基于OBE教學理念和PBL教學模式的“分子生物學實驗”課程的研究與實踐

秦興華 陳子 王旭

摘?要：“分子生物學實驗”課程是生物學與基礎醫(yī)學專業(yè)學生重要的專業(yè)基礎課，是一門實踐性很強的實驗課程。實驗教學體系的建設是高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的保障，構建創(chuàng)新型人才培養(yǎng)導向的教學模式是人才培養(yǎng)的重要途徑。針對“分子生物學實驗”課程傳統(tǒng)教學過程中存在的問題，改革教學理念，融合OBE教學理念和PBL教學模式，以學生為主體，通過問題導入引導學生創(chuàng)新，將學生成果產(chǎn)出作為教學目標，從而創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提高教學質(zhì)量。

關鍵詞：OBE教學理念；PBL教學模式；“分子生物學實驗”課程；教學改革

1?概述

高校作為國家戰(zhàn)略科技力量，功能不僅是向國家和社會輸出科技成果，更重要的是為國家和社會輸出人才，尤其是基于國家戰(zhàn)略的國際化創(chuàng)新型應用人才。成果導向教育（Outcomesbased?education，OBE）教學理念和問題導向教育（Problembased?Learning，PBL）教學模式均是國際上流行的教學理念和教學方法。其中，OBE教學理念是基于成果的教學理念，主張“以學生為中心”“以學習成果為導向”，根據(jù)學生專業(yè)能力需求反向構建課程體系，從而使人才培養(yǎng)目標更加明確，形成更加良性的教學導向和推動力。PBL教學模式是一種以問題為導向的教學手段，學生以小組形式圍繞問題獨立收集資料，分析問題并最終解決問題。因此，以產(chǎn)出為導向的OBE理念和基于問題的PBL教學模式在教學目標上高度吻合，兩者均強調(diào)以學生為中心、以問題為導向和以學生主動探索為形式。PBL教學模式充分體現(xiàn)了OBE的教育理念，是OBE教學模式的一種具體實施策略［1］。

“分子生物學實驗”課程是生物學與基礎醫(yī)學專業(yè)學生重要的專業(yè)基礎課，是一門實踐性很強的實驗課程。傳統(tǒng)課堂授課方式較為單一，被動接受教師提供的實驗流程，無法激發(fā)學生主動性和創(chuàng)新性，并且教學內(nèi)容應用性不強；傳統(tǒng)課堂將系統(tǒng)知識分割成獨立的課程單元，課程單元之間的聯(lián)系被弱化，學生無法建立課程相關知識領域的大局觀，課程的成果導向不明確。我們采用基于OBE教學理念的PBL教學模式的人才培養(yǎng)模式，通過問題導入引導學生創(chuàng)新，將學生成果產(chǎn)出作為目標，把傳統(tǒng)的被動接受式學習方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹骄渴綄W習，把以教師為中心的教學轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心的教學，從而達到創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和提高教學質(zhì)量的目的。

2?我校“分子生物學實驗”課程現(xiàn)狀及存在問題

2.1?培養(yǎng)目標問題

分子生物學是由生物化學、生物物理學、遺傳學、微生物學、細胞學、信息科學等多學科相互滲透、綜合融匯而產(chǎn)生并發(fā)展起來的，緊聚了不同學科專長的科學家的共同努力。它雖產(chǎn)生于上述各個學科，但已形成它獨特的理論體系和研究手段，成為一個獨立的學科。目前，“分子生物學實驗”課程已經(jīng)完成從教學為主型到教學科研型轉(zhuǎn)變，但我校“分子生物學實驗”課程面向生物技術系本科生，以培養(yǎng)空間生命科學特色學科背景知識的復合型、創(chuàng)新型與應用型人才為目標，目前課程設計偏重于科研，教學內(nèi)容應用性不強。

2.2?授課方式問題

傳統(tǒng)課堂授課方式較為單一，實驗課程由于受到固定教學時間限制、教學經(jīng)費有限和教學方式轉(zhuǎn)變較難的影響，學生往往被動接受教師提供的實驗流程，并且部分實驗可能由教師提前代做，這樣學生得到的知識往往碎片化，無法建立課程相關知識領域的大局觀，學生主動參與的積極性不高。

2.3?授課內(nèi)容問題

近年來，分子生物學實驗技術飛速創(chuàng)新和發(fā)展，如基因工程、基因組學、基因編輯等，一些新興的技術如CRISPR、qRTPCR等雖然在日常科研工作中廣泛應用，但在高校實驗課程教學改革中，學生接觸的機會仍然極少。傳統(tǒng)課堂將系統(tǒng)知識分割成獨立的課程單元，課程單元之間的聯(lián)系被弱化，學生通過單次課程的學習往往不知道所學內(nèi)容的實際應用價值，課程人才培養(yǎng)的成果導向性不夠。此外，實驗課還是以保證學生實驗結果為第一位，授課內(nèi)容一般比較固定，對授課內(nèi)容學生無法做出選擇。分子生物學實驗的一個特點是時間不固定，為保證學生在固定時間完成實驗，部分實驗甚至教師會提前做好，影響學生對整個實驗的認知和理解。

2.4?考核形式問題

傳統(tǒng)的實驗課程考核內(nèi)容更多的是考查小組實驗結果如何以及學生對學習內(nèi)容的掌握程度，但學生的學習態(tài)度和參與討論（分析問題）等各種表現(xiàn)則沒有體現(xiàn)，因此最后的考試分數(shù)難以反應學生的綜合能力。

3?基于OBE教育理念的PBL教學模式的構建

PBL教學模式是一種以問題為導向的教學手段，是由美國神經(jīng)生物學家Howard?Barrows于1969年在加拿大麥克馬斯特大學首次提出［2］，目前已經(jīng)成為與傳統(tǒng)課程教學相并行的最重要的新教學模式。PBL教學模式是以學生為中心，引導學生解決實際問題而達到學習目的的教學方法，包括創(chuàng)造、評價、分析、應用、理解和記住六個要素。PBL教學模式以小組為單位展開，注重學生的分析問題和解決問題能力、團隊協(xié)作能力、寫作表達及溝通能力和學習積極性等，教學方式從傳統(tǒng)的被動“填鴨式”學習轉(zhuǎn)化為根據(jù)問題引導學生主動尋找解決辦法，充分調(diào)動學生主動思考和主動參與的積極性，同時，教師也從傳統(tǒng)的知識灌輸者轉(zhuǎn)化為學生解決問題的引導者。PBL教學模式以問題為中心，以學生為主體，已經(jīng)成為當今世界備受推崇的高等醫(yī)學教育方法，并逐漸成為我國教育模式改革的趨勢。

OBE教學理念是基于成果的教學理念，主張“以學生為中心”“以學習成果為導向”，由美國學者Spady于1981年提出，率先在高等教育起步，用作開發(fā)優(yōu)質(zhì)的高等教育課程，較早在歐洲、美國等發(fā)達國家獲得認可、隨后在馬來西亞、澳大利亞、印度、印度尼西亞、巴基斯坦等國成為許多既定和新興教育體系的實行標準［34］。隨著我國高等教育規(guī)模的不斷擴大以及教育質(zhì)量的不斷提高，OBE教學理念在我國受到越來越多的關注。OBE教學理念強調(diào)學生的主動學習與探索；強調(diào)所有學生在學習上都能獲得成功；強調(diào)個性化考核和評定；強調(diào)基于過程的評價與考核；強調(diào)能力本位，秉承“以學生為中心、成果為導向、持續(xù)性改進”三大理念，開啟課堂教學教改新路徑，這種機制對于培養(yǎng)知識淵博、富有創(chuàng)造力、高技能、靈活、創(chuàng)新、批判性思維的畢業(yè)生至關重要。

PBL教學理念和OBE教學模式均強調(diào)以學生為中心、以問題為導向和以主動探索為形式。OBE教育理念根據(jù)學生專業(yè)能力需求反向構建課程體系，進而通過PBL教學模式正向?qū)嵤┱n程教學，因此PBL教學模式充分體現(xiàn)了OBE的教育理念，是OBE教學模式的一種具體實施策略。近年來，國內(nèi)高校對這兩種教學理念/模式以及它們的融合模式在人才培養(yǎng)中的應用進行了很多探索［5］，包括在“分子生物學實驗”課程中［67］。

4?基于OBE教學理念的PBL教學模式在“分子生物學實驗”課程中的應用初探

教育改革應以實現(xiàn)改革目標為基礎，而逆向設計是成果教育設計的核心，根據(jù)最終目標反推課程設計。教學的起點不是教師能教什么，而是獲得最佳結果所必需的知識點。培訓過程遵循“內(nèi)部和外部需求→教育目標→畢業(yè)要求→課程體系”的順序，并制訂人才發(fā)展計劃，通過優(yōu)化知識培養(yǎng)更健康的個人。

4.1?從灌輸課堂到對話課堂的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)課堂中，教師進行灌輸式、填鴨式教學，以盡可能多地傳輸知識為主旨，而學生是被動式學習，嚴重抑制學生的自主學習能力。基于OBE理念的PBL教學模式則改變師生在課堂上的角色，改變片面灌輸、接受的傳統(tǒng)課堂教學方法，采用啟迪式教學模式，引入使師生之間有效互動和學生之間充分溝通成為可能的溝通與對話模式，是改革分子生物學實驗課堂教學的有效手段。教師與學生實時互動，共同完成課堂教學，從而激發(fā)學生的學習熱情。通過課前閱讀和隨堂小測驗、課上重點難點講解和實驗操作、課上和課下討論、過程性考核和課后開放式問題等方式，將傳統(tǒng)的以“教師講授為主”的模式向以“學生自主學習為主”的模式轉(zhuǎn)變，以學生為中心的互動教學模式強調(diào)教學過程，符合OBE基于結果的過程學習的教學理念，提高學生自主學習能力和興趣，使學生獲得最優(yōu)化的學習效果。

4.2?從封閉課堂向開放課堂轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)課堂教學時間封閉，其教學內(nèi)容也比較固定。學生課程學習主要為重復既定的實驗操作，這不可避免地限制了學生的思維，阻礙了他們的實際應用能力。基于OBE理念的PBL教學模式則將課程內(nèi)容變成模塊，在運用OBE概念的基礎上，將OBE概念與教學中傳統(tǒng)的分子生物學實驗相結合，將課程中涉及的RNA提取、反轉(zhuǎn)錄、質(zhì)粒DNA提取、核酸電泳、大腸桿菌轉(zhuǎn)化、雙酶切等分子生物學實驗技術進行整合并建立相關模塊，加之PBL的教學方法，指導實驗目標或以實驗問題為指導引入知識點，結合實驗實施進行詳細分析，主要教學模式是“目標—知識—能力”的形式，學生以小組為單位，以根據(jù)文獻調(diào)研等首先確定自己研究的目標基因，進而設計自己的研究方案，充分激發(fā)學生主動思考和主動參與的積極性。

4.3?從知識課堂向能力課堂轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)課堂是以教師為主體，將系統(tǒng)知識分割成獨立的課程單元，課程單元之間的聯(lián)系被弱化，學生無法建立課程相關知識領域的大局觀。分子生物學在生命科學和醫(yī)學中具有重要地位，相關實驗技術為生命科學研究提供基因干預手段，為臨床的診斷和治療提供技術手段，已經(jīng)滲透到生命科學和基礎醫(yī)學的各個領域。基于OBE理念的PBL教學模式通過生命科學和醫(yī)學問題引入，將學生成果產(chǎn)出作為目標，激發(fā)學生分析問題和解決問題的能力，而教師采用問題式和反饋等方式引導和協(xié)助學生達到預期的學生目標，從而做到從“重學輕思”向“學思結合”轉(zhuǎn)變，做到知識課堂向能力課堂轉(zhuǎn)變。

4.4?從競爭課堂到合作課堂轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)課堂在教學進程中的評價注重成績評價，學生與學生之間關系處于一種對立的競爭環(huán)境中。基于OBE理念的PBL教學模式則強調(diào)人人都能成功，小組內(nèi)不同同學根據(jù)個人能力承擔不同的角色，進行合作式學習，強調(diào)團隊協(xié)作，最終都能達到自己設定的目標和學習成果。圍繞自主、合作、探究，緊扣“教”與“學”，真正實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)變——老師的教學方式由“灌輸式教學為主”向“以探究式教學為主”轉(zhuǎn)變，學生的學習方式由“接受式學習為主”向“以討論性學習為主”轉(zhuǎn)變。

4.5?從比較性評價到達成性評價轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)課堂中看重教師的教學水平，而忽視了學生“學”的狀態(tài)，考核比較單一，往往實驗報告占據(jù)比較大的比重。基于OBE理念的PBL教學模式則強調(diào)個性化考核和評定，教學評價時不僅僅關注學生的實驗結果，更關注學生在整個學習過程中的學習態(tài)度，以及在組內(nèi)自己角色的完成程度，強調(diào)自我比較，而非學生之間的比較，從而全面客觀地考查學生，對學生做出客觀公正的評價。因此，我們調(diào)整了課程考核方式，更注重過程考核，調(diào)整平時成績包括隨堂小測驗、課堂討論、實驗方案設計、團隊協(xié)作等過程評價，最終成績比較符合學生的綜合能力和個人進步。

5?總結與展望

將PBL教學模式和OBE教學理念引入“分子生物學實驗”課程中，對培養(yǎng)目標、課程體系、授課方法和考核形式等重點環(huán)節(jié)進行了系統(tǒng)性革新，做到以學生為主體、以成果為導向和持續(xù)性改進，不僅有利于專業(yè)知識的培養(yǎng)，還培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題能力、團隊協(xié)作能力、寫作表達及溝通能力和學習積極性等。但需要注意的是該教學方法也有一定的弊端：學生往往需要花費大量的時間查閱文獻來確定自己的研究目標和方案，在課業(yè)壓力較大時會導致學生無法安排其他學科的學習，容易產(chǎn)生抵觸情緒，雖然教師可以經(jīng)常根據(jù)具體情況適當引導，但過多干預容易導致學生主動性下降和依賴性上升。

本文基于PBL教學模式和OBE教學理念，探索了基于OBE教學理念的PBL教學模式在“分子生物學實驗”課程中的應用，確定了以問題為中心、以學生為主體的培養(yǎng)方式，培養(yǎng)學生的分析問題和解決問題的能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力等，不但有效提升了教學效果，而且創(chuàng)新了人才培養(yǎng)方式，對其他實驗課程的教學改革有一定的借鑒意義。

參考文獻：

［1］劉萌，鄭煊.OBE模式結合PBL教學法實現(xiàn)地方高校教育范式轉(zhuǎn)變的研究［J］.齊魯師范學院學報，2019，34（3）：6.

［2］Barrows?HS，Bennett?K.Experimental?studies?on?the?diagnostic（problem?solving）skills?of?the?neurologist?and?their?implications?for?neurological?training.［J］.Transactions?of?the?American?Neurological?Association，1971，96：51.

［3］Spady?WG.OutcomeBased?Education：Critical?Issues?and?Answers［M］.Arlington，VA：American?Association?of?School?Administrators，1994.

［4］Spady?WG.Choosing?outcomes?of?significance［J］.Educational?Leadership，1994，51（6）：1822.

［5］張琳，葉勝超.基于OBE理念的《分子細胞生物學實驗》課程教學改革探索與實踐［J］.科學與財富，2021（18）：8990.

［6］王碧，張婷，李渺，等.基于OBE教育理念的分子生物學理論課程與實驗課程的教學改革［J］.現(xiàn)代職業(yè)教育，2021（33）：1213.

［7］申亮亮，曲璇，張健，等.PBL教學法在研究生分子生物學實驗課程中的應用分析［J］.生物技術通訊，2016，27（4）：563565.

基金項目：國家自然科學基金（31871172）

*通訊作者：秦興華（1983—?），男，漢族，山東日照人，博士，講師，助理教授，研究方向：生物化學與分子生物學。