PBL教学模式在家畜繁殖学实验教学改革中的应用探索

陈 祥，敖 政，赵佳福，龚 婷

（1.贵州大学 动物科学学院／高原山地动物遗传育种与繁殖教育部重点实验室，贵阳 550025；2.贵州省动物遗传育种与繁殖重点实验室，贵阳 550025）

家畜繁殖学是高等农业院校动物科学专业必修的核心主干课程，课程具有很强的实践性和操作性，可为猪生产学、牛生产学、羊生产学、禽生产学等课程的学习提供相关的理论知识和技能基础。在传统的家畜繁殖学实验教学模式中，存在教学形式单一、教学内容枯燥、学生学习兴趣不强等问题，导致学生缺乏学习主动性，且大部分学生的基本实验技能薄弱。如何让学生掌握繁殖实践技能、增强学习兴趣，是家畜繁殖学教学实践改革的重点。为提高学生的学习兴趣，加强学生的自主学习能力和协作能力，贵州大学动物科学学院家畜繁殖学课程组（以下简称“本课程组”）在家畜繁殖学实验教学中进行了相关的教学改革与实践创新。基于问题式学习教学方法（problem-based learning，PBL）是一种以学生为主体设计学习情境的教学模式，注重培养学生解决问题的能力。本课程组在2018级和2019级动物科学专业家畜繁殖学实验课程中使用了PBL教学方法，实践表明该方法能够激发学生对科研的兴趣，提升学生分析和解决问题的能力及团队协作能力，获得了较好的教学效果。

1 PBL教学模式

PBL教学法是1969年美国神经病学教授H.S.Barrows提出的一种翻转课堂教学方式，它是以提出问题为基础，以学生为中心，教师引领、指导学习小组进行讨论，以培养学生主观能动性和自我学习能力为教学目标的一种全新启发型教学模式。PBL注重的是学科的核心概念和原理，通过设置问题场景，实现提出问题、规划方案、解决问题、归纳总结、评价反思、提出新问题、解决新问题的探索性学习循环，教师由“传授者”转变为“指导者”，由“把控者”转变为“参与者”，促使全部学生都参与教学中，要求学会借助多种辅助资源完成目标问题或拓展任务，提高学生的自主学习能力和逻辑思维能力，达到预定教学目标，最终实现提升学生综合素质的目的。国内外学者发现，在许多应用型课程中实施PBL教学法可以提升学生对课程知识的“获得感”，有效提高教学质量。

2 家畜繁殖学传统实验教学模式存在的问题

2.1 教学方法相对单一，教学内容有待改进

在目前家畜繁殖学实验教学过程中，教师采用单一的、以教师为中心的填鸭式教学方法，忽略了学生的主体地位。在实验内容的设置上，多数是原理性和验证性实验，缺乏综合性、设计性和创新性实验，且实验试剂和材料的准备基本上由教师完成，学生只是机械地按照实验步骤完成实验，达不到对学生创新意识和创新思维能力的培养目的。

2.2 实验基础条件受限，教学效果不佳

实验教学经费不足、实验仪器设备老旧、教学实践基地配套设施落后、养殖环境差等问题是影响家畜繁殖学实验教学质量的重要因素。以母牛直肠检查实验为例，该实验在特定时间内仅能供部分同学动手操作，大部分同学只能观看教师的示范教学，导致多数学生的实验教学水平仍然停留在理论层面。现有的实验教学资源也不能同时满足所有学生的教学需求，导致某些实验课程变成了参观课程，达不到学生实验操作能力提升的目的。

2.3 实验教学考核方式单一，学生学习积极性不高

家畜繁殖学的实验课程考核方式主要以实验报告和考勤为主，但是实验报告不能全面体现学生对实验内容的了解和掌握，照抄实验报告、套用实验结果的现象屡见不鲜。此外，家畜繁殖学的实验教学要求学生必须与家畜动物密切接触，如母畜发情鉴定、人工授精、妊娠检查等实验，有些学生可能会因为养殖环境脏、怕受伤或感染人畜共患病等原因而将自己作为参观者，动手的积极性不高，不利于激发学生学习动力和探索欲望，也缺乏对实验内容和优化操作步骤等思考。因此，开展家畜繁殖学实验教学改革对于提高学生学习兴趣和提升实验教学效果尤为重要。

3 PBL实验教学模式的构建和实践

3.1 教学准备

前期教师需要对学生进行PBL教学方法宣教和科研专题讲座，包括文献检索、实验设计、实验操作、论文撰写等内容，使学生具备进行PBL的技能基础，提升参与实验的主动性。在理论教学中根据学情分析和基本知识测验，并结合学生性格进行分组，每组8～10人，每个组内学生间能够相互促进和优势互补，家畜繁殖学课程实验教学设计见图1，同时配备多名硕士研究生辅助实验教学。

图1 家畜繁殖学课程实验教学设计Fig.1 The experimental teaching design of Livestock Reproduction

3.2 教学思路

教师按照教学大纲要求查阅相关资料，完善教学设计，精炼实验内容，以问题的形式列出提纲，如小鼠超数排卵后选择何时冲胚能得到A级胚胎、如何快速计算猪的精子密度、如何通过直肠检查法判断母牛是否发情并确定输精时间等。教师通过QQ或者雨课堂平台提前将问题发给学生，学生通过文献或技术手册研读，通过小组讨论设计实验方案，包括所需动物、试剂材料、实验器材及详细的操作步骤，与老师和研究生助教探讨实验方案的可行性，确定实验方案后学生严格按方案开展实验。学生可通过教师的现场示教和观看相关视频尽可能掌握实验操作技巧，特别是细微的实验技能。实验过程中以小组进行分工合作，如进行小鼠超数排卵及早期胚胎鉴定，可在小鼠饲喂、实验药品准备、激素注射、冲胚、胚胎鉴定环节进行组内分工合作；在精液品质检查，不同比例稀释后精子密度的计算和精子活力判断可由组间合作完成，基本技能如精子计数、胚胎观察应所有人都参与。教师和研究生助教应观察和监督学生进行实验的每个环节，要求学生将观察到的实验现象、实验结果和遇到的问题进行详细记录，鼓励学生通过组内、组间及与老师的沟通讨论，及时发现问题并调整实验方案，最终解决问题。学生在完成实验后需要及时整理和分析实验数据和图片，撰写实验报告，以PPT形式进行小组汇报，总结实验方法和结果，并进行相应的分析，教师作出进行评判，给出合理建议。

3.3 课程考核和问卷调查

家畜繁殖学PBL实验教学的考核由实验报告、操作考核和结果展示三部分组成，实验报告占60%，实验操作占30%，结果展示占10%。实验报告包括过程性考核（如参与实验是否有积极性、实验设计是否参考其他资料、是否与他人协作完成实验等）、书写的规范性和对实验结果的理解和分析，而不是仅对实验结果进行简单记录。操作考核考察学生最基本的一些操作技能，看学生课前准备是否充分。结果展示部分主要考察学生的归纳总结和语言表达能力，以及对相关实验的延展性分析和实验设计能力。最后需要使用检验对各部分结果进行差异显著性分析。

采用五分（1～5分）量表评分法实施实验问卷调查，具体包括学生对实验趣味性、创新性、获得感、技能性、能力提升的内容，通过无记名方式填写。以获得4～5分的百分比表示对问卷的赞同率。问卷信度分析中Cronbach系数为0.86，可信度良好，应用χ检验分析组间的差异显著性。

4 PBL实验教学应用效果评估

在贵州大学动物科学学院，采用PBL家畜繁殖学实验教学设计，将学生分为传统组和PBL试验组进行教学应用评价，以68名2018级动物科学专业学生为传统组，采用传统的以导师为主导的实验教学方法进行授课；以82名2019级动物科学专业学生为PBL组，实验教学全程采用以学生主导的PBL教学方法。应用评价主要包括学生问卷调查和课程考核评价，需由实验教师、研究生助教、学生团队成员、学生本人共同完成，评价内容涵盖实验设计、实验操作、实验报告书写、结果展示等环节，评价形式坚持定量与定性相结合、自评与他评相统一、个人与小组评价相协同，对学生知识和技能掌握程度、自主性学习能力团队协作互助意识等进行全面评估。问卷调查结果表明，PBL组学生对实验趣味性、实验创新性、实验获得感、实验技能性、能力提升等方面的满意度均显著高于传统组（＜0.05），见表1。

表1 学生问卷调查分析Tab.1 Analysis of student questionnaires

PBL实验教学中的大部分实验内容都需要学生提前预习，学生需要通过知网、Pubmed、Web of Science等数据库查阅相关的文献资料，利用视频和实验操作手册熟悉实验原理和操作技巧，设计相关实验方案，与实验老师和研究生助教探讨项目的可行性，最终确定实验方案、开展相应实验并撰写实验报告。对比两组的考核成绩，PBL组的实验报告得分显著高于传统组，见表2。这说明PBL教学法有效提高了学生文献查阅、总结和归纳问题以及团队协作的能力。

表2 家畜繁殖学实验教学课程考核成绩比较Tab.2 Comparison of the examination results of the experimental teaching courses of Livestock Reproduction

实验操作评价结果表明，PBL组学生的参与度提高、实验操作技能和解决问题的能力得到提升。如小鼠超数排卵和早期胚胎鉴定实验中，PBL组会针对“哪些因素会影响小鼠早期胚胎的数量和质量？”等问题进行查阅资料、设计方案和开展实验、课后讨论、结果展示，而传统组学生直接按照参考书步骤开展实验和实验报告撰写。PBL教学过程中每个小组得到胚胎数量和质量不均一，师生可以就孕马血清促性腺激素和人绒毛膜促性腺激素的剂量和注射时间间隔、母鼠健康状态、处死时间等重要环节进行讨论，因而师生的沟通交流、讨论热烈开展，同学间的分工协作能力和团队精神得到加强，学生有更多自由空间、有更多机会发挥自身特长和表达观点，有利于提高学生归纳总结和语言表达能力、团结协作能力和综合素质。

此外，从期末考试成绩也能体现经过PBL教学训练的学生表现出的分析能力的提升，特别是针对简答题和论述题型，PBL组学生的答题更加具有逻辑性和全面性；记忆型名词解释和填空题的得分两组接近；PBL组学生更能够针对不同实验现象提出自己的不同见解，如在问题“提高母猪繁殖力的措施”中，学生可以根据精子活力、密度、排卵数、配种时间、胚胎质量等因素来阐述问题。可以看出PBL组学生的学习主观能动性明显增强。PBL教学法还明显提高了学生参与科研的兴趣，学生在课程中学可和掌握了仪器设备的使用、试剂的调配、实验数据的处理分析等，带动了大部分学生的积极性，增强了学生发现问题和解决问题的能力。贵州大学学校教务处数据显示，学生参加国家级、省级和校级大学生创新创业项目的比例明显增加。通过课外的项目训练能够让学生更加了解畜牧业发展现状，也有助于全方位培养学生的科研创新能力。

5 小结

PBL教学方法能够较好地提升学生在文献查阅、书写表达、实验操作、归纳总结等方面的能力，可为今后学生继续升造或者从事生产实践工作奠定良好基础。PBL实验教学实施同样面临一些问题和挑战，比如教师需要投入更多的精力指导学生，导致工作量认定有难度及缺少合适的教学效果评价体系；另外一方面，PBL实验教学模式强调学生的主体地位和主导作用，学生需要足够实验空间和实验训练才能获得能力提升，因此实验实践教学场所的开放和管理可能是今后高效实施PBL实验教学、进而培养大学生实践和创新能力的基本要求。综上所述，PBL教学法能够有效提高学生的学习积极性、培养和锻炼学生自主学习和创新实践能力、提升家畜繁殖学的实验教学效果，可为学生下一步开展科研创新实践项目训练奠定良好基础。