课题驱动的分子生物学实验教学探索与评价

刘 文， 胡 巍， 盛桂华， 孟春晓， 宋新华

（山东理工大学生命科学学院，山东淄博 255049）

课题驱动的分子生物学实验教学探索与评价

刘 文， 胡 巍， 盛桂华， 孟春晓， 宋新华

（山东理工大学生命科学学院，山东淄博 255049）

培养具有综合素质和创新能力的人才，实验教学应是教学改革的中心环节。以生命科学学院09级三个专业的学生为样本，进行课题驱动的分子生物学实验教学改革实践，并根据布卢姆教学理论，通过调查问卷等形式从学生情感领域、技能领域和认知领域三个层面进行教学评价。结果显示，课题驱动的实验教学能够突出学生主体地位，有利于学生良好的情感、态度、价值观的养成并进而推动认知与技能的有效发展。通过转变实验教学理念、改革教学评价方法，提高了教学水平，培养了学习者的可持续发展能力。

分子生物学实验;教学评价;布卢姆教学理论

0 引言

随着我国经济社会改革的不断深入和高校办学规模的扩大，高等教育的大众化特征日渐凸显，随之而来的是教育理念和教育模式的变革。社会发展需要高素质、创新型人才，而加强实践教学，无疑是实现人才培养目标的重要手段。学生通过亲历体验，既可以着眼于知识与技能形成的过程，又可以学会掌握这种知识与技能的方法，知其然又知其所以然，在实践过程中孕育积极的情感态度和正确的价值观，并最终内化为个性化特征，实现学生个性化发展，达成教育目标［1-3］。

分子生物学实验是生物科学、生物技术、生物工程及农林、医学等相关专业的重要专业基础课，是生命科学领域融技术前沿性、创新性、挑战性于一体的专业实验课程［4］。但是传统的人才培养模式中普遍存在诸多弊端，特别是重理论轻实践、实验教学内容过于依附理论课教学，实践教学环节分散、缺乏系统性和整体性，实践教学内容陈旧、形式单一、缺乏层次性多样性，实践教学条件不足、缺乏有效的保障机制等问题［5，6］。我们依据最新教学大纲，结合实验室现有条件，对分子生物学实验课的内容和教学方法进行创新性调整，将原来分散孤立的实验项目改造整合为完整综合的课题项目，通过课题研究驱动实验教学，突出学生实践学习的主体地位，调动学生的主动型和积极性，激发学生的学习兴趣和探究意识。

实验结束后采用问卷调查的形式对学生进行了调查，以期为实验教学的进一步改革完善提供依据。

1 实验设计

1.1 实验内容

实验课题项目为“病毒抗原基因原核表达载体的构建及诱导表达和检测”，是将教师科研成果与实验大纲要求相结合形成的一个综合性探究课题，内容包括了质粒的提取、电泳、酶切、连接、转化和PCR扩增、转化子鉴定、蛋白质表达和检测等。项目中每一个环节都是相互联系的，在课题探究中，既要运用分子生物学实验基础知识和技能，又要涉猎学科的前沿进展(课题背景和研究现状)，强调了实验的综合性、连贯性和创新性［7］。学生的每一步实验都是为下一步打基础。同时，在教学过程中，还可根据实验室条件、计划教学课时、学生情况等选做或扩充部分实验内容。

我校2009级生物工程、生物技术、生物科学3个专业共218名学生参加了课题项目驱动的实验教学。在开设实验前进行实验技术理论授课，发给学生综合性实验大纲和相关参考资料，让学生查阅文献资料，熟悉实验流程，细化实验方案。20人左右为1个教学班，每班连续4天(32学时)集中完成整个课题研究，中间的空闲时间穿插试剂配制等对后续实验的准备工作。

1.2 实验方法［8］

经由教师论证和预备实验确定实验方案。

(1)实验材料。大肠杆菌、相关表达载体和目的基因。

(2)实验试剂以及仪器设备。试剂均为分析纯试剂或试剂盒，实验员老师按需准备，常用试剂的配制由学生完成。仪器设备包括低温冷冻离心机、分析天平、恒温振荡培养箱、冰箱、制冰机、电泳系统等。

(3)实验操作。学生按2或3人为一组，每个教学班推荐1位学生作为助教，负责常规技术问题、仪器协调使用等工作，鼓励交流合作与资源共享。每班配有一名指导教师进行实验教学指导。

(4)实验报告。学生查阅资料，以论文形式书写实验报告，内容包括引言、实验材料与方法、结果与讨论、结论、参考文献等。评选优秀论文进行公开展示。

2 实验教学目标评价

实验课结束后，结合布卢姆教学理论对教育目标的分类［9］，从情感领域、技能领域认和知领域3个层面设置问题，对参加实验的学生进行了问卷调查，发出问卷218份，收回有效问卷216份，对收回的调查问卷进行汇总分析，对教育目标的达成情况进行总结评价。

2.1 情感领域目标评价

布鲁姆教育理论中认为教育的基本功能是发展，而不是挑战。教学活动对学生情感发展的直接影响主要归结为3个方面:对学习内容的喜欢程度能否增加，在学习中各种积极体验是否增多，与教师和同学的情感有否增深［10］。据此，我们设置了“对实验内容的兴趣”、“在实验中的收获”、“与同伴和老师的合作”3个方面、各4个等级的问题进行评价。4个等级从高到低可简略表述为:非常满意、满意、一般、不满意。设置具体调查问题和选项时，不仅仅局限于“从简单到复杂”、“从具体到抽象”，还考察“从外部控制到内部控制”、“从有意识到无意识”的内化特征的分析。

结果显示，在3个方面达到“非常满意”或者“满意”的人数均超过70%，3个方面表现出被动接受状态(不满意)的均为0。其中对实验内容的兴趣表现出热爱和浓厚兴趣程度的同学分别达到35.2%和43.5%;有超过90%的学生感觉比以往的实验收获更大;在与周围关系的情感融合方面，喜欢特立独行、不太善于交流合作的特点在学生中表现相对突出，积极主动和消极被动的学生有明显分化，但是整个课题探究的合作还是给了他们更多的积极感受，促进了学生间、师生间的良性互动和教学双方主动性与创造性的发挥(见表1)。

表1 分子生物学实验教学情感领域评价 %

2.2 技能领域目标评价

实验教学对学生技能领域的发展按不同分类方法可以设置不同标准。如果按课题进程分类，则有实验准备阶段的文献资料查阅、实验设计等技能目标，实验过程中分析问题、解决问题的技能目标，实验总结阶段结果数据总结、分析与展示的技能目标等。我们按上述3个阶段，各分成4个等级设置相关问题进行评价，4个等级由高到低依次为:完成课题任务时有所创新，实验小组较为独立地完成课题，在完成课题任务时需要老师或其他小组较多的协助，未按时完成预期的课题任务。

结果显示，在实验准备阶段，由于学生进行课题探究的经验不足，有57.2%的学生不同程度地需要教师协助完成实验方案设计、时间规划、任务分配、试剂配制等准备工作。在实验过程中，95%以上的学生能够顺利完成课题研究，并有超过60%的学生通过合作独立完成，24%的学生在实验任务完成过程中有所创新，例如，自制简易实验装置等，只有4.5%的同学由于操作失误，没有达到预期实验目标。在实验总结阶段，大部分小组能够独立完成结果的分析展示，部分同学在老师协助下掌握了结果分析展示方法或相关软件的使用(见表2)。

表2 分子生物学实验教学技能领域评价 %

2.3 认知领域目标评价

我们将认知领域的教育目标按探究过程早期、中期、晚期3个阶段各分为4个等级，从低到高分别是知道领会水平、理解应用水平、分析综合水平和质疑评价水平。调查的问题包括知道(了解)、理解、应用、分析、综合、评价、质疑等不同层次的问答题，内容与研究背景、原理、实验技术等有关，根据学生所答题目及得分情况统计分析其认知水平。

结果显示，大部分同学达到理解应用的认知水平以上，只有1% ～2%的学生在知道领会水平，达到质疑评价水平的学生在25%～30%左右。而且大部分学生在认知水平上的提高是在探究过程中为了解决遇到的问题，通过查阅文献、交流讨论等自主完成的，远远超出了教师在课堂上讲授的内容和效果。

表3 分子生物学实验教学认知领域评价 %

2.4 与传统实验教学模式的比较

通过课后调查、座谈会等收集学生反馈意见，结合往年实验教学经验，我们对两种实验教学模式教学过程中学生在情感、态度和价值观方面的表现进行了归纳比较，将典型表现进行对比(见表4)。从中可以看出，实验教学虽然是体验式学习，但传统实验教学模式是被动的接受式学习，学生的体验为消极体验、被束缚的体验，学习过程中大部分学生常见的状态是迷茫、随意和敷衍。而课题驱动的主动探究式实验教学则是积极体验、自我主导的体验，学生表现出有兴趣、有想法和实干带来的成就感。

表4 两种实验教学模式的比较

3 讨论

传统实验教学模式强调接受，教学建立在学生的客观性、依赖性上，从而导致其主动性、能动性、独立性的不断消失，禁锢了学生的思维和创造，不能激发学生的兴趣和热情，不利于学生的可持续发展［11-12］。根据建构主义教育理论，教育的目的是使学习者成为终身的学习者;他们能够自我控制学习过程，具有自我分析和评价能力，具有反思和批判能力，具有创新精神。这实际上也是素质教育对学生学习能力提出的要求。不同教育阶段，对认知、技能和情感领域的教育目标侧重不同。高等教育阶段的学生有了科学探究、自我发展的知识储备与潜能，因此教育应当首先注重学生情感、态度、价值观发展的目标，通过建立积极的情感态度价值观推动认知与技能的发展［13-15］。

我们实施的课题项目驱动的实验教学，强调以学生为主导的研究性学习、发现学习。学生为完成课题开展实验，需要调动已有的知识储备、学习新的实验技术，掌握相关仪器的使用，对遇到的问题进行分析和思考，与其他人员进行沟通配合，对实验结果进行总结和讨论。整个实验教学过程在课题的驱动下，自主、合作、探究三者相辅相成，有机结合，有利于学生获得积极的情感体验，形成良好的价值观并进而推动认知与技能的有效发展。

通过总结实验教学实践，我们认为课题项目驱动实验教学的模式应注意以下几个方面:

(1)实验教学过程应在连续几天内集中完成，与课题探究的连续性和完整性相配合，不易采用每周一次实验、分散进行的传统组织方式。

(2)课题需要依据科学性、可行性原则精心拟定。可来自科研或生产实际，还可根据学生基础、实验室条件和成本要求调整每级或每班的实验内容，如选择不同的表达载体，不同的目的基因，不同的酶切位点，不同的检测方法等，也可以将实验教学与第二课堂实践活动结合以拓展教学效果。

(3)课题驱动的实验教学对教师的要求提高，应该安排教学经验丰富、科研能力较强的教师，够在学生遇到困难和问题时给予科学、合理的指导。实验指导教师和实验员还应当分析课题探究过程中易发生问题的关键环节并做好预案，防止学生由于某个环节失误、材料不足而中断探究过程。

4 结语

分子生物学是生命科学领域发展最快的新兴学科，分子水平的实验相对比较微观、抽象，教学难度较大。我们在课题驱动的分子生物学实验教学的探索和实践中，转换了教育理念和教学评价方式，提高了实验教学的水平和层次，为构建更加科学完善的实践教学体系，培养适应社会发展、具有综合素质的创新型人才进行了有益的探索。

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Exploration and the Evaluation of Experimental Teaching Driven by Projects for Molecular Biology

LIU Wen，HU Wei，SHENG Gui-hua，MENG Chun-xiao，SONG Xin-hua
(School of Life Sciences，Shandong University of Technology，Zibo 255049，China)

In order to cultivate high-quality and innovative talents，the reform of experimental teaching should be a key step in teaching process.Taking the students of grade 09 in College of Life Science as survey samples，molecular biology experiment teaching driven by project was practiced.According to Bloom’s teaching theory，teaching evaluation was performed at three levels of students’affective，skill and cognitive domains through the questionnaire form.It was found that molecular biology experiment teaching driven by project can highlight students’dominant position，and develop them better emotion，attitude and values and then promote their cognition and skills.Through the conversion of experimental teaching ideas and evaluation methods，the teaching equality and the learners’sustainable development capacity are improved more obviously.

molecular biology experiment;teaching evaluation;Bloom’s teaching theory;emotion;skills;cognition

G 420

A

1006－7167(2014)05－0197－04

2013－06－13

山东理工大学教学研究基金项目(4008-108028)

刘 文(1966－)，女，山东日照人，硕士，副教授，主要从事遗传学与分子生物学的教学与研究。

Tel.:0533-2781375;E-mail:zblwen@163.com