RBL教學(xué)模式在分子生物學(xué)課程中的應(yīng)用探索

鄭梅竹,潘奕辰,魯婷婷,陸 瑤,張 薇,范亞軍

(1.長春師范大學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室,吉林 長春 130032;2.吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,吉林 長春130012;3.長春師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,吉林 長春 130032;4.長春市第六中學(xué),吉林 長春 130031)

分子生物學(xué)是一門在分子層面上對生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行研究的綜合性基礎(chǔ)學(xué)科,與生物化學(xué)、病理學(xué)、生理學(xué)等學(xué)科有著千絲萬縷的聯(lián)系,它可以揭示出生命現(xiàn)象的本質(zhì)。分子生物學(xué)本身的學(xué)科特性和應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜性使其成為一門前沿科學(xué)領(lǐng)域,它讓人類對生命的理解從宏觀領(lǐng)域延伸到了微觀層面,為人類利用并改造生物提供了有力的工具。作為一門基礎(chǔ)課程,分子生物學(xué)擁有龐雜的知識體系,對提高本科生的培養(yǎng)質(zhì)量和科研能力具有十分關(guān)鍵的作用。

研究型(Research-Based Learning, RBL)教學(xué)模式是一種在“發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)模式”和“認(rèn)知發(fā)展學(xué)說”的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,在學(xué)科中開展研究的教學(xué)模式[1]。教學(xué)過程是教與學(xué)互動的過程,RBL教學(xué)模式是指在傳授傳統(tǒng)教學(xué)知識的基礎(chǔ)上,教師運(yùn)用多種教學(xué)手段觀察學(xué)生的行為表現(xiàn),及時(shí)調(diào)控學(xué)生的不良行為,鼓勵學(xué)生思考、探究,幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中遇到的問題,旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的一種模式。這種模式以學(xué)生為主體,以教師為引導(dǎo)者,支持學(xué)生個(gè)性的發(fā)展。在教學(xué)、科研相結(jié)合的氛圍中,師生融洽地相互交流,達(dá)到激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新欲望的目的[2]。RBL教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與科研的統(tǒng)一、人才培養(yǎng)與學(xué)科建設(shè)的統(tǒng)一[3-4]。大量的資料證明,參與科學(xué)研究工作,接觸科技前沿,對學(xué)生形成積極的科學(xué)態(tài)度有著極大的影響[5-6]。

1 分子生物學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

分子生物學(xué)有著鮮明的學(xué)科特色,具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性,內(nèi)容冗長繁雜,知識點(diǎn)多,學(xué)生理解、掌握實(shí)驗(yàn)操作難度大[7]。如何讓學(xué)生知悉分子生物學(xué)理論及技術(shù)相關(guān)的前沿知識,進(jìn)而培養(yǎng)出創(chuàng)新型人才,是當(dāng)今推進(jìn)分子生物學(xué)教學(xué)面臨的首要問題[8]。當(dāng)今傳統(tǒng)分子生物學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式存在的問題主要體現(xiàn)在以下三方面。

1.1 缺乏對學(xué)生科學(xué)觀與創(chuàng)造力的培養(yǎng)

在傳統(tǒng)的教學(xué)中,大部分學(xué)生課堂參與度不高,習(xí)慣被動接受知識。多數(shù)學(xué)生思考問題的思路過于狹窄,角度過于單一,綜合分析能力及創(chuàng)新思維不足。例如蛋白質(zhì)翻譯過程是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,學(xué)生在學(xué)習(xí)該部分知識時(shí)往往都是死記硬背。這種學(xué)習(xí)方式顯然無法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,不利于學(xué)生對該部分知識的掌握。

1.2 課堂教學(xué)缺少新時(shí)代特色

傳統(tǒng)教學(xué)無法呈現(xiàn)不同學(xué)科和技術(shù)的交叉與融合,大部分學(xué)生存在生物分子技術(shù)等專業(yè)知識基礎(chǔ)不扎實(shí)、缺乏理論聯(lián)系實(shí)踐的能力等問題。例如“基因表達(dá)調(diào)控”這一知識點(diǎn)晦澀難懂,部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對基因表達(dá)調(diào)控的相關(guān)知識掌握不到位,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課程難以達(dá)到預(yù)期效果。

1.3 新知識體系難以及時(shí)傳授給學(xué)生

隨著科技的進(jìn)步,近年分子生物學(xué)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展,許多新成果、新理論應(yīng)運(yùn)而生。但由于種種原因,普通院校中使用的分子生物學(xué)教材的主要內(nèi)容變化幅度較小。若僅靠傳統(tǒng)教學(xué),難以及時(shí)將新知識體系傳授給學(xué)生。如果教師忽略了這些問題,仍然按照傳統(tǒng)教學(xué)模式粗略講解,就可能導(dǎo)致學(xué)生對新、舊知識體系的理解產(chǎn)生沖突。既要保證學(xué)科內(nèi)容和知識體系的穩(wěn)定,又要適時(shí)地反映學(xué)科發(fā)展的動態(tài),對教師教學(xué)而言是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。

2 RBL教學(xué)模式在分子生物學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用對策

基于上述情況,依托長春師范大學(xué)“吉林省長白山天然藥物化學(xué)與生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”,以教師負(fù)責(zé)的科研項(xiàng)目為引導(dǎo),在分子生物學(xué)理論教學(xué)及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用“邊研邊學(xué),研學(xué)結(jié)合,以研促學(xué)”的研究型教學(xué)模式,通過教學(xué)內(nèi)容及授課方式的轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及整體的學(xué)科素養(yǎng)。

2.1 優(yōu)化和整合理論教學(xué)內(nèi)容,提升教學(xué)內(nèi)容的新穎性

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,分子生物學(xué)研究中的新方法、新技術(shù)層出不窮。作為揭示生命活動根本機(jī)制的基礎(chǔ)課程,分子生物學(xué)應(yīng)以動態(tài)的知識體系為主要內(nèi)容,以隱藏在生物活動現(xiàn)象背后的分子機(jī)理過程的解析為重點(diǎn)[9]。根據(jù)長春師范大學(xué)《分子生物學(xué)課程教學(xué)大綱》的要求,對課程內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn),剔除過時(shí)的教學(xué)內(nèi)容,整合重復(fù)的知識點(diǎn),充實(shí)前沿的理論。在授課過程中,結(jié)合教材適時(shí)地對分子生物學(xué)最新的研究成果及科學(xué)前沿知識進(jìn)行講解,并將分子生物學(xué)新技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用進(jìn)行介紹[10]。如近些年腦卒中的發(fā)病率顯著上升,在授課過程中可以此為切入點(diǎn),講解分子生物學(xué)在腦梗檢測、治療以及在其他疾病預(yù)防、診斷中發(fā)揮的作用,引導(dǎo)學(xué)生思考分子生物學(xué)的重要性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性。

2.2 運(yùn)用多種現(xiàn)代化教學(xué)措施,構(gòu)建以教材為主、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為輔的教學(xué)資源

作為多學(xué)科交叉的產(chǎn)物,分子生物學(xué)涉及的范圍極為廣泛。在分子生物學(xué)教學(xué)中,面對教學(xué)內(nèi)容信息量大、課時(shí)少的問題,如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率是一個(gè)十分重要的課題。在理論教學(xué)中綜合采用講授和自學(xué)兩種教學(xué)方法。在課堂教學(xué)中,使用多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段,整合教學(xué)資源,將教材重難點(diǎn)以動畫的形式呈現(xiàn)出來,形成生動、直觀、系統(tǒng)和完善的分子生物學(xué)多媒體教學(xué)課件,增加學(xué)生對知識的掌握程度,極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[11]。充分利用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺創(chuàng)造寬松、和諧的教學(xué)氛圍,使學(xué)生的創(chuàng)造性思維、學(xué)習(xí)的主動性得到充分發(fā)揮。

及時(shí)將分子生物學(xué)理論和技術(shù)的前沿資料上傳至教學(xué)平臺,依據(jù)教材定期開展探究和討論性專題活動,學(xué)生通過上網(wǎng)查閱資料了解最新的分子生物學(xué)知識,求知欲、創(chuàng)新欲望得到極大程度的增強(qiáng)。如在每年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎揭曉之際,讓學(xué)生查閱近5年的獲獎?wù)?選擇獲獎?wù)咚芯康恼n題,整理資料,并結(jié)合最新進(jìn)展,在課堂上相互交流。

2.3 強(qiáng)化課內(nèi)實(shí)踐性教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)與創(chuàng)造性思維

對課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和重組,貫徹“三型實(shí)驗(yàn)原則”(將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)、研究型實(shí)驗(yàn)三大類)。適當(dāng)削減驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),適度增添綜合型實(shí)驗(yàn),積極開展創(chuàng)新性研究型實(shí)驗(yàn)[12]。

基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)部分,在學(xué)生能規(guī)范操作基本的實(shí)驗(yàn)及常規(guī)實(shí)驗(yàn)技術(shù)(如瓊脂糖凝膠電泳、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、DNA的提取等)基礎(chǔ)上,減少傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)數(shù)。在進(jìn)行基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生應(yīng)做到“3個(gè)獨(dú)立”(獨(dú)立進(jìn)行操作、獨(dú)立分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、獨(dú)立撰寫報(bào)告)、“2個(gè)必須”(必須預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、必須認(rèn)真聽老師講解)、“1個(gè)嚴(yán)格”(嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)操作安全準(zhǔn)則),以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能、提高學(xué)生解決問題能力的目的。

綜合型實(shí)驗(yàn)部分,根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有資源,加強(qiáng)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的訓(xùn)練。如組織學(xué)生針對課內(nèi)教學(xué)中遇到的問題分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì),教師評估項(xiàng)目的可行性并給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。這一過程為學(xué)生提供機(jī)會,可以提高他們的信心、自我效能、技能和科學(xué)探究能力[10]。

研究型實(shí)驗(yàn)部分,引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料,探究教材上的實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新。在學(xué)生設(shè)計(jì)新的完整實(shí)驗(yàn)過程中,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力,促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

2.4 開展課外創(chuàng)新性研究型實(shí)驗(yàn)

由于本科生的課題經(jīng)費(fèi)有限,可以以碩士生課題研究和本科生課題組活動為平臺,合理并充分利用導(dǎo)師研究經(jīng)費(fèi)、碩士生研究經(jīng)費(fèi)和本科生課題組經(jīng)費(fèi),整合現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)資源。教師講授分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識的同時(shí),讓本科生融入碩士生課題研究中,直接參與分子生物學(xué)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn),使本科生對分子生物學(xué)領(lǐng)域的研究內(nèi)容有切身的體會與認(rèn)識,將抽象內(nèi)容直觀化。本科生以3～5人為一組,自發(fā)組成多個(gè)研究小組,根據(jù)教師申報(bào)的科研項(xiàng)目,查閱相關(guān)資料后撰寫創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目申請書,教師根據(jù)申請書的質(zhì)量選擇幾個(gè)研究組進(jìn)行科學(xué)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)研究。此過程可以激發(fā)學(xué)生對新知識的興趣,幫助學(xué)生找準(zhǔn)自己的定位,從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。

3 RBL在分子生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的效果

3.1 實(shí)驗(yàn)分組

在2019級和2020級生物技術(shù)專業(yè)隨機(jī)抽取2個(gè)班的學(xué)生各90人(在年齡、性別、專業(yè)背景、學(xué)習(xí)環(huán)境等方面無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異),分別設(shè)立為實(shí)驗(yàn)組(RBL教學(xué)組)和對照組(傳統(tǒng)教學(xué)組)。傳統(tǒng)教學(xué)組實(shí)施基于講授的教學(xué)方法(Lecture-Based Learning,LBL)和以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法(Problem-Based Learning,PBL),RBL教學(xué)組實(shí)施“LBL+PBL+RBL”教學(xué)法。

3.2 教學(xué)效果評價(jià)

選擇課程考核方法(課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)和期末考試相結(jié)合),分析成績,評價(jià)RBL教學(xué)模式在分子生物學(xué)課程教學(xué)中的效果。采用 SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理,采用雙樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行組間比較,P<0.05 表示差異顯著。

3.3 學(xué)生實(shí)踐能力評價(jià)

通過問卷調(diào)查和訪談,評價(jià)RBL教學(xué)模式下學(xué)生的查閱文獻(xiàn)能力、科研思維和創(chuàng)新能力、分析解決問題能力、實(shí)踐動手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和綜合素質(zhì)等方面的改變。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

RBL教學(xué)模式在分子生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用后,學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(表1)和動手操作能力、查閱文獻(xiàn)能力、科研思維能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析解決問題的能力、科研意識、創(chuàng)新能力等方面(圖1)都有顯著提高。結(jié)果表明RBL教學(xué)模式的采用拓寬了學(xué)生的視野,提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力以及科學(xué)素養(yǎng),調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,挖掘出一批致力于從事科研工作的學(xué)生,為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新應(yīng)用型人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

表1 學(xué)生考核成績

圖1 分子生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用RBL教學(xué)模式對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的調(diào)查表

經(jīng)過RBL教學(xué)模式培養(yǎng)的學(xué)生申報(bào)全國大學(xué)生生命科學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、吉林省生命科學(xué)競賽和吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的成功率顯著提高,2019級生物科學(xué)和2020生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生獲得全國大學(xué)生生命科學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽三等獎2項(xiàng),吉林省大學(xué)生生命科學(xué)競賽二等獎2項(xiàng)和三等獎1項(xiàng),獲批吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng)。導(dǎo)師在指導(dǎo)大學(xué)生科研項(xiàng)目的同時(shí),既提高了自己的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量,又順利完成了所申請的科研項(xiàng)目。

4 結(jié)論

RBL教學(xué)模式能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性,激發(fā)學(xué)生對分子生物學(xué)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的興趣;增加學(xué)生的知識儲備量,提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。教師不斷更新并完善教學(xué)內(nèi)容,將教學(xué)與科研相結(jié)合,以研促學(xué),在完成教研任務(wù)的同時(shí),促進(jìn)了人才的培養(yǎng),進(jìn)而使分子生物學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提高。應(yīng)用實(shí)踐結(jié)果表明,RBL教學(xué)模式在分子生物學(xué)教學(xué)實(shí)踐中是行之有效的,具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。