基于PBL的生物技术制药实验教学改革

刘亭 张煜彬，2 薛维娜

生物技术制药是与医药产业结合密切的高技术学科，是生物药物专业类人才培养方案中专业必修课之一[1]。利用生物技术生产生物药品的产业蓬勃方展，是我国政府的优先发展战略性产业，也是21世纪最具前景的产业之一。生物制药产业的迅猛发展对生物制药的高层次人才的培养提出了新的要求[2]。作为一门新兴的交叉学科，理论教学与实验教学应该相互配合，相辅相成，是不可分割的整体，生物技术制药的教学效果离不开实验。生物技术制药实验课程所涉及的理论知识和实验技术覆盖面广，是提高学生实践技能和强化理论知识的有效途径[3]。

基于问题的学习（problem-based learning，PBL）是一种当前国际上受到广泛关注的教学模式[4]。PBL教学模式以真实情景中的“以问题为基础、以学生为中心、以小组为单位”的自我导向式的教学方法。在这种教学模式下，教师不再是教学活动的中心，而更倾向于小组中的“管理者”，在教学中发挥着指导和协调的作用[5]。作为当前国际上流行的教学模式，PBL教学模式在许多医学院校广泛应用，并取得了良好的效果[6-8]。笔者将结合教学的实际情况，将PBL教学模式应用到生物技术制药的实验教学中。

1 传统教学方法的不足之处

生物技术制药课程涉及的学科较多，实验较为复杂，因此实验教学课时设置通常比较长。实验教学内容通常包括生物技术基本知识、基本操作技能，生物技术药物基本知识、前沿发展等方面[9]。生物技术制药实验教学的传统形式中，理论和性质验证试验成分较多。这样的实验教学，对于学生来讲操作简单，上课只需要听老师讲解逐个步骤便可以完成所有的实验，实验数据看起来也似乎“合理”，但实际上这种“照葫芦画瓢”的教学模式导致学生失去主动性[1]。我们在教学实践中发现，在这种模式下学生不需要提前预习实验，只需要按照教师所给定的实验步骤，按部就班的进行实验操作即可，简单的记录实验数据与现象，完成实验报告，一节实验课就这样完成了。这种教学方式由于学生没有提前预习实验，实验课程教师讲解时学生不知所云，操作过程中也存在安全风险；根据教师讲解的步骤进行逐个操作，学生觉得实验操作枯燥无味，缺乏实验兴趣和积极性，整个实验课程中操作中热情不高，偷工减料，浑水摸鱼，甚至不做实验，做“旁观者”；而最后需要撰写实验报告时，发现自己丢三落四，开始互相抄袭，一旦发现自己的实验数据与别人的实验数据有所出入时，便不假思索的擅自修改实验数据。最后一节实验课程结束，学生收获甚少。

但事实上，生物技术制药实验课程是对生物技术制药课程理论知识的强化和升华，实验课程不仅承担着实际操作中的相关知识传授，实验涉及技能的熟悉度训练，有助于加深对所学知识系统理解、融会贯通，还承担着对学生独立发现、思考、分析、解决问题能力的培养，使得学生的自主学习能力及团队协作能力都能够得到一定的锻炼[10]。现有的大量实验教学实践证明[11-14]，PBL教学模式能够提高学生自主学习的主动性，调动学生学习的积极性，培养学生之间沟通协作的技能，提高学生解决问题和独立思考的能力。

2 基于PBL模式的生物技术制药实验教学设计

2.1 实验课程前的准备

在第一节实验课时，将本学期的教学日历分发给学生，并将学生按4人一组分配好，小组成员按照学号分配，具体实验分工由小组内学生按照自己的兴趣以及专长决定，自己选择担任不同的任务，并选出一名同学担任小组长。在所需要进行实验的前一节课时，基于生物技术制药的实验课程特征，以课程任务的形式提出与实验原理或操作相关的问题（相关的问题可以参考实验指导教材上的课后问题等），通知学生小组进行下一节课的准备工作：利用教材和实验指导了解相关实验的原理和技术依据，充分利用图书馆资源查找相关文献，通过互联网观看实验相关视频，组内成员利用课余时间进行交流讨论，并且撰写实验预习报告，包括实验原理、实验试剂与仪器、实验操作、实验前存在的问题等，制作相应PPT的形式，以便于在正式实验课程中与大家讨论心得。

2.2 实验课程中PBL教学法的实施

上课时，首先按照已经划分好的小组进行轮流发言，讲述PPT，概述本组的观点，补充本组在课程前的讨论中发现的问题以及是否已经解决，如果已经解决，讲述解决方法的途径以及思路；如果还没有解决，则需要讲述在实验过程中应当进行怎样的思考，在学生之间的讨论中，充分发挥学生学习的积极性。讨论结束后，由教师进行归纳总结，并补充讲解本次实验的操作的过程，重点操作步骤以及实验过程中的需要注意的安全事项。随后，实验按照小组的形式开展，由各组的小组长主持，保证每位小组成员都参与到实验过程中。整个实验的完成，需要通过小组内每名成员之间的协作，由此可以锻炼学生的团队协作能力；在实验过程中遇到问题，需要立即记录下来，在小组内进行讨论，找到出现问题的原因，并且寻找解决方案，判断是否需要改进实验方法或实验条件等，教师巡回式观察每组学生的操作，以便于及时纠正学生的一些不合理的实验操作，并且给予适当的指导。在实验结束后，由教师随机抽取2～3个实验小组进行实验总结，总结遇到的问题及原因，解决的思路及方法，以及经过本次实验课程的操作自己有什么收获，由此来加深学生对实验原理、步骤、操作的认知和理解。

2.3 实验课程后的巩固总结

在实验报告环节，要求学生原始数据翔实可靠，数据处理实事求是，结果分析清晰可信，养成良好的科学作风和习惯，除了普通实验报告所需要的这些书写内容之外，着重总结实验过程中出现的问题与差错，仔细分析实验过程中出现这些问题的原因以及解决方法。除此之外，还需要防止学生之间的抄袭现象。

2.4 实验课程的考核方式

传统的实验课程考核方式只注重实验的结果数据，而PBL教学模式下的实验课程考核方式将尽可能全面的做到客观地考核学生各方面的能力。不仅需要考核实验报告书写的完整与否，实验数据或实验现象的合理性，更重要考核学生在实验过程中的实验操作能力、独立思考能力、处理问题能力、团队协作能力等是否有所提升。教师还可以让学生进行自评以及互评，让学生真正反思经过这次实验课程自己的实验技能是否真的有所提升，对自己做出客观的评价；学生之间也需要进行相互监督，进行互评，实事求是的评价小组内其他成员在实验课程中的参与程度，有利于帮助教师进行更好的监督作用。教师也要鼓励学生勇于表达自己的观点，对于PBL教学模式下课程的设置，学生也应提出自己的看法，可以帮助教师在下次实验课程教学中有更好的设置。

3 开展PBL模式实验教学的局限和前景

PBL教学模式是一个让学生自学、讨论不断循环的自我学习方式，学生真正成为了学习的主体。在PBL教学模式下利用生物技术制药实验教学较长的学时，充分激发学时的学习兴趣，调动了学生主动学习探究的积极性，培养了学生团结协作来发现问题、讨论问题、解决问题的能力，开拓了学生的创新思维，强化了学生的实验操作能力，也让学生熟悉了科研信息获取的途径。总而言之，在此教学模式下，学生的综合素质得到了很大的提高。此外，教师在PBL教学模式中的责任是提供学习案例，指导学生实施实验并尝试解决问题，监控整个学习过程，评估学生学习效果，在整个教学中参与学生的讨论等。这样的教学模式加强了师生之间的互动，增进了师生感情，使得教师更好的了解学生的情况，对症下药，真正的做到因材施教。虽然PBL教学模式相比于传统的教学模式有明显的优点，但是PBL教学模式在当前情况下存在局限性。首先，PBL教学模式要求教师具有完善的知识体系，但多数教师对PBL教学模式的了解不够全面，又没有PBL教材的指导，而且教师人数远远少于学生人数，这些都阻碍了PBL教学模式在实验教学中的开展[15]。同时，PBL教学模式对于学生也有更高的要求，要求学生有更高的主动性，更高的自主学习能力，更高的团结协作能力，部分学生缺乏主动性使得PBL教学模式的初衷不能在他们身上得到很好地实践。此外，PBL教学模式需要一定的教学条件，学生需要通过网络获取当前最前沿的知识，教师的教学也需要相应的模型、录像等，这些条件在有些地区不能完全覆盖。

随着生物技术的快速发展，高素质、应用型人才的缺口也越来越大[16]，为了培养创新型人才，需要改变我们传统的教学模式。PBL教学模式是一个通过学生的自学和讨论不断循环，来发现问题并且解决问题的教学模式，培养学生学习的兴趣，使学生真正成为学习的主体。古人云“授人以鱼不如授人以渔”，教师能够教授给学生的知识是有限的，但教师如果能够将思考的方法、学习的方法、解决问题的方法传授给学生，学生将会终身受益。学生只有真正掌握了这些方法，不断的学习、思考、发现问题，然后解决问题，才能真正掌握所学习的知识，与实际情况融会贯通，并且灵活应用。

PBL教学模式在生物技术制药实验教学中的改革，可以培养学生具有深入分析与生物技术制药相关的生产实际问题能力，将课堂上的理论知识与实际情况相结合，做好理论知识和生产之间的衔接。将PBL教学模式应用于生物技术制药的实验教学，有助于提高教学质量，培养学生兴趣，提高学生能力，是该学科的发展趋势，也有利于高校培养创新型人才。