細胞生物學實踐教學中PBL模式的應用

陳金武， 齊璐璐， 孫 嫻

（合肥師范學院 生命科學學院，安徽 合肥 230061）

在現(xiàn)代生命科學領域中存在著四大支柱學科，《細胞生物學》正是其中之一。無論是在生命科學、醫(yī)學、藥學，還是相關的農林牧漁等相關專業(yè)的教學都離不開《細胞生物學》這門課程。其原因在于：一方面，《細胞生物學》作為基礎學科，與其他很多門學科相聯(lián)系，例如：分子生物學、基因工程、胚胎工程、遺傳學等；而另一方面，《細胞生物學》又是生命科學中最富有發(fā)展前景的學科之一。近年來，在諾貝爾生理與醫(yī)學獎上，細胞生物學領域的科學家頻頻有所斬獲，這印證了該門課程的創(chuàng)新性與前沿性。

然而在傳統(tǒng)的教學活動中，固定的教學模式，即老師枯燥講授——學生填鴨接受的方式往往很難達到預期的教學目的。而且該門課程是一門實踐性很強的學科，其中非常重要的一部分就是實踐教學。按照以往的教學模式，盡管實踐課程對于學生的創(chuàng)新能力和科研思維有著無可替代的重要意義，它仍然被認為是理論課的附屬，內容設計上基本是簡單的驗證性試驗，無法實現(xiàn)其應有價值。隨著生命科學的迅猛發(fā)展，特別是細胞生物學領域日新月異的變革，實踐課程的改革已是大勢所趨。如果一味套用陳舊的教學方法與教學內容，必然會出現(xiàn)課堂與學科發(fā)展脫節(jié)的現(xiàn)象，打擊學生的積極性，使得學生無法發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并最終主動解決問題。顯然這種現(xiàn)象不利于學生的自主學習能力與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，因此筆者在近年的《細胞生物學》實踐教學中，以PBL模式為基礎，對部分內容進行調整，獲得了較滿意的效果。

1 PBL模式理論與研究目的

1.1 PBL模式定義

Problem based learning，即PBL模式，是以問題為基礎的學習模式，該模式與傳統(tǒng)的“一言堂”教學方法有著極大的不同，其教學目標在于培養(yǎng)學生自主和創(chuàng)新思維，最終使學生獲得學習和解決問題的能力。PBL模式是一種以學生為主體、以教師為導向的啟發(fā)式教學。在教學過程中，該模式堅持以例證為先導、以問題為基礎，并通過不斷摸索，建立起一套圍繞問題編制的綜合課程。

PBL模式是由美國神經病學教授Barrows于1969年首先創(chuàng)立的。最初，該模式在加拿大麥克瑪斯特大學醫(yī)學院進行了首次嘗試［1］，隨后在世界各地的醫(yī)學院流行開來。比如曼徹斯特醫(yī)學院、香港大學醫(yī)學院、麥克瑪斯特大學醫(yī)學院、復旦大學醫(yī)學院、四川大學華西醫(yī)學院等［2］。經過幾十年的完善與發(fā)展，PBL模式已經運用在工程教育、社會工作教育、商業(yè)教育、心理學、生物學、生理學等諸多學科領域，并且取得了顯著的教學效果。

目前普遍認為PBL模式主要包含5個基本內容，即5E：Engage、Explain、Explore、Elaborate以及Evaluate。教學過程中可安排多個周期進行，一個學習周期為7天，其中基礎內容為學習問題和解決問題，每個學生利用相關知識處理問題；然后進行拓展訓練，即協(xié)同解決復雜的爭議性問題［3］，通過多個學習周期，即可有效地提高學生學習興趣，獲得較好的教學預期。

1.2 PBL模式研究目的

通過研究，可以將PBL模式充分運用到細胞生物學實踐教學中。按照PBL理論，教師可以將問題與實踐課程相聯(lián)系，讓學生了解并掌握課堂所學的相關知識，然后發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，再根據(jù)所學理論獨立解決問題，提高他們的創(chuàng)新思維，從而為學生的自主學習能力、實踐操作能力、合作能力、交流能力的發(fā)展提供一個良好的可實施平臺。

2 PBL模式在細胞生物學實踐教學中的應用

2.1 實施重點——問題

PBL模式是以問題為基礎的教學模式，在教學過程中，問題的提出與解決直接影響教學效果。因此，授課之前的問題設計是要首先要解決的環(huán)節(jié)，問題的好壞體現(xiàn)著教師的教學水平，并影響學生的學習積極性。根據(jù)多年的總結，我們認為在問題設計過程中，應該著重考慮如下幾個內容：①教學目標與內容；②問題之間的相互聯(lián)系，必須承上啟下；③符合學生的知識水平，有助于他們構建相應的認知結構；④能夠啟發(fā)學生思考，注重誘導功能；⑤問題要有針對性，不能面面俱到；⑥能活躍課堂氣氛，并引導學生課后思考［4］。

2.2 以學生為主體，強調教與學的互動

在傳統(tǒng)細胞生物學實踐教學中，教師往往不自覺地以自我為主體進行填鴨式傳授，而在PBL教學模式中，學生是天然的主體。此時教師應以引導者的身份出現(xiàn)在教學中，改變以往演講者的角色，積極與學生主體進行教學互動［5］。只有這樣，才能發(fā)揮教師的引導作用，才能調動起學生的學習興趣。一般來講，在這種教學模式下，應該注重提高學生如下幾方面的能力和素質：①獨立思維能力；②提出問題并解決問題；③充分利用時間，統(tǒng)籌安排資源的能力；④課外閱讀，獲取資源的能力；⑤傳播信息，交流知識的能力；⑥團隊合作能力，贊美優(yōu)秀者并容納后進同伴的精神；⑦計算機多媒體運用能力；⑧獲取和評價信息的能力等。因此，在這一學習氛圍中，學生應作為主動參與者進行學習。比如在實施過程中，可以將學生劃分為多個學習小組，小組內成員及小組間進行討論、相互合作，以伙伴式的討論與合作方式進行學習。同時，老師僅僅對其進行簡單恰當指導，讓學生在學習過程中，通過圖書館、計算機、網絡、課外輔助資料等各種學習途徑收集相關資料，再將資料統(tǒng)籌處理用于解決問題。通過這種學習方式，教與學之間進行互動，學生以其自身的個性和特征進行自主學習，激發(fā)了學生的自覺性和主動性，進一步增強他們的學習興趣。

2.3 PBL模式的教學意義

細胞生物學實踐教學改革的目的就在于吸引學生的學習注意力，讓學生在掌握相關基礎知識和技能的同時，又能夠進一步發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，使學生最終主動地探索知識，具備創(chuàng)造性思維能力，從而滿足當今社會發(fā)展的需要。

以此為基礎，研究PBL模式在細胞生物學實踐教學中的應用，能夠促進細胞生物學理論教學與實踐研究的進一步發(fā)展。根據(jù)PBL指導思想，將課堂教學內容與PBL結合起來，根據(jù)課堂教學的實際需求，探討PBL在細胞生物學課程中的具體教學模式、教學內容和評價體系，為高等學校細胞生物學課程教學和其他相關課程的教學改革研究提供重要參考依據(jù)。

3 PBL教學模式的實施方案

PBL模式的教學方法基本為：提出問題、收集資料、論證、實施、總結幾個步驟［6］。在多年細胞生物學授課背景基礎上，我們調查了生物技術專業(yè)學生的知識結構以及他們對細胞生物學知識的掌握情況，制定如下的具體實施方案。

3.1 研究對象

合肥師范學院生命科學系2009—2011級生物技術專業(yè)學生。

3.2 教學內容的選擇

我校是二本院校，生物技術專業(yè)生源質量屬于全校中等水平，部分學生高中理化基礎較弱。因而在教學過程中，我們對細胞生物學實踐教學的基礎知識，如葉綠體、液泡系的基本結構和功能等，采用傳統(tǒng)教學方法，即全面性、系統(tǒng)性的講授與操作；而對本學科的熱點問題，如腫瘤與癌癥、傳染病如艾滋病和肝炎、細胞的衰老與死亡、細胞的信號轉導與周期調控、DNA的損傷與修復以及基因表達調控等，則采用PBL教學模式，即以問題為基礎，通過討論，使學生切實感受到細胞生物學與人類生活間密切永恒的關系。進而通過自主學習，提高學生自信心，更有利于激發(fā)學習興趣［7］。

3.3 設計問題

PBL教學模式的關鍵就是設計問題，一個好的問題對于教學有很大的幫助。根據(jù)教學大綱以及教學計劃的安排，我們綜合考慮學生的學習特點，圍繞教學中的知識重點與難點，設計了癌癥的起因與轉移、癌癥的治療、干細胞與器官移植、細胞凋亡與人體衰老，艾滋病的病因、治療與預防等問題。這些問題往往代表著學科的發(fā)展前沿，既激發(fā)了學生的學習興趣，又引導他們進行自主研究和解決問題［8］。

3.4 課前安排

首先在實驗開始前對學生進行分組，并由學生在小組內推選出一位組長，負責督促查找資料、組織組內討論、實驗的設計與分工以及與其他小組間的協(xié)作等任務。在實踐課程開始前一周將問題分發(fā)給學生，經過大家的討論提出問題并解決問題。若問題無法快速解決，學生應積極主動地通過不同的渠道獲得相關資源，然后綜合各種材料，分析和解決問題。這些渠道包括查閱相關課本、圖書館文獻、網站數(shù)據(jù)庫等。

3.5 課堂討論

各組成員分配任務并認真總結，然后再由小組長匯總并做成PPT，推薦1位同學進行發(fā)言（5分鐘左右），匯報本小組問題研究的結果、實驗的設計安排、實驗預期等，班上其他同學可進行補充或提問。在交流中如果出現(xiàn)學生無法解決的問題，由老師進行啟發(fā)和引導。

3.6 改善課堂教學環(huán)境，加大綜合性實驗比例

教育經費以及儀器設備是制約實踐教學的主要因素之一。多年來，學校經費少、設備陳舊，所以在實際操作時往往只能做一些簡單的驗證性實驗。由于理論與實踐嚴重脫節(jié)，實踐課堂所教授的實驗方法已經落后于時代，理論教學中的技術前沿似乎離學生很遠，因此學生只能掌握一些非常簡單的基本技能，對日后的工作以及科研有很大障礙。隨著近年來教育經費提升，學校已經投入近三百萬購買先進的儀器設備，為學生創(chuàng)造了良好的實驗環(huán)境與條件，使學生能更好地將所學的理論知識應用于實踐。

正是由于學校的大力支持，我們目前嘗試開展一些創(chuàng)新性的綜合實驗。綜合性實驗有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，鍛煉他們的動手能力，極大地提升學生的綜合素質，使他們適應未來就業(yè)的需要。因此在內容安排上，我們既有驗證性課題，也有設計性的綜合性課題。面對這些綜合課題，在PBL模式下，學生需要自己動手設計整個實驗。包括實驗儀器的選擇、實驗材料的準備、實驗步驟的安排、人員的分配以及結果分析等等。教師作為引導者，給予適當?shù)闹笇В罱K使學生把所學的基本操作技能有效地結合理論知識，加深學生對教學內容的理解，進一步提高了學生解決問題的能力。

3.7 課后評價

課后的評價主要從教師和學生兩方面進行，這是PBL教學模式中的重要組成部分。其中一方面以教師總結為主，從各小組原始資料查閱、小組討論匯總、課件制作及發(fā)言討論情況、實驗操作及互助協(xié)作等方面進行多角度的評價，并逐一指出不足之處。這一環(huán)節(jié)，教師要從多個層次對學生的每個具體問題進行剖析和總結，深化學生對知識的學習和理解，提高問題發(fā)現(xiàn)和解決能力。同時對學生進行綜合考核，提高參與度。另一方面以學生的自我評價為主，引導學生在實踐過程中學會總結，反思在知識、技能、協(xié)作、策略設計等各方面的收獲。同學間可互相打分，評判彼此任務完成情況。

4 PBL模式教學的體會及存在問題

通過幾屆學生的教學實踐，我們運用PBL模式初步建立了具有細胞生物學特點的實踐教學體系，并在多個層面上取得了較好的效果［9］。一方面，我們組織教師集中學習，統(tǒng)一認識，認真分析細胞生物學實踐教學的現(xiàn)狀，收集教學問題。同時我們觀摩校內外PBL課程，參考相關教學文獻，解決問題。另一方面，對學生進行課前培訓，制定可行的實施方案。正是由于前期充分的準備，使我們在初期比較成功地進行了PBL模式的實踐工作，受到其他學科教師的廣泛認可，也獲得了學生較好的課后評價。在與傳統(tǒng)教學模式的比較中，我們充分感受到PBL模式的魅力，獲得了一定的成功。當然，我們同樣看到了不足，這需要在以后的實踐中進一步完善。

4.1 完善課堂教學，合理構建組織形式

我們在PBL實施中以小組學習作為基本的課堂教學形式，這樣的小組學習也是PBL的基本模式。雖然通過幾輪的實踐，這種分組模式獲得學生的認可，但是仍然存在局限性，無法使所有學生都得到全面提高。因此，如何使更多的學生受益是下一步研究的關鍵問題。在以后的教學中，我們將根據(jù)不同的教學內容采取大班學習與小組討論結合進行的方式，努力實現(xiàn)教學資源和教學時間的效率最大化。

4.2 強化師資培訓，提高業(yè)務水平

授課教師的業(yè)務水平，比如教師自身的知識與經驗、組織能力、親和力、課堂掌控能力等等都會影響PBL的教學效果。為了獲得高水平的師資隊伍，我們將采取更加有效的方法加強 對教師的培訓，有針對性地提高教師水平。

4.3 改善實驗條件

優(yōu)良的教學硬件環(huán)境是一切實踐教學的基礎。這一基礎決定著PBL教學模式的成功與否。在學校后續(xù)支持以及自身對實驗器材的創(chuàng)新下，我們應該能夠使硬件水平滿足教學要求。

結語

PBL教學模式是以學生為主體，以教師為引導的學習模式，該模式倡導在教學活動中培養(yǎng)學生運用各種學習手段提出問題解決困難的能力，強調理論與實踐相結合，通過提出問題，讓學生可以將所學，即細胞生物學的理論知識同實踐活動結合起來，提高他們的動手能力，幫助他們解決實際問題。按照這種教學理念培養(yǎng)的學生，一旦步入社會走向工作，必然比傳統(tǒng)教學模式下的學生更能應付各種實際問題，更好地滿足社會發(fā)展需要，為我國實踐教學改革提供了一條發(fā)展道路。［1］Barrows HS，Tamblyn RM.The portable patient problem pack：aproblem－based learning unit［J］.J of Med Edu，1977，52（12）：1002－1004.

［2］黃育妝，陳利國，董軍，柏志全.PBL教學模式的理論及應用［J］.中國高等醫(yī)學教育，2012（2）：11－12.

［3］Mancy L Jones，Ann MPeiffer，Ann Lambros，et al.Developing aproblem－based learning（PBL）curriculum for professionalism and scientific integrity training for biomedical graduate students［J］.Med Ethics，2010，36：614－619.

［4］賀慶之，鄭濟芳，崔顏宏，易嵐，李國慶，秦志峰.PBL在《細胞生物學》教學中的應用［J］.當代教育論壇，2011，（11）：115－116.

［5］于海濤，等.提高醫(yī)學細胞生物學教學效果的方法探討［J］.醫(yī)學教育探索，2007，16（2）：126－127.

［6］王濟華.“基于問題的學習”（PBL）模式研究［J］.當代教育理論與實踐，2010，2（3）：98－100.

［7］賴曉芳，沈善瑞.PBL模式在生物技術專業(yè)細胞生物學教學中的應用［J］.科教文論，2013，231（1）：43－44.

［8］李凌雁.對問題式學習模式的研究與探討［J］.大同職業(yè)技術學院學報，2006，（9）：47－50.

［9］李永芳，唐瑜菁，趙靜，郭淼，齊冰.PBL與LBL教學法在細胞生物學教學中應用的比較［J］.中國高等醫(yī)學教育，2008，4：96－97.