基于OBE教学理念和PBL教学模式的“分子生物学实验”课程的研究与实践

秦兴华 陈子 王旭

摘 要：“分子生物学实验”课程是生物学与基础医学专业学生重要的专业基础课，是一门实践性很强的实验课程。实验教学体系的建设是高素质创新型人才培养的保障，构建创新型人才培养导向的教学模式是人才培养的重要途径。针对“分子生物学实验”课程传统教学过程中存在的问题，改革教学理念，融合OBE教学理念和PBL教学模式，以学生为主体，通过问题导入引导学生创新，将学生成果产出作为教学目标，从而创新人才培养模式，提高教学质量。

关键词：OBE教学理念；PBL教学模式；“分子生物学实验”课程；教学改革

1 概述

高校作為国家战略科技力量，功能不仅是向国家和社会输出科技成果，更重要的是为国家和社会输出人才，尤其是基于国家战略的国际化创新型应用人才。成果导向教育（Outcomesbased education，OBE）教学理念和问题导向教育（Problembased Learning，PBL）教学模式均是国际上流行的教学理念和教学方法。其中，OBE教学理念是基于成果的教学理念，主张“以学生为中心”“以学习成果为导向”，根据学生专业能力需求反向构建课程体系，从而使人才培养目标更加明确，形成更加良性的教学导向和推动力。PBL教学模式是一种以问题为导向的教学手段，学生以小组形式围绕问题独立收集资料，分析问题并最终解决问题。因此，以产出为导向的OBE理念和基于问题的PBL教学模式在教学目标上高度吻合，两者均强调以学生为中心、以问题为导向和以学生主动探索为形式。PBL教学模式充分体现了OBE的教育理念，是OBE教学模式的一种具体实施策略［1］。

“分子生物学实验”课程是生物学与基础医学专业学生重要的专业基础课，是一门实践性很强的实验课程。传统课堂授课方式较为单一，被动接受教师提供的实验流程，无法激发学生主动性和创新性，并且教学内容应用性不强；传统课堂将系统知识分割成独立的课程单元，课程单元之间的联系被弱化，学生无法建立课程相关知识领域的大局观，课程的成果导向不明确。我们采用基于OBE教学理念的PBL教学模式的人才培养模式，通过问题导入引导学生创新，将学生成果产出作为目标，把传统的被动接受式学习方式转变为主动探究式学习，把以教师为中心的教学转变为以学生为中心的教学，从而达到创新人才培养模式和提高教学质量的目的。

2 我校“分子生物学实验”课程现状及存在问题

2.1 培养目标问题

分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、信息科学等多学科相互渗透、综合融汇而产生并发展起来的，紧聚了不同学科专长的科学家的共同努力。它虽产生于上述各个学科，但已形成它独特的理论体系和研究手段，成为一个独立的学科。目前，“分子生物学实验”课程已经完成从教学为主型到教学科研型转变，但我校“分子生物学实验”课程面向生物技术系本科生，以培养空间生命科学特色学科背景知识的复合型、创新型与应用型人才为目标，目前课程设计偏重于科研，教学内容应用性不强。

2.2 授课方式问题

传统课堂授课方式较为单一，实验课程由于受到固定教学时间限制、教学经费有限和教学方式转变较难的影响，学生往往被动接受教师提供的实验流程，并且部分实验可能由教师提前代做，这样学生得到的知识往往碎片化，无法建立课程相关知识领域的大局观，学生主动参与的积极性不高。

2.3 授课内容问题

近年来，分子生物学实验技术飞速创新和发展，如基因工程、基因组学、基因编辑等，一些新兴的技术如CRISPR、qRTPCR等虽然在日常科研工作中广泛应用，但在高校实验课程教学改革中，学生接触的机会仍然极少。传统课堂将系统知识分割成独立的课程单元，课程单元之间的联系被弱化，学生通过单次课程的学习往往不知道所学内容的实际应用价值，课程人才培养的成果导向性不够。此外，实验课还是以保证学生实验结果为第一位，授课内容一般比较固定，对授课内容学生无法做出选择。分子生物学实验的一个特点是时间不固定，为保证学生在固定时间完成实验，部分实验甚至教师会提前做好，影响学生对整个实验的认知和理解。

2.4 考核形式问题

传统的实验课程考核内容更多的是考查小组实验结果如何以及学生对学习内容的掌握程度，但学生的学习态度和参与讨论（分析问题）等各种表现则没有体现，因此最后的考试分数难以反应学生的综合能力。

3 基于OBE教育理念的PBL教学模式的构建

PBL教学模式是一种以问题为导向的教学手段，是由美国神经生物学家Howard Barrows于1969年在加拿大麦克马斯特大学首次提出［2］，目前已经成为与传统课程教学相并行的最重要的新教学模式。PBL教学模式是以学生为中心，引导学生解决实际问题而达到学习目的的教学方法，包括创造、评价、分析、应用、理解和记住六个要素。PBL教学模式以小组为单位展开，注重学生的分析问题和解决问题能力、团队协作能力、写作表达及沟通能力和学习积极性等，教学方式从传统的被动“填鸭式”学习转化为根据问题引导学生主动寻找解决办法，充分调动学生主动思考和主动参与的积极性，同时，教师也从传统的知识灌输者转化为学生解决问题的引导者。PBL教学模式以问题为中心，以学生为主体，已经成为当今世界备受推崇的高等医学教育方法，并逐渐成为我国教育模式改革的趋势。

OBE教学理念是基于成果的教学理念，主张“以学生为中心”“以学习成果为导向”，由美国学者Spady于1981年提出，率先在高等教育起步，用作开发优质的高等教育课程，较早在欧洲、美国等发达国家获得认可、随后在马来西亚、澳大利亚、印度、印度尼西亚、巴基斯坦等国成为许多既定和新兴教育体系的实行标准［34］。随着我国高等教育规模的不断扩大以及教育质量的不断提高，OBE教学理念在我国受到越来越多的关注。OBE教学理念强调学生的主动学习与探索；强调所有学生在学习上都能获得成功；强调个性化考核和评定；强调基于过程的评价与考核；强调能力本位，秉承“以学生为中心、成果为导向、持续性改进”三大理念，开启课堂教学教改新路径，这种机制对于培养知识渊博、富有创造力、高技能、灵活、创新、批判性思维的毕业生至关重要。

PBL教学理念和OBE教学模式均强调以学生为中心、以问题为导向和以主动探索为形式。OBE教育理念根据学生专业能力需求反向构建课程体系，进而通过PBL教学模式正向实施课程教学，因此PBL教学模式充分体现了OBE的教育理念，是OBE教学模式的一种具体实施策略。近年来，国内高校对这两种教学理念/模式以及它们的融合模式在人才培养中的应用进行了很多探索［5］，包括在“分子生物学实验”课程中［67］。

4 基于OBE教学理念的PBL教学模式在“分子生物学实验”课程中的应用初探

教育改革应以实现改革目标为基础，而逆向设计是成果教育设计的核心，根据最终目标反推课程设计。教学的起点不是教师能教什么，而是获得最佳结果所必需的知识点。培训过程遵循“内部和外部需求→教育目标→毕业要求→课程体系”的顺序，并制訂人才发展计划，通过优化知识培养更健康的个人。

4.1 从灌输课堂到对话课堂的转变

传统课堂中，教师进行灌输式、填鸭式教学，以尽可能多地传输知识为主旨，而学生是被动式学习，严重抑制学生的自主学习能力。基于OBE理念的PBL教学模式则改变师生在课堂上的角色，改变片面灌输、接受的传统课堂教学方法，采用启迪式教学模式，引入使师生之间有效互动和学生之间充分沟通成为可能的沟通与对话模式，是改革分子生物学实验课堂教学的有效手段。教师与学生实时互动，共同完成课堂教学，从而激发学生的学习热情。通过课前阅读和随堂小测验、课上重点难点讲解和实验操作、课上和课下讨论、过程性考核和课后开放式问题等方式，将传统的以“教师讲授为主”的模式向以“学生自主学习为主”的模式转变，以学生为中心的互动教学模式强调教学过程，符合OBE基于结果的过程学习的教学理念，提高学生自主学习能力和兴趣，使学生获得最优化的学习效果。

4.2 从封闭课堂向开放课堂转变

传统课堂教学时间封闭，其教学内容也比较固定。学生课程学习主要为重复既定的实验操作，这不可避免地限制了学生的思维，阻碍了他们的实际应用能力。基于OBE理念的PBL教学模式则将课程内容变成模块，在运用OBE概念的基础上，将OBE概念与教学中传统的分子生物学实验相结合，将课程中涉及的RNA提取、反转录、质粒DNA提取、核酸电泳、大肠杆菌转化、双酶切等分子生物学实验技术进行整合并建立相关模块，加之PBL的教学方法，指导实验目标或以实验问题为指导引入知识点，结合实验实施进行详细分析，主要教学模式是“目标—知识—能力”的形式，学生以小组为单位，以根据文献调研等首先确定自己研究的目标基因，进而设计自己的研究方案，充分激发学生主动思考和主动参与的积极性。

4.3 从知识课堂向能力课堂转变

传统课堂是以教师为主体，将系统知识分割成独立的课程单元，课程单元之间的联系被弱化，学生无法建立课程相关知识领域的大局观。分子生物学在生命科学和医学中具有重要地位，相关实验技术为生命科学研究提供基因干预手段，为临床的诊断和治疗提供技术手段，已经渗透到生命科学和基础医学的各个领域。基于OBE理念的PBL教学模式通过生命科学和医学问题引入，将学生成果产出作为目标，激发学生分析问题和解决问题的能力，而教师采用问题式和反馈等方式引导和协助学生达到预期的学生目标，从而做到从“重学轻思”向“学思结合”转变，做到知识课堂向能力课堂转变。

4.4 从竞争课堂到合作课堂转变

传统课堂在教学进程中的评价注重成绩评价，学生与学生之间关系处于一种对立的竞争环境中。基于OBE理念的PBL教学模式则强调人人都能成功，小组内不同同学根据个人能力承担不同的角色，进行合作式学习，强调团队协作，最终都能达到自己设定的目标和学习成果。围绕自主、合作、探究，紧扣“教”与“学”，真正实现两个转变——老师的教学方式由“灌输式教学为主”向“以探究式教学为主”转变，学生的学习方式由“接受式学习为主”向“以讨论性学习为主”转变。

4.5 从比较性评价到达成性评价转变

传统课堂中看重教师的教学水平，而忽视了学生“学”的状态，考核比较单一，往往实验报告占据比较大的比重。基于OBE理念的PBL教学模式则强调个性化考核和评定，教学评价时不仅仅关注学生的实验结果，更关注学生在整个学习过程中的学习态度，以及在组内自己角色的完成程度，强调自我比较，而非学生之间的比较，从而全面客观地考查学生，对学生做出客观公正的评价。因此，我们调整了课程考核方式，更注重过程考核，调整平时成绩包括随堂小测验、课堂讨论、实验方案设计、团队协作等过程评价，最终成绩比较符合学生的综合能力和个人进步。

5 总结与展望

将PBL教学模式和OBE教学理念引入“分子生物学实验”课程中，对培养目标、课程体系、授课方法和考核形式等重点环节进行了系统性革新，做到以学生为主体、以成果为导向和持续性改进，不仅有利于专业知识的培养，还培养了学生分析问题和解决问题能力、团队协作能力、写作表达及沟通能力和学习积极性等。但需要注意的是该教学方法也有一定的弊端：学生往往需要花费大量的时间查阅文献来确定自己的研究目标和方案，在课业压力较大时会导致学生无法安排其他学科的学习，容易产生抵触情绪，虽然教师可以经常根据具体情况适当引导，但过多干预容易导致学生主动性下降和依赖性上升。

本文基于PBL教学模式和OBE教学理念，探索了基于OBE教学理念的PBL教学模式在“分子生物学实验”课程中的应用，确定了以问题为中心、以学生为主体的培养方式，培养学生的分析问题和解决问题的能力、团队协作能力和创新能力等，不但有效提升了教学效果，而且创新了人才培养方式，对其他实验课程的教学改革有一定的借鉴意义。

参考文献：

［1］刘萌，郑煊.OBE模式结合PBL教学法实现地方高校教育范式转变的研究［J］.齐鲁师范学院学报，2019，34（3）：6.

［2］Barrows HS，Bennett K.Experimental studies on the diagnostic（problem solving）skills of the neurologist and their implications for neurological training.［J］.Transactions of the American Neurological Association，1971，96：51.

［3］Spady WG.OutcomeBased Education：Critical Issues and Answers［M］.Arlington，VA：American Association of School Administrators，1994.

［4］Spady WG.Choosing outcomes of significance［J］.Educational Leadership，1994，51（6）：1822.

［5］张琳，叶胜超.基于OBE理念的《分子细胞生物学实验》课程教学改革探索与实践［J］.科学与财富，2021（18）：8990.

［6］王碧，张婷，李渺，等.基于OBE教育理念的分子生物学理论课程与实验课程的教学改革［J］.现代职业教育，2021（33）：1213.

［7］申亮亮，曲璇，张健，等.PBL教学法在研究生分子生物学实验课程中的应用分析［J］.生物技术通讯，2016，27（4）：563565.

基金项目：国家自然科学基金（31871172）

*通讯作者：秦兴华（1983— ），男，汉族，山东日照人，博士，讲师，助理教授，研究方向：生物化学与分子生物学。