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(xiàn)方

【摘 要】細胞生物學是生命科學的前沿學科，體現(xiàn)了極強的實踐性。在細胞生物學實驗教學中有效激發(fā)學生的思維創(chuàng)新能力，培養(yǎng)集體合作能力，對提高培養(yǎng)人才的競爭力具有重要意義。在實踐中我們不斷探索構(gòu)建了一套團隊合作為基礎(chǔ)（TBL），充分發(fā)揮學生自主性，體現(xiàn)設(shè)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(yǎng)的考查。

【關(guān)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(yǎng)學生實驗技能和科研能力的主要途徑。它對培養(yǎng)生命科學人才綜合素質(zhì)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(fā)展的根本，它對于培養(yǎng)學生的科研素質(zhì)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(fā)能力的高素質(zhì)人才，而高等教育則承擔著培養(yǎng)國家建設(shè)亟需的高素質(zhì)人才的重任。

在教學實踐中，我們發(fā)現(xiàn)細胞生物學的實驗教學嚴重落后于理論課。首先，傳統(tǒng)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(chuàng)新能力的培養(yǎng)，促進細胞生物學發(fā)展的現(xiàn)代生物學技術(shù)少，例如“免疫熒光技術(shù)”、“細胞培養(yǎng)”、“流式細胞術(shù)”等。其次，驗證實驗較多，但體現(xiàn)綜合能力、設(shè)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(yǎng)的學生缺乏創(chuàng)新能力。生命科學相關(guān)行業(yè)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(chǔ)理論知識和實驗操作技能的有機結(jié)合是生命科學相關(guān)學科的顯著特點。采用傳統(tǒng)的教學方法完成特定教學內(nèi)容的課堂教學形式，信息量大，進展快，便于基礎(chǔ)知識的系統(tǒng)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(zhì)和能力，不利于培養(yǎng)學生的自主探究能力和創(chuàng)新精神。在教學模式改革和方法創(chuàng)新日益深化的當今，實驗教學模式改革已經(jīng)成為培養(yǎng)社會亟需的高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為滿足生命科學相關(guān)行業(yè)對專業(yè)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(chuàng)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(chǔ)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(xiàn)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(diào)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(chuàng)新能力。在實踐中，我們不斷探索，構(gòu)建了TBL細胞生物學實驗教學模式，有效地提高了教學質(zhì)量。

1 TBL教學法應用現(xiàn)狀

TBL教學法由美國Oklahoma大學Larry Michaelsen教授創(chuàng)立和實施。TBL教學模式的優(yōu)勢在于更大程度上體現(xiàn)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(fā)培養(yǎng)學生收集和處理信息、獲得和更新知識等方面的能力。經(jīng)過多年的發(fā)展和完善，TBL的應用已從自然科學和商業(yè)領(lǐng)域擴展到醫(yī)學領(lǐng)域。它已在美國和加拿大等發(fā)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(nèi)TBL仍處于起步階段，實施效果總體良好。目前，TBL廣泛用于醫(yī)學和外語課程，很少用于細胞生物學實驗。因此，依據(jù)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(yè)、事業(yè)單位培養(yǎng)合格的高素質(zhì)實用型人才奠定基礎(chǔ)。

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(huán)節(jié)。TBL有助于提升學習者的集體合作精神，注重學生的創(chuàng)造力培養(yǎng)，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(yǎng)學生的人際交往能力，培養(yǎng)積極發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)變?yōu)橐龑д吆徒M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(fā)展，TBL教學模式也在不斷優(yōu)化。如何建立適合當?shù)乇究圃盒５腡BL教學模式是細胞生物學實驗教學改革成功的關(guān)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(cè)重于成員之間的異質(zhì)性和多樣性，然后團隊選出一名領(lǐng)導者。分組時要遵循的原則是平衡組內(nèi)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(jié)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(diào)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(nèi)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(shè)計方案確保實驗的成功。教師在一旁聽證，記錄各團隊的發(fā)言要點。

3 自主實驗教學法的實施

根據(jù)本科人才培養(yǎng)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(guān)。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(jié)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(nèi)容。再次檢驗實驗計劃的完善性，培養(yǎng)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(nèi)容。其他同學可以質(zhì)疑提問，論證實驗方法的科學性，預測實驗結(jié)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(jié)果進行比較分析，分析各組實驗結(jié)果成敗的原因，總結(jié)后完成實驗報告。

4 完善成績評定體系的建立

傳統(tǒng)的實驗考核制度要求每次實驗結(jié)束后，學生撰寫、提交實驗報告作為平時成績的評分依據(jù)，學期末進行筆試評定期終考試成績。由教師依據(jù)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(tài)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(tǒng)的實驗考核制度下，因為實驗報告書寫整潔，實驗結(jié)果“完美”，這些同學反而會獲得更優(yōu)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(zhì)和動手能力，進一步激發(fā)創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學生深入進行科學研究的基本素養(yǎng)，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(chǔ)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(yǎng)（10分，包括實驗態(tài)度和操作規(guī)范情況）和實驗報告質(zhì)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(jié)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(shù)據(jù)的記錄、分析處理過程以及思考題的回答情況。如能提出創(chuàng)新性見解將額外給予10分的獎勵。為了強調(diào)實驗課培養(yǎng)學生基本實驗素養(yǎng)的目的，我們特別設(shè)立“實驗素養(yǎng)”的考查，促進學生在實驗結(jié)束后積極清理實驗用品，并規(guī)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(chǔ)上，各團隊根據(jù)全班實驗結(jié)果分析后獨立編寫了實驗報告，作為實驗的總結(jié)。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(jù)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(nèi)容的掌握情況。為了更有效地綜合評定學生將專業(yè)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(jié)束即可進行技能測試，由教師依據(jù)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(jié)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(jié)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(tǒng)的以老師教為主的教學模式，并讓學生自主設(shè)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(yǎng)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(yè)素質(zhì)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(xiàn)優(yōu)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(chǎn)生興趣，也有利于我們的改革更進一步深入。