PBL教学模式在《基因工程》教学中的应用

孟盈 周强

摘要：基因工程不仅是生物工程专业和生命科学专业的主干课程，也是研究生命科学极为重要的工具。为了满足创新型人才培养的需要，在实际教学中，笔者结合传统教学方法，充分利用PBL教学法的优势，整合最新研究前沿，优化教学内容，完善考核体系，有效地激发了学生学习基因工程的兴趣，树立专业信心，提高了基因工程教学质量，促进了本科院校生物工程专业创新性人才培养的要求。

关键词：基因工程；教学改革；PBL教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）39-0194-02

一、前言

20世纪70年代基因工程问世成为生命科学史继DNA双螺旋后的又一标志性里程碑[1]。40余年后的今天，基因工程已经广泛应用于新药开发、临床诊断与治疗、基因修饰改造、克隆动植物、环境保护等领域，并取得了巨大的经济效益和社会效益。因此，基因工程已成为生命科学相关专业的一门重要的专业主干课。基因工程无论是基础理论还是应用研究都处于生命科学最活跃的领域。基因工程内容丰富深奥难懂，技术更新日新月异，学科的飞速发展对基因工程技术的掌握程度提出了新的标准。目前，国内各级高校都在不断改进基因工程的教学内容，探索新的教学模式。吉首大学生物工程专业的本科生多为专业调剂，学科兴趣不足，自主学习能力较弱。因此，如何使基因工程教学紧跟学科发展的步伐和时代进步的要求，使学生既能具备扎实的基因工程基础知识和基本技能，又能及时掌握最新的基因工程技术前沿，为将来走入工作岗位做好充足的准备，这已经成为基因工程教学过程中急需解决的问题。

二、以问题为导向的PBL教学模式及其在基因工程教学中的优势

PBL（Problem-Based learning）教学模式是1969年美国神经病学教授Barrows提出的一种以问题为导向的教学方法[2]。它倡导让学生通过自学、分组讨论来合作解决问题，从而培养学生自主学习能力，发展学生的综合思考能力。自PBL教学法提出以来，其教学经验和教学理论先后得到美国、欧洲许多高校的认可，在我国也有很多高校进行了有益的尝试，并取得了很好的效果[3，4]。相对于传统教学模式而言，PBL教学模式在基因工程教学中的优势和现实意义主要表现在以下几个方面。

（一）培养学生主动学习的能力和形成师生双向交流

传统教学模式是以教师为主体，教学的具体内容、进度以及教学方法均由教师决定，采取“灌输式”教学模式，以全体学生为教学对象，忽视了每个学生的学习能力和个性特征，因此很难调动学生主动学习的积极性[5，6]。而PBL模式强调“以学生为主体、以问题为中心”[2]，在教师的引导下，学生充分运用现代化科技手段，如国内外的在线课程学习平台、文献数据库、参考教材、网站的学习视频、电脑学习软件等多种形式进行自学；课堂上PBL模式强调学生主动参与学习，从而大大促进了对知识的理解。从教学的角度来看，指导教师通过长期与各小组学生接触，可以充分了解学生的兴趣爱好和个性特点，发现并尊重学生的个体差异，在学习过程中做到因人而异、有的放矢的指导，形成双向交流的新型师生关系。

（二）实现“要我学”到“我要学”的思想转变

PBL教学法强调以学生的主动学习为主，把一些抽象的理论知识设计成真实性的研究课题，强调把学习融入到复杂的、有意义的研究项目中，通过学习者查阅文献，分析总结形成自己的研究思路，然后与学习小组的其他成员共同讨论，集思广益，形成最终的解决办法。PBL教学法中极大地促进了由传统的注入式知识教育向研究式素质教育的转变。例如我们讲到CRISPR cas9这个概念时，可以引入大家比较感兴趣的话题：“你愿意生一个转基因的完美孩子吗？”带着这个问题，大家要在课后查阅转基因人背后的技术原理，自然而然就能理解CRISPR cas9的概念和原理，同时还要去思考把转基因技术运用到人类的伦理等一系列问题。我们体会到PBL教学法极大地提高了学习的积极性和主动性，真正实现了学生从传统上的“要我学”到“我要学”的思想转变。

（三）提高学生对基因工程的学习兴趣和团队协作意识

基因工程技术更新快，内容丰富且深奥难懂，学生学习兴趣和积极性都很低，课堂气氛沉闷不堪。而PBL教学可通过巧妙的设计出与同学们感兴趣的话题，瞬间激发学生学习的好奇心，在把问题探究明白的过程中很自然的理解了基因工程相关的理论知识。比如在学习基因工程安全管理这部分内容时，上课前一周就把“转基因食品安全吗？”的问题提出来，把全班同学按不同观点分成两个大组，查阅整理文献，一起合作讨论、总结并制作多媒体课件，最后每小组安排5人进行辩论赛，其他同学补充。这样的课堂模式让学生意识到团队协作的重要性，增强了团队意识。经过多轮合作还有利于挖掘各位成员自己的潜力，发挥各自的特长，树立学习自信。

（四）拓宽学生视野，提高教师自身素质

PBL教学中，针对教师的问题，学生必须自主查阅大量中英文文献，弄清楚相关研究的进展与动态，大量阅读文献有利于知识的融会贯通，激发科学灵感，增强学习动力，拓展视野。通过我们在近几年的教学过程中发现，PBL教学法不但加深了学生对基因工程在各领域工作原理的理解，对基因工程的发展前景也有了更好的认识，而且还促进了同学们学习生物工程专业的积极性，同时也极大地开阔了视野。比如，关于基因工程应用方面的研究，笔者让全班同学各自准备一个5分钟课件介绍自己有兴趣的内容，结果发现全班35位同学关注的内容涵盖了生物制药、基因靶向新药、基因诊断、基因治疗、环境保护、农业、林业、畜牧业、渔业、转基因食品、化妆品、美容、减肥、电影娱乐等不同方向，极大地拓展了同学们对于基因工程应用的视野。

PBL教学过程中，教师主要起指导作用，不再是整个教学的主体。但是在“问题提出”阶段，教师应该结合该领域的前沿热点，根据教学计划和大纲的基本知识点设计出合理的问题，使學生在解决问题的过程中既理解了重要的知识点，又学习了相关领域的最新研究成果，这是整个PBL教学模式的关键。其次，在“问题解决和归纳总结”阶段，还要引导学生站在一定的学术高度来看问题，运用丰富的专业知识对遗留问题进行合理的阐述，并对整个讨论结果进行总结。这个过程中，教师的知识面也拓宽了，通过不断学习来完善知识结构，真正做到教学相长，促进教学互动。

三、在基因工程教學过程中PBL教学模式的具体实施过程

1.在总课程48个学时的理论课中，PBL教学模式占16学时，其中10个学时为学生自由讨论，6学时为教师引导的课堂讨论和考核。

2.教师课前准备。课前教师根据教学计划结合具体的教材内容，以基因工程的热点问题作为重点，例如人工染色体的构建、基因芯片、基因靶向药物、CRISPR cas9技术原理与应用等提出问题，并提前发给学生。

3.课前学生自己查阅资料。根据自愿组合的原则，4～6人为一小组，主要利用文献数据库检索文献，为了让内容更生动有趣也可以在网络上下载相关的影像视频资料等，小组成员共同分析讨论，综合各种信息和资料解答问题并提出自己的研究设想和展望。

4.课堂讨论和考核。推荐1名代表把讨论的结果以PPT的形式在课堂上进行分享，要求问题分析有一定的深度和见解，小组内成员可以做适当的补充，并回答其他同学或教师提出的问题或质疑。如果讨论中提出的问题学生自己不能回答，教师可作适当启发和引导；对于仍不能解决的问题，则由教师协助解答。教师根据学生在课堂上的表现和对知识运用的能力，当场给出成绩，16个学时占期末总成绩的30%，对于代表发言的学生给予一定的加分表扬，以提高小组成员的参与积极性。

5.教师总结。系统地梳理教材内容，强化重点要求掌握的知识，有意识地引导学生理清学习思路，把知识系统化地联系起来。

四、结语

随着基因工程技术的迅猛发展，新技术、新方法、新概念层出不穷，为了适应本学科的不断进步与发展，基因工程教学的重点在于培养学生的学习能力以及创新性的研究思维，合理引导和激发学生的好奇心和对科学问题探索的欲望，提高学生的综合素质，培养适应时代发展的高素质创新型人才。

参考文献：

[1]文铁桥.基因工程原理[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]Barrows HS，Tamblyn RM.The portable patient problem pack：a problem-based learning unit[J].J of Med Edu，1977，52（12）：1002-1004.

[3]黄亚玲，郑孝清，金润铭，等.PBL教学模式探索[J].医学与社会，2005，18（6）：56-57.

[4]朱新波，张华杰.PBL教学模式在药理学教学上的应用[J].山西医科大学学报：基础医学教育版，2003，5（5）：478-479.

[5]Login G R，Ransi B J，Meyer M ，et al.Assessment of preclinical problem -based learning versus lecture-based learning[J]. J Dent Educ，1997，61（6）：473-479.

[6]Antepoh I W，Herzig S. Problem -based learning versus lecture-based learning in a course of basic pharmacology：a controlled，randomized study[J].Med Educ，1999，33（2）：106-113.