對培養生命科學人才綜合素質起著非常重要的作用。實驗既是細胞生物學理論教學的有機組成部分，又是其學科發展的根本，它對于培養學生的科研素質具有理論課所不可取代的重要作用。一個國家科學水平的提高依賴于大量具有集體合作能力和科研開發能力的高素質人才，而高等教育則承擔著培養國家建設亟需的高素質人才的重任。

在教學實踐中，我們發現細胞生物學的實驗教學嚴重落后于理論課。首先，傳統陳舊的實驗多，例如“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”和“液泡系和線粒體的活體染色及觀察”等簡單的驗證性實驗已遠遠不能滿足學生對知識的需求和創新能力的培養，促進細胞生物學發展的現代生物學技術少，例如“免疫熒光技術”、“細胞培養”、“流式細胞術”等。其次，驗證實驗較多，但體現綜合能力、設計能力的實驗較少，不利于提高學生的積極性和主觀能動性，培養的學生缺乏創新能力。生命科學相關行業人才的競爭力較高程度依賴于學生的實驗操作能力，因此注重基礎理論知識和實驗操作技能的有機結合是生命科學相關學科的顯著特點。采用傳統的教學方法完成特定教學內容的課堂教學形式，信息量大，進展快，便于基礎知識的系統學習。但其缺點也特別明顯，例如，教學過程枯燥乏味，忽視了學生的素質和能力，不利于培養學生的自主探究能力和創新精神。在教學模式改革和方法創新日益深化的當今，實驗教學模式改革已經成為培養社會亟需的高素質、創新型人才的關鍵環節。為滿足生命科學相關行業對專業人才的需求，迫切需要改革細胞生物學實驗教學模式。

“合作不是21世紀的重要技能，它是21世紀人才的一個基本要素”。具有良好集體合作能力的創新型實用型人才越來越受到雇主的青睞。TBL（Team-Based Learning，TBL）教學模式是以團隊合作為基礎的，教師更多地參與指導學生團隊的形成。通過討論和合作式擴展學習，可以實現師生之間的信息碰撞，學生可以增強認知，促進信息交流和人際交往。調動教師的教學積極性，有效提高課堂效率，大大提高學生的集體合作精神和創新能力。在實踐中，我們不斷探索，構建了TBL細胞生物學實驗教學模式，有效地提高了教學質量。

1 TBL教學法應用現狀

TBL教學法由美國Oklahoma大學Larry Michaelsen教授創立和實施。TBL教學模式的優勢在于更大程度上體現了以學生為主體的教學思想，全方位提高學生主動學習和集體合作能力，同時也可以激發培養學生收集和處理信息、獲得和更新知識等方面的能力。經過多年的發展和完善，TBL的應用已從自然科學和商業領域擴展到醫學領域。它已在美國和加拿大等發達國家得到廣泛接受和采用，并不斷得到改進。TBL教學方法用于西方大學的許多課程教學。TBL在國外相對成熟，而國內TBL仍處于起步階段，實施效果總體良好。目前，TBL廣泛用于醫學和外語課程，很少用于細胞生物學實驗。因此，依據我國國情，不斷改革完善，形成具有適于高等本科教育的細胞生物學實驗TBL教學模式，為企業、事業單位培養合格的高素質實用型人才奠定基礎。

2 TBL教學方法的實施

TBL教學模式教學過程包括團隊課前實驗的準備、課堂匯報、合作完成實驗項目、教師點評等環節。TBL有助于提升學習者的集體合作精神，注重學生的創造力培養，具有高度的靈活性。TBL教學模式不再以教師教學為中心，而是以學生自學和學生團隊合作學習為中心。注重培養學生的人際交往能力，培養積極發現問題，解決問題的能力，是一種有效地促進學習的新型教學模式。在TBL教學模式中，教師角色從主導者轉變為引導者和組織者，通過參與團隊討論，教師也能從中受益，達到教學相長的目的。隨著社會的發展，TBL教學模式也在不斷優化。如何建立適合當地本科院校的TBL教學模式是細胞生物學實驗教學改革成功的關鍵。具體的實施方案如下。

1）團隊組建：每個實驗組由4名學生組成，側重于成員之間的異質性和多樣性，然后團隊選出一名領導者。分組時要遵循的原則是平衡組內的各種資源，團隊成立后，成員不再變動，保證向心力和凝聚力。

2）個人測試：每節實驗課的前十分鐘，每個學生需要回答一份多項選擇題，涵蓋本次實驗課的實驗目的、原理、步驟和注意事項。檢驗學生之前在理論課上學到的知識。每個團隊將一起回答一份相同的多項選擇題，并在建立共識后每組交出一份答案。測試有助于教師了解學生的學習情況，并幫助教師調整和安排教學進度。

3）團隊間交流：然后，將舉行團隊交流演講。每組選派講話代表，匯報本組認為重要的實驗內容，必須重視實驗操作以及注意事項等，并在與其他團隊的學生交換了意見后，一起設計方案確保實驗的成功。教師在一旁聽證，記錄各團隊的發言要點。

3 自主實驗教學法的實施

根據本科人才培養計劃和實驗室條件的要求，每組有2-3個機會進行自主主持實驗。所謂的自主主持實驗即整個實驗項目均由學生團隊實施，教師指導把關。包括實驗計劃方案的論證，實驗材料的預算、訂購和配置，預實驗，實驗教學的開展以及實驗結果的分析，整個過程均由一個實驗團隊來自主主持。

為了使每個實驗項目按時順利實施，保證正常教學進度，在細胞生物學實驗課開始以前，教師組織進行實驗的學生組到實驗室進行預講，使學生熟練實驗內容。再次檢驗實驗計劃的完善性，培養學生的演講能力。當全班開始正式實驗課時，主持實驗的團隊代表向全班講解本次實驗項目的內容。其他同學可以質疑提問，論證實驗方法的科學性，預測實驗結果，老師綜合評價學生的講解，并進行補充。各組獨立完成自己的實驗項目，并對實驗結果進行比較分析，分析各組實驗結果成敗的原因，總結后完成實驗報告。

4 完善成績評定體系的建立

傳統的實驗考核制度要求每次實驗結束后，學生撰寫、提交實驗報告作為平時成績的評分依據，學期末進行筆試評定期終考試成績。由教師依據實驗報告和考試進行綜合評分。這種實驗考核制度忽略了實驗態度、實驗準備工作及實驗操作過程，導致了某些學生上實驗課時只顧埋頭撰寫實驗報告，懶于動手操作。在傳統的實驗考核制度下，因為實驗報告書寫整潔，實驗結果“完美”，這些同學反而會獲得更優秀的成績，這對于認真進行實驗操作的同學是非常不公正的，會嚴重挫傷學生動手操作實驗的積極性。為了更科學地反映學生的實驗素質和動手能力，進一步激發創新精神，培養學生深入進行科學研究的基本素養，我們將對于實驗過程的考核納入平時成績，在理論試卷考試的基礎上，增加了實驗技能考試，并在期末綜合評估三項成績。

通常的平時成績40分主要是出勤率（10分），實驗素養（10分，包括實驗態度和操作規范情況）和實驗報告質量（20分）三方面進行評定，所占比例最大，達總成績的40%。與以往不同的是，降低了實驗結果和書寫情況在實驗報告成績評定中所占的比重，突出實驗數據的記錄、分析處理過程以及思考題的回答情況。如能提出創新性見解將額外給予10分的獎勵。為了強調實驗課培養學生基本實驗素養的目的，我們特別設立“實驗素養”的考查，促進學生在實驗結束后積極清理實驗用品，并規范儀器的登記使用等。

在實施基于TBL的細胞生物學實驗教學模式的基礎上，各團隊根據全班實驗結果分析后獨立編寫了實驗報告，作為實驗的總結。團隊成員對實驗報告的排名由在團隊的貢獻大小決定，教師根據實驗報告中每個學生的排名順序評分。在實驗報告成績評定中，如團隊貢獻第一的同學得到100分，團隊貢獻最后一個同學只得到75分，以鼓勵學生積極參與并體會集體合作的好處。

理論考試通過筆試進行，僅占30分，主要考查學生對實驗原理和方法步驟等內容的掌握情況。為了更有效地綜合評定學生將專業理論知識應用于實踐的能力，我們在期末增加了細胞生物學實驗課技能測試，也占30分。實驗課程結束即可進行技能測試，由教師依據自編教案編制題庫，學生依次單獨進入考場，抽簽選擇題目進行實際操作。例如，“液泡系的活體觀察”實驗考核，要求學生從考場擺放的多種實驗用品中選擇所需試劑和實驗材料，進行臨時切片的制備以及染色，用普通光學顯微鏡進行實驗結果的觀察。技能測試全面評估學生對實驗技能的掌握程度。將實驗課考試分為理論考試和技能測試兩項進行，能更加公正、有效的評定實驗課成績。

5 結束語

將基于TBL的多元教學模式引入細胞生物學實驗教學，改變了傳統的以老師教為主的教學模式，并讓學生自主設計實驗，進一步引入科學考核機制，增加學生動手實驗的積極性和主動性，培養學生的集體合作精神。TBL和自主實驗的多元教學模式有效提高了學生的學習興趣，使學生樂于掌握細胞生物學實驗技能，并提高了學生的專業素質和科研能力。通過深入的細胞生物學教學改革實踐，學生實驗操作技能和思維能力得到了較大的提高，這在考研時起到了重要的作用，尤其是考研復試階段我院學生表現優異。近三年來考研率不斷提高，均在30%以上，激勵著更多學生對科學研究產生興趣，也有利于我們的改革更進一步深入。