任务教学法在细胞生物学综合实验教学中的实践与探索
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作者:何梅 施翠娥 游牧
摘要 细胞生物学是生物类专业的一门基础课程，实验课尤为重要。根据细胞生物学实验在传统教学中存在的问题，为培养学生自主实验的能力，提高实验课的教学效果，在细胞生物学综合实验中尝试任务教学法，并全程指导任务。研究表明，通过任务教学法在细胞生物学综合实验中的实践和应用效果评价，可以培养学生的自主学习能力，发挥学生学习课程的积极性，提高学生分析问题和解决问题的综合能力，提高教学质量。
关键词 任务教学法;细胞生物学;综合实验教学;教学改革
中图分类号 S-01 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2020）03-0257-04
Abstract Cell biology is a basic course for biology majors， and its experiment course are especially important. According to the existing problems in traditional teaching of cell biology experiment， in order to cultivate students’ ability of autonomous experiment and improve the teaching effect of experiment， we applied the task teaching method in the comprehensive experiment of cell biology and guided the whole process of the task. The research showed that through the practice and application effect evaluation of taskbased teaching method in comprehensive experiment of cell biology， students’ autonomous learning ability could be cultivated， their enthusiasm for learning courses could be brought into play， their comprehensive ability of analyzing and solving problems could be improved， and teaching quality could be improved.
Key words Task teaching method;Cytobiology;Comprehensive experiment teaching;Teaching reform
细胞生物学是生物类专业基础课程之一，目前淮南师范学院生物工程、生物制药、生物科学专业均开设，具有很强的应用性，实验课既能使学生加深对理论知识的理解，又能培养学生的实践动手能力和创新能力[1]。近几年，淮南师范学院细胞生物学实验教学团队教师以自身的科研课题，学生的国家级、省级及校级大学生创新课题为载体，对细胞生物学实验教学内容体系、教学方式方法和考核方法等进行了改革和实践，取得了一些教学效果。在改革和实践中发现应用传统实验教学方法进行教学，对学生自主探索能力的训练严重不足，学生普遍表现出主动学习能力差，动手探索能力较弱，不利于学生对实验学科内容的整体掌握和创新能力的培养。因此，亟待解决的问题就是探索新的教学方法。近几年，淮南师范学院细胞生物学课程综合实验尝试采用任务教学法，该方法既能体现教师的指导性，又能体现学生的主观能动性，可以提高学生的实验技能，培养他们的科研能力。
任务教学法，即以具体的任务组织教学，使学生在实际的教学任务中，激发对实验课的兴趣，调动学生的主动探索积极性，在设计实验方案、探索实验方法、实验运行中运用知识，积极主动地探索完成实验任务[2]。任务教学法使学生自主的认知能力充分发挥出来，使学生的自主学习能力和创新能力得到培养，由于这种方法优点突出，已被广泛应用到语言类[3-4]、计算机信息技术[5-6]等学科的教学中，且前人研究表明任务教学法有利于激发学生学习的积极性，提高学习主动性等。笔者将任务教学法引入到细胞生物学综合实验教学中，以期更好地提高实验教学效果。
1 细胞生物学综合实验教学中任务教学法的实践
在开设细胞生物学综合实验前，学生首先学习基础性实验，如“特殊显微镜的使用和观察”“细胞器的分离和观察”“染色质的定位与定性分析”“动植物染色体标本的制备”等，提前掌握细胞生物学实验中的基础技术，有利于顺利完成实验方案的设计和实验操作任务。
在实验教学中，合适的目标和任务筛选非常重要，可以将学生的综合实验结果作为申报科研项目的参考，也可以作为申报大学生创新课题，还可以作为本科毕业生论文选题的基础。设计任务后，不仅可以训练学生设计实验方案的能力，而且可以培养他们综合解决问题的能力，因而发挥综合实验的科研作用。为了充分发挥任务教学法的作用，在细胞生物学综合实验中的实践步骤按照图1所示进行。
1.1 细胞生物学综合实验项目的选择
应用任务教学法选择综合实验项目应满足以下方面[7]：①应含多个知识点;②应有一定的层次性，由易到难;③应易于操作;④应符合各专业的特点。因此，在安排细胞生物学综合实验的内容时，不仅要遵循任务教学法的原则，而且应考虑到使基础实验技能得到很好的应用。不同专业选择不同的综合实验项目，将教學内容与教师的科研工作结合起来，使实验教学的成果服务于教师的科研工作[8]。例如，生物制药专业侧重“原生质体的分离、纯化和融合”，有利于对新药物的开发和生产，或者“不同环境污染物引起秀丽线虫生殖腺细胞凋亡的检查与观察”有利于药物毒性的检测;生物工程专业可以开发“不同的药物诱导的莱茵衣藻鞭毛再生与观察”，找出对鞭毛蛋白单体组装和去组装的诱导药物;生物科学是师范类专业，侧重于实验技术，开展“药物处理下动物细胞的传代培养及冻存与复苏” 。根据专业选择合适的实验方案，有利于侧重训练专业技能。 1.2 细胞生物学综合实验方案设计
由于学生在基础实验中已经掌握基础实验原理和操作技能，因此，在综合实验中基本的实验操作技能已具备。学生接受任务后，每3～5人为1个小组，选1个组长，首先分工查阅相关文献，再讨论所使用的实验方法，对意见分歧的内容咨询教师，最终集体制定实验方案书（图2）。例如，“不同环境污染物引起秀丽线虫生殖腺细胞凋亡的检测与观察”内容包括实验目的（筛选出能够能诱导秀丽线虫生殖腺细胞凋亡的污染物，并找出最佳作用浓度）、实验材料（线虫品系、药品、仪器等）、实验步骤（方法）、实验预期的结果、实验中关键问题及对策、实验结论以及参考文献等。最后，各组以PPT形式汇报实验方案，教师根据汇报提出意见并确定最终实验方案[7]。
1.3 细胞生物学综合实验操作
根据最终实验方案的内容，各组成员进行分工合作，准备实验材料和耗材，配制实验药品和培养基等，各组实现以学生为主导[8]，根据实验方案灵活支配实验时间。如果在实验进程中学生遇到问题，先组内讨论解决，若无法解决再咨询教师，而教师除每周组织集中答疑外，另外利用微信或QQ等网络平台全程指导，及时解决实验中遇到的问题，纠正不正确的实验操作。教师对学生提出的问题，并不直接给出答案，而是提供几种解决途径，学生根据实际实验情况选择最适合的解决方法，因而学生通过自主实验得到了自由发展的空间，也充分锻炼了学生各方面的综合能力[9]。
1.4 细胞生物学综合实验报告的撰写
实验过程中，学生应及时详细地记录实验数据，还可以采取照片或微视频等形式记录。遇到以前没有做过的实验，应多思考实验操作中每一步骤的关键和意义。通过细胞生物学综合实验的全过程训练，学生能够理解和掌握实验每一步骤的要领，也能明白各实验步骤之间的关联性，充分锻炼了学生的实验综合能力[10]。
另外，实验报告的撰写非常重要，可以反映学生在整个实验过程中的工作态度和能力[11]。实验结束后，对成功的实验结果的，要求学生做好以下工作：①总结整个综合实验的流程;②关键步骤环节及注意事项;③成功的经验。对于未达预期实验结果的，要求学生分析实验过程，找出失败的关键步骤，让学生重做实验。学生需提交一份书面结题报告，报告要求符合科研论文格式（图3），结题报告内容包括实验内容、实验方法、实验结果、分析与实验方案预期结果是否符合并分析原因和总结实验的心得体会等。最后，以答辩的形式进行汇报，由教师和其他小组成员共同点评，锻炼了学生的科研论文写作能力和口头表达能力。
1.5 细胞生物学综合实验成绩评定
综合实验的考核要能反映学生的操作技能，又要能反映学生运用知识的综合能力，因此采用多形式的考核评价方式，并进行实验中全程评价[12-13]，从而促进学生的全面发展。具体内容如下：①实验方案，占总成绩的20%。考评设计实验方案过程中小组分工、文献查阅、方案设计、创新能力、PPT汇报等，以考核学生设计实验的综合能力。②实验过程，占总成绩的50%。考评实验方法、实验技能、实验记录、出勤率、协调讨论和团队协作等，以考核学生的观察能力、操作能力和分析能力。③实验结果，占总成绩的10%。考评包括实验结果分析、实验成败总结能力等，以考核学生分析问题、处理问题的综合能力。④实验报告，占总成绩的20%。考评包括实验报告、实验体会、实验收获、实验经验、实验出现的问题等，以考核学生编写实验报告的能力。采用多环节考核实验，可以科学地评定任务教学法下学生的细胞生物学综合实验成绩。多环节考核调动了学生上实验课的积极性和主动性，有利于培养具有科学素质的创新人才。
2 任务教学法在细胞生物学综合实验教学中的应用效果评价
2015级生物制药专业62人、2016级生物制药专业63人和2016级生物科学专业74人，各专业各年级均为2个班，平行班中1班进行传统教学法，2班进行任务教学法。按照实施任务教学法后的细胞生物学综合实验成绩评定标准进行考核，得到传统教学法的93个同学和任务教学法的104个同学的成绩，利用 SPSS 19.0软件对实验成绩进行统计分析，组间采用t检验。从表1可以看出，采用任务教学法的实验总成绩较传统教学法明显提高，优秀率明显上升，及格率显著降低，且与传统教学法相比存在显著差异（P<0.05）。
应用任务教学法后，细胞生物学综合实验学生问卷调查见表2。6個班共197个学生的问卷调查，回收问卷192份。由表2可知，所调查的8项内容选“是”的均是任务教学法显著大于传统教学法的，表明实施任务教学法后能很好地调动学生学习细胞生物学实验的积极性，培养科研意识和创新意识，有利于培养团队协作精神[14]，并且还利于加强实践动手能力和对理论知识的记忆和综合掌握。
任务教学法实施后，教师也获得了很多宝贵的经验，并可利用学生综合实验中的一些显著结果作为前期研究基础申报项目，获得了较好的效果。总而言之，将任务教学法在细胞生物学综合实验中实施后，显著提高了学生的细胞生物学实验技术操作能力和细胞生物学理论知识的综合运用能力，也提高了教师的业务水平和主导能力，具体表现主要在以下方面。
首先，将任务教学法应用到细胞生物学综合实验教学中，要求各小组先确立实验的目标任务，即规定筛选教学任务，通过一系列的实验操作，得出实验结果，整个过程各环节均为考核目标，纳入实验成绩评定中，大大提升了学生的实验兴趣和实验积极性，也培养了学生主动探索学习的能力。未引入任务教学法的综合实验，缺乏实验的目标任务，其目的仅仅是训练实验操作技能，实验的成败对成绩考核的影响不大。例如，在“药物诱导下莱茵衣藻鞭毛再生”的综合实验中，应用任务教学法，学生们先查阅了相关文献，明确哪些药物能抑制或者促进莱茵衣藻鞭毛的生长，从而筛选出合适的药物，并参考文献设置大致的浓度范围，找到合适的处理浓度范围。最后经过实验过程，得出不同浓度的药物处理对莱茵衣藻鞭毛再生的影响，必须明确莱茵衣藻鞭毛再生之前要进行脱鞭毛处理，乃是微管蛋白的迅速解聚;再生是微管蛋白单体重新组装的结果，最后撰写实验论文。通过此次实验的训练，学生相当于得到了一项完整的科研训练，明显提高了学生的细胞生物学实验综合能力。 其次，若要达到最佳实验效果，在综合实验中使用任务教学法，指导教师要做好充分的准备。在确定任务前，指导教师需查阅大量文献，提前考察各实验方法和实验方案，找出可行的实验思路和实验方案，并了解实验过程中可能会遇到的问题以及解决方法，从而提高教师自身的科研水平。同时，在实验实施过程中，教师从查阅文献到撰写论文全程指导学生，在与学生不断的交流讨论中教学相长。
最后，在综合实验中使用任务教学法，使得细胞生物学综合实验的结果可以转化为科研服务，即在学生的细胞生物学综合实验后，将具有科研价值的实验结果与学科的科研联系起来，可以申报大学生的科技实践创新基金课题，或用于学生的毕业论文。可以筛选出特定药物，比如，对莱茵衣藻鞭毛再生有影响的药品，促进或抑制秀丽隐杆线虫生殖细胞凋亡的药品。应用任务教学法使得学生在主动完成任务的过程中养成主动学习的习惯，培养了学生的科研创新意识，同时有效提高了学生的学习兴趣和效率。
3 结语
淮南师范学院细胞生物学实验课程自独立开设以来，细胞生物学实验教学团队经过不断改革和实践，实验内容体系由验证性实验为主，到验证性、综合性和设计性3种类型模块并存的教学体系;综合模块体现学生的综合实力。应用任务教学法后使原有的细胞生物学综合实验教学由“以教师的教为中心”转为“以学生的学为中心”，活动主体由“以教师为中心”转为 “以学生为中心”，有效提高了学生的设计实验与动手操作能力，也有效提高了學生的综合分析和解决问题的能力。将任务教学法引入细胞生物学综合实验教学中，可以将合适实验结果拟用于教师科研项目和大学生科研项目，充分调动了学生自主学习的积极性，培养了学生的科研能力和严谨的科学态度，也为学生今后从事科研工作或从事其他工作打下了坚实的基础。
参考文献
[1] 王洁，张智海，蔡亮.启发式细胞生物学实验教学的设计与尝试[J].中国细胞生物学学报，2017，39（10）：1329-1337.
[2] 余祖华，丁轲，程相朝，等.任务教学法在动物免疫学实验课程教学中的应用[J].黑龙江畜牧兽医，2015（12）：144-145.
[3] 王婷.任务教学法应用在高职商务日语专业教学的思考[J].中国多媒体与网络教学学报，2019（4）：156-157.
[4] 卜杰民.任务教学法在大学英语课堂教学中的应用[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2005，22（5）：99-101.
[5] 周梅梅.任务教学法在传感器技术课程中的应用[J].天津职业院校联合学报，2017，19（1）：85-89.
[6] 邓洁华.浅析任务教学法在计算机应用基础教学中的应用[J].电脑知识与技术，2017，13（9）：150-151.
[7] 施翠娥，颜守保，叶龙贵.任务教学法在微生物学综合实验教学中的实践与探索[J].淮南师范学院学报，2018，20（2）：109-113.
[8] 李文强.关于高等院校细胞生物学本科实验教学的几点体会[J].中国培训，2016（16）：194.
[9] 孙铮，孙媛，王茜，等.探索细胞生物学综合性实验课促进科研与教学的紧密结合[J].中国细胞生物学学报，2016，38（6）：715-720.
[10] 王宏刚，陈成彬，王春国，等.综合院校“细胞生物学实验”教学改革探索[J].实验技术与管理，2014，31（1）：191-193.
[12] 赵战芝，谭健苗，张弛，等.任务教学法在机能实验学教学中的应用[J].中国高等医学教育，2016（5）：106-107.
[13] 欧阳玉祝，蒋剑波，王广成.协同创新背景下的实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2016，35（1）：173-175，205.
[14] 魏天娇，王艺儒，黄森.在农科无机及分析化学教学中应用任务教学法的成效与思考[J].安徽农业科学，2012，40（32）：16014-16015，16018.
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