PBL结合仿真技术在医学研究生分子生物学教学中的应用初探

王燕，钟世军，吕延成，邵敏

摘要：分子生物学是当今高校生物类及医学各专业研究生必修的课程，它在培养研究生的创新意识及科研能力中起着重要的作用。本文作者结合多年的相关课程教学经验，针对当前研究生在分子生物学理论及实验教学中存在的问题进行了一系列改革。通过引入PBL教学模式，合理设计多个专题以学生为主体转变教学模式，使学生的学习由被动转为主动，加强了学生的对理论知识的掌握及运用能力。在实验教学引进仿真技术结合传统的实验教学模式，部分解决了分子生物学技术实验教学中存在的理论知识抽象难于理解、操作过程复杂耗时等难题，取得了较好的效果。

关键词：分子生物学；研究生；PBL教学；仿真技术

中图分类号：G642.4？摇 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2014）15-0109-02

分子生物学是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科[1]。是生物类及医学各专业研究生的必修课程。在分子生物学的教学中强调学生对实验技术和原理的掌握，长期以来笔者和广大的相关教育工作者都发觉在分子生物学的教学中存在诸多问题。改变传统的理论及实验教学模式迫在眉睫，我们在本校2012及2013级研究生该课程的理论教学中大胆引进PBL（Problem-Based Learning）教学法，在实验教学中加入虚拟仿真实验技术，这些改革和尝试取得了较好的教学效果。

一、PBL教学模式在医学生研究生分子生物学理论教学中的应用

以问题为基础的教学法（problem—based leaming，PBL）于1969年在加拿大的麦克玛斯特大学首创后在高校各个专业的教育中得到广泛的应用，并根据各国、各学科的特点发展为不同形式的PBL[2]。我国高校的研究生教育目前普遍的实际情况仍采用以大班级为形式、以学科为界限组织理论教学。长期存在教学内容与课时数矛盾及理论与实践脱节等问题，笔者在长期的分子生物学理论教学实践中越来越感觉到这种单一的教学模式已经远远跟不上时代。故在近两届研究生的分子生物学理论教学中积极引进PBL教学模式，现将教学情况介绍给大家。

1.教学内容的选择。以“寻找并验证与乳腺癌发病机制相关的基因”作为PBL教学内容，教材为高等教育出版社出版、朱玉贤主编的《现代分子生物学》第4版。选择这个内容进行PBL教学最好在该课程进行到教学中期的时段开始，此时分子生物学研究法（上）（下）等内容已学完，学生从理论上基本掌握了分子生物学的核心技术，如何应用这些技术，通过PBL教学可以让同学们把这些知识活学活用，融会贯通并解决他们在各自开题报告中如何书写技术路线及研究方案的问题。

2.教学前的准备。为了充分掌握PBL教学，笔者查阅了大量有关PBL教学的相关文献和资料，并到上海相关培训机构进行了培训。PBL作为一种开放式的教学模式，对教师自身素质和教学技巧都有很高的要求，在实施该问题的PBL教学之前合理安排教学过程，明确教学目标，拟定教学大纲。把该内容设计整理成三段式PBL教学计划，第一个阶段引导学生整理出一个大概的思路，对乳腺癌的发病机制有一个认识，让学生掌握查找文献掌握文献的能力；第二个阶段设计实验找出目标基因，引导学生充分利用之前所学的分子生物学研究方法（上）中的技术，合理设计实验；第三个阶段引导学生利用分子生物学研究方法（下）中的技术，设计相关技术路线对所选基因进行功能分析。教学目的是帮助学生完成一份开题报告。

3.学生分组及讨论。将参加PBL教学的36名2013级研究生分成4个组，按照不同专业及性别合理组合，每组9人，选定组长和秘书，组长由学生自己推选。讨论前把题目提前发给学生，准备一周左右，期间学生自行分配任务，任务完成以笔记形式交付，进行讨论的时间以教学计划安排的课时时间为准，讨论由组长主持，教师旁听，讨论以每个阶段的问题为核心，以1名同学发言为主，其他学生补充或修正，秘书负责记录。若问题经由讨论可以解决，教师负责总结归纳和评价，如不能解决，教师可做适当的引导和启发，如果仍不能解决，或出现新的问题，适当放宽准备时间，增加讨论课时。三个阶段的问题进度可能会出现不一致的现象，教师尽量把总的讨论课时控制在计划课时以内。整个过程中要坚持以学生为主，教师尽可能地隐身于后，作为旁观者对其进行评价。但如果发现学生偏题太远，教师也可以适时给予纠正。期间PBL教学没完成一个阶段的学习，导师要对每一组的讨论过程及结果及时做出评价和归纳总结，对表现好的学生进行表扬和高分评价，表现差的学生给予鼓励，使其争取能在后面的阶段弥补自己的不足。

4.PBL效果评价。为了客观地对PBL的教学效果进行评价，采取了两种评价模式，一是成绩测试，以闭卷考试的方式来检验学生对分子生物学核心内容的掌握程度；二是设计师生互评的问卷进行调查分析。结果和往届没有经过PBL教学的学生成绩进行对比分析，结果显示经过PBL教学，学生成绩普遍有所提高，师生评价教学效果好。

二、仿真技术在医学研究生分子生物学实验教学中的应用

分子生物学技术实验教学是教学过程的重要组成部分，是学生理解理论知识、探究客观现实规律不可缺少的途径。作为信息技术发展的产物，虚拟实验具有透明性、互动性、自主性及可扩展性等特点，能为目前实验教学中迫切需要解决的问题提供策略和方法。

我们购买了部分由南京医科大学与南京凡超科技有限公司共同开发研制的生化与分子生物学虚拟实验教学软件[3]，包含有总RNA的提取、RT-PCR扩增、质粒小量制备实验等。该软件是图、文、声及活动影像4种功能兼备的实验教学工具。其中每个步骤中关键知识点还以选择题的方式插入播出，学生在课堂上只需按照提示按照实验步骤顺序循序渐进，既模拟操作了整个实验过程，也巩固了相关技术理论知识。endprint

软件中使用的实验试剂、仪器、工具都来自于实验室中的实景照片，在虚拟实验操作过程中设计了一系列在实验中容易出错的场景，如果操作不当，同样得不到正确的结果，同时界面上还会给出一个醒目的提示，让学生在学习操作的过程中对错误的认识会留下深刻的印象。通过课堂上对各个实验的虚拟操作，让学生在理论上和技术要点上能做到“纸上谈兵”后，进入实验室后，大部分实验学生能够独立完成。受过这样训练的研究生在进入自己的课题实施过程中普遍反映实际操作起来还是不够熟练，但是实验的原理掌握得很牢靠，实验中出了问题，研究生也能够进行主动思维和分析去解决问题。在传统的实验教学环境中结合虚拟学习环境，通过自身的参与，加深理论知识的理解并锻炼科学的思维方式，这样的教学模式在实践中得到了广大师生的好评。

三、结语

自20世纪50年代随着各种生物技术如重组DNA技术、聚合酶链式反应（PcR）技术、转基因技术、分子诊断技术等的建立，分子生物学已渗透到生命科学的各个研究领域，并逐渐地影响和改变着人类的生活[4]。医学领域分子生物学研究快速的发展，使人类对疾病的认识、诊断和治疗已经从整体、细胞水平逐步深入到了分子水平。所以医学研究生分子生物学理论及其技术的学习和应用成为他们解决医学难题的强有力工具，并成为衡量其论文质量的一个重要指标。为了提高教学质量，笔者和教研室各位教师在不断提升个人的科研及教学素养的同时，努力探索新的教学方法并积极引入教学过程中。实践证明，PBL教学方式在我校研究生教育改革中的推行具有重大的意义，在培养学生解决问题能力、创新能力和自主学习能力方面具有巨大的潜力。但是，任何一种教学模式都不能解决所有的问题，所以我们要广开思路，不断接受和学习新的教学方式，如虚拟实验的构建，仿真技术在实验教学中的应用等。相信通过我们不断地努力一定可以提升我们的教学质量，为国家培养出大量的创新型人才。

参考文献：

[1]朱玉贤，李毅，郑晓峰，等.现代分子生物学[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2]曹博，程志，曹德品，等.PBL教学模式在医学教学改革中的应用[J].中国高等医学教育，2007，（7）.

[3]韩志芬，管冬元，郭春荣，等.分子生物学虚拟实验教学软件的应用[J].实验室研究与探索，2011，30（6）.

[4]杨惠娟，史宏志，王景，等.分子生物学教学浅谈[J].教育教学论坛，2012，（30）.endprint