PBL教學模式與傳統教學模式相結合的探索與實踐

摘"要：為滿足新形勢下對生物技術高科技人才的培養需求，充分發揮綜合性實驗在提升本科生專業實踐技能和綜合能力方面的重要作用，對《生物技術綜合實驗》教學過程存在的問題進行了分析，提出了PBL模式與傳統模式相結合的教學理念，將該理念運用在《生物技術綜合實驗》課程教學中。實驗結果表明：該結合模式有效提升了學生的實踐能力、創新精神和團隊協作能力，并取得了較好的教學效果。

關鍵詞：PBL教學模式；傳統教學模式；生物技術綜合實驗

中圖分類號：Q81-4""""""文獻標識碼：A""""""文章編號：20959699（2024）03011005

隨著新時代經濟的發展，生物技術及其產業已成為國家戰略發展的重點科研領域[1]。《“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要》中明確提出，要推動生物技術和信息技術的融合創新發展，加快生物醫藥、生物育種、生物材料和生物能源等產業的發展，做大做強生物經濟[2]。生物技術領域是一個實踐性強、知識更新速度快的復合型高新技術領域[3]，這就要求高等院校在培養生物技術人才的過程中，加強對學生實踐能力的培養，提升他們分析問題、解決問題以及獨立思考的能力，以適應行業的高速發展。眾多實踐教學經驗表明，綜合性實驗是新時代提升學生專業實踐技能的有效手段[4]。《生物技術綜合實驗》是生物技術專業一門系統性和綜合性都很強的實驗課程，該課程涵蓋了生物化學與分子生物學、微生物學與免疫學等理論知識，在整個生物技術專業的教學中處于重要地位[5]。

PBL（ProblemBased Learning）教學是一種“以問題為基礎”的教學方法，近年來在國內外都備受重視。PBL教學和傳統教學各有利弊，為了實現優勢互補，文章提出了將PBL模式與傳統模式相結合的教學理念，并將該理念運用在《生物技術綜合實驗》課程中，對教學效果進行了分析。最終發現，該教學理念在很大程度上激發了學生的主觀能動性，培養了學生的實踐能力、創新精神和團隊協作能力。現對該教學理念在教學改革與應用方面進行總結，以期為相關院校開展相應的實驗教學提供參考和借鑒。

1"《生物技術綜合實驗》教學過程存在的問題與分析

1.1"實驗內容較分散，知識連貫性不強

傳統的生物技術綜合實驗通常以基礎性和驗證性實驗為主，實驗項目較為分散，前后實驗內容相對孤立，缺乏連貫性、系統性和創新性。學生難以在綜合性實驗中接受系統化的實踐操作訓練，對實驗理論知識的掌握也缺乏整體性。

1.2"采用傳統教學模式可能存在的問題與分析

在以往的教學過程中，主要采用傳統的教學模式對《生物技術綜合實驗》進行授課，即先由老師簡單講述實驗目的、實驗原理和實驗步驟，然后學生按照老師提供的實驗步驟按部就班地完成實驗。這種以老師為主體的傳統實驗教學模式，側重于讓學生機械地操作實驗，而忽視了培養學生分析和解決問題的能力，已無法適應新形勢下對生物技術高科技人才培養的需求。

1.3"采用PBL教學模式可能存在的問題與分析

PBL教學模式是指把學習設置于復雜的、有意義的問題情境中，讓學生在解決問題的同時查閱隱含于問題背后的科學知識，掌握解決問題的技能，培養他們自主學習和終身學習能力的教學模式[6]。PBL教學模式在培養學生的主觀能動性、獨立思維和解決問題的技能等方面具有優勢，目前已成為國際流行的教學方法[67]。盡管PBL教學具有許多明顯的優勢，但僅采用PBL教學也有一定的弊端。PBL教學要求學生主動探索，學生需要花費更多的準備時間，這在一定程度上會增加學習負擔，導致自學能力較弱的學生難以適應[8]。此外，PBL教學取消了教師的系統講授，容易導致學生對知識和技能的掌握不夠全面[9]。考慮到《生物技術綜合實驗》是一個綜合性強的實驗課程，相關內容涉及多個學科的交叉，課程理論知識體系復雜，實驗操作難度較大。因此，在《生物技術綜合實驗》教學中，單一地采用PBL教學法可能會導致學生面臨時間緊張等問題發生。

2"解決對策

2.1"PBL教學模式與傳統教學模式相結合理念的提出

越來越多的研究者認為，與單一采用傳統教學或PBL教學相比，結合傳統教學與PBL教學的模式能夠取得更好的教學效果。這種新型教學模式既保留了傳統教學中教師詳細講解的優勢，使學生能夠在較短的時間內建立起較為系統和完整的知識體系，掌握相關技能；同時又能充分調動學生學習的主動性，激發他們的探索能力，提高參與度，促進學生之間的合作[1011]。從已有的研究來看，這種教學模式主要采用兩種形式：一是在教學過程中，教師根據學生的實際情況和具體教學內容，在不同階段根據教學的需要分別采用傳統教學或PBL教學。李麗帆[12]在生物化學的教學過程中，實用性較強的章節采用PBL教學，而基礎理論知識的章節則采用傳統教學法。陳利群等[13]在腎內科臨床教學中，理論課采用以教師講授為主的大課教學模式，而在腎內科臨床見習教學中則主要采用PBL教學模式。另外一種形式是在整個教學過程中將傳統教學模式與PBL教學模式有機融合，按照“設問、分析、討論、總結”的形式進行授課。教師全程參與，傾聽學生的設問、討論、分析和解答過程，并適時地予以提醒、啟發、引導和補充，最后進行系統性的講授和總結。崔穎[14]和張清玲[11]在教學中均將傳統教學模式與PBL教學模式有機融合，取得了良好的教學效果。因此，結合該校生物技術專業學生的知識結構特點、學習情況以及該課程的特點，文章提出了將PBL教學模式與傳統教學模式相結合的方式對《生物技術綜合實驗》進行授課。

2.2"相結合教學模式在課程中的具體實施

2.2.1"教學目的

《生物技術綜合實驗》作為一門綜合性實驗課程，不僅要求學生在原有的相關理論知識基礎上，全面深入理解生物化學與分子生物學、微生物學與免疫學等學科的實驗原理，掌握相關實驗技術，更重要的是要提高學生的綜合操作能力以及分析和解決問題的能力。因此，結合該校辦學定位、學生情況和生物技術人才培養的要求，制定了《生物技術綜合實驗》的教學目的：掌握分子生物學與基因工程的基本操作技術和操作過程，如RNA提取、質粒DNA提取、PCR技術，以及DNA的連接、轉化及酶切鑒定等基因克隆技術，外源基因在大腸桿菌中的表達技術。同時，掌握蛋白質的提取、分離和純化技術，如離子交換層析和親和層析技術。在綜合實驗過程中，除了訓練學生的基本生物技術實驗操作技能，更重要的是要啟發學生探索如何設計實驗、分析實驗結果，培養他們獨立思考、分析問題和解決問題的能力。

2.2.2"教學內容

依托該校生物學、基礎醫學和藥學等學科融合交叉的新醫科教學平臺，將“大工程觀”理念引入生物技術綜合實驗中，設計了以生物醫藥為特色的《生物技術綜合實驗》課程教學大綱和綜合實驗體系。該課程的實驗內容主要是圍繞抗病毒生物制劑—干擾素β（IFNβ）的生產及抗病毒功能驗證展開。實驗的具體內容主要由pET28aIFNβ質粒的構建、IFNβ的原核誘導及純化、IFNβ的活性鑒定三大模塊組成。實驗內容豐富，既包含分子生物學技術的上游技術，如質粒的提取、轉化、重組克隆的鑒定等實驗項目，又包含下游的生化技術，如蛋白的分離、純化、鑒定等技術。實驗具有較強的連續性，上一次實驗內容是下一次實驗的基礎，上一次實驗結果是下一次實驗的材料，通過實驗材料逐級傳遞，使得實驗內容形成了一個前后關聯的整體。

2.2.3"教學流程

傳統教學結合PBL教學模式在《生物技術綜合實驗》中的教學流程如圖1所示，按照以下步驟進行授課：

（1）設置問題，初定方案

為了保障學生有充足的準備時間，并保持實驗的連貫性，綜合實驗課程安排在每周日，每天12節課，連續6周。實驗分組進行，將2021級生物技術專業28名同學分成7組，每組4名同學。課程開始前，教師給出實驗項目名稱，并針對綜合實驗的內容，設置了3個問題：①如何構建一個原核表達載體質粒？②怎樣誘導目的蛋白的表達，怎樣純化目的蛋白？③怎樣設計實驗檢測目的蛋白的活性？學生針對實驗內容和問題，利用圖書資料或數據庫開展文獻檢索和調研，進行分組討論，制定初步方案。

（2）小組匯報，師生共定實驗方案

初步方案制定后，圍繞前面提出的3個問題，由7名同學分別代表小組對實驗方案進行匯報；教師對每個學生的方案指出不足之處，并及時進行補充完善；最后師生共同制定出一個完整的實驗方案。

（3）教師理論講解，構建知識體系

綜合實驗不僅涉及實驗內容的綜合，還包括實驗方法、實驗手段、實驗理論基礎的綜合。為了使學生能盡快地建立一個較為完整的知識體系，教師采用問答式教學方法對實驗涉及的質粒構建、蛋白誘導表達與純化、細胞轉染等實驗原理與實驗操作步驟進行詳細講解，讓學生回顧所學理論基礎知識，做到理論與實踐相結合。

（4）學生實踐操作、分析討論實驗現象或實驗結果

教師進行理論講授后，每個小組按照制定的實驗方案開展實驗。小組成員都要參與實驗操作，對實驗結果或實驗現象進行拍照或記錄，分析實驗過程中出現的問題，并及時請教教師。例如，在克隆構建時，過夜培養的抗性平板上未長克隆，該組同學及時分析并找出原因，重復實驗，力爭在下次上課前跟上實驗節奏。每次課程結束時，每組選1個代表匯報小組當天的實驗情況和實驗進展。教師進行點評，對學生遇到的問題及時提出建議，學生則根據討論結果和教師的建議，及時調整實驗方案或實驗操作。

（5）師生總結，完善知識體系

所有實驗結束后，學生以小組為單位，選派1個代表對本次課程的實驗準備、實驗過程、實驗結果、實驗結論與討論等做全面總結匯報，系統地掌握PCR擴增、質粒構建、蛋白誘導表達與純化、蛋白活性鑒定等整個實驗過程，并總結實驗過程中遇到的問題及解決方案。不同小組成員可以互相提問，互相學習。教師則根據學生的總結和平時實驗過程中的表現進行教學評價，作為實驗考核的依據。通過師生共同總結，使得整個知識體系更加完整。

3"相結合教學模式的教學效果

3.1"學生對相結合教學模式的反饋

為了客觀公正、實事求是地評價傳統教學結合PBL教學模式的效果，作者以不記名問卷方式對2021級生物技術28名同學進行了調查，問卷回收率為100%。結果如表2所示，92%以上的學生對傳統教學結合PBL模式開展的綜合課程非常滿意，認為這種混合模式可以有效提高實驗技能，提升發現問題和解決問題的能力，同時可以加深對理論基礎知識的理解，調動學習積極性，并提高學習興趣。此外，還可以強化團隊協作能力和開拓科研視野。

3.2"相結合教學模式的優勢互補

PBL教學模式重在啟發、加強自學，有利于調動學生學習的積極性，培養其主動分工協作、統籌兼顧、查找資料和解決問題的能力。傳統教學模式重在傳授知識，有利于學生在短時間內較為系統地掌握一些抽象復雜的內容。在《生物技術綜合實驗》教學過程中，文章以科學問題為導向，引導學生綜合運用已有知識，相互討論和制定實驗方案，隨時發現、分析和解決問題。

在學生實驗操作前，教師進行理論講授；在學生討論、分析和解答環節，教師又適時予以提醒、啟發、引導、補充和總結。PBL教學模式與傳統教學模式結合，打破了傳統教學教科書式的思維定式壁壘，避免了教師“填鴨式”授課、學生被動地學習，也降低了學生的學習難度，大大提高了學生自主學習的能動性，加深了學生的團隊協作意識，增強了學生的參與感和責任感，提高了學生的綜合能力。

4"存在問題與改進之處

在《生物技術綜合實驗》授課過程中將PBL教學模式與傳統教學模式相結合，在強調傳授知識的同時，也重視學生能力的培養，做到了優勢互補，取得了較好的教學效果。但在教學實踐中也發現了一些問題：如學生課前準備耗時長、小組間進展不一致、個別學生缺乏積極性、個別學生動手能力差、組內討論不充分等。這就要求教師在今后要加強與學生之間的交流。更好地幫助學生克服弱點，讓每個學生都積極參與實驗課程，使得每個學生都能在綜合實驗課程中真正得到成長和鍛煉。

5"結語

教學實踐證明，在《生物技術綜合實驗》課程中采用PBL教學模式與傳統教學模式相結合進行授課，集兩種教學模式之所長，優勢互補、相互促進，是一種可行的教學方法。該教學模式不僅使學生掌握了豐富的理論知識和實驗技能，更重要的是使學生在資料查閱、實驗設計、知識的綜合運用等方面能力都得到了較大的提高，培養了科研思維，強化了團隊協作精神，為應對將來的畢業設計、科學研究和藥物生產等工作奠定了良好的基礎。PBL教學模式與傳統教學模式結合授課的教學模式很好地促進了課堂教學質量的提升，提高了人才培養的效果。

參考文獻：

[1]金華，孫婧靚，楊紅.新形勢下生物技術專業培養模式改革的思考[J].教育教學論壇，2023（18）：6164.

[2]新華網.中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要[EB/OL].（20210313）[20240202].http：//www.xinhuanet.com/202103/13/c_1127205564.htm.

[3]王元元，張濤，潘克儉.醫學院校生物技術專業學生實驗能力的培養[J].重慶醫學，2011，40（28）：29002901.

[4]張英，郝林琳，祝萬菊，等.生物技術專業綜合大實驗課程的開發與實踐[J].科技創新導報，2022（11）：180183.

[5]王瑩，李佳楠，周理紅，等.“生物技術綜合實驗”多元化考核體系的探索與實踐[J].教育教學論壇，2020（34）：226228.

[6]晏賢春，曹秀麗，卜歆，等.PBL聯合翻轉課堂教學法在醫學分子生物學實驗教學中的探索和應用[J].生物學雜志，2022，39（01）：115117，122.

[7]楊秀麗，史振華，劉伯語，等.以PBL為基礎的翻轉課堂在卓越醫師臨床基本技能學中的應用探索[J].中國高等醫學教育，2023（02）： 104105，121.

[8]楊柳，王雨倩，朱婧，等.“互聯網+”融合PBL教學法在兒科學中的探索[J].中國繼續醫學教育，2023，15（03）：7680.

[9]陳延，劉剛，張北平.PBL教學學生課前培訓問題的探討[J].中國中醫藥現代遠程教育，2023，21（09）：182184.

[10]杜春梅，董錫文，羅志文，等.傳統教學法與PBL教學相結合在微生物教學中的應用[J].經濟師，2019，51（05）：180，182.

[11]張清玲.PBL教學模式與傳統教學相結合在呼吸內科教學中的創新探索[J].繼續醫學教育，2015，29（11）：3941.

[12]李麗帆.PBL和傳統教學法相結合在生物化學教學中應用初探[J].廣西中醫學院學報，2006（03）：137138.

[13]陳利群，甘華.PBL教學模式與傳統教學模式在腎內科臨床教學中應用探討[J].衛生職業教育，2012，30（05）：4748.

[14]崔穎，陳揚，王文婷，等.PBL結合LBL教學模式在臨床輸血實習帶教中的應用與體會[J].臨床輸血與檢驗，2020，22（01）：3638.

責任編輯：周瑜

The Exploration and Practice of Traditional Teaching Combined with PBL Teaching inBiotechnology Comprehensive Experiment

WANG Kezhen1， SI Chuncan2， WEI Lin1

（1. School of Life Sciences， Anhui Medical University， Hefei 230032， China;

2. School of Biological and Environmental Engineering， Jingdezhen University， Jingdezhen 333400， China）

Abstract：In order to meet the requirements of cultivating hightech talents in biotechnology under the new situation， and give full play to the important role of comprehensive experiment in improving undergraduates' professional practical skills and comprehensive ability， this paper analyzes the problems existing in the teaching process of Comprehensive Experiment of Biotechnology， puts forward the idea of the combination mode of traditional teaching and PBL teaching， which is applied to the course teaching. The experimental results shows that the combination model of PBL teaching with traditional teaching in the course has effectively improved students′ practical ability， innovative spirit， and teamwork ability， achieving good teaching effect.

Keywords：PBL teaching model; traditional teaching model; Comprehensive Experiment of Biotechnology