基于“任務驅動+SPOC”的研究生分子生物學技術課程教學設計與實踐*

賀詩雨 馮 輝 顧 瑋

重慶大學醫學院,重慶市 400030

長期以來,醫學教育仍是以傳授知識和經驗為主,重接受、輕思考的傳統教育模式,使學生無法較好地理解授課內容,容易失去學習興趣和信心。同時,醫學生由于缺乏創新素質和創造能力的培養,難以適應目前日新月異的科技發展。為改變現狀,教育部提出加快實施“六卓越一拔尖”計劃2.0,強調加強“新醫科”建設,培養未來杰出的醫學科學家[1]。研究生教育作為醫學教育的最高層次,對學生科研思維和創新能力的培養是重中之重[2]。在此背景下,為提升學生對分子生物學技術原理及實際應用的認識,加強科研思維與科研能力的培訓,筆者設計了基于“任務驅動+SPOC”的研究生分子生物學技術課程體系,通過整合課程資源、開展線上線下混合式教學等對教學模式進行了改革探索與實踐。

1 分子生物學技術課程現狀及教學改革的必要性

分子生物學技術以核酸和蛋白為研究對象,是研究生命體的分子組成和結構、分子互作和轉變、分子功能的技術體系[3]。得益于生物化學與分子生物學、遺傳學、免疫學和發育生物學等領域的許多重大理論發現和研究需求,分子生物學技術發展迅速,滲透了所有的生命科學領域,并已成為目前基礎和臨床醫學運用范圍最為廣泛的實驗技術[4]。在醫學類研究生課程階段開設《分子生物學技術》這門實驗課程非常必要,可以幫助研究生在學習階段的第一年學習并掌握分子生物學的基礎知識和基本的實驗技術,從分子水平上深入認識、診斷和治療人類疾病,掌握常用的分子生物學實驗技術,為后期的課題研究和醫學工作奠定堅實的基礎。

在傳統的實驗課程教學模式中,教師講解實驗原理、展示實驗步驟,學生使用教師預備材料與試劑按照步驟執行機械的操作,缺乏主動思考過程,也缺乏有意識的科研思維訓練。同時,由于分子生物學課程的前沿性,本科開課普遍度以及授課內容參差不齊,導致入校研究生的基礎差別較大[5]。特別是基礎醫學專業研究生,本科專業方向多元化,有的甚至從未學過分子生物學課程或從未參與過相關實驗課程。如何充分激發不同基礎的研究生學習興趣,吸引其主動參與課程學習和實踐操作,是一個難題。

2 理論依據

任務驅動教學法最早起源于美國教育家杜威(John Dewey)“Learning by Doing”的教育模式[6],是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法,它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念,轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念;將再現式教學轉變為探究式學習,使學生處于積極的學習狀態[7]。其主要環節包括創設情境,確定問題(任務),自主學習、協作學習以及效果評價。任務驅動教學法在實驗、實踐類課程中的運用有很多成功案例。筆者根據分子生物學技術的教學目的和教學內容,擬創設一個科學研究的情境,再分解細化每節課的目標,鼓勵學生主動探索,尋找解決問題的方法,對于激發學生的興趣和科研素質的培養將會起到正向作用。

SPOC(Small Private Online Course)是由美國ArmandoFox教授在慕課的基礎上提出的一種改進的新型教學模式,即小規模私有在線課程[8],這種教學模式有效彌補了學生自學慕課缺乏目標、精力不集中、無法實時評價等缺點。SPOC針對在校學生時,將課程教學和線上學習相結合,構成了一種全新的混學模式。我校從2018年起就基于學堂在線教育云服務搭建了專屬定制化的SPOC在線學習平臺,運用后取得了不錯的教學效果。分子生物學技術由于其前沿性,發展迅速,種類繁多,課堂時間不可能面面俱到。筆者擬利用SPOC在線課程作為課堂教學的有效補充,通過短視頻和思考題讓學生課前熟悉實驗步驟和注意事項,課后進行相關前沿實驗方法的進一步拓展,開闊視野。

3 《分子生物學技術》課程設計思路

本課程擬運用頂層設計的思想,以“探究某個基因的功能”為總體目標,以“任務驅動”的教育模式確定任務達成過程:過表達該基因—沉默該基因—比較細胞表型變化,以達到明確該基因作用的最終目的。在此過程中,以探究基因功能為主線,將分子克隆的主要技術,包括核酸抽提、基因克隆、載體構建、細胞轉染、蛋白電泳、細胞表型觀察等串聯起來,既達到讓學生熟悉掌握實驗操作技術的目的,又能留有懸念,使其帶有興趣參與整個實驗課過程。每一步都環環相扣,每次實驗結果都會影響最終實驗結果,學生會更加認真對待每一次實驗。同時,這種“任務驅動”的課程有助于學生建立起完整的科研思維,在今后科研學習和工作能夠從容應對。

同時,為應對分子生物學學科的快速發展和學生對前沿技術跟蹤的需求,教師建立配套的分子生物學SPOC課程。通過課前、課后2個階段的教學設計,使學生從過去學習靠課堂聽課、疲于機械性完成實驗的傳統學習方式向課前預習課程主要內容學習,觀摩實驗主要流程,進行知識自我儲備,課中參與討論、完成小組任務、解決自已存在的問題,課后知識擴展的新的學習方式轉變,使學生作為主體更多參與到學習中。教師可以根據SPOC平臺上視頻點擊次數、學習時長加上課以及大數據提供的學情分析,了解學生對知識的掌握情況,隨時調整教學設計、教學模式,發揮促進學生發展、教師提高和改進教學實踐的功能。課程整體設計思路詳見圖1。

圖1 課程整體設計思路

4 《分子生物學技術》教學實施方案

《分子生物學技術》共32學時,2學分。其中理論教學2學時(課程引導和課程要求),實踐教學30學時,分8次課進行,具體安排見表1。

表1 《分子生物學技術》教學內容與時間安排

5 《分子生物學技術》SPOC課程建設

依據SPOC的混合式教學模式與教學計劃,從課前預習、課后拓展2個板塊進行構建教學進度表。(1)課前自學:運用在線平臺實現教師追蹤學生視頻觀看和測試完成率、在線互動和答疑;(2)課后鞏固:運用在線平臺,將教師發布的知識拓展視頻學習任務、小測試和學生的知識鞏固、技能操作練習、知識技能遷移聯系起來。SOPC課程資源選用網絡上相關微視頻42個,每個視頻4～15min,根據教學內容和主要知識要點進行合理編排。同時,按照SPOC課程需要匹配相應教學資源包,包括視頻中的交互問答題目及答案、實踐類小測試等(https://courses.cqu.edu.cn/pro/coursedev/coursecontent/5381591)。

6 課程評價指標

為全面提高醫學研究生科研素質和創新能力,充分發揮SPOC平臺信息化作教學評價指標,筆者設計了“考勤+SPOC平臺指標+實驗報告+創新實驗設計”的多元指標評價體系。其中創新實驗設計要求學生從研究背景、假設/科學問題、實驗設計(包括樣本來源、分組、檢測指標和方法、流程圖)等方面進行系統闡述。實驗報告以小組(3～5人)為單位上交,創新實驗設計報告以個人為單位上交。該評價體系既注重學生學習過程的形成性評價,也注重了學生創新能力與科研思維的培養;既體現了團隊合作,也給予個人自由發揮空間。

7 教學改革實施效果

《分子生物學技術》作為一門專業選修課面向我校2022級臨床醫學和基礎醫學研究生開設,共有74人選修此門課程。從學生滿意度調查、考核成績以及同行專家評議等方面來看,該課程的教學達到了較為理想的效果。

7.1 學生滿意度調查 在學期教學結束后通過匿名問卷的方式對所有選課學生進行了教學滿意度調查。調查內容包括課程開設必要性、開設時間、學生前期基礎、SPOC課程設置、師資力量、教學手段等方面。共回收有效答卷64份。受訪者中41人為臨床醫學專業學生,23人為基礎醫學專業學生。受訪學生中有18.75%從未做過分子生物學實驗,課程涉及的主要實驗曾經操作率為10.94%(考馬斯亮藍染色)～50%(細胞RNA抽提)。統計結果顯示,100%學生認為開設這門課程很有必要,并對老師的專業度和授課態度表示認可。95.31%學生認為課程學習對研究生課題研究階段幫助很大,96.88%學生對課程內容非常滿意。對SPOC課程課前預習和課后拓展部分的認可度也達到了84%～88%。學生期望在課程中學習的其他技術主要為流式細胞技術和Co-IP實驗,筆者將在SPOC課程的課后拓展中予以體現。

7.2 同行專家評議 學校和學院教學督導組對《分子生物學技術》課程的教學活動進行了有效督導共5次,課堂教學均為優秀,優良率為100%。督導專家認為《分子生物學技術》“課程設計合理,老師備課充分,學生實驗操作的熱情度高,實用性強”“教學質量穩定,教學效果優良”。

8 結語

研究生教育的目標是為國家培養具有較強科研精神和創新精神的專業人才,因此科研創新能力也成為了衡量研究生綜合能力的一項重要標準。分子生物學技術作為帶領研究生科研入門的啟蒙實踐課程,對于醫學研究生創新能力和科研思維的培養具有重要作用。筆者通過實踐發現,將任務驅動教學模式應用在實驗課程教學活動中非常有效,既有助于學生在實踐技能、綜合應用知識、團隊協作精神的培養,也有助于其形成系統性科研思維,掌握基本的科研方法,提升科學素養。通過SPOC線上線下融合教學,教師能及時把握學生的學習狀態和難點問題,在上課時進行針對性講解。同時,也能夠方便同學課后進行前沿知識的拓展。這種新型教學模式較傳統教學模式效果更好,有助于提升研究生教育教學質量,值得進一步拓展和推廣。