劉金豐 蕭允藝

［摘 要］分子生物學實驗作為分子生物學理論應用于實踐的橋梁，肩負生物專業(yè)實踐型人才培養(yǎng)的重任，但傳統(tǒng)教學模式已無法滿足人才培養(yǎng)的要求。文章提出把目標問題導向式教學理念融入分子生物學實驗教學，以課程目標為導向、以學生為中心、以五類目標問題為引領開展課程教學，旨在更好地滿足當今快速發(fā)展的社會對生物工程專業(yè)人才的需求。

［關鍵詞］分子生物學實驗；目標問題導向式；教學創(chuàng)新

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）16-0063-04

分子生物學是在分子水平探究核酸、蛋白質等生物大分子結構、功能、規(guī)律及其相互作用的課程，與基因工程、生物化學、遺傳學、微生物學等課程緊密聯(lián)系與交織，是生物學的前沿與生長點[1]。而分子生物學實驗是基于分子生物學理論課開設的一門實驗課程[2]。實驗教學是理論課堂教學延伸的教學實踐，是“授人以魚不如授人以漁”的試煉場。通過實驗教學，理論得以應用于實踐，加深了學生對理論知識的理解，使學生的科學探究思維與能力得到鍛煉。分子生物學實驗在生物技術與生物工程人才培養(yǎng)中占據(jù)重要的地位。該課程教學目標為使學生了解和掌握分子生物學相關基礎實驗與前沿實驗的基本原理、操作技能和應用范圍，提高學生的實驗動手能力、獨立分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)造性思維能力[3]。分子生物學是自然科學中發(fā)展最迅速和最具活力的前沿領域之一，分子生物學研究技術的不斷發(fā)展，對相關本科實驗教學提出了更高要求[4]。

然而，傳統(tǒng)的分子生物學實驗教學模式一般按照“實驗預習—課堂講解—學生操作—報告撰寫”的模式進行實驗教學。學生沒有明確的實驗操作目標，被動地按既定步驟開展實驗，缺乏問題意識與學習興趣，課堂學習效率低，不能保證實驗教學目標的有效實現(xiàn)，因此，教學改革勢在必行?！耙詫W生為主體、以問題為中心”的目標問題導向式教學是近年來較為重要的一種教學模式[5]。教師圍繞教學目標精心設計五類目標問題：基本問題、重點問題、難點問題、實踐問題和拓展問題，把課程內容轉化為目標問題，引導學生深入思考，充分調動學生學習的主動性，在解決問題的過程中達到傳授知識的目的，使學生綜合能力和素質得到提升[6]。結合廣東石油化工學院多年來分子生物學實驗教學的現(xiàn)狀，本文以該課程的教學設計為例，探討了目標問題導向教學法在實驗課程教學中的應用。

一、傳統(tǒng)分子生物學實驗教學存在的問題

以廣東石油化工學院為例，分子生物學實驗課程是面向生物工程系本科大二學生開設的，該階段的學生已經(jīng)具備一定的分子生物學理論基礎，但缺乏實踐經(jīng)驗。教師往往需要在課堂上花費大量的時間講授實驗目的、原理、操作流程等，剩下來留給學生自己動手操作的時間較少。另外，在實驗操作過程中，部分學生對于實驗原理、步驟等實驗內容并沒有深入的理解，面對陌生的儀器設備及其復雜的操作，會感覺無人下手，無法將理論知識融入實驗操作，在小組學習中成為旁觀者，缺乏對實驗內容、實驗設計等方面的獨立思考及小組配合，不能及時發(fā)現(xiàn)實驗過程中發(fā)生的突發(fā)問題，導致實驗結果差強人意。

這種傳統(tǒng)的 “以教師為中心”的教學模式導致學生被動地接受知識，缺少對實驗內容的深入思考和探究。學生人數(shù)多，受教學資源和實驗課時等條件的制約，一部分學生難以觀察到操作的細節(jié)，影響了其對實驗內容的理解及自主操作。長此以往，部分學生會感覺課程較為枯燥乏味，失去學習的主動性。實驗教學要想有效地提升學生實驗能力，需要引導學生親自進行實驗操作。實驗教學若不能引導學生主動參與其中，提高學生的動手操作能力，那將違背專業(yè)人才培養(yǎng)的初心。如何改革傳統(tǒng)的教學模式，采用先進又接地氣的課程教學模式來提高學生的實驗興趣，是高等院校教師進行思考和探索的方向。

二、目標問題導向式教學模式

（一）目標問題導向式教學理念

目標問題導向式教學模式是一種以目標問題為導向，利用目標問題組織教學的創(chuàng)新型教學模式。所謂目標問題就是為促進國家、學校及專業(yè)三個層面人才培養(yǎng)目標的有效達成，圍繞課程知識體系設計的課程教學問題。目標問題導向式教學模式是指教師利用五類目標問題組織教學，通過課前推送基本問題引導學生自學；課中討論重點問題、難點問題和實踐問題，按照小組討論、分享匯報和教師點評三個環(huán)節(jié)展開；課后督促學生繼續(xù)完成相關目標問題學習以及對課程進行評價。這種“以學生為主體、以問題為中心”的教學模式使沉悶的課堂教學有了生機和活力，能充分調動學生的主觀能動性，學生在剖析問題和解決問題的過程中，科學思維和創(chuàng)新能力也將得到較大的提升。

（二）五類目標問題設置原則

在教學實踐中，基于基本問題、重點問題、難點問題、實踐問題和拓展問題這五類目標問題，筆者把課程內容體系、目標素質要求轉化為目標問題體系[5]，如圖1所示?；締栴}為應知應會的問題，教師在課前給出答案，課上不講，學生通過自主學習就能掌握本節(jié)課的基本知識、基本原理等。重點問題為必須重點掌握的問題，學生通過閱讀教材找答案。難點問題為重點問題的進一步升華，強調問題設計技巧、激發(fā)學生學習興趣，學生通過自學可找到相關的解題線索，但需要教師組織討論、進行引導才能突破，注重對學生科學思維能力的培養(yǎng)。實踐性問題為理論聯(lián)系實際的問題，學生可以利用所學知識解決日常生活及實際中的問題。拓展問題為知識點的延伸，可以是素質綜合問題，也可以是重點、難點綜合問題等，注重學生知識遷移和創(chuàng)新應用。目標問題導向式教學理念有助于師生在教與學的過程中形成問題意識，使學生在生疑、質疑、解疑過程中提高能力[7]。在目標問題導向式教學過程中滲透五大目標問題，每一個教學環(huán)節(jié)都至關重要，除了對基礎知識點的掌握、將理論應用于實踐，在拓展問題中對思政元素進行挖掘也是重要的組成部分，如何在非思政課程中開展課程思政的建設，使二者同向同行，值得各位教師深入探究[8-9]。

三、目標問題導向式教學融入分子生物學實驗

以實驗“植物基因組DNA的提取、純化、檢測”為例，詳細介紹目標問題導向式教學法在分子生物學實驗教學中的應用。本課程的教學目標為掌握植物基因組DNA的提取、純化、檢測的基本原理、方法和操作；培養(yǎng)學生科研思維、創(chuàng)新能力和嚴謹?shù)目蒲凶黠L，為做好相關科研工作奠定了良好的基礎。本課程的主要內容為基因組DNA提取的方法及前沿；試劑盒提取植物基因組DNA的原理和方法；瓊脂糖凝膠電泳分離與檢測基因組DNA?；谀繕藛栴}導向式教學理念，構建了“知識的導入（課前推送目標問題）—知識的深度學習（課中討論重點問題、難點問題和實踐問題）—知識的鞏固提升（課后推送拓展問題）”的教學模式。

（一）課前準備

圍繞課程教學目標，結合具體授課內容，緊扣育人目標要求，教師在課前精心設計五類具有針對性、啟發(fā)性、時代性的目標問題。運用目標問題組織課程教學，一切教學活動圍繞目標來展開。教師課前通過雨課堂平臺向學生推送目標問題、在線慕課視頻等預習資料，將學生進行分組，每組3～4人，各小組在線上進行課前自主學習，該部分內容主要圍繞知識目標展開。學生通過課前完成對基礎知識的學習，對相關課程知識體系有基本的構建，這有助于提高學生自主學習的積極性，提升課堂效率。以實驗“植物基因組DNA的提取、純化、檢測”為例，筆者設計了五類目標問題，包含14個具體問題。

1.基本問題

（1）什么是基因組DNA？（2）常見的植物基因組DNA提取方法有哪些？（3）基因組DNA提取有哪些前沿方法？（4）什么是瓊脂糖凝膠電泳檢測？（5）實驗需要用到什么儀器？儀器的安全操作規(guī)范是什么？（6）實驗需要用到哪些危險化學品？操作過程中如何做好個人防護措施？（7）本實驗還需注意哪些安全問題？

這幾個基本問題在實驗講義中有直接表述，學生可以通過課前預習直接找到答案?；締栴}向學生展示了課堂教學目標、教學內容、教學方法及過程，學生帶著這些問題有目的地預習，有助于為接下來的實驗操作奠定堅實的理論基礎。

2.重點問題

（8）基因組DNA提取及電泳成像的原理是什么？

重點問題的解決是本節(jié)課程學習的關鍵部分，學生可以通過閱讀教材找到答案，但是不一定能深刻理解和應用。教師還需要在課堂上進行全面的解讀，引導學生把重點問題解決好，從而達到教學目的。學生在實驗操作前能夠掌握一定的實驗原理，并運用原理進行實驗操作。實驗操作能促進學生進一步理解實驗原理。

3.難點問題

（9）提取過程中加入的每一種試劑的作用是什么？對實驗結果的影響是什么？

難點問題需要師生共同去解決，課堂上教師啟發(fā)式引導學生一步步找出突破問題的方法，得出答案。分子生物學實驗一般都會用到很多不同種類的試劑，學生必須明確每個實驗操作流程中所需的每一種試劑的作用以及操作失誤后可能對實驗結果產(chǎn)生的影響。

4.實踐問題

（10）基因組DNA提取在科研和醫(yī)學等方面有什么應用？（11）什么是人類基因組計劃？提取人類基因組DNA有什么意義？

分子生物學與人類生活和生產(chǎn)息息相關，本節(jié)課程的實驗教學除培養(yǎng)學生實驗操作技能外，還承擔著實驗理論和道德素質培養(yǎng)的教育任務[10]。讓學生懂得生物技術在生活、生產(chǎn)等方面的應用價值，增強學生的社會責任感。

5.拓展問題

（12）一般是如何提取、純化、檢測動物、微生物基因組DNA的？它們之間有什么區(qū)別？（13）能否嘗試用思維導圖來完成實驗報告？（14）結合廣東石油化工學院的實際情況，提出本實驗有哪些需改進的地方？

以植物基因組DNA為例，比較不同種類的生物基因組DNA提取、純化、檢測的區(qū)別，通過討論、分析、比較等學習方法提升學生的生物學實驗操作技能，發(fā)現(xiàn)生物學實驗的共性規(guī)律，能夠類比應用于其他同類學科中。要求學生利用思維導圖來完成實驗報告，引導學生構建該實驗課程的基本知識體系，提高學生的邏輯思維能力。另外，結合廣東石油化工學院的實際情況，鼓勵學生思考現(xiàn)有實驗有哪些需要完善的地方，培養(yǎng)學生分析、解決實際問題的能力。

（二）課堂授課

通過課前開展線上實驗理論學習，學生能有效地將理論和實踐相結合，提高了線下課堂的學習效率。上課前，學生針對雨課堂發(fā)布的重點問題、難點問題和實踐問題，通過各種途徑收集相關資料。在授課過程中，教師以抽簽的形式確定每組討論的問題。小組在討論過程中如遇到困難，教師可以適當給予引導。學生討論完成后，教師在各小組內隨機進行點名，由被點名學生匯報討論結果，教師根據(jù)各小組的匯報情況，引導學生進行深度學習，從而有效解決目標問題。這些問題內容涵蓋實驗核心理論知識、實驗操作需注意的細節(jié)和可能出現(xiàn)的突發(fā)狀況等，學生通過對目標問題的認識、分析和解答，為接下來的實驗操作奠定良好的理論基礎。基于線上和線下教學的深度融合，在實驗操作的過程中，學生可以分組錄制實驗視頻、拍攝實驗關鍵或易錯環(huán)節(jié)照片，并將其上傳至班級學習交流平臺，實現(xiàn)資源共享，便于其他學生在交流過程中可及時發(fā)現(xiàn)問題并做出調整。教師可以通過交流平臺掌握學生的情況與實驗進展，有針對性地對學情進行分析，及時做出評價，做到有針對性地糾正學生實驗過程中存在的錯誤。

（三）課后輔導

根據(jù)課前的預習和課堂教學效果，教師有針對性地向學生推送個性化拓展問題，要求學生通過課外查閱相關文獻和書籍，提煉有效信息，嘗試解答問題，同時鼓勵、引導學生進行討論，并對討論結果進行總結。學生可以在雨課堂討論區(qū)發(fā)表自己對問題的看法，教師做出點評。課后學生將實驗報告整合成思維導圖，如圖2所示，借助思維導圖完成實驗報告。通過這種方式，使實驗內容更加清晰易懂，有效提升了學生的思維，有助于學生對知識體系的構建。同時，有助于教師反思課程評價、深化思考，持續(xù)改進教學方法。

（四）學生評價方式

在教學過程中采取過程性評價和終結性評價相結合的方式對學生進行綜合評價。

1.過程性評價

主要為學生平時成績，占總成績的60%。平時成績包括線上課前、課后測試成績等，重點考查學生利用網(wǎng)絡學習平臺獲取分子生物學實驗理論知識的情況；在線下課堂觀察學生實驗過程的操作步驟以及學生分析、解決實驗問題的能力。

2.終結性評價

主要為實驗報告及平臺總測試的成績，占總成績的40%。重點考核學生對實驗的理解程度和分析結果的能力。

四、結語

筆者針對課程改革進行了線上問卷調查，90%以上的學生認為教學模式新穎，授課內容聯(lián)系緊密，邏輯性強，較容易接受。在教學過程中能緊跟教師的思路，且對知識點的掌握更加牢固，做題時的思路更加清晰。另外，課程過程性考核顯示大二年級學生第二個學期課堂參與度為100%，學生學習該門課程的積極性明顯提高。

目標問題導向式教學的核心關鍵在于問題的設計，巧妙生動地將思政元素自然融入目標問題，實現(xiàn)“育人無聲”的效果。在目標問題導向式教學模式下，學生參與度較高，課堂氣氛比較融洽，師生溝通順暢，實現(xiàn)了預期的教學目標和培養(yǎng)目標。今后還需要堅持將目標問題導向式教學理念融入分子生物學實驗教學，不斷優(yōu)化創(chuàng)新，通過實踐教學不斷豐富教學成果。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：蘇祎穎］