摘"要：為滿足新形勢下對生物技術(shù)高科技人才的培養(yǎng)需求，充分發(fā)揮綜合性實驗在提升本科生專業(yè)實踐技能和綜合能力方面的重要作用，對《生物技術(shù)綜合實驗》教學(xué)過程存在的問題進(jìn)行了分析，提出了PBL模式與傳統(tǒng)模式相結(jié)合的教學(xué)理念，將該理念運用在《生物技術(shù)綜合實驗》課程教學(xué)中。實驗結(jié)果表明：該結(jié)合模式有效提升了學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新精神和團隊協(xié)作能力，并取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)模式；傳統(tǒng)教學(xué)模式；生物技術(shù)綜合實驗

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

隨著新時代經(jīng)濟的發(fā)展，生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)已成為國家戰(zhàn)略發(fā)展的重點科研領(lǐng)域[1]?！丁笆奈濉币?guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中明確提出，要推動生物技術(shù)和信息技術(shù)的融合創(chuàng)新發(fā)展，加快生物醫(yī)藥、生物育種、生物材料和生物能源等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，做大做強生物經(jīng)濟[2]。生物技術(shù)領(lǐng)域是一個實踐性強、知識更新速度快的復(fù)合型高新技術(shù)領(lǐng)域[3]，這就要求高等院校在培養(yǎng)生物技術(shù)人才的過程中，加強對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，提升他們分析問題、解決問題以及獨立思考的能力，以適應(yīng)行業(yè)的高速發(fā)展。眾多實踐教學(xué)經(jīng)驗表明，綜合性實驗是新時代提升學(xué)生專業(yè)實踐技能的有效手段[4]?！渡锛夹g(shù)綜合實驗》是生物技術(shù)專業(yè)一門系統(tǒng)性和綜合性都很強的實驗課程，該課程涵蓋了生物化學(xué)與分子生物學(xué)、微生物學(xué)與免疫學(xué)等理論知識，在整個生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)中處于重要地位[5]。

PBL（ProblemBased Learning）教學(xué)是一種“以問題為基礎(chǔ)”的教學(xué)方法，近年來在國內(nèi)外都備受重視。PBL教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)各有利弊，為了實現(xiàn)優(yōu)勢互補，文章提出了將PBL模式與傳統(tǒng)模式相結(jié)合的教學(xué)理念，并將該理念運用在《生物技術(shù)綜合實驗》課程中，對教學(xué)效果進(jìn)行了分析。最終發(fā)現(xiàn)，該教學(xué)理念在很大程度上激發(fā)了學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新精神和團隊協(xié)作能力?，F(xiàn)對該教學(xué)理念在教學(xué)改革與應(yīng)用方面進(jìn)行總結(jié)，以期為相關(guān)院校開展相應(yīng)的實驗教學(xué)提供參考和借鑒。

1"《生物技術(shù)綜合實驗》教學(xué)過程存在的問題與分析

1.1"實驗內(nèi)容較分散，知識連貫性不強

傳統(tǒng)的生物技術(shù)綜合實驗通常以基礎(chǔ)性和驗證性實驗為主，實驗項目較為分散，前后實驗內(nèi)容相對孤立，缺乏連貫性、系統(tǒng)性和創(chuàng)新性。學(xué)生難以在綜合性實驗中接受系統(tǒng)化的實踐操作訓(xùn)練，對實驗理論知識的掌握也缺乏整體性。

1.2"采用傳統(tǒng)教學(xué)模式可能存在的問題與分析

在以往的教學(xué)過程中，主要采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式對《生物技術(shù)綜合實驗》進(jìn)行授課，即先由老師簡單講述實驗?zāi)康?、實驗原理和實驗步驟，然后學(xué)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(tǒng)實驗教學(xué)模式，側(cè)重于讓學(xué)生機械地操作實驗，而忽視了培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，已無法適應(yīng)新形勢下對生物技術(shù)高科技人才培養(yǎng)的需求。

1.3"采用PBL教學(xué)模式可能存在的問題與分析

PBL教學(xué)模式是指把學(xué)習(xí)設(shè)置于復(fù)雜的、有意義的問題情境中，讓學(xué)生在解決問題的同時查閱隱含于問題背后的科學(xué)知識，掌握解決問題的技能，培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力的教學(xué)模式[6]。PBL教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)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(yōu)勢，目前已成為國際流行的教學(xué)方法[67]。盡管PBL教學(xué)具有許多明顯的優(yōu)勢，但僅采用PBL教學(xué)也有一定的弊端。PBL教學(xué)要求學(xué)生主動探索，學(xué)生需要花費更多的準(zhǔn)備時間，這在一定程度上會增加學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致自學(xué)能力較弱的學(xué)生難以適應(yīng)[8]。此外，PBL教學(xué)取消了教師的系統(tǒng)講授，容易導(dǎo)致學(xué)生對知識和技能的掌握不夠全面[9]?？紤]到《生物技術(shù)綜合實驗》是一個綜合性強的實驗課程，相關(guān)內(nèi)容涉及多個學(xué)科的交叉，課程理論知識體系復(fù)雜，實驗操作難度較大。因此，在《生物技術(shù)綜合實驗》教學(xué)中，單一地采用PBL教學(xué)法可能會導(dǎo)致學(xué)生面臨時間緊張等問題發(fā)生。

2"解決對策

2.1"PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合理念的提出

越來越多的研究者認(rèn)為，與單一采用傳統(tǒng)教學(xué)或PBL教學(xué)相比，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)與PBL教學(xué)的模式能夠取得更好的教學(xué)效果。這種新型教學(xué)模式既保留了傳統(tǒng)教學(xué)中教師詳細(xì)講解的優(yōu)勢，使學(xué)生能夠在較短的時間內(nèi)建立起較為系統(tǒng)和完整的知識體系，掌握相關(guān)技能；同時又能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)他們的探索能力，提高參與度，促進(jìn)學(xué)生之間的合作[1011]。從已有的研究來看，這種教學(xué)模式主要采用兩種形式：一是在教學(xué)過程中，教師根據(jù)學(xué)生的實際情況和具體教學(xué)內(nèi)容，在不同階段根據(jù)教學(xué)的需要分別采用傳統(tǒng)教學(xué)或PBL教學(xué)。李麗帆[12]在生物化學(xué)的教學(xué)過程中，實用性較強的章節(jié)采用PBL教學(xué)，而基礎(chǔ)理論知識的章節(jié)則采用傳統(tǒng)教學(xué)法。陳利群等[13]在腎內(nèi)科臨床教學(xué)中，理論課采用以教師講授為主的大課教學(xué)模式，而在腎內(nèi)科臨床見習(xí)教學(xué)中則主要采用PBL教學(xué)模式。另外一種形式是在整個教學(xué)過程中將傳統(tǒng)教學(xué)模式與PBL教學(xué)模式有機融合，按照“設(shè)問、分析、討論、總結(jié)”的形式進(jìn)行授課。教師全程參與，傾聽學(xué)生的設(shè)問、討論、分析和解答過程，并適時地予以提醒、啟發(fā)、引導(dǎo)和補充，最后進(jìn)行系統(tǒng)性的講授和總結(jié)。崔穎[14]和張清玲[11]在教學(xué)中均將傳統(tǒng)教學(xué)模式與PBL教學(xué)模式有機融合，取得了良好的教學(xué)效果。因此，結(jié)合該校生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)特點、學(xué)習(xí)情況以及該課程的特點，文章提出了將PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合的方式對《生物技術(shù)綜合實驗》進(jìn)行授課。

2.2"相結(jié)合教學(xué)模式在課程中的具體實施

2.2.1"教學(xué)目的

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

2.2.2"教學(xué)內(nèi)容

依托該校生物學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和藥學(xué)等學(xué)科融合交叉的新醫(yī)科教學(xué)平臺，將“大工程觀”理念引入生物技術(shù)綜合實驗中，設(shè)計了以生物醫(yī)藥為特色的《生物技術(shù)綜合實驗》課程教學(xué)大綱和綜合實驗體系。該課程的實驗內(nèi)容主要是圍繞抗病毒生物制劑—干擾素β（IFNβ）的生產(chǎn)及抗病毒功能驗證展開。實驗的具體內(nèi)容主要由pET28aIFNβ質(zhì)粒的構(gòu)建、IFNβ的原核誘導(dǎo)及純化、IFNβ的活性鑒定三大模塊組成。實驗內(nèi)容豐富，既包含分子生物學(xué)技術(shù)的上游技術(shù)，如質(zhì)粒的提取、轉(zhuǎn)化、重組克隆的鑒定等實驗項目，又包含下游的生化技術(shù)，如蛋白的分離、純化、鑒定等技術(shù)。實驗具有較強的連續(xù)性，上一次實驗內(nèi)容是下一次實驗的基礎(chǔ)，上一次實驗結(jié)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(nèi)容形成了一個前后關(guān)聯(lián)的整體。

2.2.3"教學(xué)流程

傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合PBL教學(xué)模式在《生物技術(shù)綜合實驗》中的教學(xué)流程如圖1所示，按照以下步驟進(jìn)行授課：

（1）設(shè)置問題，初定方案

為了保障學(xué)生有充足的準(zhǔn)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(jié)課，連續(xù)6周。實驗分組進(jìn)行，將2021級生物技術(shù)專業(yè)28名同學(xué)分成7組，每組4名同學(xué)。課程開始前，教師給出實驗項目名稱，并針對綜合實驗的內(nèi)容，設(shè)置了3個問題：①如何構(gòu)建一個原核表達(dá)載體質(zhì)粒？②怎樣誘導(dǎo)目的蛋白的表達(dá)，怎樣純化目的蛋白？③怎樣設(shè)計實驗檢測目的蛋白的活性？學(xué)生針對實驗內(nèi)容和問題，利用圖書資料或數(shù)據(jù)庫開展文獻(xiàn)檢索和調(diào)研，進(jìn)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(xué)分別代表小組對實驗方案進(jìn)行匯報；教師對每個學(xué)生的方案指出不足之處，并及時進(jìn)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(gòu)建知識體系

綜合實驗不僅涉及實驗內(nèi)容的綜合，還包括實驗方法、實驗手段、實驗理論基礎(chǔ)的綜合。為了使學(xué)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(xué)方法對實驗涉及的質(zhì)粒構(gòu)建、蛋白誘導(dǎo)表達(dá)與純化、細(xì)胞轉(zhuǎn)染等實驗原理與實驗操作步驟進(jìn)行詳細(xì)講解，讓學(xué)生回顧所學(xué)理論基礎(chǔ)知識，做到理論與實踐相結(jié)合。

（4）學(xué)生實踐操作、分析討論實驗現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)果

教師進(jìn)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(jié)果或?qū)嶒灛F(xiàn)象進(jìn)行拍照或記錄，分析實驗過程中出現(xiàn)的問題，并及時請教教師。例如，在克隆構(gòu)建時，過夜培養(yǎng)的抗性平板上未長克隆，該組同學(xué)及時分析并找出原因，重復(fù)實驗，力爭在下次上課前跟上實驗節(jié)奏。每次課程結(jié)束時，每組選1個代表匯報小組當(dāng)天的實驗情況和實驗進(jìn)展。教師進(jìn)行點評，對學(xué)生遇到的問題及時提出建議，學(xué)生則根據(jù)討論結(jié)果和教師的建議，及時調(diào)整實驗方案或?qū)嶒灢僮鳌?/p>

（5）師生總結(jié)，完善知識體系

所有實驗結(jié)束后，學(xué)生以小組為單位，選派1個代表對本次課程的實驗準(zhǔn)備、實驗過程、實驗結(jié)果、實驗結(jié)論與討論等做全面總結(jié)匯報，系統(tǒng)地掌握PCR擴增、質(zhì)粒構(gòu)建、蛋白誘導(dǎo)表達(dá)與純化、蛋白活性鑒定等整個實驗過程，并總結(jié)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(xué)習(xí)。教師則根據(jù)學(xué)生的總結(jié)和平時實驗過程中的表現(xiàn)進(jìn)行教學(xué)評價，作為實驗考核的依據(jù)。通過師生共同總結(jié)，使得整個知識體系更加完整。

3"相結(jié)合教學(xué)模式的教學(xué)效果

3.1"學(xué)生對相結(jié)合教學(xué)模式的反饋

為了客觀公正、實事求是地評價傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合PBL教學(xué)模式的效果，作者以不記名問卷方式對2021級生物技術(shù)28名同學(xué)進(jìn)行了調(diào)查，問卷回收率為100%。結(jié)果如表2所示，92%以上的學(xué)生對傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合PBL模式開展的綜合課程非常滿意，認(rèn)為這種混合模式可以有效提高實驗技能，提升發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，同時可以加深對理論基礎(chǔ)知識的理解，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，并提高學(xué)習(xí)興趣。此外，還可以強化團隊協(xié)作能力和開拓科研視野。

3.2"相結(jié)合教學(xué)模式的優(yōu)勢互補

PBL教學(xué)模式重在啟發(fā)、加強自學(xué)，有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)其主動分工協(xié)作、統(tǒng)籌兼顧、查找資料和解決問題的能力。傳統(tǒng)教學(xué)模式重在傳授知識，有利于學(xué)生在短時間內(nèi)較為系統(tǒng)地掌握一些抽象復(fù)雜的內(nèi)容。在《生物技術(shù)綜合實驗》教學(xué)過程中，文章以科學(xué)問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生綜合運用已有知識，相互討論和制定實驗方案，隨時發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題。

在學(xué)生實驗操作前，教師進(jìn)行理論講授；在學(xué)生討論、分析和解答環(huán)節(jié)，教師又適時予以提醒、啟發(fā)、引導(dǎo)、補充和總結(jié)。PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式結(jié)合，打破了傳統(tǒng)教學(xué)教科書式的思維定式壁壘，避免了教師“填鴨式”授課、學(xué)生被動地學(xué)習(xí)，也降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，大大提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動性，加深了學(xué)生的團隊協(xié)作意識，增強了學(xué)生的參與感和責(zé)任感，提高了學(xué)生的綜合能力。

4"存在問題與改進(jìn)之處

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

5"結(jié)語

教學(xué)實踐證明，在《生物技術(shù)綜合實驗》課程中采用PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合進(jìn)行授課，集兩種教學(xué)模式之所長，優(yōu)勢互補、相互促進(jìn)，是一種可行的教學(xué)方法。該教學(xué)模式不僅使學(xué)生掌握了豐富的理論知識和實驗技能，更重要的是使學(xué)生在資料查閱、實驗設(shè)計、知識的綜合運用等方面能力都得到了較大的提高，培養(yǎng)了科研思維，強化了團隊協(xié)作精神，為應(yīng)對將來的畢業(yè)設(shè)計、科學(xué)研究和藥物生產(chǎn)等工作奠定了良好的基礎(chǔ)。PBL教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式結(jié)合授課的教學(xué)模式很好地促進(jìn)了課堂教學(xué)質(zhì)量的提升，提高了人才培養(yǎng)的效果。

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責(zé)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