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      研究型教學(xué)模式在生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)的探索與實(shí)踐*

      2022-11-26 23:07:47郭曉蘭戴建威
      醫(yī)學(xué)理論與實(shí)踐 2022年15期
      關(guān)鍵詞:研究型生物基因

      郭曉蘭 譚 茵 付 欣 戴建威

      廣州醫(yī)科大學(xué)—廣州生物院聯(lián)合生科院,廣東省廣州市 511436

      新時(shí)代生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,已成為國家科研開發(fā)的戰(zhàn)略重點(diǎn)。新冠疫情暴發(fā)后,生物技術(shù)處于抗擊疫情前沿,廣泛應(yīng)用于疫苗開發(fā)、病毒診斷與治療,對人類生命健康和國家安全具有重大影響?!笆奈濉币?guī)劃國家加大對生物科學(xué)的基礎(chǔ)研究與創(chuàng)新,支持將生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)打造成戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)[1-2],這就要求高水平醫(yī)科大學(xué)應(yīng)以此需求為導(dǎo)向,培養(yǎng)具備“獨(dú)立思考、創(chuàng)新思維、實(shí)踐研究、團(tuán)結(jié)協(xié)作”綜合素質(zhì)的創(chuàng)新型生物技術(shù)人才。傳統(tǒng)“以教師講授為主”的教學(xué)模式已不能滿足生物卓越人才的培養(yǎng)[3],必須打破傳統(tǒng)教學(xué)模式,運(yùn)用現(xiàn)代教育理念和技術(shù)進(jìn)行教學(xué)模式改革。

      我校生物技術(shù)專業(yè)契合粵港澳大灣區(qū)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)建設(shè)需求,致力培養(yǎng)具備醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識、生物技術(shù)理論和實(shí)踐能力、科學(xué)研究和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的高素質(zhì)生物卓越人才,堅(jiān)持“以生為本”的教育理念,在打好專業(yè)理論基礎(chǔ)的前提下,將研究型教學(xué)模式應(yīng)用于本科三年級生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)課程,取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果:學(xué)生科研思維和實(shí)踐能力得到很大提升,近3年學(xué)生獲得多項(xiàng)國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科研項(xiàng)目和學(xué)科競賽獎(jiǎng)項(xiàng);2021年生物技術(shù)專業(yè)成為國家級一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)?,F(xiàn)將生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)研究型教學(xué)模式的探索過程進(jìn)行總結(jié),從目前生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀、研究型教學(xué)模式下的教學(xué)活動(dòng)流程和特色分析三方面詳細(xì)展開,旨在提供教學(xué)經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)生物技術(shù)教學(xué)改革的發(fā)展。

      1 生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)

      生物技術(shù)是以現(xiàn)代生物科學(xué)為基礎(chǔ),采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段改造和利用生物體的一門綜合性技術(shù),具有前沿性、實(shí)踐性和綜合性[4]。生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)是重要的綜合性實(shí)驗(yàn)技能課程,屬于學(xué)生培養(yǎng)方案中的能力強(qiáng)化階段,該課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的學(xué)科知識和技能,深入理解科學(xué)研究基本思路和規(guī)律,并培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力[5]。目前高校生物技術(shù)專業(yè)課程普遍存在以下局限[6]:(1)由于傳統(tǒng)課堂教學(xué)下專業(yè)知識的零碎化和片面性,學(xué)生處于被動(dòng)接受知識狀態(tài),無法自主整合和架構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)。(2)生物技術(shù)日新月異,然而教材更新速度慢,教師和學(xué)生過分依賴教材,缺乏與前沿科研知識的融合。(3)教師對學(xué)生的評價(jià)單一,缺乏知識的研討性要求,過于注重考試成績,不利于學(xué)生真正運(yùn)用專業(yè)知識,無法實(shí)現(xiàn)教育的根本目的。結(jié)合生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)以及目前存在的局限,筆者進(jìn)行了研究型教學(xué)模式的探索和實(shí)踐。

      2 研究型教學(xué)模式的建立

      研究型教學(xué)是指在教學(xué)過程中滲透運(yùn)用科學(xué)研究的思維模式,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題,獨(dú)立解決問題[7]。因此,研究型教學(xué)模式尤其適用于綜合性、實(shí)踐性、科研性強(qiáng)的生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)課程。下面,筆者將以“一個(gè)基因的故事”為例,詳細(xì)闡述教學(xué)活動(dòng)過程。

      2.1 教師引領(lǐng)科學(xué)問題,學(xué)生自主設(shè)計(jì)課題 生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)采用“小生源,大師資”的模式,每組5名學(xué)生,配備1名教師引導(dǎo)。 以小組為單位,教師在課前給學(xué)生提供研究主題“一個(gè)基因的故事”,每個(gè)小組選擇感興趣的基因,以“序列設(shè)計(jì)—基因合成—基因克隆—基因表達(dá)—功能驗(yàn)證”為主線研究基因從產(chǎn)生—表達(dá)—功能的整個(gè)過程,實(shí)驗(yàn)方法涵蓋分子克隆、細(xì)胞培養(yǎng)與轉(zhuǎn)染、RNA提取和反轉(zhuǎn)錄、熒光定量PCR技術(shù)和Western blot技術(shù),在自主研究過程鞏固和應(yīng)用生物技術(shù)常用實(shí)驗(yàn)技術(shù)。

      學(xué)生運(yùn)用生物信息學(xué)技術(shù)檢索文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)庫,采用小組討論確定感興趣的基因后,與教師討論可行性;與教輔人員確定儀器和試劑耗材的配備;然后自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,以PPT方式展示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、具體方案和可行性分析;小組間相互論證和評分后,教師進(jìn)行點(diǎn)評,指出關(guān)鍵問題,并記錄學(xué)生的表現(xiàn)。

      在“自主設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié),融入思政教育,通過對科學(xué)家研究歷程的介紹,鼓勵(lì)學(xué)生追尋前輩的腳步進(jìn)行科學(xué)探索,培養(yǎng)學(xué)生“善于觀察,勇于挑戰(zhàn),敢于創(chuàng)新”的科研精神。

      2.2 學(xué)生自主準(zhǔn)備,實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案 確定實(shí)驗(yàn)方案后,學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備:(1)自主運(yùn)用軟件進(jìn)行基因引物的設(shè)計(jì)、合成和驗(yàn)證。(2)通過實(shí)驗(yàn)中心預(yù)約系統(tǒng),申請門禁和儀器使用權(quán)限,并通過實(shí)驗(yàn)室安全和儀器使用培訓(xùn)。(3)通過云課堂、虛擬仿真軟件和實(shí)驗(yàn)操作視頻,自主學(xué)習(xí)和鞏固相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能。(4)各組提交試劑耗材需求清單后,準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需試劑耗材和細(xì)菌、細(xì)胞,并做好消毒滅菌工作。實(shí)驗(yàn)的充分準(zhǔn)備是確??茖W(xué)研究順利進(jìn)行的第一步,通過自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn),學(xué)生更加珍惜實(shí)驗(yàn)機(jī)會,也更具挑戰(zhàn)性,可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性。

      在學(xué)生“獨(dú)立準(zhǔn)備和實(shí)施實(shí)驗(yàn)”環(huán)節(jié),繼續(xù)融入思政教育,開展實(shí)驗(yàn)室生物安全教育,培養(yǎng)學(xué)生“保護(hù)自己,愛護(hù)環(huán)境”的意識。

      2.3 實(shí)驗(yàn)過程學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,獨(dú)立解決問題 因科學(xué)實(shí)驗(yàn)存在許多不確定因素,導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中會不可避免地遇到各種各樣的問題,學(xué)生遇到問題時(shí),鼓勵(lì)學(xué)生通過獨(dú)立思考、自主查閱資料、詢問有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)人員來解決問題,每組教師在關(guān)鍵時(shí)刻給予適當(dāng)引導(dǎo),旨在鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

      2.4 采用形成性評價(jià)進(jìn)行教學(xué)效果反饋 傳統(tǒng)的教學(xué)評價(jià)注重學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,導(dǎo)致學(xué)生過于看重實(shí)驗(yàn)結(jié)果,思想受到禁錮,無法發(fā)揮創(chuàng)造力。形成性評價(jià)是對學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評價(jià),包括學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、遇到問題的分析能力和解決能力等[8]。生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)記錄+報(bào)告+現(xiàn)場答辯+綜述的方式對學(xué)生進(jìn)行評價(jià),現(xiàn)場答辯以小組為單位,各組間可提出質(zhì)疑并評分,教師通過學(xué)生整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的表現(xiàn)給予評價(jià)和反饋;綜述是學(xué)生對學(xué)習(xí)過程的收獲進(jìn)行總結(jié)從而形成書面報(bào)告,可使學(xué)生從被動(dòng)接受評價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)樵u價(jià)的主體和積極參與者。學(xué)生發(fā)表心得體會:通過這樣的教學(xué)模式,雖然我們并沒有得到最理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但是我們收獲更多,我們從失敗中發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)過程中體會了科研的成就感和快樂!

      在學(xué)生“獨(dú)立分析和總結(jié)實(shí)驗(yàn)”環(huán)節(jié),將思政教育潤物于無聲,繼續(xù)貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程,引出基因編輯“韓春雨事件”,教育學(xué)生實(shí)事求是、追求真理。

      3 生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)研究型教學(xué)模式的特色分析

      3.1 “教師科學(xué)問題引領(lǐng),學(xué)生自主設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)”的教師制教學(xué)模式 研究型教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為主體”,然而對于本科生來說,知識架構(gòu)尚未形成,知識儲備尚未充足,教師在關(guān)鍵時(shí)刻的引導(dǎo)也十分重要。本課程采用“5人一組,配備1名教師”的方式,可更詳細(xì)跟進(jìn)每名學(xué)生的動(dòng)態(tài);學(xué)生可有更多機(jī)會與教師討論和交流;采用“圓桌會議”方式進(jìn)行討論,平等交流,意見開放,形成輕松的討論氛圍,有助于學(xué)生思想火花的迸發(fā),促進(jìn)“教”與“學(xué)”。

      課程從課題設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、實(shí)施、分析、總結(jié)的整個(gè)過程,始終貫徹“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念,學(xué)生自主設(shè)計(jì)課題,獨(dú)立準(zhǔn)備、實(shí)施、分析和總結(jié)實(shí)驗(yàn)。通過自主研究的過程,可激發(fā)學(xué)生的科研興趣,發(fā)揮學(xué)生的積極性,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)—分析—解決科學(xué)問題的思維。

      3.2 采用“虛實(shí)結(jié)合”的多元教學(xué)模式 信息學(xué)技術(shù)是現(xiàn)代教育技術(shù)的重要手段,在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮重要作用[9]。課程依托我?;A(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心細(xì)胞與分子醫(yī)學(xué)模塊[10]以及廣東省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心——生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,制作了生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)主題的實(shí)驗(yàn)技術(shù)操作視頻、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件和高端實(shí)驗(yàn)儀器AR軟件;學(xué)生通過線上自主學(xué)習(xí),更形象深刻地鞏固實(shí)驗(yàn)技能。建立了實(shí)驗(yàn)預(yù)約和指紋門禁系統(tǒng),為開放研究式實(shí)驗(yàn)課程提供平臺。依托我校“云課堂”——生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)課程,學(xué)生可在線上學(xué)習(xí)課程、小組討論以及與教師互動(dòng)。通過線上與線下相結(jié)合的多元教學(xué)模式,學(xué)生可隨時(shí)隨地學(xué)習(xí),突破時(shí)間、空間的限制。

      3.3 “主線設(shè)計(jì),引入前沿”,體現(xiàn)課程高階性 為了呈現(xiàn)科學(xué)研究的“連貫性”,課程通過引導(dǎo)的方式給學(xué)生提供主線,比如以“一個(gè)基因的故事”為主題,以基因的產(chǎn)生—表達(dá)—功能為主線,學(xué)生根據(jù)主線選擇感興趣的基因以及相關(guān)研究方法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,連續(xù)的主線研究有助于學(xué)生了解基因研究的整個(gè)過程。同時(shí),學(xué)生結(jié)合教師的科研方向,通過文獻(xiàn)檢索等方式選擇自己感興趣的基因與功能,引入學(xué)科前沿知識,有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

      3.4 建立多元化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),重視學(xué)生的全面發(fā)展 課程不僅采用形成性評價(jià),實(shí)現(xiàn)對學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程的評價(jià)與反饋,而且將自我評價(jià)、組間評價(jià)和教師評價(jià)相結(jié)合,形成師生共同評價(jià)體系,更全面地對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行反饋;使學(xué)生也成為評價(jià)的參與者,有助于學(xué)生不斷反思、認(rèn)識自我,從而實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)和發(fā)展。

      3.5 思政教育與專業(yè)教育相融合,推進(jìn)“知識傳授,能力培養(yǎng),價(jià)值塑造”三位一體 課程在“獨(dú)立設(shè)計(jì)、實(shí)施、分析和總結(jié)”3個(gè)環(huán)節(jié)均融入思政教育,滴水可穿石,通過潛移默化的影響,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),使其成為具有正確價(jià)值觀和人生觀的生物卓越人才。

      研究型教學(xué)模式在生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)課程的應(yīng)用形成特色優(yōu)勢,并取得了一定的成效,不僅鞏固了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,而且激發(fā)了學(xué)生的科研興趣,鍛煉了學(xué)生科研能力和創(chuàng)新思維,滿足生物卓越人才的培養(yǎng)要求,將為生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的改革提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。我們也將乘風(fēng)破浪,進(jìn)一步深入探索和完善研究型教學(xué)模式在生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐。

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