基于项目驱动教学的中药学专业本科生科研能力培养初探

2022-03-12 08:10:18 | 浏览次数：

【摘要】笔者针对中药学学科建设特点、本科生能力培养要求及教学现状，提出一种基于“项目驱动”的实践教学方法，并从项目来源和选择、项目设计、项目实施等方面对项目驱动教学过程进行了研究与实践探索。研究表明，项目研究方案设计和实施往往多人协作完成，结合科研课题进行项目驱动教学能极大地激发学生的创新意识和科研热情，有效培养学生发现实际问题、分析问题和解决问题的能力，这些都有助于中药学专业本科生科研能力的培养与提升。

【关键词】教学方法；项目驱动；科研能力

【中图分类号】R28 【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517（2016）13-0084-03

建构主义（Constructivism）理论认为，知识不是通过导师传授得到的，而是学习者在一定的情境（即社会教育文化背景）下，借助他人（包括导师如教师、教授或资深教育者，同学或对同一课题同一方向感兴趣的学习伙伴）的帮助，利用必要的理论资料或实践工具，通过意义建构方式获得的。核心观点是：学习者要想获得成功，必须自动自发去发掘和转换复杂信息[1]。项目驱动教学法是基于建构主义理论基础上的一种新型教学法，与传统教学模式有所区别，它是通过面对实际需要解决的实际问题而实际存在的科研项目进行教学，突出以培养学生理论联系实际并解决实际问题能力为目标的教学理念，让学生在亲身参与导师负责的实际项目中展开理论学习和实践活动，学生从参与开始就处在面对和发现实际问题的情景中，从而能自发的学习理论、主动寻找研究资料、互相讨论学习成果、敢于并善于提出解决方案、在实践中掌握知识并不断完善解决方案；学生在项目研究过程中遇到的实际问题的驱动下，能够主动的学习理论知识和相关技术，在解决问题的项目实践中发现问题并积极思考，其思维探索能力、个人求解能力和协作处理复杂多任务的能力可以得到极大的锻炼和提高。同时，指导教师在整个项目驱动教学实践过程中，提升了项目管理能力和教学能力，教育和启发了学生有计划有步骤的实现项目目标，鼓励学生在实现项目目标的过程中自动自发的进行理论和实践探索[2-3]。教学相长，学生的理论水平和专业实践能力、创新及探索意识、项目管理等综合素质将随着任务问题的逐步解决和项目整体目标的达成得到锻炼和提高[4]。

中药学专业是一本对理论联系实际要求很高的复合型专业，要求学生不但掌握理论知识，还能熟悉并掌握各种实验技能，发现实际存在的问题并提出科学的解决问题的方案。中药科研项目是具有中药学特殊特征的科学研究工作，每个项目有其特有的的立项依据、专业性很强的研究内容、特殊的研究目标、面向实际的需要解决的关键技术问题、拟提出的研究方案和相关的可行性分析等。具体到学生科研能力的培养上，以科研项目为对象，先由教师对项目进行分解，并针对不同学生的科研水平和实践能力给予适当的讲解和指导，然后分组就各自的细化的项目行动项进行文献查询、实验方案设计、科研讨论、项目再分解及协作完成等，让学生在项目实施过程中提高实验技能和科研能力，同时也培养学生自主学习能力和团队协作精神[5]。

1 项目驱动教学的培养模式

1.1 项目来源和选择原则在项目驱动教学模式中，项目的来源和质量对教学效果影响显著。项目一般选择原则是具有较强的应用性、可行性和一定的挑战性，应注重培养学生综合运用知识与技能的能力。中药科研项目主要来源于国家或省部级的纵向课题中的子项目或任务分工，部分来自校企合作课题（纵向、横向）。项目选题过小或过于简单会失去项目教学的意义，难以达到培养学生综合能力的目的；反之，选题过大或实验指标过高，会使学生无从下手、望而生畏，从而丧失勇气和信心[5]。例如，将2015年公益性行业科研专项项目分任务《广金钱草优良品种选育方法及种植控制技术研究》中EMS诱变育种的部分内容设计驱动教学项目《EMS诱发广金钱草突变体库的构建》，既有综合性、可行性，又兼具探索性与趣味性，学生反映良好。

1.2 项目设计在设计项目时，可将一个科研项目划分为若干个相互独立又相互联系的子项目，再将每个子项目分解为多个任务单，每个任务单通过设置相应的问题情景引出任务。项目的设计侧重综合应用性，交融结合学生所学或即将学习的知识，并注重不同学科之间内容和知识的横向整合，提高学生对新旧知识融会贯通的综合应用能力和实践能力[6]。例如，《EMS诱发广金钱草突变体库的构建》一项目就将药用植物学、分子生物学、中药栽培学、植物生理学、植物组织培养技术、分子标记技术和植物病原体抗性鉴定技术等学科和技术结合起来，综合应用性强，学生在项目设计的过程中将已学的知识综合应用，并通过查阅书籍和文献，学习很多未知的知识和技术。

1.3 项目实施

1.3.1 公布实验项目提前一个月向学生公布实验项目内容及要求，同时成立指导教师小组，学生以3～4人自由组成实验小组，教师根据已参加本校“本科生参与教师科研项目”的学生的专业和其个人兴趣，分配实验项目给每个实验小组。同时，指导教师所在的实验室做好实验准备工作。

1.3.2 制定项目实施方案学生在教师指导下学习查阅文献的方法，了解相关研究的国内外现状，制定初步的项目实施方案，包括研究目的和意义、研究内容、技术方法、预期结果和可行性分析。教师根据方案设计的可行性以及实验室所具备的条件对实验方案提出建议，引导学生进行小组讨论方案中存在的问题，尽可能让学生提出自己的解决方法，不断修改完善。实施方案制定好后，每组学生首先对本组的方案进行自我评价，对照目标和要求找出存在的问题，以及项目实施过程中每个环节可能出现的问题及对策；然后，每个项目组向所有项目组的同学介绍和展示本组的方案，教师和其他组的同学对其进行客观公正的评价，指出优点和存在的问题[7]。最后，学生按照“广东省大学生创新创业训练项目”要求撰写申报书，以提高自己科研课题申报书写作能力，教师指导学生以此申报书申请相关课题。

在方案制定过程中，对于在学生知识和能力范围之外的实施内容，以及难以解决的部分内容，教师则进行必要的知识讲授和点拨，并提示他们充分查阅文献和参考书籍，并利用搜索工具，进一步深入查找解决问题的有效方法和途径，通过每个有针对性的项目，激发他们的求知欲，充分调动学习积极性和主动性。

1.3.3 实施项目方案项目教学过程的驱动应由教师引导学生完成，让学生的思考推动项目的实施。在项目进行过程中，每一个步骤教师都要引导和组织学生进行关于“要做什么”、“该怎么做”和“怎么做最好”的讨论，然后指导学生按照科学合理的方法进行尝试并学会比较各种方法的优劣。这样既可保证学生掌握完成具体工作步骤的方法，也让学生学会了如何寻求解决方案[8]。教学过程中，根据项目开展情况，导师可采用灵活多样的教学形式或面授、网络、电话等多种途径指导学生，并根据学生的知识基础、个性特点和兴趣爱好的不同，有针对性地进行教学，以真正达到个性化教学的目的[9]。比如，《EMS诱发广金钱草突变体库的构建》项目在实施过程中，学生不断探索、尝试不同的实验方法和解决方案，从中学习和收获很多。其中期总结如下：“EMS诱变后，我们遇到了第一个难题就是组培瓶里生长两个月左右的诱变植株停止生长，或者是长成了愈伤组织，当时实验停滞了较长一段时间，因为要排除培养基配方的原因和其他原因。经过和老师的不断沟通和探讨，最终决定直接播种至泥炭土和珍珠岩的混合基质中，结果种子发芽率较高且长势良好，三个月后植株已进入成熟期，从性状上看已经有变异的趋势；之后便到了筛选和鉴定突变体，前期实验方案是采用流式细胞仪技术筛选，但是结果并不理想，于是我们又尝试根尖染色体切片，但由于此时植株已到成熟期，根尖染色体切片观察效果也不好；后来老师引导我们又查阅大量文献，最终确定采用ISSR分子检测；随后，在提取总DNA的方法上也是试了很多种，采用天根试剂盒和自己配的试剂提取效果都不好，后来根据文献尝试改良CTAB法提取，终于成功提取出质量较好的总DNA；接下来便是选择分子检测的方法，本来是打算尝试用ISSR通用引物，但是又在一篇文献发现有人做过同属植物的ETS-SSR分子标记，便先跟深圳华大基因订购合成了文献中的26条引物，筛选出了6对扩增效果很好的引物，可以很明显的看到变异组条带的不同，出现了变异位点。目前，实验都按照着实施方案一步步进行，结果也在往好的方向发展，非常开心。接下来要做的工作便是大批量的筛选变异植株进行抗病性鉴定。”学生在此过程中，培养了不断尝试、如何寻求解决问题的能力，而且，问题解决后，学生也受到了鼓舞，信心倍增。

1.4 项目总结与评价项目完成后，教师指导学生对数据进行统计分析，学生按照科研论文的形式撰写规范的实验报告和研究论文。同时，每个小组进行成果汇报，重点讨论项目实施过程中所遇到的问题及谋求解决方法的过程，并探讨今后如何改进和提高项目开展方式和实施过程；教师可根据每位学生的学习态度、表现和成果及时地一一进行分析点评，既要肯定学生的表现和成绩，也要针对其不足之处给予建议以促进学生获得更大的提高[10]。通过这样一种“学习-实践-反馈”的过程，学生对项目实施过程中运用到的知识和技术可以更好、更深入的理解和掌握，而且发现问题、解决问题的能力也得到了很大的提高。

2 实施项目驱动教学法的体会

2.1 学生学习热情和信心高涨经过应用项目驱动教学引导学生进行科研项目研究的实践发现，项目驱动教学能够在更大程度上激发学生的学习热情和求知欲，充分调动学生的积极性和主动性，激发和提升他们协作、创新、探索的精神[7]。不仅提高了学习效果，而且锻炼了学生解决实际问题、快速适应实际工作的能力，表现出比过去更大的参与热情和学习主动性。

2.2 提高学生的科研意识和能力项目驱动教学所选学生一般为已进入实验室学习一至两个学期的大二或大三本科生，是在完成了基础课程学习之后进行，学生已具备了一定的理论知识和基本的实验技能。而且，所选项目都是真正存在的项目，已经过评审和论证，可行性高，且综合性较强，没有现成的实验指导书，要求学生必须依靠自己的智慧和创新能力，借助以往所学知识，通过查阅文献、资料，制定出详尽、可行的实施方案，有利于培养学生系统完整的科研思路，锻炼学生的科研意识和能力。

方案实施过程中，实验时间和操作程序都需要学生自行统筹安排，遇到问题需要学生主动思考并跟指导教师探讨解决方案，实验失败可以寻找原因后重新制定方案；在撰写实施方案、论文写作、制作幻灯答辩等多个环节中，学生需要对查阅的信息进行加工，对已有数据进行分析，能有助于提高学生学习信息加工和数据处理的能力。在实验中，学生也能提出了一些目前学科中正在探讨的问题，表现出较强的科研意识和能力。本实验室在2009～2015年期间，通过项目驱动教学实践，多名学生在比赛中获奖或获得校级、省级项目资助，或者撰写的论文已向国内核心期刊投稿，或者获得出国留学或保研资格。所获部分阶段性成果见下表1。

2.3 增强学生团队合作意识项目方案设计和实施往往多人协作完成，从文献查阅、方案设计、项目分工到实验的操作都要求学生在整个过程中都具有良好的团结协作精神。每个学生都熟悉整个科研项目的设计构想，明确自己的设计定位，在较完整理解项目目标的基础上进行有效的科学研究。学生之间必须各自发挥所长紧密合作才能顺利完成项目。绝大多数学生认可了团队协作的必要性，增强了团队合作意识和能力，培养团队精神和领导能力，以及较强的沟通能力和表达能力。因此，结合科研课题进行项目驱动教学能极大地激发学生的创新热情和科研热情，可作为提高、培养学生科研意识和能力的一种行之有效的方法不断深入探究和完善[11]。

3 结语

教学与科研是相辅相成的，教师在以教学为主的同时开展科学研究，一方面可以提高自身的学术水平，另一方面可以获得许多与教学相关的信息，并可以把这些信息及时反馈到教学中去，充实和丰富专业课的教学内容，同时在教学过程中又不断有新问题出现，促使教师去搞科研，这就自然形成了教学与科研相互促进的良性循环[5]。结合科研课题实施项目驱动教学，增强了教师和学生的互动。从教师科研课题中选择项目对学生来说更具有新颖性和挑战性，使学生的学习目标更明确，参与积极性更高。其次，学生在实验过程的创新构想对教师的科研工作也有很大的启发和帮助。总之，项目驱动教学对实现中药学专业教学、培养学生创新意识和科研能力，均不失为一种行之有效的方法。

参考文献

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