基于ARCS動機模型和OBE教育理念的細胞工程實驗教學(xué)改革研究

泰山學(xué)院生物與釀酒工程學(xué)院 張 翠

當前應(yīng)用型本科高校建設(shè)進程中，普通本科高校為了更好地實現(xiàn)“培養(yǎng)應(yīng)用型人才”的辦學(xué)目標，必須建立新的人才培養(yǎng)模式，這要求高校教師在教學(xué)過程中加強以學(xué)生為本的教學(xué)理念，增強實踐創(chuàng)新環(huán)節(jié)。細胞工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要基礎(chǔ)，在胚胎工程、生物制藥等多個領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，細胞工程實驗是泰山學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的主干課程，如何通過課程改革達到更好地培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的，是順應(yīng)學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展要求的重要課題。

一、細胞工程實驗教學(xué)改革的理論依據(jù)

在對普通地方高校大學(xué)生學(xué)情分析的前提下，我們確定了以激發(fā)與維持學(xué)生學(xué)習(xí)動機的ARCS模型和基于成果導(dǎo)向的OBE（Outcome-based education）教育理念來對細胞工程實驗進行教學(xué)改革。前者關(guān)注的是如何通過教學(xué)設(shè)計來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)動機問題，即為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，首先要引起學(xué)生對一項學(xué)習(xí)任務(wù)或?qū)W習(xí)目的的注意力（Attention），其次要使學(xué)生理解完成這項學(xué)習(xí)任務(wù)與自己具有密切相關(guān)性（Relevance），再次要使學(xué)生覺得自己有能力完成這項學(xué)習(xí)任務(wù)，從而產(chǎn)生自信心（Confidence），最后讓學(xué)生產(chǎn)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)后的滿足感（Satisfaction），簡稱ARCS動機模型。該模型主旨是加涅提出的促進人的學(xué)習(xí)五個教學(xué)環(huán)節(jié)：教學(xué)前的活動、內(nèi)容呈現(xiàn)、學(xué)習(xí)者參與、評價和后續(xù)活動。后者是基于成果導(dǎo)向的OBE教育理念，也叫能力導(dǎo)向教育、目標導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育，是指教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施的目標是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果。OBE主要強調(diào)四個問題：（1）想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？（2）為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果？（3）如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？（4）如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果？為了適應(yīng)成果導(dǎo)向教育的要求，至少要實現(xiàn)如下五個轉(zhuǎn)變：（1）從灌輸課堂向?qū)υ捳n堂轉(zhuǎn)變；（2）從封閉課堂向開放課堂轉(zhuǎn)變；（3）從知識課堂向能力課堂轉(zhuǎn)變；（4）從重學(xué)輕思向?qū)W思結(jié)合轉(zhuǎn)變；（5）從重教輕學(xué)向教主于學(xué)轉(zhuǎn)變。

二、細胞工程實驗教學(xué)改革的實際意義

基于ARCS動機模型和OBE教學(xué)理念的細胞工程實驗的教學(xué)改革本著“以學(xué)生為中心，提高學(xué)生自我發(fā)展水平”的原則，通過教學(xué)模式改革由教師“聽我講”變成學(xué)生“我要講”，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強自主學(xué)習(xí)能力。通過過程性考核代替終結(jié)性考核，鍛煉學(xué)生動手能力、解決問題能力與團隊合作能力，增強學(xué)生的責任感，為其后續(xù)深造提供更多的可能性，擴展就業(yè)方向，解決學(xué)生的專業(yè)認識度和認可度不高的問題，學(xué)習(xí)積極性和參與度不高的問題，完成知識灌輸?shù)侥芰ε囵B(yǎng)的轉(zhuǎn)變，為普通高校相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才，對提高就業(yè)率做出貢獻。

三、細胞工程實驗教學(xué)改革的研究內(nèi)容

（一）優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容吸引學(xué)生注意力

細胞工程實驗是通過對細胞和組織培養(yǎng)，以及對不同細胞進行分子、遺傳和顯微操作得到新的產(chǎn)物或產(chǎn)品，在生物學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、生物制藥、農(nóng)林園藝、動物育種等多個領(lǐng)域均有重要應(yīng)用。根據(jù)ARCS動機模型和OBE教學(xué)理念，需要設(shè)置能調(diào)動學(xué)生好奇心并富有挑戰(zhàn)性的實驗項目，具體策略如下（該專業(yè)另外設(shè)有植物組織培養(yǎng)課程，因此本課程主要設(shè)置在動物細胞的體外培養(yǎng)相關(guān)實驗），一是課前課程組成員結(jié)合該領(lǐng)域科研生產(chǎn)中實際需要的技能，課前發(fā)布系統(tǒng)性任務(wù)，學(xué)生按照分組明確實驗?zāi)康?、查找資料、制訂試驗方案并在教師團隊指導(dǎo)下組內(nèi)討論通過。二是實驗準備，學(xué)生按分組情況進入實驗室，明確相關(guān)性及注意事項，按照分工進行實驗材料、環(huán)境的消毒滅菌及布置，熟悉儀器使用、實驗步驟或進行預(yù)實驗。三是系統(tǒng)設(shè)置實驗內(nèi)容，實驗項目前后關(guān)聯(lián)，從基于胚胎工程的雞胚孵育處理到雞胚成纖維細胞的原代、傳代培養(yǎng)以及觀察檢測、凍存及復(fù)蘇等，實驗可糾錯，確保學(xué)生成功養(yǎng)好自己的第一瓶細胞。四是開放課后實驗，可以根據(jù)學(xué)生能力及就業(yè)和考研需求申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目或參與教師科研項目，按照培養(yǎng)方案規(guī)定給予創(chuàng)新學(xué)分。

（二）教學(xué)模式改革增強學(xué)習(xí)相關(guān)性

OBE教育理念強調(diào)學(xué)生學(xué)到了什么而不是教師教了什么，強調(diào)研究型教學(xué)模式而不是灌輸型教學(xué)模式，強調(diào)個性化教學(xué)而不是流水線教學(xué)。這要求教師需要準確把握每個學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，及時把握每個人的目標、基礎(chǔ)和進程，提供不同的學(xué)習(xí)機會。具體措施如下，一是學(xué)生分組組建團隊時可根據(jù)需要適當搭配，使用翻轉(zhuǎn)課堂，增強其自主學(xué)習(xí)和探究環(huán)節(jié)，使教學(xué)重在輸出而不是輸入。二是學(xué)生加強組內(nèi)分工與合作和組間交流與分享，在有限的學(xué)時內(nèi)合理分配時間、安排實驗，取長補短，不斷改進與提高。三是教師加強過程性指導(dǎo)和評價，及時通過多種平臺分享實驗要點、操作短視頻等學(xué)生感興趣的教學(xué)素材，面對面教學(xué)加強全程指導(dǎo)，適當給予提醒、鼓勵和評價。

（三）教學(xué)評價改革提高學(xué)生自信心和滿意度

OBE教育理念的教學(xué)評價聚焦在學(xué)習(xí)成果，采用多元和梯次的評價標準，評價強調(diào)達成學(xué)習(xí)成果的內(nèi)涵和個人的學(xué)習(xí)進步，不強調(diào)學(xué)生之間的比較。因此，改革后對實驗效果的評價更重視實驗過程和學(xué)生經(jīng)歷與能力成果產(chǎn)出，加入學(xué)生分組時研究性學(xué)習(xí)成績、翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)成績、前期準備和實驗操作成績、個人貢獻加扣分和后續(xù)參與創(chuàng)新性項目得分等，學(xué)生自我評價、互相評價和教師評價各自占相應(yīng)的比例，使考核方式由原來的單一終結(jié)性評價變?yōu)橹匾曔^程的多元化考核。個性化教學(xué)及考核過程對每一個同學(xué)都是極大的挑戰(zhàn)，通過合理的多元評價，真正做到以該課程的產(chǎn)出為導(dǎo)向，以學(xué)生的收獲為目標。

四、細胞工程實驗教學(xué)改革效果調(diào)查及分析

對多個年級生物技術(shù)專業(yè)同學(xué)進行細胞工程實驗學(xué)習(xí)情況開展調(diào)查，結(jié)果顯示，通過教學(xué)改革，70%以上的同學(xué)表示更加明確學(xué)習(xí)目標，96%以上的同學(xué)表示對實驗項目的興趣提高，93%以上的同學(xué)在實驗過程中高度參與并取得了較好的實驗效果，96%以上的同學(xué)通過實驗學(xué)習(xí)增強了個人自信心及對本專業(yè)的認可度，97%以上的同學(xué)對自己在實驗過程中的表現(xiàn)比較滿意或非常滿意，91%的同學(xué)表示該課程的學(xué)習(xí)對于個人在考研和就業(yè)方向選擇中有幫助。以上數(shù)據(jù)表明，基于ARCS動機模型和OBE教學(xué)理念的細胞工程實驗的教學(xué)改革初步達到了預(yù)期目的，一方面通過各個環(huán)節(jié)的改變提高了該專業(yè)學(xué)生在本實驗課程中的注意力、相關(guān)度、自信心和滿意度，另一方面突出以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，充分尊重每個學(xué)生的差異性，鍛煉其資料查閱、信息整理與分析、語言表達與溝通協(xié)調(diào)、小組合作與分享、方案制訂與執(zhí)行、實驗技能訓(xùn)練、實驗結(jié)果觀察與分析與創(chuàng)新性項目培養(yǎng)等多種能力，更符合生物技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)行業(yè)的人才需求，產(chǎn)出導(dǎo)向的培養(yǎng)模式更有利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

五、細胞工程實驗教學(xué)改革問題分析及改進措施

一是教學(xué)改革進行過程中，由于疫情原因?qū)ζ渲幸粋€年級的學(xué)生采取線上授課的方式，后續(xù)補做實驗的過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在家學(xué)習(xí)的自主性不強，滯后的實踐環(huán)節(jié)效果一般。二是由于學(xué)校發(fā)展過程中的客觀原因?qū)е略撜n程仍存在教學(xué)課時有限、實驗室配套設(shè)施不完善、實驗材料單一等問題，超凈工作室條件和儀器數(shù)量的不足可能導(dǎo)致實驗中的核心點“無菌操作”無法保證，各個小組無法同時進行操作，實驗材料污染甚至實驗失敗，實驗深度及創(chuàng)新性不夠等，增加了教師和學(xué)生的工作量。在地方性普通高校建設(shè)應(yīng)用型大學(xué)的進程中，需要進一步增加基礎(chǔ)設(shè)施投入，增建無菌操作間，另外可以通過加強與高層次企業(yè)溝通合作及加強技術(shù)服務(wù)，進一步明確育人需求、改善教學(xué)條件、豐富教學(xué)內(nèi)容，最終實現(xiàn)校企雙贏。