潘陽陽，王 萌，劉 犇2，包世俊，王立斌，余四九，徐庚全

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.宜春學(xué)院 生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，江西 宜春 336000)

動(dòng)物胚胎工程，即胚胎工程(embryo engineering)，指通過人為手段干預(yù)配子或胚胎發(fā)生的自然過程，改變動(dòng)物生殖與發(fā)育模式的一系列操作技術(shù)[1]。它是《獸醫(yī)生物技術(shù)》的核心內(nèi)容，主要有胚胎移植技術(shù)、胚胎操作基本技術(shù)、核移植技術(shù)、胚胎干細(xì)胞技術(shù)和動(dòng)物遺傳修飾技術(shù)[2-3]。動(dòng)物胚胎工程拓寬了動(dòng)物遺傳育種、基因編輯動(dòng)物生產(chǎn)等研究及應(yīng)用領(lǐng)域[4]，對(duì)畜牧業(yè)的發(fā)展、人類疾病的治療和科學(xué)研究水平的提升具有重大推動(dòng)作用，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益[5]。動(dòng)物胚胎工程要求理論聯(lián)系實(shí)踐，最終以應(yīng)用為主要目的，但目前該內(nèi)容在本科教學(xué)中面臨諸多困難。首先實(shí)驗(yàn)開展受課時(shí)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁殖周期和實(shí)驗(yàn)室配制高要求的限制，教學(xué)只能以理論講授為主，無法滿足學(xué)生動(dòng)手操作的要求；其次，理論知識(shí)抽象難懂，不僅需要學(xué)生具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，如動(dòng)物生理學(xué)、動(dòng)物發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、動(dòng)物組織與胚胎學(xué)、獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)等知識(shí)，而且要求學(xué)生能夠?qū)Ω鲗W(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通，活學(xué)活用[6]；再次，學(xué)生的學(xué)習(xí)只能靠機(jī)械記憶以應(yīng)付考試，且沒有機(jī)會(huì)應(yīng)用以解決實(shí)際生產(chǎn)問題。因此，如何通過改進(jìn)動(dòng)物胚胎工程的教學(xué)模式和方法，促進(jìn)學(xué)生對(duì)該內(nèi)容的理解、記憶和學(xué)以致用是該內(nèi)容教學(xué)面臨的主要問題。本文將模塊化小組討論的教學(xué)模式應(yīng)用于動(dòng)物胚胎工程的教學(xué)中，以期能夠克服學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的困難，為改善教學(xué)質(zhì)量提供參考。

1 授課對(duì)象與教學(xué)模式

1.1 授課對(duì)象

隨機(jī)選取甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院2016級(jí)動(dòng)物醫(yī)學(xué)1班，為一本小班授課，共30名本科生作為研究對(duì)象。為減小學(xué)生成績(jī)的組間差異，根據(jù)學(xué)生入學(xué)后的學(xué)習(xí)成績(jī)排序并初步分為6組，5人/組；再隨機(jī)分別從6個(gè)小組中抽取1人，重新組成5個(gè)小組，6人/組。

1.2 教學(xué)模式

首先，根據(jù)理論和實(shí)踐并重的原則，結(jié)合動(dòng)物胚胎發(fā)育的過程，動(dòng)物胚胎工程在家畜繁育、基因編輯動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用，由簡(jiǎn)到繁的將動(dòng)物胚胎工程的主要內(nèi)容模塊化。其次，以興趣和學(xué)科熱點(diǎn)，并結(jié)合應(yīng)用為導(dǎo)向，挖掘模塊化討論的主題。由教師與教師討論，確定每個(gè)模塊需要討論的主題，列出每個(gè)模塊需要進(jìn)行討論的10個(gè)備選題目，并最終通過教師間討論確定3個(gè)題目。再次，在教學(xué)實(shí)施過程中，要求學(xué)生的課下文獻(xiàn)調(diào)研、學(xué)生與學(xué)生的課堂小組討論，布置討論作業(yè)。最后，對(duì)討論課堂中的問題進(jìn)行總結(jié)和教學(xué)效果評(píng)價(jià)，并反饋給學(xué)生和教研室，以期改善該課程的教學(xué)效果。比較傳統(tǒng)授課與模塊化小組討論授課模式的教學(xué)效果評(píng)價(jià)手段：(1)教師對(duì)學(xué)生討論過程的評(píng)價(jià)。過程評(píng)價(jià)成績(jī)?yōu)樗募?jí)制：優(yōu)秀、良好、一般和及格。(2)作業(yè)評(píng)閱成績(jī)。討論作業(yè)以思維導(dǎo)圖等的多種形式考察學(xué)生對(duì)知識(shí)要點(diǎn)理解的邏輯性。討論作業(yè)成績(jī)?cè)u(píng)定為五級(jí)制：優(yōu)秀(90-100分)、良好(80-89分)、一般(70-79分)、及格(60-69分)和不及格(低于60分)(3)學(xué)生對(duì)模塊式小組討論的滿意度調(diào)查。學(xué)生滿意度為四級(jí)制：非常滿意、滿意、一般、不滿意。

2 教學(xué)內(nèi)容模塊化

動(dòng)物胚胎工程的操作對(duì)象處于從生殖細(xì)胞發(fā)生、受精到胚胎著床前發(fā)育的范圍，需要通過體外操作過程達(dá)到培育出動(dòng)物個(gè)體的目標(biāo)。結(jié)合動(dòng)物胚胎發(fā)育的過程，根據(jù)動(dòng)物胚胎工程在家畜繁育、基因編輯動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用將其主要內(nèi)容分為5個(gè)模塊，即胚胎移植技術(shù)、胚胎操作基本技術(shù)、核移植技術(shù)、胚胎干細(xì)胞技術(shù)和動(dòng)物遺傳修飾技術(shù)。

在動(dòng)物胚胎工程各教學(xué)模塊確定后，集中編寫針對(duì)各模塊內(nèi)容使用的基于小組討論的學(xué)習(xí)指導(dǎo)和文獻(xiàn)資料，主要包括了與繁殖育種和動(dòng)物生產(chǎn)中的實(shí)踐問題5個(gè)、與細(xì)胞治療相關(guān)的科學(xué)問題5個(gè)、與時(shí)俱進(jìn)的基礎(chǔ)研究熱點(diǎn)問題5個(gè)，與模塊化內(nèi)容緊密結(jié)合的案例5個(gè)，及其相關(guān)的中英文資源等若干，經(jīng)過教師與教師的討論后，擬定小組討論的主題并確定小組討論的作業(yè)。

3 結(jié)合多樣化教學(xué)手段的小組討論

小組討論式課堂教學(xué)基于教學(xué)互動(dòng)論、主體教育論和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論三方面[7-8]。動(dòng)物胚胎工程模塊化小組討論教學(xué)方式是通過教師間討論確定各教學(xué)模塊的教學(xué)目的，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生間以小組討論的形式開展的自主性學(xué)習(xí)活動(dòng)；同時(shí)學(xué)生需要綜合應(yīng)用其他學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)和分析方法，對(duì)動(dòng)物胚胎工程各模塊的問題進(jìn)行思考、分析和探究，由被動(dòng)的學(xué)習(xí)變?yōu)榍笾椭鲃?dòng)探索；應(yīng)用科研思維的方式訓(xùn)練學(xué)生對(duì)未知的探索，促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用；結(jié)合多樣化的教學(xué)手段和技術(shù)，使課堂更為形象直觀和生動(dòng)有趣。包括科研反哺本科教學(xué)，參觀甘肅省牛羊胚胎工程中心、甘肅省草食動(dòng)物品種改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是學(xué)生能夠結(jié)合科研項(xiàng)目了解動(dòng)物胚胎工程相關(guān)技術(shù)的實(shí)施和設(shè)備；通過對(duì)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物場(chǎng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的觀察和甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)天祝白牦牛實(shí)驗(yàn)基地的參觀，結(jié)合理論應(yīng)用于實(shí)踐，使學(xué)生對(duì)動(dòng)物胚胎工程技術(shù)的應(yīng)用和意義有深入了解。

經(jīng)教師討論根據(jù)教學(xué)內(nèi)容模塊，最終選定本學(xué)期各個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的討論話題如下：模塊1胚胎移植技術(shù)討論話題：已知白牦牛的種質(zhì)資源匱乏，如何利用胚胎移植技術(shù)擴(kuò)增白牦牛品種資源？教師為學(xué)生提供話題和科研材料，學(xué)生在課后查閱文獻(xiàn)，并完成討論過程和作業(yè)，作業(yè)形式多樣化，最終以課堂提問的方式考核作業(yè)完成情況，并記入平時(shí)成績(jī)。模塊2胚胎操作基本技術(shù)討論話題：用思維導(dǎo)圖的方式討論：如何應(yīng)用胚胎操作基本技術(shù)改善家畜的種質(zhì)資源并實(shí)現(xiàn)性別控制？教師為學(xué)生提供學(xué)術(shù)資源，學(xué)生在課下討論并完成討論作業(yè)，作業(yè)提交形式為PPT或思維導(dǎo)圖，隨機(jī)抽取幾組，利用課間5-10分鐘展示與完善討論話題。模塊3核移植技術(shù)討論話題3：結(jié)合胚胎移植技術(shù)和核移植技術(shù)在生產(chǎn)和科研中應(yīng)用，舉例說明二者的區(qū)別和聯(lián)系。要求學(xué)生以書面作業(yè)的形成提交，考核學(xué)生的歸納總結(jié)能力，并記入平時(shí)成績(jī)。模塊4胚胎干細(xì)胞技術(shù)討論話題：胚胎肝細(xì)胞技術(shù)在疾病治療和器官移植中的應(yīng)用。要求學(xué)生結(jié)合諾貝爾生理/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者的研究成果，在UMU、微信群等現(xiàn)代化教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行交流互動(dòng)，并根據(jù)互動(dòng)內(nèi)容和互動(dòng)頻率打分，記入平時(shí)成績(jī)。模塊5動(dòng)物遺傳修飾技術(shù)討論話題：舉例說明動(dòng)物遺傳修飾技術(shù)在科研和生產(chǎn)中的應(yīng)用。教師為學(xué)生提供討論的關(guān)鍵詞，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的能力，積極關(guān)注科研熱點(diǎn)和知識(shí)轉(zhuǎn)化新動(dòng)態(tài)，課前交流學(xué)術(shù)案例，完成討論作業(yè)，作業(yè)形式多樣化。教師根據(jù)學(xué)生討論中的問題，結(jié)合案例進(jìn)行課堂理論教學(xué)。討論話題6，針對(duì)整個(gè)動(dòng)物胚胎工程教學(xué)內(nèi)容的綜合性討論話題：以思維導(dǎo)圖形式分析胚胎移植技術(shù)、動(dòng)物胚胎工程基本操作技術(shù)、體細(xì)胞核移植技術(shù)、胚胎干細(xì)胞技術(shù)及動(dòng)物遺傳修飾技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)性。討論方式：以小組為單位做成ppt，隨機(jī)選擇2-3小組在討論課堂匯報(bào)。

4 教學(xué)效果評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

4.1 討論過程評(píng)價(jià)結(jié)果

教師根據(jù)追蹤學(xué)生通過UMU教學(xué)軟件、微信等課下討論過程和課堂討論過程，對(duì)學(xué)生的討論過程從學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性、知識(shí)系統(tǒng)完整性和交流溝通能力三方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如表1所示。絕大多數(shù)同學(xué)能夠積極主動(dòng)參與到討論中，通過查閱文獻(xiàn)和教師提供的資源，能夠?qū)⒏鲗W(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通，形成自己完整的知識(shí)體系，并且能夠運(yùn)用到解決簡(jiǎn)單的生產(chǎn)和科研問題。模塊化小組討論6次全部結(jié)束后，學(xué)生的表達(dá)溝通能力有較大提升。在討論過程中，有2位同學(xué)的學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高，原因是其對(duì)該教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的基礎(chǔ)課程知識(shí)掌握較差，1人生物化學(xué)不及格，1人細(xì)胞生物學(xué)不及格，且2人專業(yè)課平均成績(jī)均<70分，缺乏自信，對(duì)小組討論具有恐懼心理。通過交流和鼓勵(lì)，該2位學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性有所提高。

表1 模塊化小組討論授課模式中學(xué)生的討論過程評(píng)價(jià)

4.2 模塊化小組討論授課模式作業(yè)評(píng)價(jià)

根據(jù)該教學(xué)內(nèi)容的各模塊分別設(shè)置討論話題，布置形式多樣的討論作業(yè)，如思維導(dǎo)圖、PPT、書面作業(yè)等，教師對(duì)模塊化小組討論授課模式學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行評(píng)閱，各討論話題成績(jī)?nèi)绫?所示。討論話題1時(shí)，學(xué)生首次接觸討論式教學(xué)，找不到適合自己的方法和方式，因此，討論的效果僅有43.3%的優(yōu)秀作業(yè)。隨著討論形式的熟悉，討論話題的趣味性和開放性吸引更多學(xué)生積極參與到討論中，并且能夠形成自己的理論體系，從討論話題2開始，討論作業(yè)的優(yōu)秀率逐漸升高至76.7%。通過對(duì)話題的分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生考研人數(shù)較多，更多學(xué)生關(guān)注科研問題。表現(xiàn)良好、一般和及格的學(xué)生逐漸適應(yīng)該教學(xué)模式，討論成績(jī)逐步提高。由于多學(xué)科知識(shí)掌握欠缺，導(dǎo)致個(gè)別學(xué)生不能準(zhǔn)確的完成討論任務(wù)，通過5次討論后，討論成績(jī)也能夠達(dá)到及格水平。

表2 模塊化小組討論授課模式學(xué)生的作業(yè)成績(jī)

4.3 學(xué)生滿意度情況

通過評(píng)教系統(tǒng)調(diào)查學(xué)生對(duì)動(dòng)物胚胎工程的模塊化小組討論教學(xué)模式的滿意度，結(jié)果表3所示。有83.3%的學(xué)生非常滿意，認(rèn)為該教學(xué)模式新穎有趣，提高自學(xué)能力，既能擴(kuò)展知識(shí)面，又能將理論知識(shí)用于解決實(shí)踐問題。

表3 學(xué)生滿意度調(diào)查情況

5 討論與小結(jié)

模塊化小組討論教學(xué)模式有利學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣培養(yǎng)和自學(xué)的能力培養(yǎng)。在動(dòng)物胚胎工程傳統(tǒng)教學(xué)模式課堂上，多數(shù)同學(xué)課堂被動(dòng)記憶，忙于記筆記，無暇聽教師授課，沒有對(duì)知識(shí)的理解過程，課堂效率低。為了應(yīng)付考試和課堂提問，學(xué)生留在腦子里的不是經(jīng)過理解后的知識(shí)，僅僅是對(duì)教材文字的機(jī)械性記憶。模塊化小組討論的教學(xué)課堂，學(xué)生根據(jù)每個(gè)教學(xué)模塊相應(yīng)的討論話題，目的明確的在課下積極查閱背景資料，課堂以主動(dòng)攝取知識(shí)，以理解為主。

模塊化小組討論教學(xué)模式符合“學(xué)以致用”的教學(xué)目的。傳統(tǒng)課堂的學(xué)生即使能夠掌握課堂理論，但往往不知其有何用途，如何應(yīng)用，學(xué)習(xí)帶有盲目性[9]；在模塊化討論課堂上，學(xué)生帶著問題在課堂上尋找能夠解決問題的方案，既能掌握并理解知識(shí)，又能將理論應(yīng)用于實(shí)際問題。借助思維導(dǎo)圖、PPT和手繪等直觀的展示方式，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶，提高課堂效率。討論時(shí)要求學(xué)生對(duì)討論話題有一定的背景知識(shí)，因此，學(xué)生課下會(huì)主動(dòng)查閱教師給出的大量文獻(xiàn)以備在討論時(shí)可以更好的應(yīng)用于解決生產(chǎn)或科研問題。

模塊化小組討論教學(xué)模式能夠提高學(xué)生的表達(dá)能力和隨機(jī)應(yīng)變。傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)知識(shí)有只可意會(huì)不可言傳的現(xiàn)象[10]，而討論是知識(shí)輸出過程，需要將意會(huì)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為語言后準(zhǔn)確表達(dá)[11]。在此過程，學(xué)生的語言組織能力、口頭表達(dá)能力會(huì)得到鍛煉和提高。在討論過程中，學(xué)生間會(huì)提出不同的問題和異議，學(xué)生需要快速整合歸納相關(guān)知識(shí)后作出解答，提高其隨機(jī)應(yīng)變能力。

模塊化小組討論教學(xué)模式拓展學(xué)生的知識(shí)面。學(xué)生不僅能夠掌握大綱內(nèi)知識(shí)，在文獻(xiàn)調(diào)研的過程中能夠關(guān)注到學(xué)科熱點(diǎn)和實(shí)際生產(chǎn)問題。在討論話題6針對(duì)整個(gè)動(dòng)物胚胎工程教學(xué)內(nèi)容的綜合性討論話題中，有學(xué)生提出CRISPR/Cas9和CRISPR/Cpf1可以應(yīng)用于改良動(dòng)物的抗病性并且提出具體構(gòu)想方案，能夠?qū)⒖蒲袩衢T技術(shù)應(yīng)用于解決生產(chǎn)問題，說明模塊化小組討論教學(xué)模式在拓展知識(shí)面的同時(shí)，能夠提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

總之，與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，動(dòng)物胚胎工程的模塊化小組討論教學(xué)模式有利于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣培養(yǎng)和自學(xué)的能力培養(yǎng)、將知識(shí)學(xué)以致用，提高表達(dá)能力和隨機(jī)應(yīng)變的同時(shí)，拓展知識(shí)面和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。最終為教學(xué)質(zhì)量的提高提供有效的教學(xué)參考。