陳 祥，敖 政，趙佳福，龔 婷

（1.貴州大學 動物科學學院／高原山地動物遺傳育種與繁殖教育部重點實驗室，貴陽 550025；2.貴州省動物遺傳育種與繁殖重點實驗室，貴陽 550025）

家畜繁殖學是高等農(nóng)業(yè)院校動物科學專業(yè)必修的核心主干課程，課程具有很強的實踐性和操作性，可為豬生產(chǎn)學、牛生產(chǎn)學、羊生產(chǎn)學、禽生產(chǎn)學等課程的學習提供相關的理論知識和技能基礎。在傳統(tǒng)的家畜繁殖學實驗教學模式中，存在教學形式單一、教學內(nèi)容枯燥、學生學習興趣不強等問題，導致學生缺乏學習主動性，且大部分學生的基本實驗技能薄弱。如何讓學生掌握繁殖實踐技能、增強學習興趣，是家畜繁殖學教學實踐改革的重點。為提高學生的學習興趣，加強學生的自主學習能力和協(xié)作能力，貴州大學動物科學學院家畜繁殖學課程組（以下簡稱“本課程組”）在家畜繁殖學實驗教學中進行了相關的教學改革與實踐創(chuàng)新?；趩栴}式學習教學方法（problem-based learning，PBL）是一種以學生為主體設計學習情境的教學模式，注重培養(yǎng)學生解決問題的能力。本課程組在2018級和2019級動物科學專業(yè)家畜繁殖學實驗課程中使用了PBL教學方法，實踐表明該方法能夠激發(fā)學生對科研的興趣，提升學生分析和解決問題的能力及團隊協(xié)作能力，獲得了較好的教學效果。

1 PBL教學模式

PBL教學法是1969年美國神經(jīng)病學教授H.S.Barrows提出的一種翻轉(zhuǎn)課堂教學方式，它是以提出問題為基礎，以學生為中心，教師引領、指導學習小組進行討論，以培養(yǎng)學生主觀能動性和自我學習能力為教學目標的一種全新啟發(fā)型教學模式。PBL注重的是學科的核心概念和原理，通過設置問題場景，實現(xiàn)提出問題、規(guī)劃方案、解決問題、歸納總結(jié)、評價反思、提出新問題、解決新問題的探索性學習循環(huán)，教師由“傳授者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸笇д摺保伞鞍芽卣摺鞭D(zhuǎn)變?yōu)椤皡⑴c者”，促使全部學生都參與教學中，要求學會借助多種輔助資源完成目標問題或拓展任務，提高學生的自主學習能力和邏輯思維能力，達到預定教學目標，最終實現(xiàn)提升學生綜合素質(zhì)的目的。國內(nèi)外學者發(fā)現(xiàn)，在許多應用型課程中實施PBL教學法可以提升學生對課程知識的“獲得感”，有效提高教學質(zhì)量。

2 家畜繁殖學傳統(tǒng)實驗教學模式存在的問題

2.1 教學方法相對單一，教學內(nèi)容有待改進

在目前家畜繁殖學實驗教學過程中，教師采用單一的、以教師為中心的填鴨式教學方法，忽略了學生的主體地位。在實驗內(nèi)容的設置上，多數(shù)是原理性和驗證性實驗，缺乏綜合性、設計性和創(chuàng)新性實驗，且實驗試劑和材料的準備基本上由教師完成，學生只是機械地按照實驗步驟完成實驗，達不到對學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)目的。

2.2 實驗基礎條件受限，教學效果不佳

實驗教學經(jīng)費不足、實驗儀器設備老舊、教學實踐基地配套設施落后、養(yǎng)殖環(huán)境差等問題是影響家畜繁殖學實驗教學質(zhì)量的重要因素。以母牛直腸檢查實驗為例，該實驗在特定時間內(nèi)僅能供部分同學動手操作，大部分同學只能觀看教師的示范教學，導致多數(shù)學生的實驗教學水平仍然停留在理論層面?，F(xiàn)有的實驗教學資源也不能同時滿足所有學生的教學需求，導致某些實驗課程變成了參觀課程，達不到學生實驗操作能力提升的目的。

2.3 實驗教學考核方式單一，學生學習積極性不高

家畜繁殖學的實驗課程考核方式主要以實驗報告和考勤為主，但是實驗報告不能全面體現(xiàn)學生對實驗內(nèi)容的了解和掌握，照抄實驗報告、套用實驗結(jié)果的現(xiàn)象屢見不鮮。此外，家畜繁殖學的實驗教學要求學生必須與家畜動物密切接觸，如母畜發(fā)情鑒定、人工授精、妊娠檢查等實驗，有些學生可能會因為養(yǎng)殖環(huán)境臟、怕受傷或感染人畜共患病等原因而將自己作為參觀者，動手的積極性不高，不利于激發(fā)學生學習動力和探索欲望，也缺乏對實驗內(nèi)容和優(yōu)化操作步驟等思考。因此，開展家畜繁殖學實驗教學改革對于提高學生學習興趣和提升實驗教學效果尤為重要。

3 PBL實驗教學模式的構建和實踐

3.1 教學準備

前期教師需要對學生進行PBL教學方法宣教和科研專題講座，包括文獻檢索、實驗設計、實驗操作、論文撰寫等內(nèi)容，使學生具備進行PBL的技能基礎，提升參與實驗的主動性。在理論教學中根據(jù)學情分析和基本知識測驗，并結(jié)合學生性格進行分組，每組8～10人，每個組內(nèi)學生間能夠相互促進和優(yōu)勢互補，家畜繁殖學課程實驗教學設計見圖1，同時配備多名碩士研究生輔助實驗教學。

圖1 家畜繁殖學課程實驗教學設計Fig.1 The experimental teaching design of Livestock Reproduction

3.2 教學思路

教師按照教學大綱要求查閱相關資料，完善教學設計，精煉實驗內(nèi)容，以問題的形式列出提綱，如小鼠超數(shù)排卵后選擇何時沖胚能得到A級胚胎、如何快速計算豬的精子密度、如何通過直腸檢查法判斷母牛是否發(fā)情并確定輸精時間等。教師通過QQ或者雨課堂平臺提前將問題發(fā)給學生，學生通過文獻或技術手冊研讀，通過小組討論設計實驗方案，包括所需動物、試劑材料、實驗器材及詳細的操作步驟，與老師和研究生助教探討實驗方案的可行性，確定實驗方案后學生嚴格按方案開展實驗。學生可通過教師的現(xiàn)場示教和觀看相關視頻盡可能掌握實驗操作技巧，特別是細微的實驗技能。實驗過程中以小組進行分工合作，如進行小鼠超數(shù)排卵及早期胚胎鑒定，可在小鼠飼喂、實驗藥品準備、激素注射、沖胚、胚胎鑒定環(huán)節(jié)進行組內(nèi)分工合作；在精液品質(zhì)檢查，不同比例稀釋后精子密度的計算和精子活力判斷可由組間合作完成，基本技能如精子計數(shù)、胚胎觀察應所有人都參與。教師和研究生助教應觀察和監(jiān)督學生進行實驗的每個環(huán)節(jié)，要求學生將觀察到的實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果和遇到的問題進行詳細記錄，鼓勵學生通過組內(nèi)、組間及與老師的溝通討論，及時發(fā)現(xiàn)問題并調(diào)整實驗方案，最終解決問題。學生在完成實驗后需要及時整理和分析實驗數(shù)據(jù)和圖片，撰寫實驗報告，以PPT形式進行小組匯報，總結(jié)實驗方法和結(jié)果，并進行相應的分析，教師作出進行評判，給出合理建議。

3.3 課程考核和問卷調(diào)查

家畜繁殖學PBL實驗教學的考核由實驗報告、操作考核和結(jié)果展示三部分組成，實驗報告占60%，實驗操作占30%，結(jié)果展示占10%。實驗報告包括過程性考核（如參與實驗是否有積極性、實驗設計是否參考其他資料、是否與他人協(xié)作完成實驗等）、書寫的規(guī)范性和對實驗結(jié)果的理解和分析，而不是僅對實驗結(jié)果進行簡單記錄。操作考核考察學生最基本的一些操作技能，看學生課前準備是否充分。結(jié)果展示部分主要考察學生的歸納總結(jié)和語言表達能力，以及對相關實驗的延展性分析和實驗設計能力。最后需要使用檢驗對各部分結(jié)果進行差異顯著性分析。

采用五分（1～5分）量表評分法實施實驗問卷調(diào)查，具體包括學生對實驗趣味性、創(chuàng)新性、獲得感、技能性、能力提升的內(nèi)容，通過無記名方式填寫。以獲得4～5分的百分比表示對問卷的贊同率。問卷信度分析中Cronbach系數(shù)為0.86，可信度良好，應用χ檢驗分析組間的差異顯著性。

4 PBL實驗教學應用效果評估

在貴州大學動物科學學院，采用PBL家畜繁殖學實驗教學設計，將學生分為傳統(tǒng)組和PBL試驗組進行教學應用評價，以68名2018級動物科學專業(yè)學生為傳統(tǒng)組，采用傳統(tǒng)的以導師為主導的實驗教學方法進行授課；以82名2019級動物科學專業(yè)學生為PBL組，實驗教學全程采用以學生主導的PBL教學方法。應用評價主要包括學生問卷調(diào)查和課程考核評價，需由實驗教師、研究生助教、學生團隊成員、學生本人共同完成，評價內(nèi)容涵蓋實驗設計、實驗操作、實驗報告書寫、結(jié)果展示等環(huán)節(jié)，評價形式堅持定量與定性相結(jié)合、自評與他評相統(tǒng)一、個人與小組評價相協(xié)同，對學生知識和技能掌握程度、自主性學習能力團隊協(xié)作互助意識等進行全面評估。問卷調(diào)查結(jié)果表明，PBL組學生對實驗趣味性、實驗創(chuàng)新性、實驗獲得感、實驗技能性、能力提升等方面的滿意度均顯著高于傳統(tǒng)組（＜0.05），見表1。

表1 學生問卷調(diào)查分析Tab.1 Analysis of student questionnaires

PBL實驗教學中的大部分實驗內(nèi)容都需要學生提前預習，學生需要通過知網(wǎng)、Pubmed、Web of Science等數(shù)據(jù)庫查閱相關的文獻資料，利用視頻和實驗操作手冊熟悉實驗原理和操作技巧，設計相關實驗方案，與實驗老師和研究生助教探討項目的可行性，最終確定實驗方案、開展相應實驗并撰寫實驗報告。對比兩組的考核成績，PBL組的實驗報告得分顯著高于傳統(tǒng)組，見表2。這說明PBL教學法有效提高了學生文獻查閱、總結(jié)和歸納問題以及團隊協(xié)作的能力。

表2 家畜繁殖學實驗教學課程考核成績比較Tab.2 Comparison of the examination results of the experimental teaching courses of Livestock Reproduction

實驗操作評價結(jié)果表明，PBL組學生的參與度提高、實驗操作技能和解決問題的能力得到提升。如小鼠超數(shù)排卵和早期胚胎鑒定實驗中，PBL組會針對“哪些因素會影響小鼠早期胚胎的數(shù)量和質(zhì)量？”等問題進行查閱資料、設計方案和開展實驗、課后討論、結(jié)果展示，而傳統(tǒng)組學生直接按照參考書步驟開展實驗和實驗報告撰寫。PBL教學過程中每個小組得到胚胎數(shù)量和質(zhì)量不均一，師生可以就孕馬血清促性腺激素和人絨毛膜促性腺激素的劑量和注射時間間隔、母鼠健康狀態(tài)、處死時間等重要環(huán)節(jié)進行討論，因而師生的溝通交流、討論熱烈開展，同學間的分工協(xié)作能力和團隊精神得到加強，學生有更多自由空間、有更多機會發(fā)揮自身特長和表達觀點，有利于提高學生歸納總結(jié)和語言表達能力、團結(jié)協(xié)作能力和綜合素質(zhì)。

此外，從期末考試成績也能體現(xiàn)經(jīng)過PBL教學訓練的學生表現(xiàn)出的分析能力的提升，特別是針對簡答題和論述題型，PBL組學生的答題更加具有邏輯性和全面性；記憶型名詞解釋和填空題的得分兩組接近；PBL組學生更能夠針對不同實驗現(xiàn)象提出自己的不同見解，如在問題“提高母豬繁殖力的措施”中，學生可以根據(jù)精子活力、密度、排卵數(shù)、配種時間、胚胎質(zhì)量等因素來闡述問題?？梢钥闯鯬BL組學生的學習主觀能動性明顯增強。PBL教學法還明顯提高了學生參與科研的興趣，學生在課程中學可和掌握了儀器設備的使用、試劑的調(diào)配、實驗數(shù)據(jù)的處理分析等，帶動了大部分學生的積極性，增強了學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。貴州大學學校教務處數(shù)據(jù)顯示，學生參加國家級、省級和校級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的比例明顯增加。通過課外的項目訓練能夠讓學生更加了解畜牧業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，也有助于全方位培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新能力。

5 小結(jié)

PBL教學方法能夠較好地提升學生在文獻查閱、書寫表達、實驗操作、歸納總結(jié)等方面的能力，可為今后學生繼續(xù)升造或者從事生產(chǎn)實踐工作奠定良好基礎。PBL實驗教學實施同樣面臨一些問題和挑戰(zhàn)，比如教師需要投入更多的精力指導學生，導致工作量認定有難度及缺少合適的教學效果評價體系；另外一方面，PBL實驗教學模式強調(diào)學生的主體地位和主導作用，學生需要足夠?qū)嶒灴臻g和實驗訓練才能獲得能力提升，因此實驗實踐教學場所的開放和管理可能是今后高效實施PBL實驗教學、進而培養(yǎng)大學生實踐和創(chuàng)新能力的基本要求。綜上所述，PBL教學法能夠有效提高學生的學習積極性、培養(yǎng)和鍛煉學生自主學習和創(chuàng)新實踐能力、提升家畜繁殖學的實驗教學效果，可為學生下一步開展科研創(chuàng)新實踐項目訓練奠定良好基礎。