基于OBE理念的分子生物学实验教学改革探索

摘要：本文旨在探讨基于成果导向教育理念的分子生物学实验教学改革。通过分析当前分子生物学实验教学中存在的问题，提出了以学生为中心的教学模式，强调成果导向和能力培养。通过问题驱动的学习方式，加强实践与科研结合，培养学生的实践操作能力，建立持续的教学反馈与改进方式，以及虚拟仿真实验的广泛应用等分子生物学实验教学的改革策略，以期提高学生的创新能力和实践技能。

关键词：成果导向教育理念；分子生物学；教学反馈；创新能力；实践技能

1概述

自20世纪80年代以来，我国高校实验教学进行了很多改革尝试，初步改变了传统实验教学不利于培养学生探索和创新精神的许多弊端［1］。但伴随新世纪知识经济时代的到来，突显我国高校实验教学难以适应现代科技知识激增的形势、难以适应培养学生科学素养和创新能力的需要，进行深化改革已成为必要。2005年，教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》第11条规定：“高等学校的所有实验室和图书资料室都要向学生开放，建立大学生尽早进入实验室研究的基本制度和运行机制。要增加综合性与创新性实验，要让大学生通过参与教师科学研究项目或自主确定选题开展研究等多种形式，进行初步的探索工作”。据此，清华大学、北京大学、中国科技大学等高校结合本校教学特色和教学目标正在进行一系列教学改革探讨与实践。中国科技大学开设的实验课程就按教学类型分为公共必修实验、选修实验、仿真实验、远程网络实验、开放实验等。我校也已开展了大量实验教学方面的卓有成效的研究，但离学生需要和社会需求还有相当大的距离［2］。

在21世纪的教育领域，随着知识经济的快速发展和全球竞争的日益激烈，高等教育机构正面临着前所未有的挑战。特别是在生命科学领域，分子生物学作为连接基础理论与应用实践、推动医学和生物技术革新的关键学科，其实验教学的重要性不言而喻。然而，传统的以教师为中心、以知识传授为主的教学模式已难以满足现代社会对创新型人才的需求。为了应对这一挑战，教育界提出了成果导向教育（OBE）理念，旨在通过明确教育目标、设计教学活动、评估学生学习成果，实现教学过程的持续改进［3］。

OBE理念的核心在于以学生为中心，强调学生能力的培养和学习成果的达成。在分子生物学实验教学中，这意味着教学目标不再仅仅是传授基本的实验操作技能，而是要培养学生的科学思维、问题解决能力和创新能力。通过OBE理念的引导，教学活动将更加注重学生的主动参与和实践探索，鼓励学生在实验过程中提出问题、设计实验、分析数据，并最终形成自己的科学见解。OBE是一种以学生学习成果为中心的教育模式，其核心在于明确教育目标、设计教学活动、评估学生学习成果，并以此循环改进教学过程［4］。

因此，开展目标与需求导向的自主性实验就是要面向生产、面向需要，提升高等教育与社会需求之间的契合度。基于此，本项目拟以分子生物学实验为例，探索自主性实验教学模式，着重解决根据教师的科研任务、学生的就业需求以及企业产业技术研发的目标与需求为导向的自主性实验教学模式。推动学生根据兴趣爱好、研究目标、工作意向实验中选择、设计，推动学生的专业技能培养，从而提升专业竞争力和学术影响力。本研究旨在探讨如何将OBE理念应用于分子生物学实验教学中，以期实现教学内容、教学方法和评价体系的全面改革。通过对现有教学模式的深入分析，结合OBE理念的实施策略，本文将提出一系列创新的教学改革方案，以期为分子生物学实验教学提供新的思路和方法。

2分子生物学实验教学现状分析

随着学生就业压力的增加与社会需求的不断提升，社会对分子生物学实验提出更高的要求，不仅要求分子生物学实验满足教学需要，还要服务学生就业和社会需求。我们所从事的生物类和农、林、牧、医类科学研究项目里，大多涉及分子生物学和生物技术，也要求高校分子生物学实验适应项目的需要。除此而外，更重要的是，生物类学生的就业单位多与生物技术有关，需要学生掌握基本的分子生物学知识的情况下，能够灵活地运用分子生物学。

因此，分子生物学实验应该适应社会发展需求，应该因目标和需求，开展自主性实验教学。开展自主性实验教学也是以人为本、时刻以学生为中心、注重加强学生的综合素质与能力的培养的需要。现代教育下，学生缺乏动手习惯，也没有动手的条件。分子生物学实验作为生命科学教育的重要组成部分，对于培养学生的实验技能和科研素养具有不可替代的作用。然而，随着科学技术的快速发展和教育需求的不断变化，当前的分子生物学实验教学面临着一些亟待解决的问题［5］。

首先，教学内容与科研脱节，当前的分子生物学实验教学内容往往与最新的科研进展存在一定的脱节。实验项目多集中于基础操作，缺乏对前沿科学问题的探索和研究，导致学生难以将所学知识与实际科研工作相结合。许多分子生物学实验课程依旧采用传统的“教师演示、学生模仿”的教学模式，缺乏创新性和互动性。这种单向传授的方式限制了学生的主动思考和实践探索，不利于培养学生的科研兴趣和创新能力。现有的评价体系多以实验报告和考试成绩为主，忽视了对学生实验操作技能、科研思维和团队合作能力等多维度能力的评估。这种单一的评价方式难以全面反映学生的学习成果和能力发展。

其次，教师角色定位模糊和学生参与度不足，在传统的实验教学中，教师的角色更多地定位于知识的传授者，而非学习的引导者和促进者。这种角色定位限制了教师在激发学生兴趣、引导学生思考和促进学生发展方面的潜力。由于教学内容和方法的局限性，学生在实验过程中的参与度往往不高。学生缺乏足够的动力去主动探索和解决问题，实验学习往往变成一种被动的接受过程。

最后，实验资源配置不均和实验安全意识薄弱，实验资源的配置往往与学校的经济实力和学科发展水平密切相关，导致不同学校、不同地区的分子生物学实验教学条件存在较大差异。这种资源配置的不均衡性影响了实验教学质量的均衡发展。部分学生和教师对实验安全重视不够，缺乏必要的安全教育和培训。实验操作不当、安全事故频发，严重影响了实验教学的质量和学生的身心健康。

3OBE理念下的分子生物学实验教学改革策略

针对上述问题，分子生物学实验教学亟须进行改革和创新。为了适应现代教育的需求，分子生物学实验教学需要进行一系列的改革，以更好地实现OBE的目标。基于OBE理念的教学改革为解决这些问题提供了新的思路和方法。通过明确教学目标、设计以学生为中心的教学活动、建立多元化的评价体系、提升教师的专业素养、优化实验资源配置和加强实验安全教育，可以有效提高分子生物学实验教学的质量和效果，培养出更多具有创新精神和实践能力的高素质人才。

3.1通过问题驱动的学习方式

实现问题驱动的学习在分子生物学实验教学中可以帮助学生更深入地理解实验的意义和背景，激发其学习的动力和兴趣。在分子生物学实验教学过程中，教师在设计实验之前，可以确定一个或多个引导性问题，这些问题应该能够引发学生的思考和探究欲望。这些问题可以是关于实验背景、目的、预期结果或实验数据解释等方面的问题。教师在实验开始前，通过介绍实验的背景和相关知识，激发学生对实验主题的兴趣。引入引导性问题时，可以让学生意识到问题的重要性和现实意义，从而激发他们的学习热情，让学生在实验中通过实际操作和数据收集来回答引导性问题，鼓励他们提出假设、设计实验方案、进行实验操作，并分析实验结果。在实验过程中，教师可以提供必要的指导和支持，但要尽量让学生自主探索和解决问题，鼓励学生在实验过程中进行讨论和交流，分享观点和想法。通过小组讨论或合作实验，学生可以相互学习并共同解决问题。教师可以扮演引导者的角色，促进学生之间的合作和互动。在实验结束后，学生应该能够解释实验结果，并将其与引导性问题联系起来，得出结论。教师可以组织学生进行实验结果的汇报和讨论，帮助他们深入理解实验过程和结论。通过以上方法，教师可以在分子生物学实验教学中有效地实现问题驱动的学习，激发学生的学习兴趣和动力，培养其探究精神和解决问题的能力。

3.2加强实践与科研结合

为使学生能够更深入地理解科学研究的本质和方法，要在分子生物学实验教学过程中加强实践与科研结合。在实验内容上选择与科研前沿相关的实验课题，让学生从实验中了解最新的科学进展和研究方向。可以结合教师的研究兴趣或学科发展趋势，设计具有挑战性和创新性的实验课题。同时，在实验之前，要求学生进行相关文献的综述和分析，了解该领域的研究现状和问题。通过文献综述，学生可以了解科研背景、研究方法和成果，培养科学素养和阅读能力。鼓励学生参与实验设计的过程，让他们提出实验方案、假设和预期结果。通过参与实验设计，学生可以培养科学思维和创新能力，掌握科学研究的基本方法和流程。其次，引导学生分析实验数据，并帮助他们理解数据背后的科学原理和意义。通过数据分析，学生可以学会运用统计方法和科学推理，从数据中得出科学结论。教师可以向学生介绍科研的重要性和意义，激发学生对科学研究的兴趣和热情。通过实验教学，培养学生的科研意识和科学家的思维方式，鼓励他们主动探索和创新。通过以上方法和策略，可以有效地加强分子生物学实验教学中的实践与科研结合，培养学生的科学素养和研究能力，激发其对科学研究的兴趣和热情。这样的教学模式不仅可以提高学生的实验技能，还可以培养其科研意识和科学精神。

3.3实践操作能力培养

培养学生的分子生物学实验操作能力是一个系统的过程，涉及理论知识的教授、实验技能的训练以及创新思维的培养。首先，确保学生掌握分子生物学的基本概念和原理，这是进行实验操作的基础。将复杂的实验操作分解为简单的步骤，逐步引导学生掌握，从基础的实验操作开始，逐渐过渡到更复杂的技术。其次，要求学生在实验前进行充分的预习，包括阅读实验指南，理解实验目的和原理，熟悉所需材料和仪器。通过实验室练习，学生亲手操作，从观察教师的示范到独立完成实验，逐步提升操作技能。最后，在实验过程中，鼓励学生面对问题时自行寻找解决方案，培养他们的问题解决能力。开展设计性实验项目，让学生自己设计实验，培养他们的科研思维和创新能力。利用虚拟仿真技术，模拟实验操作，为学生提供一个无风险的实验学习环境。通过上述策略的实施，可以有效地提升学生的分子生物学实验操作能力，为他们的未来科研或职业生涯打下坚实的基础。

3.4持续的教学反馈与改进

在OBE理念下，分子生物学实验教学的持续反馈与改进是确保教学质量和学生学习成效的关键环节。建立有效的教学反馈机制，根据学生的反馈和学习成效，不断改进教学内容和方法，以实现持续的教学提升，及时给予学生实验结果的反馈，帮助他们改进实验设计和操作技能。

首先，设立一个系统化的学生反馈收集机制，包括但不限于问卷调查、小组讨论、个别访谈和在线反馈平台。通过实验报告、口头报告、演示和实际操作等方式，定期评估学生的实验技能和理解程度；鼓励学生相互评审实验设计和结果，以促进批判性思维和深入理解。其次，教师应定期进行自我反思，评估自己的教学方法是否有效，并思考如何改进；将学生的反馈整合到课程设计中，确保学生的声音被听到并且他们的建议被考虑；根据反馈结果不断更新实验教学内容，引入新的技术和方法，确保课程内容的前沿性和相关性。最后，鼓励教师参与专业发展活动，如研讨会、工作坊和学术会议，以提升教学技能。通过同行观察和评议，教师可以相互学习和借鉴有效的教学策略。

3.5虚拟仿真实验的应用

虚拟仿真实验在分子生物学实验教学中的应用具有重要意义。虚拟仿真实验可以作为传统实验教学的有力补充，特别是在那些成本高昂、危险或者难以实现的实验中发挥作用。通过虚拟仿真实验，学生可以在不受时间和空间限制的情况下，随时随地进行实验操作，从而提高学习效率。虚拟仿真实验允许学生在理论学习后立即进行模拟操作，加强了理论与实践的结合。虚拟仿真实验为学生提供了一个无风险的环境，尤其适用于那些涉及危险化学品或有潜在危险的实验。虚拟仿真实验支持学生根据自身的学习进度和需要，自主安排实验操作，实现个性化学习。

在OBE理念的指导下，通过虚拟仿真实验技术辅助构建实践体系，实现知识网络的构建，提升学生的理解和认识。探索将真实实验转化为虚拟仿真实验的有效方法，形成一系列有效方法和保障措施，为教学改革提供借鉴经验。虚拟仿真实验可以包含更多实验内容，如蛋白质表达分析等，为学生提供全面的学习体验。通过问题导向的虚拟仿真实验设计，培养了学生的科研思维和解决实际问题的能力。通过这些应用，虚拟仿真实验在OBE理念下的分子生物学实验教学中发挥着重要作用，不仅提升了教学效率和学生的学习体验，还促进了学生综合能力的发展。

参考文献：

［1］段志强，赵佳福，张依裕，等.动物科学专业《细胞分子生物学》实验课程教学改革实践——以绿色荧光蛋白基因表达实验为例［J］.畜牧兽医科技信息，2023（1）：1-4.

［2］黄微，李婉，刘卫，等.中国科学技术大学无机化学实验课程建设的探索与实践［J］.大学化学，2014，29（3）：21-24.

［3］李光梅.成果导向教育理论及其应用［J］.教育评论，2007（1）：4-5.

［4］罗昊，景云，周玮腾.基于OBE理念的国家虚拟仿真实验教学项目建设［J］.实验室科学，2022，25（01）：163-167.

［5］李吉馥.分子生物学实验教学现状与改革［J］.安徽农业科学，2018，46（10）：2-3.

基金项目：内蒙古农业大学教育教学改革项目（JGYB201735）；内蒙古农业大学教育教学改革重点项目（JGZD201712）

作者简介：丛靖宇（1974—），女，汉族，内蒙古赤峰人，博士研究生，副教授，研究方向：生物化学与分子生物学。

*通讯作者：王瑞刚（1972—），男，汉族，内蒙古赤峰人，博士研究生，教授，研究方向：生物化学与分子生物学。