基于OBE理念的分子生物學實驗教學改革探索

摘要：本文旨在探討基于成果導向教育理念的分子生物學實驗教學改革。通過分析當前分子生物學實驗教學中存在的問題，提出了以學生為中心的教學模式，強調成果導向和能力培養。通過問題驅動的學習方式，加強實踐與科研結合，培養學生的實踐操作能力，建立持續的教學反饋與改進方式，以及虛擬仿真實驗的廣泛應用等分子生物學實驗教學的改革策略，以期提高學生的創新能力和實踐技能。

關鍵詞：成果導向教育理念；分子生物學；教學反饋；創新能力；實踐技能

1概述

自20世紀80年代以來，我國高校實驗教學進行了很多改革嘗試，初步改變了傳統實驗教學不利于培養學生探索和創新精神的許多弊端［1］。但伴隨新世紀知識經濟時代的到來，突顯我國高校實驗教學難以適應現代科技知識激增的形勢、難以適應培養學生科學素養和創新能力的需要，進行深化改革已成為必要。2005年，教育部《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》第11條規定：“高等學校的所有實驗室和圖書資料室都要向學生開放，建立大學生盡早進入實驗室研究的基本制度和運行機制。要增加綜合性與創新性實驗，要讓大學生通過參與教師科學研究項目或自主確定選題開展研究等多種形式，進行初步的探索工作”。據此，清華大學、北京大學、中國科技大學等高校結合本校教學特色和教學目標正在進行一系列教學改革探討與實踐。中國科技大學開設的實驗課程就按教學類型分為公共必修實驗、選修實驗、仿真實驗、遠程網絡實驗、開放實驗等。我校也已開展了大量實驗教學方面的卓有成效的研究，但離學生需要和社會需求還有相當大的距離［2］。

在21世紀的教育領域，隨著知識經濟的快速發展和全球競爭的日益激烈，高等教育機構正面臨著前所未有的挑戰。特別是在生命科學領域，分子生物學作為連接基礎理論與應用實踐、推動醫學和生物技術革新的關鍵學科，其實驗教學的重要性不言而喻。然而，傳統的以教師為中心、以知識傳授為主的教學模式已難以滿足現代社會對創新型人才的需求。為了應對這一挑戰，教育界提出了成果導向教育（OBE）理念，旨在通過明確教育目標、設計教學活動、評估學生學習成果，實現教學過程的持續改進［3］。

OBE理念的核心在于以學生為中心，強調學生能力的培養和學習成果的達成。在分子生物學實驗教學中，這意味著教學目標不再僅僅是傳授基本的實驗操作技能，而是要培養學生的科學思維、問題解決能力和創新能力。通過OBE理念的引導，教學活動將更加注重學生的主動參與和實踐探索，鼓勵學生在實驗過程中提出問題、設計實驗、分析數據，并最終形成自己的科學見解。OBE是一種以學生學習成果為中心的教育模式，其核心在于明確教育目標、設計教學活動、評估學生學習成果，并以此循環改進教學過程［4］。

因此，開展目標與需求導向的自主性實驗就是要面向生產、面向需要，提升高等教育與社會需求之間的契合度。基于此，本項目擬以分子生物學實驗為例，探索自主性實驗教學模式，著重解決根據教師的科研任務、學生的就業需求以及企業產業技術研發的目標與需求為導向的自主性實驗教學模式。推動學生根據興趣愛好、研究目標、工作意向實驗中選擇、設計，推動學生的專業技能培養，從而提升專業競爭力和學術影響力。本研究旨在探討如何將OBE理念應用于分子生物學實驗教學中，以期實現教學內容、教學方法和評價體系的全面改革。通過對現有教學模式的深入分析，結合OBE理念的實施策略，本文將提出一系列創新的教學改革方案，以期為分子生物學實驗教學提供新的思路和方法。

2分子生物學實驗教學現狀分析

隨著學生就業壓力的增加與社會需求的不斷提升，社會對分子生物學實驗提出更高的要求，不僅要求分子生物學實驗滿足教學需要，還要服務學生就業和社會需求。我們所從事的生物類和農、林、牧、醫類科學研究項目里，大多涉及分子生物學和生物技術，也要求高校分子生物學實驗適應項目的需要。除此而外，更重要的是，生物類學生的就業單位多與生物技術有關，需要學生掌握基本的分子生物學知識的情況下，能夠靈活地運用分子生物學。

因此，分子生物學實驗應該適應社會發展需求，應該因目標和需求，開展自主性實驗教學。開展自主性實驗教學也是以人為本、時刻以學生為中心、注重加強學生的綜合素質與能力的培養的需要。現代教育下，學生缺乏動手習慣，也沒有動手的條件。分子生物學實驗作為生命科學教育的重要組成部分，對于培養學生的實驗技能和科研素養具有不可替代的作用。然而，隨著科學技術的快速發展和教育需求的不斷變化，當前的分子生物學實驗教學面臨著一些亟待解決的問題［5］。

首先，教學內容與科研脫節，當前的分子生物學實驗教學內容往往與最新的科研進展存在一定的脫節。實驗項目多集中于基礎操作，缺乏對前沿科學問題的探索和研究，導致學生難以將所學知識與實際科研工作相結合。許多分子生物學實驗課程依舊采用傳統的“教師演示、學生模仿”的教學模式，缺乏創新性和互動性。這種單向傳授的方式限制了學生的主動思考和實踐探索，不利于培養學生的科研興趣和創新能力。現有的評價體系多以實驗報告和考試成績為主，忽視了對學生實驗操作技能、科研思維和團隊合作能力等多維度能力的評估。這種單一的評價方式難以全面反映學生的學習成果和能力發展。

其次，教師角色定位模糊和學生參與度不足，在傳統的實驗教學中，教師的角色更多地定位于知識的傳授者，而非學習的引導者和促進者。這種角色定位限制了教師在激發學生興趣、引導學生思考和促進學生發展方面的潛力。由于教學內容和方法的局限性，學生在實驗過程中的參與度往往不高。學生缺乏足夠的動力去主動探索和解決問題，實驗學習往往變成一種被動的接受過程。

最后，實驗資源配置不均和實驗安全意識薄弱，實驗資源的配置往往與學校的經濟實力和學科發展水平密切相關，導致不同學校、不同地區的分子生物學實驗教學條件存在較大差異。這種資源配置的不均衡性影響了實驗教學質量的均衡發展。部分學生和教師對實驗安全重視不夠，缺乏必要的安全教育和培訓。實驗操作不當、安全事故頻發，嚴重影響了實驗教學的質量和學生的身心健康。

3OBE理念下的分子生物學實驗教學改革策略

針對上述問題，分子生物學實驗教學亟須進行改革和創新。為了適應現代教育的需求，分子生物學實驗教學需要進行一系列的改革，以更好地實現OBE的目標。基于OBE理念的教學改革為解決這些問題提供了新的思路和方法。通過明確教學目標、設計以學生為中心的教學活動、建立多元化的評價體系、提升教師的專業素養、優化實驗資源配置和加強實驗安全教育，可以有效提高分子生物學實驗教學的質量和效果，培養出更多具有創新精神和實踐能力的高素質人才。

3.1通過問題驅動的學習方式

實現問題驅動的學習在分子生物學實驗教學中可以幫助學生更深入地理解實驗的意義和背景，激發其學習的動力和興趣。在分子生物學實驗教學過程中，教師在設計實驗之前，可以確定一個或多個引導性問題，這些問題應該能夠引發學生的思考和探究欲望。這些問題可以是關于實驗背景、目的、預期結果或實驗數據解釋等方面的問題。教師在實驗開始前，通過介紹實驗的背景和相關知識，激發學生對實驗主題的興趣。引入引導性問題時，可以讓學生意識到問題的重要性和現實意義，從而激發他們的學習熱情，讓學生在實驗中通過實際操作和數據收集來回答引導性問題，鼓勵他們提出假設、設計實驗方案、進行實驗操作，并分析實驗結果。在實驗過程中，教師可以提供必要的指導和支持，但要盡量讓學生自主探索和解決問題，鼓勵學生在實驗過程中進行討論和交流，分享觀點和想法。通過小組討論或合作實驗，學生可以相互學習并共同解決問題。教師可以扮演引導者的角色，促進學生之間的合作和互動。在實驗結束后，學生應該能夠解釋實驗結果，并將其與引導性問題聯系起來，得出結論。教師可以組織學生進行實驗結果的匯報和討論，幫助他們深入理解實驗過程和結論。通過以上方法，教師可以在分子生物學實驗教學中有效地實現問題驅動的學習，激發學生的學習興趣和動力，培養其探究精神和解決問題的能力。

3.2加強實踐與科研結合

為使學生能夠更深入地理解科學研究的本質和方法，要在分子生物學實驗教學過程中加強實踐與科研結合。在實驗內容上選擇與科研前沿相關的實驗課題，讓學生從實驗中了解最新的科學進展和研究方向。可以結合教師的研究興趣或學科發展趨勢，設計具有挑戰性和創新性的實驗課題。同時，在實驗之前，要求學生進行相關文獻的綜述和分析，了解該領域的研究現狀和問題。通過文獻綜述，學生可以了解科研背景、研究方法和成果，培養科學素養和閱讀能力。鼓勵學生參與實驗設計的過程，讓他們提出實驗方案、假設和預期結果。通過參與實驗設計，學生可以培養科學思維和創新能力，掌握科學研究的基本方法和流程。其次，引導學生分析實驗數據，并幫助他們理解數據背后的科學原理和意義。通過數據分析，學生可以學會運用統計方法和科學推理，從數據中得出科學結論。教師可以向學生介紹科研的重要性和意義，激發學生對科學研究的興趣和熱情。通過實驗教學，培養學生的科研意識和科學家的思維方式，鼓勵他們主動探索和創新。通過以上方法和策略，可以有效地加強分子生物學實驗教學中的實踐與科研結合，培養學生的科學素養和研究能力，激發其對科學研究的興趣和熱情。這樣的教學模式不僅可以提高學生的實驗技能，還可以培養其科研意識和科學精神。

3.3實踐操作能力培養

培養學生的分子生物學實驗操作能力是一個系統的過程，涉及理論知識的教授、實驗技能的訓練以及創新思維的培養。首先，確保學生掌握分子生物學的基本概念和原理，這是進行實驗操作的基礎。將復雜的實驗操作分解為簡單的步驟，逐步引導學生掌握，從基礎的實驗操作開始，逐漸過渡到更復雜的技術。其次，要求學生在實驗前進行充分的預習，包括閱讀實驗指南，理解實驗目的和原理，熟悉所需材料和儀器。通過實驗室練習，學生親手操作，從觀察教師的示范到獨立完成實驗，逐步提升操作技能。最后，在實驗過程中，鼓勵學生面對問題時自行尋找解決方案，培養他們的問題解決能力。開展設計性實驗項目，讓學生自己設計實驗，培養他們的科研思維和創新能力。利用虛擬仿真技術，模擬實驗操作，為學生提供一個無風險的實驗學習環境。通過上述策略的實施，可以有效地提升學生的分子生物學實驗操作能力，為他們的未來科研或職業生涯打下堅實的基礎。

3.4持續的教學反饋與改進

在OBE理念下，分子生物學實驗教學的持續反饋與改進是確保教學質量和學生學習成效的關鍵環節。建立有效的教學反饋機制，根據學生的反饋和學習成效，不斷改進教學內容和方法，以實現持續的教學提升，及時給予學生實驗結果的反饋，幫助他們改進實驗設計和操作技能。

首先，設立一個系統化的學生反饋收集機制，包括但不限于問卷調查、小組討論、個別訪談和在線反饋平臺。通過實驗報告、口頭報告、演示和實際操作等方式，定期評估學生的實驗技能和理解程度；鼓勵學生相互評審實驗設計和結果，以促進批判性思維和深入理解。其次，教師應定期進行自我反思，評估自己的教學方法是否有效，并思考如何改進；將學生的反饋整合到課程設計中，確保學生的聲音被聽到并且他們的建議被考慮；根據反饋結果不斷更新實驗教學內容，引入新的技術和方法，確保課程內容的前沿性和相關性。最后，鼓勵教師參與專業發展活動，如研討會、工作坊和學術會議，以提升教學技能。通過同行觀察和評議，教師可以相互學習和借鑒有效的教學策略。

3.5虛擬仿真實驗的應用

虛擬仿真實驗在分子生物學實驗教學中的應用具有重要意義。虛擬仿真實驗可以作為傳統實驗教學的有力補充，特別是在那些成本高昂、危險或者難以實現的實驗中發揮作用。通過虛擬仿真實驗，學生可以在不受時間和空間限制的情況下，隨時隨地進行實驗操作，從而提高學習效率。虛擬仿真實驗允許學生在理論學習后立即進行模擬操作，加強了理論與實踐的結合。虛擬仿真實驗為學生提供了一個無風險的環境，尤其適用于那些涉及危險化學品或有潛在危險的實驗。虛擬仿真實驗支持學生根據自身的學習進度和需要，自主安排實驗操作，實現個性化學習。

在OBE理念的指導下，通過虛擬仿真實驗技術輔助構建實踐體系，實現知識網絡的構建，提升學生的理解和認識。探索將真實實驗轉化為虛擬仿真實驗的有效方法，形成一系列有效方法和保障措施，為教學改革提供借鑒經驗。虛擬仿真實驗可以包含更多實驗內容，如蛋白質表達分析等，為學生提供全面的學習體驗。通過問題導向的虛擬仿真實驗設計，培養了學生的科研思維和解決實際問題的能力。通過這些應用，虛擬仿真實驗在OBE理念下的分子生物學實驗教學中發揮著重要作用，不僅提升了教學效率和學生的學習體驗，還促進了學生綜合能力的發展。

參考文獻：

［1］段志強，趙佳福，張依裕，等.動物科學專業《細胞分子生物學》實驗課程教學改革實踐——以綠色熒光蛋白基因表達實驗為例［J］.畜牧獸醫科技信息，2023（1）：1-4.

［2］黃微，李婉，劉衛，等.中國科學技術大學無機化學實驗課程建設的探索與實踐［J］.大學化學，2014，29（3）：21-24.

［3］李光梅.成果導向教育理論及其應用［J］.教育評論，2007（1）：4-5.

［4］羅昊，景云，周瑋騰.基于OBE理念的國家虛擬仿真實驗教學項目建設［J］.實驗室科學，2022，25（01）：163-167.

［5］李吉馥.分子生物學實驗教學現狀與改革［J］.安徽農業科學，2018，46（10）：2-3.

基金項目：內蒙古農業大學教育教學改革項目（JGYB201735）；內蒙古農業大學教育教學改革重點項目（JGZD201712）

作者簡介：叢靖宇（1974—），女，漢族，內蒙古赤峰人，博士研究生，副教授，研究方向：生物化學與分子生物學。

*通訊作者：王瑞剛（1972—），男，漢族，內蒙古赤峰人，博士研究生，教授，研究方向：生物化學與分子生物學。