任務教學法在細胞生物學綜合實驗教學中的實踐與探索

何梅 施翠娥 游牧

摘要 細胞生物學是生物類專業的一門基礎課程，實驗課尤為重要。根據細胞生物學實驗在傳統教學中存在的問題，為培養學生自主實驗的能力，提高實驗課的教學效果，在細胞生物學綜合實驗中嘗試任務教學法，并全程指導任務。研究表明，通過任務教學法在細胞生物學綜合實驗中的實踐和應用效果評價，可以培養學生的自主學習能力，發揮學生學習課程的積極性，提高學生分析問題和解決問題的綜合能力，提高教學質量。

關鍵詞 任務教學法;細胞生物學;綜合實驗教學;教學改革

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2020）03-0257-04

Abstract Cell biology is a basic course for biology majors， and its experiment course are especially important. According to the existing problems in traditional teaching of cell biology experiment， in order to cultivate students ability of autonomous experiment and improve the teaching effect of experiment， we applied the task teaching method in the comprehensive experiment of cell biology and guided the whole process of the task. The research showed that through the practice and application effect evaluation of taskbased teaching method in comprehensive experiment of cell biology， students autonomous learning ability could be cultivated， their enthusiasm for learning courses could be brought into play， their comprehensive ability of analyzing and solving problems could be improved， and teaching quality could be improved.

Key words Task teaching method;Cytobiology;Comprehensive experiment teaching;Teaching reform

細胞生物學是生物類專業基礎課程之一，目前淮南師范學院生物工程、生物制藥、生物科學專業均開設，具有很強的應用性，實驗課既能使學生加深對理論知識的理解，又能培養學生的實踐動手能力和創新能力[1]。近幾年，淮南師范學院細胞生物學實驗教學團隊教師以自身的科研課題，學生的國家級、省級及校級大學生創新課題為載體，對細胞生物學實驗教學內容體系、教學方式方法和考核方法等進行了改革和實踐，取得了一些教學效果。在改革和實踐中發現應用傳統實驗教學方法進行教學，對學生自主探索能力的訓練嚴重不足，學生普遍表現出主動學習能力差，動手探索能力較弱，不利于學生對實驗學科內容的整體掌握和創新能力的培養。因此，亟待解決的問題就是探索新的教學方法。近幾年，淮南師范學院細胞生物學課程綜合實驗嘗試采用任務教學法，該方法既能體現教師的指導性，又能體現學生的主觀能動性，可以提高學生的實驗技能，培養他們的科研能力。

任務教學法，即以具體的任務組織教學，使學生在實際的教學任務中，激發對實驗課的興趣，調動學生的主動探索積極性，在設計實驗方案、探索實驗方法、實驗運行中運用知識，積極主動地探索完成實驗任務[2]。任務教學法使學生自主的認知能力充分發揮出來，使學生的自主學習能力和創新能力得到培養，由于這種方法優點突出，已被廣泛應用到語言類[3-4]、計算機信息技術[5-6]等學科的教學中，且前人研究表明任務教學法有利于激發學生學習的積極性，提高學習主動性等。筆者將任務教學法引入到細胞生物學綜合實驗教學中，以期更好地提高實驗教學效果。

1 細胞生物學綜合實驗教學中任務教學法的實踐

在開設細胞生物學綜合實驗前，學生首先學習基礎性實驗，如“特殊顯微鏡的使用和觀察”“細胞器的分離和觀察”“染色質的定位與定性分析”“動植物染色體標本的制備”等，提前掌握細胞生物學實驗中的基礎技術，有利于順利完成實驗方案的設計和實驗操作任務。

在實驗教學中，合適的目標和任務篩選非常重要，可以將學生的綜合實驗結果作為申報科研項目的參考，也可以作為申報大學生創新課題，還可以作為本科畢業生論文選題的基礎。設計任務后，不僅可以訓練學生設計實驗方案的能力，而且可以培養他們綜合解決問題的能力，因而發揮綜合實驗的科研作用。為了充分發揮任務教學法的作用，在細胞生物學綜合實驗中的實踐步驟按照圖1所示進行。

1.1 細胞生物學綜合實驗項目的選擇

應用任務教學法選擇綜合實驗項目應滿足以下方面[7]：①應含多個知識點;②應有一定的層次性，由易到難;③應易于操作;④應符合各專業的特點。因此，在安排細胞生物學綜合實驗的內容時，不僅要遵循任務教學法的原則，而且應考慮到使基礎實驗技能得到很好的應用。不同專業選擇不同的綜合實驗項目，將教學內容與教師的科研工作結合起來，使實驗教學的成果服務于教師的科研工作[8]。例如，生物制藥專業側重“原生質體的分離、純化和融合”，有利于對新藥物的開發和生產，或者“不同環境污染物引起秀麗線蟲生殖腺細胞凋亡的檢查與觀察”有利于藥物毒性的檢測;生物工程專業可以開發“不同的藥物誘導的萊茵衣藻鞭毛再生與觀察”，找出對鞭毛蛋白單體組裝和去組裝的誘導藥物;生物科學是師范類專業，側重于實驗技術，開展“藥物處理下動物細胞的傳代培養及凍存與復蘇” 。根據專業選擇合適的實驗方案，有利于側重訓練專業技能。

1.2 細胞生物學綜合實驗方案設計

由于學生在基礎實驗中已經掌握基礎實驗原理和操作技能，因此，在綜合實驗中基本的實驗操作技能已具備。學生接受任務后，每3～5人為1個小組，選1個組長，首先分工查閱相關文獻，再討論所使用的實驗方法，對意見分歧的內容咨詢教師，最終集體制定實驗方案書（圖2）。例如，“不同環境污染物引起秀麗線蟲生殖腺細胞凋亡的檢測與觀察”內容包括實驗目的（篩選出能夠能誘導秀麗線蟲生殖腺細胞凋亡的污染物，并找出最佳作用濃度）、實驗材料（線蟲品系、藥品、儀器等）、實驗步驟（方法）、實驗預期的結果、實驗中關鍵問題及對策、實驗結論以及參考文獻等。最后，各組以PPT形式匯報實驗方案，教師根據匯報提出意見并確定最終實驗方案[7]。

1.3 細胞生物學綜合實驗操作

根據最終實驗方案的內容，各組成員進行分工合作，準備實驗材料和耗材，配制實驗藥品和培養基等，各組實現以學生為主導[8]，根據實驗方案靈活支配實驗時間。如果在實驗進程中學生遇到問題，先組內討論解決，若無法解決再咨詢教師，而教師除每周組織集中答疑外，另外利用微信或QQ等網絡平臺全程指導，及時解決實驗中遇到的問題，糾正不正確的實驗操作。教師對學生提出的問題，并不直接給出答案，而是提供幾種解決途徑，學生根據實際實驗情況選擇最適合的解決方法，因而學生通過自主實驗得到了自由發展的空間，也充分鍛煉了學生各方面的綜合能力[9]。

1.4 細胞生物學綜合實驗報告的撰寫

實驗過程中，學生應及時詳細地記錄實驗數據，還可以采取照片或微視頻等形式記錄。遇到以前沒有做過的實驗，應多思考實驗操作中每一步驟的關鍵和意義。通過細胞生物學綜合實驗的全過程訓練，學生能夠理解和掌握實驗每一步驟的要領，也能明白各實驗步驟之間的關聯性，充分鍛煉了學生的實驗綜合能力[10]。

另外，實驗報告的撰寫非常重要，可以反映學生在整個實驗過程中的工作態度和能力[11]。實驗結束后，對成功的實驗結果的，要求學生做好以下工作：①總結整個綜合實驗的流程;②關鍵步驟環節及注意事項;③成功的經驗。對于未達預期實驗結果的，要求學生分析實驗過程，找出失敗的關鍵步驟，讓學生重做實驗。學生需提交一份書面結題報告，報告要求符合科研論文格式（圖3），結題報告內容包括實驗內容、實驗方法、實驗結果、分析與實驗方案預期結果是否符合并分析原因和總結實驗的心得體會等。最后，以答辯的形式進行匯報，由教師和其他小組成員共同點評，鍛煉了學生的科研論文寫作能力和口頭表達能力。

1.5 細胞生物學綜合實驗成績評定

綜合實驗的考核要能反映學生的操作技能，又要能反映學生運用知識的綜合能力，因此采用多形式的考核評價方式，并進行實驗中全程評價[12-13]，從而促進學生的全面發展。具體內容如下：①實驗方案，占總成績的20%。考評設計實驗方案過程中小組分工、文獻查閱、方案設計、創新能力、PPT匯報等，以考核學生設計實驗的綜合能力。②實驗過程，占總成績的50%。考評實驗方法、實驗技能、實驗記錄、出勤率、協調討論和團隊協作等，以考核學生的觀察能力、操作能力和分析能力。③實驗結果，占總成績的10%。考評包括實驗結果分析、實驗成敗總結能力等，以考核學生分析問題、處理問題的綜合能力。④實驗報告，占總成績的20%。考評包括實驗報告、實驗體會、實驗收獲、實驗經驗、實驗出現的問題等，以考核學生編寫實驗報告的能力。采用多環節考核實驗，可以科學地評定任務教學法下學生的細胞生物學綜合實驗成績。多環節考核調動了學生上實驗課的積極性和主動性，有利于培養具有科學素質的創新人才。

2 任務教學法在細胞生物學綜合實驗教學中的應用效果評價

2015級生物制藥專業62人、2016級生物制藥專業63人和2016級生物科學專業74人，各專業各年級均為2個班，平行班中1班進行傳統教學法，2班進行任務教學法。按照實施任務教學法后的細胞生物學綜合實驗成績評定標準進行考核，得到傳統教學法的93個同學和任務教學法的104個同學的成績，利用 SPSS 19.0軟件對實驗成績進行統計分析，組間采用t檢驗。從表1可以看出，采用任務教學法的實驗總成績較傳統教學法明顯提高，優秀率明顯上升，及格率顯著降低，且與傳統教學法相比存在顯著差異（P<0.05）。

應用任務教學法后，細胞生物學綜合實驗學生問卷調查見表2。6個班共197個學生的問卷調查，回收問卷192份。由表2可知，所調查的8項內容選“是”的均是任務教學法顯著大于傳統教學法的，表明實施任務教學法后能很好地調動學生學習細胞生物學實驗的積極性，培養科研意識和創新意識，有利于培養團隊協作精神[14]，并且還利于加強實踐動手能力和對理論知識的記憶和綜合掌握。

任務教學法實施后，教師也獲得了很多寶貴的經驗，并可利用學生綜合實驗中的一些顯著結果作為前期研究基礎申報項目，獲得了較好的效果。總而言之，將任務教學法在細胞生物學綜合實驗中實施后，顯著提高了學生的細胞生物學實驗技術操作能力和細胞生物學理論知識的綜合運用能力，也提高了教師的業務水平和主導能力，具體表現主要在以下方面。

首先，將任務教學法應用到細胞生物學綜合實驗教學中，要求各小組先確立實驗的目標任務，即規定篩選教學任務，通過一系列的實驗操作，得出實驗結果，整個過程各環節均為考核目標，納入實驗成績評定中，大大提升了學生的實驗興趣和實驗積極性，也培養了學生主動探索學習的能力。未引入任務教學法的綜合實驗，缺乏實驗的目標任務，其目的僅僅是訓練實驗操作技能，實驗的成敗對成績考核的影響不大。例如，在“藥物誘導下萊茵衣藻鞭毛再生”的綜合實驗中，應用任務教學法，學生們先查閱了相關文獻，明確哪些藥物能抑制或者促進萊茵衣藻鞭毛的生長，從而篩選出合適的藥物，并參考文獻設置大致的濃度范圍，找到合適的處理濃度范圍。最后經過實驗過程，得出不同濃度的藥物處理對萊茵衣藻鞭毛再生的影響，必須明確萊茵衣藻鞭毛再生之前要進行脫鞭毛處理，乃是微管蛋白的迅速解聚;再生是微管蛋白單體重新組裝的結果，最后撰寫實驗論文。通過此次實驗的訓練，學生相當于得到了一項完整的科研訓練，明顯提高了學生的細胞生物學實驗綜合能力。

其次，若要達到最佳實驗效果，在綜合實驗中使用任務教學法，指導教師要做好充分的準備。在確定任務前，指導教師需查閱大量文獻，提前考察各實驗方法和實驗方案，找出可行的實驗思路和實驗方案，并了解實驗過程中可能會遇到的問題以及解決方法，從而提高教師自身的科研水平。同時，在實驗實施過程中，教師從查閱文獻到撰寫論文全程指導學生，在與學生不斷的交流討論中教學相長。

最后，在綜合實驗中使用任務教學法，使得細胞生物學綜合實驗的結果可以轉化為科研服務，即在學生的細胞生物學綜合實驗后，將具有科研價值的實驗結果與學科的科研聯系起來，可以申報大學生的科技實踐創新基金課題，或用于學生的畢業論文。可以篩選出特定藥物，比如，對萊茵衣藻鞭毛再生有影響的藥品，促進或抑制秀麗隱桿線蟲生殖細胞凋亡的藥品。應用任務教學法使得學生在主動完成任務的過程中養成主動學習的習慣，培養了學生的科研創新意識，同時有效提高了學生的學習興趣和效率。

3 結語

淮南師范學院細胞生物學實驗課程自獨立開設以來，細胞生物學實驗教學團隊經過不斷改革和實踐，實驗內容體系由驗證性實驗為主，到驗證性、綜合性和設計性3種類型模塊并存的教學體系;綜合模塊體現學生的綜合實力。應用任務教學法后使原有的細胞生物學綜合實驗教學由“以教師的教為中心”轉為“以學生的學為中心”，活動主體由“以教師為中心”轉為 “以學生為中心”，有效提高了學生的設計實驗與動手操作能力，也有效提高了學生的綜合分析和解決問題的能力。將任務教學法引入細胞生物學綜合實驗教學中，可以將合適實驗結果擬用于教師科研項目和大學生科研項目，充分調動了學生自主學習的積極性，培養了學生的科研能力和嚴謹的科學態度，也為學生今后從事科研工作或從事其他工作打下了堅實的基礎。

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