基于“任务驱动+SPOC”的研究生分子生物学技术课程教学设计与实践*

贺诗雨 冯 辉 顾 玮

重庆大学医学院,重庆市 400030

长期以来,医学教育仍是以传授知识和经验为主,重接受、轻思考的传统教育模式,使学生无法较好地理解授课内容,容易失去学习兴趣和信心。同时,医学生由于缺乏创新素质和创造能力的培养,难以适应目前日新月异的科技发展。为改变现状,教育部提出加快实施“六卓越一拔尖”计划2.0,强调加强“新医科”建设,培养未来杰出的医学科学家[1]。研究生教育作为医学教育的最高层次,对学生科研思维和创新能力的培养是重中之重[2]。在此背景下,为提升学生对分子生物学技术原理及实际应用的认识,加强科研思维与科研能力的培训,笔者设计了基于“任务驱动+SPOC”的研究生分子生物学技术课程体系,通过整合课程资源、开展线上线下混合式教学等对教学模式进行了改革探索与实践。

1 分子生物学技术课程现状及教学改革的必要性

分子生物学技术以核酸和蛋白为研究对象,是研究生命体的分子组成和结构、分子互作和转变、分子功能的技术体系[3]。得益于生物化学与分子生物学、遗传学、免疫学和发育生物学等领域的许多重大理论发现和研究需求,分子生物学技术发展迅速,渗透了所有的生命科学领域,并已成为目前基础和临床医学运用范围最为广泛的实验技术[4]。在医学类研究生课程阶段开设《分子生物学技术》这门实验课程非常必要,可以帮助研究生在学习阶段的第一年学习并掌握分子生物学的基础知识和基本的实验技术,从分子水平上深入认识、诊断和治疗人类疾病,掌握常用的分子生物学实验技术,为后期的课题研究和医学工作奠定坚实的基础。

在传统的实验课程教学模式中,教师讲解实验原理、展示实验步骤,学生使用教师预备材料与试剂按照步骤执行机械的操作,缺乏主动思考过程,也缺乏有意识的科研思维训练。同时,由于分子生物学课程的前沿性,本科开课普遍度以及授课内容参差不齐,导致入校研究生的基础差别较大[5]。特别是基础医学专业研究生,本科专业方向多元化,有的甚至从未学过分子生物学课程或从未参与过相关实验课程。如何充分激发不同基础的研究生学习兴趣,吸引其主动参与课程学习和实践操作,是一个难题。

2 理论依据

任务驱动教学法最早起源于美国教育家杜威(John Dewey)“Learning by Doing”的教育模式[6],是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法,它将以往以传授知识为主的传统教学理念,转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念;将再现式教学转变为探究式学习,使学生处于积极的学习状态[7]。其主要环节包括创设情境,确定问题(任务),自主学习、协作学习以及效果评价。任务驱动教学法在实验、实践类课程中的运用有很多成功案例。笔者根据分子生物学技术的教学目的和教学内容,拟创设一个科学研究的情境,再分解细化每节课的目标,鼓励学生主动探索,寻找解决问题的方法,对于激发学生的兴趣和科研素质的培养将会起到正向作用。

SPOC(Small Private Online Course)是由美国ArmandoFox教授在慕课的基础上提出的一种改进的新型教学模式,即小规模私有在线课程[8],这种教学模式有效弥补了学生自学慕课缺乏目标、精力不集中、无法实时评价等缺点。SPOC针对在校学生时,将课程教学和线上学习相结合,构成了一种全新的混学模式。我校从2018年起就基于学堂在线教育云服务搭建了专属定制化的SPOC在线学习平台,运用后取得了不错的教学效果。分子生物学技术由于其前沿性,发展迅速,种类繁多,课堂时间不可能面面俱到。笔者拟利用SPOC在线课程作为课堂教学的有效补充,通过短视频和思考题让学生课前熟悉实验步骤和注意事项,课后进行相关前沿实验方法的进一步拓展,开阔视野。

3 《分子生物学技术》课程设计思路

本课程拟运用顶层设计的思想,以“探究某个基因的功能”为总体目标,以“任务驱动”的教育模式确定任务达成过程:过表达该基因—沉默该基因—比较细胞表型变化,以达到明确该基因作用的最终目的。在此过程中,以探究基因功能为主线,将分子克隆的主要技术,包括核酸抽提、基因克隆、载体构建、细胞转染、蛋白电泳、细胞表型观察等串联起来,既达到让学生熟悉掌握实验操作技术的目的,又能留有悬念,使其带有兴趣参与整个实验课过程。每一步都环环相扣,每次实验结果都会影响最终实验结果,学生会更加认真对待每一次实验。同时,这种“任务驱动”的课程有助于学生建立起完整的科研思维,在今后科研学习和工作能够从容应对。

同时,为应对分子生物学学科的快速发展和学生对前沿技术跟踪的需求,教师建立配套的分子生物学SPOC课程。通过课前、课后2个阶段的教学设计,使学生从过去学习靠课堂听课、疲于机械性完成实验的传统学习方式向课前预习课程主要内容学习,观摩实验主要流程,进行知识自我储备,课中参与讨论、完成小组任务、解决自已存在的问题,课后知识扩展的新的学习方式转变,使学生作为主体更多参与到学习中。教师可以根据SPOC平台上视频点击次数、学习时长加上课以及大数据提供的学情分析,了解学生对知识的掌握情况,随时调整教学设计、教学模式,发挥促进学生发展、教师提高和改进教学实践的功能。课程整体设计思路详见图1。

图1 课程整体设计思路

4 《分子生物学技术》教学实施方案

《分子生物学技术》共32学时,2学分。其中理论教学2学时(课程引导和课程要求),实践教学30学时,分8次课进行,具体安排见表1。

表1 《分子生物学技术》教学内容与时间安排

5 《分子生物学技术》SPOC课程建设

依据SPOC的混合式教学模式与教学计划,从课前预习、课后拓展2个板块进行构建教学进度表。(1)课前自学:运用在线平台实现教师追踪学生视频观看和测试完成率、在线互动和答疑;(2)课后巩固:运用在线平台,将教师发布的知识拓展视频学习任务、小测试和学生的知识巩固、技能操作练习、知识技能迁移联系起来。SOPC课程资源选用网络上相关微视频42个,每个视频4～15min,根据教学内容和主要知识要点进行合理编排。同时,按照SPOC课程需要匹配相应教学资源包,包括视频中的交互问答题目及答案、实践类小测试等(https://courses.cqu.edu.cn/pro/coursedev/coursecontent/5381591)。

6 课程评价指标

为全面提高医学研究生科研素质和创新能力,充分发挥SPOC平台信息化作教学评价指标,笔者设计了“考勤+SPOC平台指标+实验报告+创新实验设计”的多元指标评价体系。其中创新实验设计要求学生从研究背景、假设/科学问题、实验设计(包括样本来源、分组、检测指标和方法、流程图)等方面进行系统阐述。实验报告以小组(3～5人)为单位上交,创新实验设计报告以个人为单位上交。该评价体系既注重学生学习过程的形成性评价,也注重了学生创新能力与科研思维的培养;既体现了团队合作,也给予个人自由发挥空间。

7 教学改革实施效果

《分子生物学技术》作为一门专业选修课面向我校2022级临床医学和基础医学研究生开设,共有74人选修此门课程。从学生满意度调查、考核成绩以及同行专家评议等方面来看,该课程的教学达到了较为理想的效果。

7.1 学生满意度调查 在学期教学结束后通过匿名问卷的方式对所有选课学生进行了教学满意度调查。调查内容包括课程开设必要性、开设时间、学生前期基础、SPOC课程设置、师资力量、教学手段等方面。共回收有效答卷64份。受访者中41人为临床医学专业学生,23人为基础医学专业学生。受访学生中有18.75%从未做过分子生物学实验,课程涉及的主要实验曾经操作率为10.94%(考马斯亮蓝染色)～50%(细胞RNA抽提)。统计结果显示,100%学生认为开设这门课程很有必要,并对老师的专业度和授课态度表示认可。95.31%学生认为课程学习对研究生课题研究阶段帮助很大,96.88%学生对课程内容非常满意。对SPOC课程课前预习和课后拓展部分的认可度也达到了84%～88%。学生期望在课程中学习的其他技术主要为流式细胞技术和Co-IP实验,笔者将在SPOC课程的课后拓展中予以体现。

7.2 同行专家评议 学校和学院教学督导组对《分子生物学技术》课程的教学活动进行了有效督导共5次,课堂教学均为优秀,优良率为100%。督导专家认为《分子生物学技术》“课程设计合理,老师备课充分,学生实验操作的热情度高,实用性强”“教学质量稳定,教学效果优良”。

8 结语

研究生教育的目标是为国家培养具有较强科研精神和创新精神的专业人才,因此科研创新能力也成为了衡量研究生综合能力的一项重要标准。分子生物学技术作为带领研究生科研入门的启蒙实践课程,对于医学研究生创新能力和科研思维的培养具有重要作用。笔者通过实践发现,将任务驱动教学模式应用在实验课程教学活动中非常有效,既有助于学生在实践技能、综合应用知识、团队协作精神的培养,也有助于其形成系统性科研思维,掌握基本的科研方法,提升科学素养。通过SPOC线上线下融合教学,教师能及时把握学生的学习状态和难点问题,在上课时进行针对性讲解。同时,也能够方便同学课后进行前沿知识的拓展。这种新型教学模式较传统教学模式效果更好,有助于提升研究生教育教学质量,值得进一步拓展和推广。