PBL教學模式在《基因工程》教學中的應用

孟盈 周強

摘要：基因工程不僅是生物工程專業和生命科學專業的主干課程，也是研究生命科學極為重要的工具。為了滿足創新型人才培養的需要，在實際教學中，筆者結合傳統教學方法，充分利用PBL教學法的優勢，整合最新研究前沿，優化教學內容，完善考核體系，有效地激發了學生學習基因工程的興趣，樹立專業信心，提高了基因工程教學質量，促進了本科院校生物工程專業創新性人才培養的要求。

關鍵詞：基因工程；教學改革；PBL教學模式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）39-0194-02

一、前言

20世紀70年代基因工程問世成為生命科學史繼DNA雙螺旋后的又一標志性里程碑[1]。40余年后的今天，基因工程已經廣泛應用于新藥開發、臨床診斷與治療、基因修飾改造、克隆動植物、環境保護等領域，并取得了巨大的經濟效益和社會效益。因此，基因工程已成為生命科學相關專業的一門重要的專業主干課。基因工程無論是基礎理論還是應用研究都處于生命科學最活躍的領域。基因工程內容豐富深奧難懂，技術更新日新月異，學科的飛速發展對基因工程技術的掌握程度提出了新的標準。目前，國內各級高校都在不斷改進基因工程的教學內容，探索新的教學模式。吉首大學生物工程專業的本科生多為專業調劑，學科興趣不足，自主學習能力較弱。因此，如何使基因工程教學緊跟學科發展的步伐和時代進步的要求，使學生既能具備扎實的基因工程基礎知識和基本技能，又能及時掌握最新的基因工程技術前沿，為將來走入工作崗位做好充足的準備，這已經成為基因工程教學過程中急需解決的問題。

二、以問題為導向的PBL教學模式及其在基因工程教學中的優勢

PBL（Problem-Based learning）教學模式是1969年美國神經病學教授Barrows提出的一種以問題為導向的教學方法[2]。它倡導讓學生通過自學、分組討論來合作解決問題，從而培養學生自主學習能力，發展學生的綜合思考能力。自PBL教學法提出以來，其教學經驗和教學理論先后得到美國、歐洲許多高校的認可，在我國也有很多高校進行了有益的嘗試，并取得了很好的效果[3，4]。相對于傳統教學模式而言，PBL教學模式在基因工程教學中的優勢和現實意義主要表現在以下幾個方面。

（一）培養學生主動學習的能力和形成師生雙向交流

傳統教學模式是以教師為主體，教學的具體內容、進度以及教學方法均由教師決定，采取“灌輸式”教學模式，以全體學生為教學對象，忽視了每個學生的學習能力和個性特征，因此很難調動學生主動學習的積極性[5，6]。而PBL模式強調“以學生為主體、以問題為中心”[2]，在教師的引導下，學生充分運用現代化科技手段，如國內外的在線課程學習平臺、文獻數據庫、參考教材、網站的學習視頻、電腦學習軟件等多種形式進行自學；課堂上PBL模式強調學生主動參與學習，從而大大促進了對知識的理解。從教學的角度來看，指導教師通過長期與各小組學生接觸，可以充分了解學生的興趣愛好和個性特點，發現并尊重學生的個體差異，在學習過程中做到因人而異、有的放矢的指導，形成雙向交流的新型師生關系。

（二）實現“要我學”到“我要學”的思想轉變

PBL教學法強調以學生的主動學習為主，把一些抽象的理論知識設計成真實性的研究課題，強調把學習融入到復雜的、有意義的研究項目中，通過學習者查閱文獻，分析總結形成自己的研究思路，然后與學習小組的其他成員共同討論，集思廣益，形成最終的解決辦法。PBL教學法中極大地促進了由傳統的注入式知識教育向研究式素質教育的轉變。例如我們講到CRISPR cas9這個概念時，可以引入大家比較感興趣的話題：“你愿意生一個轉基因的完美孩子嗎？”帶著這個問題，大家要在課后查閱轉基因人背后的技術原理，自然而然就能理解CRISPR cas9的概念和原理，同時還要去思考把轉基因技術運用到人類的倫理等一系列問題。我們體會到PBL教學法極大地提高了學習的積極性和主動性，真正實現了學生從傳統上的“要我學”到“我要學”的思想轉變。

（三）提高學生對基因工程的學習興趣和團隊協作意識

基因工程技術更新快，內容豐富且深奧難懂，學生學習興趣和積極性都很低，課堂氣氛沉悶不堪。而PBL教學可通過巧妙的設計出與同學們感興趣的話題，瞬間激發學生學習的好奇心，在把問題探究明白的過程中很自然的理解了基因工程相關的理論知識。比如在學習基因工程安全管理這部分內容時，上課前一周就把“轉基因食品安全嗎？”的問題提出來，把全班同學按不同觀點分成兩個大組，查閱整理文獻，一起合作討論、總結并制作多媒體課件，最后每小組安排5人進行辯論賽，其他同學補充。這樣的課堂模式讓學生意識到團隊協作的重要性，增強了團隊意識。經過多輪合作還有利于挖掘各位成員自己的潛力，發揮各自的特長，樹立學習自信。

（四）拓寬學生視野，提高教師自身素質

PBL教學中，針對教師的問題，學生必須自主查閱大量中英文文獻，弄清楚相關研究的進展與動態，大量閱讀文獻有利于知識的融會貫通，激發科學靈感，增強學習動力，拓展視野。通過我們在近幾年的教學過程中發現，PBL教學法不但加深了學生對基因工程在各領域工作原理的理解，對基因工程的發展前景也有了更好的認識，而且還促進了同學們學習生物工程專業的積極性，同時也極大地開闊了視野。比如，關于基因工程應用方面的研究，筆者讓全班同學各自準備一個5分鐘課件介紹自己有興趣的內容，結果發現全班35位同學關注的內容涵蓋了生物制藥、基因靶向新藥、基因診斷、基因治療、環境保護、農業、林業、畜牧業、漁業、轉基因食品、化妝品、美容、減肥、電影娛樂等不同方向，極大地拓展了同學們對于基因工程應用的視野。

PBL教學過程中，教師主要起指導作用，不再是整個教學的主體。但是在“問題提出”階段，教師應該結合該領域的前沿熱點，根據教學計劃和大綱的基本知識點設計出合理的問題，使學生在解決問題的過程中既理解了重要的知識點，又學習了相關領域的最新研究成果，這是整個PBL教學模式的關鍵。其次，在“問題解決和歸納總結”階段，還要引導學生站在一定的學術高度來看問題，運用豐富的專業知識對遺留問題進行合理的闡述，并對整個討論結果進行總結。這個過程中，教師的知識面也拓寬了，通過不斷學習來完善知識結構，真正做到教學相長，促進教學互動。

三、在基因工程教學過程中PBL教學模式的具體實施過程

1.在總課程48個學時的理論課中，PBL教學模式占16學時，其中10個學時為學生自由討論，6學時為教師引導的課堂討論和考核。

2.教師課前準備。課前教師根據教學計劃結合具體的教材內容，以基因工程的熱點問題作為重點，例如人工染色體的構建、基因芯片、基因靶向藥物、CRISPR cas9技術原理與應用等提出問題，并提前發給學生。

3.課前學生自己查閱資料。根據自愿組合的原則，4～6人為一小組，主要利用文獻數據庫檢索文獻，為了讓內容更生動有趣也可以在網絡上下載相關的影像視頻資料等，小組成員共同分析討論，綜合各種信息和資料解答問題并提出自己的研究設想和展望。

4.課堂討論和考核。推薦1名代表把討論的結果以PPT的形式在課堂上進行分享，要求問題分析有一定的深度和見解，小組內成員可以做適當的補充，并回答其他同學或教師提出的問題或質疑。如果討論中提出的問題學生自己不能回答，教師可作適當啟發和引導；對于仍不能解決的問題，則由教師協助解答。教師根據學生在課堂上的表現和對知識運用的能力，當場給出成績，16個學時占期末總成績的30%，對于代表發言的學生給予一定的加分表揚，以提高小組成員的參與積極性。

5.教師總結。系統地梳理教材內容，強化重點要求掌握的知識，有意識地引導學生理清學習思路，把知識系統化地聯系起來。

四、結語

隨著基因工程技術的迅猛發展，新技術、新方法、新概念層出不窮，為了適應本學科的不斷進步與發展，基因工程教學的重點在于培養學生的學習能力以及創新性的研究思維，合理引導和激發學生的好奇心和對科學問題探索的欲望，提高學生的綜合素質，培養適應時代發展的高素質創新型人才。

參考文獻：

[1]文鐵橋.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]黃亞玲，鄭孝清，金潤銘，等.PBL教學模式探索[J].醫學與社會，2005，18（6）：56-57.

[4]朱新波，張華杰.PBL教學模式在藥理學教學上的應用[J].山西醫科大學學報：基礎醫學教育版，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.