基于TBL的多元教学模式的细胞生物学实验教学改革研究

徐鑫　徐小博　马佳文　范世昌　李小军　赵现方

【摘 要】细胞生物学是生命科学的前沿学科，体现了极强的实践性。在细胞生物学实验教学中有效激发学生的思维创新能力，培养集体合作能力，对提高培养人才的竞争力具有重要意义。在实践中我们不断探索构建了一套团队合作为基础（TBL），充分发挥学生自主性，体现设计性的教学模式，并对成绩评定体系进行了完善，更加注重实验素养的考查。

【关键词】细胞生物学实验;团队学习;自主;成绩评定

中图分类号： Q2-4文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）19-0138-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.066

细胞生物学实验课程教学不仅有助于学生理解和掌握理论知识，而且是培养学生实验技能和科研能力的主要途径。它对培养生命科学人才综合素质起着非常重要的作用。实验既是细胞生物学理论教学的有机组成部分，又是其学科发展的根本，它对于培养学生的科研素质具有理论课所不可取代的重要作用。一个国家科学水平的提高依赖于大量具有集体合作能力和科研开发能力的高素质人才，而高等教育则承担着培养国家建设亟需的高素质人才的重任。

在教学实践中，我们发现细胞生物学的实验教学严重落后于理论课。首先，传统陈旧的实验多，例如“观察DNA和RNA在细胞中的分布”和“液泡系和线粒体的活体染色及观察”等简单的验证性实验已远远不能满足学生对知识的需求和创新能力的培养，促进细胞生物学发展的现代生物学技术少，例如“免疫荧光技术”、“细胞培养”、“流式细胞术”等。其次，验证实验较多，但体现综合能力、设计能力的实验较少，不利于提高学生的积极性和主观能动性，培养的学生缺乏创新能力。生命科学相关行业人才的竞争力较高程度依赖于学生的实验操作能力，因此注重基础理论知识和实验操作技能的有机结合是生命科学相关学科的显著特点。采用传统的教学方法完成特定教学内容的课堂教学形式，信息量大，进展快，便于基础知识的系统学习。但其缺点也特别明显，例如，教学过程枯燥乏味，忽视了学生的素质和能力，不利于培养学生的自主探究能力和创新精神。在教学模式改革和方法创新日益深化的当今，实验教学模式改革已经成为培养社会亟需的高素质、创新型人才的关键环节。为满足生命科学相关行业对专业人才的需求，迫切需要改革细胞生物学实验教学模式。

“合作不是21世纪的重要技能，它是21世纪人才的一个基本要素”。具有良好集体合作能力的创新型实用型人才越来越受到雇主的青睐。TBL（Team-Based Learning，TBL）教學模式是以团队合作为基础的，教师更多地参与指导学生团队的形成。通过讨论和合作式扩展学习，可以实现师生之间的信息碰撞，学生可以增强认知，促进信息交流和人际交往。调动教师的教学积极性，有效提高课堂效率，大大提高学生的集体合作精神和创新能力。在实践中，我们不断探索，构建了TBL细胞生物学实验教学模式，有效地提高了教学质量。

1 TBL教学法应用现状

TBL教学法由美国Oklahoma大学Larry Michaelsen教授创立和实施。TBL教学模式的优势在于更大程度上体现了以学生为主体的教学思想，全方位提高学生主动学习和集体合作能力，同时也可以激发培养学生收集和处理信息、获得和更新知识等方面的能力。经过多年的发展和完善，TBL的应用已从自然科学和商业领域扩展到医学领域。它已在美国和加拿大等发达国家得到广泛接受和采用，并不断得到改进。TBL教学方法用于西方大学的许多课程教学。TBL在国外相对成熟，而国内TBL仍处于起步阶段，实施效果总体良好。目前，TBL广泛用于医学和外语课程，很少用于细胞生物学实验。因此，依据我国国情，不断改革完善，形成具有适于高等本科教育的细胞生物学实验TBL教学模式，为企业、事业单位培养合格的高素质实用型人才奠定基础。

2 TBL教学方法的实施

TBL教学模式教学过程包括团队课前实验的准备、课堂汇报、合作完成实验项目、教师点评等环节。TBL有助于提升学习者的集体合作精神，注重学生的创造力培养，具有高度的灵活性。TBL教学模式不再以教师教学为中心，而是以学生自学和学生团队合作学习为中心。注重培养学生的人际交往能力，培养积极发现问题，解决问题的能力，是一种有效地促进学习的新型教学模式。在TBL教学模式中，教师角色从主导者转变为引导者和组织者，通过参与团队讨论，教师也能从中受益，达到教学相长的目的。随着社会的发展，TBL教学模式也在不断优化。如何建立适合当地本科院校的TBL教学模式是细胞生物学实验教学改革成功的关键。具体的实施方案如下。

1）团队组建：每个实验组由4名学生组成，侧重于成员之间的异质性和多样性，然后团队选出一名领导者。分组时要遵循的原则是平衡组内的各种资源，团队成立后，成员不再变动，保证向心力和凝聚力。

2）个人测试：每节实验课的前十分钟，每个学生需要回答一份多项选择题，涵盖本次实验课的实验目的、原理、步骤和注意事项。检验学生之前在理论课上学到的知识。每个团队将一起回答一份相同的多项选择题，并在建立共识后每组交出一份答案。测试有助于教师了解学生的学习情况，并帮助教师调整和安排教学进度。

3）团队间交流：然后，将举行团队交流演讲。每组选派讲话代表，汇报本组认为重要的实验内容，必须重视实验操作以及注意事项等，并在与其他团队的学生交换了意见后，一起设计方案确保实验的成功。教师在一旁听证，记录各团队的发言要点。

3 自主实验教学法的实施

根据本科人才培养计划和实验室条件的要求，每组有2-3个机会进行自主主持实验。所谓的自主主持实验即整个实验项目均由学生团队实施，教师指导把关。包括实验计划方案的论证，实验材料的预算、订购和配置，预实验，实验教学的开展以及实验结果的分析，整个过程均由一个实验团队来自主主持。

为了使每个实验项目按时顺利实施，保证正常教学进度，在细胞生物学实验课开始以前，教师组织进行实验的学生组到实验室进行预讲，使学生熟练实验内容。再次检验实验计划的完善性，培养学生的演讲能力。当全班开始正式实验课时，主持实验的团队代表向全班讲解本次实验项目的内容。其他同学可以质疑提问，论证实验方法的科学性，预测实验结果，老师综合评价学生的讲解，并进行补充。各组独立完成自己的实验项目，并对实验结果进行比较分析，分析各组实验结果成败的原因，总结后完成实验报告。

4 完善成绩评定体系的建立

传统的实验考核制度要求每次实验结束后，学生撰写、提交实验报告作为平时成绩的评分依据，学期末进行笔试评定期终考试成绩。由教师依据实验报告和考试进行综合评分。这种实验考核制度忽略了实验态度、实验准备工作及实验操作过程，导致了某些学生上实验课时只顾埋头撰写实验报告，懒于动手操作。在传统的实验考核制度下，因为实验报告书写整洁，实验结果“完美”，这些同学反而会获得更优秀的成绩，这对于认真进行实验操作的同学是非常不公正的，会严重挫伤学生动手操作实验的积极性。为了更科学地反映学生的实验素质和动手能力，进一步激发创新精神，培养学生深入进行科学研究的基本素养，我们将对于实验过程的考核纳入平时成绩，在理论试卷考试的基础上，增加了实验技能考试，并在期末综合评估三项成绩。

通常的平时成绩40分主要是出勤率（10分），实验素养（10分，包括实验态度和操作规范情况）和实验报告质量（20分）三方面进行评定，所占比例最大，达总成绩的40%。与以往不同的是，降低了实验结果和书写情况在实驗报告成绩评定中所占的比重，突出实验数据的记录、分析处理过程以及思考题的回答情况。如能提出创新性见解将额外给予10分的奖励。为了强调实验课培养学生基本实验素养的目的，我们特别设立“实验素养”的考查，促进学生在实验结束后积极清理实验用品，并规范仪器的登记使用等。

在实施基于TBL的细胞生物学实验教学模式的基础上，各团队根据全班实验结果分析后独立编写了实验报告，作为实验的总结。团队成员对实验报告的排名由在团队的贡献大小决定，教师根据实验报告中每个学生的排名顺序评分。在实验报告成绩评定中，如团队贡献第一的同学得到100分，团队贡献最后一个同学只得到75分，以鼓励学生积极参与并体会集体合作的好处。

理论考试通过笔试进行，仅占30分，主要考查学生对实验原理和方法步骤等内容的掌握情况。为了更有效地综合评定学生将专业理论知识应用于实践的能力，我们在期末增加了细胞生物学实验课技能测试，也占30分。实验课程结束即可进行技能测试，由教师依据自编教案编制题库，学生依次单独进入考场，抽签选择题目进行实际操作。例如，“液泡系的活体观察”实验考核，要求学生从考场摆放的多种实验用品中选择所需试剂和实验材料，进行临时切片的制备以及染色，用普通光学显微镜进行实验结果的观察。技能测试全面评估学生对实验技能的掌握程度。将实验课考试分为理论考试和技能测试两项进行，能更加公正、有效的评定实验课成绩。

5 结束语

将基于TBL的多元教学模式引入细胞生物学实验教学，改变了传统的以老师教为主的教学模式，并让学生自主设计实验，进一步引入科学考核机制，增加学生动手实验的积极性和主动性，培养学生的集体合作精神。TBL和自主实验的多元教学模式有效提高了学生的学习兴趣，使学生乐于掌握细胞生物学实验技能，并提高了学生的专业素质和科研能力。通过深入的细胞生物学教学改革实践，学生实验操作技能和思维能力得到了较大的提高，这在考研时起到了重要的作用，尤其是考研复试阶段我院学生表现优异。近三年来考研率不断提高，均在30%以上，激励着更多学生对科学研究产生兴趣，也有利于我们的改革更进一步深入。