基于“PBL”教学方法的高职实践类课程线上教学的探索及应用——以“基因操作技术”为例

朱建晨，田 锦，杨新建，汪长钢

（北京农业职业学院，北京 102442）

0 引言

目前，虚拟仿真、线上云课堂等教学手段，与传统职业教育手段相比给了学生更直观的学习体验，并且也取得了一定的教学效果。但是，随着职业教育课程体系的改革和发展，特别是在线上教学中[1]，现有的信息化教学方法，已经很难适应职业教育教学需求，在实施过程中也存在着实践特点不鲜明、实操性不突出、学生被动接受、师生互动性不强等诸多问题，尤其是针对实践性技能的训练和学习，其教学效果更是大打折扣。这就要求教师针对新问题、结合新形势、应用新方法，并根据不同课程的教学目标来设定具体项目目标，用项目目标来驱动解决问题。学生通过教师指导，以此不断完成任务来解决和驱动问题，进而实现知识和技能的学习[2]。而如何实现上述可能，使线上教学既顺应新时代社会发展背景下教育变革的要求，又突出职业教育中以学生为中心和以实践训练为主导的教学特点，是职教工作者急需思考和解决的问题。

借助超星公司开发的一个基于微服务架构打造的集成课程学习、知识分享，以智能移动终端等设备为依托的一种移动学习平台——学习通客户端，利用学习通中在线学习课程、分组研讨、电子文献资源下载等功能，通过“PBL”教学模式在“基因操作技术”专业课程中的应用进行探究，从而为相关高职教育教学工作者提供经验借鉴。

1 什么是“PBL”教学法

“PBL”教学法是以问题为基础、为导向的教学方法。这种教学方法的应用充分发挥了以学生为主体、教师为主导的教学理念，在调动学生的学习积极性的同时，也在一定程度上推动了教师自身学习能力的提高[3-5]。“PBL”教学方法在教学中，承担了“教”和“学”“师”与“生”的纽带作用，能够不同程度地在教师、教学资料和教学媒体3 种角色中转换。即有利于通过资源的共享对知识进行快速传播，同时又提升了教学效果。最终达到向学习者提供一种不受时间和空间限制的个性化教学支持[6]。简单来讲，“PBL”就是在线上教学中，由学生发出操作指令，由教师忠实完成相应实验操作过程的一种教学模式。同时也是针对职业教育特点，培养高职学生的学习内驱力，因地制宜，因材施教的一种适合学生身心发展规律的教学方法[7-9]。

2 “PBL”教学方法在“基因操作技术——基因扩增检测与纯化”项目教学中应用

结合个人的研究与实践，针对“基因操作技术”这一专业课程实践教学内容，融入“PBL”教学方法进行探索。下面基于“PBL”从学情分析、教学设计、教学实施和教学评价4 个方面进行阐述[10-11]。

2.1 学情分析

授课对象主要是高职生物技术专业二年级学生，学生已经学完“微生物技术”“生物化学”“分子生物学”等基础课程，学生具备了微生物培养，DNA 或RNA 的结构、组成、复制、转录，电泳技术等基本知识和相关技能，具备了对基因进行进一步学习的分子生物学基础。因此，该课程旨在培养生物技术企业基因操作岗位的职业能力，使学生具备核酸的分离与纯化、目的基因的克隆、DNA 体外重组等能力。同时，为了掌握学生真实的知识和技能基础、认知和实践能力、学习特点，课前通过学习通利用在线平台测试、课前调查、仿真测验、课程成绩分析等，实际了解学生前导知识和技能掌握情况，并结合上述结果实时调整教学策略。再结合学生喜欢动手操作，善于从实践操作中获取理论知识，习惯于从动画、视频、网站等掌握提升知识的学习特点，在充分利用学习通平台资源基础上，整合智慧职教、MOOC 等学习资源，为学生提供丰富的、随时、随地可以学习的资源库，以实现课程知识目标、能力目标及素养目标。

2.2 教学设计

课程总体设计思路是结合教学目标，以基因操作的基本过程为主线设计教学项目，以工作任务为载体，按照企业岗位需求，选取合适教学内容。

2.2.1 教学目标

知识目标：通过学习该课程，学生应能理解PCR 技术原理、识记PCR 反应体系各成分及功能、巩固核酸电泳相关知识、复述核酸切胶回收目的与方法。

技能目标：通过课程任务具体实施，学生应能规范、准确构建PCR 反应体系，熟练完成电泳技术相关操作，正确分析扩增产物核酸电泳结果，能按照说明书完成扩增产物切胶回收。

素养目标：通过课程知识和技能的学习与实践，培养学生连续进行生物大实验的专业素养，增强学生实验安全意识、节约意识、责任意识，并具备统筹时间意识和实验条件意识。

2.2.2 教学资源与工具

针对该课程，利用学习通教学平台，自主构建“基因操作”技术课程资源库（包括专业图片、视频、微课、仿真软件、动画等），并配合MOOC、智慧职教等平台资源，满足学生对课程知识和技能的学习需求；同时搭建“基因操作技术”微信公众号，收集并发布和基因操作相关的新闻资料、背景知识、名人传记、党史、专业素养等思政元素资源，提升学生思想认知和境界，满足学生精神方面的需求，落实立德树人的根本任务。而企业微信建立授课班群，用于发放教学资料，并视频直播教学。

2.2.3 教学方法

基于“PBL”方法的在线教学按课程的项目流程为主线进行，以工作任务为先导，以解决各个任务中的具体问题为基础，以学生为主体，以教师为导向，利用启发式、引导式、辅助式教育，调动学生的主动性和积极性，培养学生的技术技能水平[12]。

就该课程而言，课前，教师利用学习通平台，下发课堂任务资料，提出具体问题，学生利用平台资源，自主学习并提出问题的初步解决办法，并可在线上和同组学生或教师进行互动；课中，教师通过企业微信视频讲解工作任务的重点和难点，并组织学生借助仿真软件联系技能，同时引导学生在线分组讨论学习，形成任务实施方案，教师进行解释、补充和评价。课后，教师依据学生的评价结果，有针对性地对学生存在的问题，在教学平台上传特定学习资源，完成学生的个性化辅导；并且，针对学生的总体学习情况，设定不同形式的考核方式，检测学生的学习效果，如课堂汇报、思维导图、总结报告、测试测验、小论文等；同时学生可以利用学习通上的各种多媒体学习资源围绕工作任务反复进行自主的多次学习，并可以在线完成提交作业、测验、考试等各个考核环节。

2.3 “基因扩增、检测与纯化”实践教学项目实施

2.3.1 发布在线学习任务、组建学习小组

在线教学需要与学生进行更多的文字交流。因此，需要按学习进度发布通知文件，包括提前预习通知，知识摸底。

课程以小组协作开展，每组4～5 人，设小组长1 名，教师配合学生操作；其次在前期准备中由非专业条件和专业条件组成，非专业条件使用线上直播平台，学习通和企业微信，主讲教师视频直播拍摄设备，教师与小组学生沟通设备，比如Ipad 及可伸缩支架、蓝牙耳机、记录笔与纸等；专业条件是指教学过程中或教学内容涉及到的专业教学材料（试剂、耗材、设备等），实验涉及：PCR 产物，10 μL移液器及配套枪头，1.5 mL 离心管架，电泳仪，电泳槽，琼脂糖凝胶，废液杯，1×TAE Buffer 500 mL，上样缓冲液，透明胶带，吸水纸等；最后是对学生的要求，以小组形式回顾电泳技术的相关内容，形成具体操作脚本，脚本编制要在小组长的组织协调下进行，小组成员按分工用简练、专业、风趣的语言，在规定学时内呈现出“凝胶制备”“电泳过程”“结果观察”3 个部分工作内容。以具体工作进程依次由一名学生与教师实时视频对话，其他学生做好随时补充发言准备。

2.3.2 实操过程

在学生熟悉课程内容基础上（可通过课前预习、课上讲解、视频学习、仿真练习等），小组线上讨论并形成技能操作实施方案（或操作脚本）。由每组优秀代表按照实施方案或操作流程，借助蓝牙耳机以简洁、精准语言指挥教师完成相应操作，并通过视频设备观察完成进度和完成效果，及时修正；同组学生也通过视频设备观察教师的操作过程，通过录屏、截图、书写等手段记录实验现象、实验结果、存在疑问等作为课后总结讨论材料。也可在操作过程中，线上与主讲教师沟通，及时解决课堂疑问。课堂总结和小组汇报阶段，教师可参与讨论和汇报过程，回答学生与教师针对操作过程的疑问。

2.3.3 注意事项

首先，技能操作实施方案（或操作脚本） 须提前发给教师，使其提前熟悉并做好准备，应用案例对教师专业素质有要求，至少需要具备生物专业背景或对生物实验室比较熟悉的教师执行，否则难以准确地将学生的语言指令转化为专业操作过程。

其次，整个操作环节应安排紧凑，尽量在Ipad摄像头拍摄范围内，教师严格按照学生的指令进行操作，不做任何修改和提示。

2.4 教学评价

学生最终的学习效果评价以形成性评价为主，结果性评价为辅。可以通过学习通平台选择按班级查看这一个班级的课程教学数据，包括课堂积分、签到率、访问量、讨论区帖子数量等，也可以查看每一个学生获得的分数详情。还可以进行学情统计，包括作业、测验、课堂积分、签到率、课程讨论等内容，利用学习通在线学习平台上形成的数据结合教师评价、小组之间互评等多种方式进行评价。

3 “PBL”教学法在“基因操作技术”实践课程教学中的优势

3.1 转变形式，激发兴趣

“PBL”教学方法的运用，改变了原来单调、被动的线上学习方式，拓宽了多元化的学习途径，引导学生不断尝试更积极自主的学习方法，激发学生更主动地参与到整个学习过程。同时，由学生亲自发出操作指令，也可以反映出学生对实验内容的理解和掌握程度。同时，可以有效引导学生主动探究学习，激发学生的学习兴趣，真正让信息化教学手段能够有效地发挥自身作用。

3.2 多种方式，提升参与度

把教学多媒体技术和微课教学融入“PBL”教学方法中，将乏味枯燥的知识点以媒体、视频、图片等多种形式直观地呈现出来，在听觉、视觉等感官上刺激学生，让其更好地理解并掌“基因操作技术”课程的相关知识。教师可以将学生分成几个小组，进行分组合作。尽可能地激发学生在课堂上的主观能动性，不再单纯面对冰冷的实验设备，让学生在这种有“温度”的教学模式下，享受更愉悦地获取知识的体验，并且帮助其在原有知识水平基础上，获得更大的提升。

3.3 主动探讨，强化教学效果

在教学过程中发现，“这种形式也有其局限性，学生的主动性受到限制，学生的个别差异性被忽视”[4]。因此，这就要求教师不能单纯地以线上“说明书式”方法进行授课，要训练学生独立设计操作过程基础上，通过指导教师完成操作，加深学生对实验操作核心内容的理解和掌握，再通过最后的汇报，实现学生自主分析和解决问题的有机结合，强化学生在学习中的主人翁意识，强化学生的创造性，不断提高学生的学习能力、合作能力、实践能力。最终“转变学生知识消费者的身份，从而成为知识创造者。”

在熟练完成上述基本过程基础上，教师也可在某一核心知识点或技能考核点增加难度，如由教师人为地主动设置错误点，或者可以在原有功能基础上，鼓励学生在保证人身安全和不损坏实验设备的前提下，大胆思考和创新，开发更多的新方法，尽可能通过灵活多样的实训环节，使学生更加深入地进行学习。

4 线上课程应用“PBL”法教学的反思

4.1 长期根植于教师内心的教学理念和传统的线上教学模式有待转变

随着职业教育改革和信息化教学手段的不断深入，“人工智能时代的教师应强化教育信念，践行终身学习理念；提高角色认识，注重学生创造力的培养；发挥角色优势，关注师生情感对话[6]。”这就要求教师在教学过程中要与时俱进，不断创新教学方法，不断丰富自身的信息化教学手段，用更新颖有趣的方式把知识传授给学生。

同时，还要不断地丰富师资力量，提高教师的招聘“门槛”，在人才引进或招聘过程中，要充分考量应聘者的综合素质，为信息化教学开展提供有效保障。还要加强对现有专任教师的系统培训，让教师在不断学习中进步，提高自身的教学质量。

4.2 教师对讲授内容和教学方法的运用不够灵活

教师在课程线上教学中，不仅要清晰知道自己的讲授内容，更要知道授课的目标。同时，要在教学内容和学生对知识的接受能力等方面考量，采用更科学、更合理的方法进行授课。比如，在学习“基因操作技术”中“PCR 产物的电泳检测”这一内容时，要求学生在理解PCR 原理和能够完成操作过程基础上，会用琼脂糖凝胶电泳检测扩增结果，其重点是电泳过程和电泳结果的分析。电泳过程按照一般的教学思路和方法，采用教师讲解的方式其教学目标很难达到，如果采用视频或动画的方式，再加上教师的答疑解惑，效果则更佳；而对于电泳的分析，则采用教师讲解加图片辅助的方式则更好，因为电泳结果千差万别，目前该方面的素材还不多。对于此教学内容中涉及的技能操作，则采用了由教师扮演的方式，而不是通常的线上虚拟仿真。

4.3 加强专业群相关课程的有机衔接

在教学中，要与“微生物技术”“免疫学技术”“生物化学”等课程有效融合。在教学过程中，可以发挥各个学科的联动作用，通过各种教学方法的运用，促进课程知识相互融合，加强整体性和联动性。比如，教师以团队形式，自主开发符合实际情况的教学案例，当教师准备在课上进行知识拓展的时候，可以让学生在课前就某一方面的课程案例进行思考和梳理，课上进行分组讨论，通过这种教学方式使某一门课程不再是独立的，而是能与其他专业课程相融合的，将线上教学不再仅仅约束在一个方法，而是将线上教学方法转化成了一种激发学生系统学习专业知识高效的学习工具和途径，最终达到高质量地完成教学目标和任务，提高学生的综合素质的目的。

4.4 坚决避免“技术至上”主义

在线上教学运用过程中，很多教师把教育媒体等同于线上教学，从而导致当前线上教学中不断追求技术，而轻视理论的现象发生，使线上教学落入了“唯技术论”“技术至上”的旋涡之中，延缓了线上教学的发展进程。另外，教师还要建设适用于该专业的课程资源和教学案例，避免导致教师产生严重的“教育失语”的可能。

5 结语

“PBL”教学方法是一种从新的视角出发，结合国家职业教育改革发展的要求，充分发挥学生主导地位，更好地实现线上实践内容训练和教学的方法。要想高效地开展“PBL”等教学方法，还要不断评估该方法的教学效果，并以此为依据进行教学策略调整。基于此种教学特点，在教学过程中不断反馈、收集、分析和解决，在实施过程中，对不同课程的教学策略不断进行科学的修正和完善。

除此之外，还要妥善处理现存的问题，并形成有针对性的、科学有效的改进措施。通过不断转变教师教学理念、不断激发学生学习兴趣、改变固有的教学模式、加强专业群相关课程的有机衔接等措施，提高教师在线上教学中运用教学方法方面的教学素养和水平，从而有效提升育人质量。

总之，如何使线上教学不断作为促进教育发展的手段和途径，并成为丰富教学内容和教学方式的重要工具，需要师生、学校、教育部门和全社会多方面的共同努力和不断实践，从而最终达到提升育人效果的目的。