基于OBE理念的分子生物學(xué)與基因工程課程教學(xué)改革

張曈　劉曉燕　周玉珍　袁巧云

摘 要 分子生物學(xué)與基因工程是生物技術(shù)和生物工程等專業(yè)的核心課程，傳統(tǒng)教學(xué)模式難以適應(yīng)快速發(fā)展的生物科技領(lǐng)域?qū)Ω咚刭|(zhì)人才培養(yǎng)的需求。本文基于OBE理念，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為最終改革目標(biāo)，開展了授課形式、教學(xué)內(nèi)容、考核方式等方面的改革與實(shí)施，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞 分子生物學(xué)與基因工程 OBE理念 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.07.054

The Teaching Reform of Molecular Biology and

Genetic Engineering Based on OBE Concept

ZHANG Tong， LIU Xiaoyan， ZHOU Yuzhen， YUAN Qiaoyun

（Huaiyin Normal University， Huaian， Jiangsu 223000）

Abstract Molecular biology and genetic engineering are core courses in biotechnology and bioengineering. The traditional teaching model is difficult to adapt to the rapidly growing demand for high-quality personnel training in the field of biotechnology. Based on the concept of OBE， this article aims to cultivate students' innovative ability as the ultimate goal of reform. It has carried out reforms and implementation in the form of teaching， content of teaching， and assessment methods， and has achieved good results.

Keywords Molecular biology and genetic engineering； OBE concept； teaching reform

0 引言

隨著生命科學(xué)的快速發(fā)展，分子生物學(xué)和基因工程已經(jīng)深入現(xiàn)代生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，成為生物科技類專業(yè)的核心課程。[1]通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠從分子水平上認(rèn)識(shí)生命世界運(yùn)作的機(jī)理，明瞭人類和生物圈如何在分子層面和諧共存，掌握克隆和表達(dá)特定基因的實(shí)踐操作技能，了解基因工程藥物和分子治療的原理和應(yīng)用。這門課程更能從哲學(xué)層面上將所有的生命現(xiàn)象統(tǒng)一在一套規(guī)則之中，啟迪學(xué)生的思維，幫助他們構(gòu)建完整的生命科學(xué)世界觀，從而更好地掌握從基因的分離鑒定、克隆表達(dá)到獲得重組蛋白或遺傳改良生物體的完整過程。

近年來，隨著工程教育認(rèn)證在國(guó)內(nèi)的全面展開，OBE理念成為一個(gè)專業(yè)能否通過認(rèn)證的最核心內(nèi)容。OBE是指以產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育模式，在OBE教育模式中，學(xué)生學(xué)到了什么和是否成功遠(yuǎn)比怎樣學(xué)習(xí)和什么時(shí)候?qū)W習(xí)重要。OBE理念的基本原理是：所有學(xué)習(xí)者均成功（Success for All）。這個(gè)理念的邏輯架構(gòu)基礎(chǔ)在于，每個(gè)學(xué)生都是有才能的，學(xué)習(xí)應(yīng)基于合作而不是競(jìng)爭(zhēng)，學(xué)校應(yīng)當(dāng)為每個(gè)學(xué)生找到成功方法。OBE要求學(xué)生通過具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，例如提出項(xiàng)目建議、完成項(xiàng)目策劃、開展案例研究和進(jìn)行口頭報(bào)告等，來展示他們的能力。這樣的任務(wù)，能讓學(xué)生展示思考、質(zhì)疑、研究、決定和呈現(xiàn)的能力。[2]因此，OBE是將學(xué)生置于發(fā)展他們的設(shè)計(jì)能力到完成一個(gè)完整過程的環(huán)境之中。OBE更加關(guān)注高階能力，例如創(chuàng)造性思維的能力、分析和綜合信息的能力、策劃和組織能力等。這種能力可以通過以團(tuán)隊(duì)的形式完成某些比較復(fù)雜的任務(wù)來獲得。

多年來，“分子生物學(xué)與基因工程”的教學(xué)方法是以教師為中心，課堂講授為主要手段，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中始終處于被動(dòng)接受的地位。[3]這種教學(xué)模式?jīng)]有調(diào)動(dòng)學(xué)生自主獲取知識(shí)的能動(dòng)性，忽視了學(xué)生對(duì)于知識(shí)理解的差異，掩蓋了學(xué)生在學(xué)習(xí)與發(fā)展中的創(chuàng)新意識(shí)，不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。基于OBE理念的教學(xué)改革，就是要以學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中的產(chǎn)出為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為最終目標(biāo)，以滿足生物科技領(lǐng)域?qū)Ω咚刭|(zhì)應(yīng)用型人才的需求。

1 教學(xué)改革的目標(biāo)

成果導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)核心是反向設(shè)計(jì)，以最終目標(biāo)（最終學(xué)習(xí)成果或頂峰成果）為起點(diǎn)，反向進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，開展教學(xué)活動(dòng)。教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)不是教師想要教什么，而是要達(dá)成高峰成果需要什么，要按照“內(nèi)外需求→培養(yǎng)目標(biāo)→畢業(yè)要求→課程體系”順序重構(gòu)培養(yǎng)方案，優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)?；贠BE理念的“分子生物學(xué)與基因工程”教學(xué)改革，最終目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。圍繞生物科技領(lǐng)域的行業(yè)需求和學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求，確立了知識(shí)、能力、素質(zhì)三個(gè)層次的培養(yǎng)目標(biāo)層次：

（1）全面和深入理解分子生物學(xué)和基因工程的基本概念、基本原理，較深入了解本領(lǐng)域前沿理論和新技術(shù)；

（2）掌握基因操作的基本技術(shù)、基因克隆和表達(dá)的技術(shù)和策略、基因分離與鑒定等基本原理和方法，熟練進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐操作；

（3）了解生命科學(xué)研究的設(shè)計(jì)思路和基因操作技術(shù)平臺(tái)的應(yīng)用策略，為今后的學(xué)習(xí)和科研創(chuàng)新工作打下良好和扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2 教學(xué)改革的特色

基于OBE理念的“分子生物學(xué)與基因工程”教學(xué)改革，具有“目標(biāo)式導(dǎo)向”、“自主式學(xué)習(xí)”、“過程化考核”的特色：

（1）在教學(xué)過程中，針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出，提出以目標(biāo)為導(dǎo)向的教學(xué)方式，通過結(jié)合實(shí)際問題進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)“目標(biāo)-知識(shí)-能力”的飛躍。

（2）針對(duì)生物科技產(chǎn)業(yè)對(duì)生物技術(shù)、生物工程專業(yè)畢業(yè)生的實(shí)際需求，以自主學(xué)習(xí)和研討的形式增加體現(xiàn)前沿理論和新技術(shù)的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力。

（3）根據(jù)OBE理念的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出驅(qū)動(dòng)教育系統(tǒng)運(yùn)行”的原理，改變?cè)械目己朔绞?，?duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的整個(gè)過程進(jìn)行考核，重點(diǎn)考察學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的過程和能力。

3 教學(xué)改革的內(nèi)容

基于OBE理念的“分子生物學(xué)與基因工程”教學(xué)改革，主要包括授課形式改革、教學(xué)內(nèi)容改革和考核方式改革等內(nèi)容。

3.1 基于OBE理念的授課形式改革

將OBE理念與傳統(tǒng)的授課模式相結(jié)合，以目標(biāo)導(dǎo)向、問題導(dǎo)向或能力導(dǎo)向引出知識(shí)點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行深入剖析，形成“目標(biāo)（問題）-知識(shí)-能力”的授課模式。授課方式的改革采用“大班上課、小組研論”的形式，進(jìn)行合作式學(xué)習(xí)，由主講教師就所承擔(dān)授課內(nèi)容部分?jǐn)M訂若干備選研討主題，主題選擇主要為“分子生物學(xué)與基因工程”教學(xué)內(nèi)容中的一些重難點(diǎn)、熱門前沿科學(xué)問題，由學(xué)生組成4～6人的小組自行查閱文獻(xiàn)、研究探討并形成PPT形式的研討報(bào)告，小組研討完成后再由主講教師組織各小組在課堂上進(jìn)行總結(jié)發(fā)言，要求每一位組員都要上臺(tái)參與到報(bào)告的展示過程中，此時(shí)其他小組成員和教師對(duì)報(bào)告內(nèi)容及研究課題進(jìn)行提問。課堂討論結(jié)束后每個(gè)學(xué)生根據(jù)小組研討和課堂討論的過程形成一份書面的心得體會(huì)，與小組的研討報(bào)告一起作為成績(jī)考核的依據(jù)。

3.2 基于OBE理念的教學(xué)內(nèi)容改革

“分子生物學(xué)與基因工程”原有的教學(xué)內(nèi)容共分為12個(gè)單元，依次為：緒論、染色體與DNA、RNA合成、蛋白質(zhì)的生物合成、基因表達(dá)調(diào)控、基因工程的酶學(xué)基礎(chǔ)、基因工程載體、基因工程操作的主要技術(shù)、目的基因的獲取、基因工程的操作過程、基因工程的應(yīng)用、基因工程產(chǎn)品的安全性管理。針對(duì)生物技術(shù)和生物工程專業(yè)的畢業(yè)要求及相應(yīng)的能力、素質(zhì)要求，選擇性的對(duì)原有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行挑選和擴(kuò)展，刪減重復(fù)的、支持力度不大的知識(shí)點(diǎn)，增加體現(xiàn)前沿方向的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力，按照OBE理念的要求重新制定本課程的教學(xué)大綱。

原有的教學(xué)大綱中的重點(diǎn)內(nèi)容DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯和基因表達(dá)調(diào)控的過程與細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)中的這部分內(nèi)容存在一定的重疊、交叉。[4]在新大綱的制定中，對(duì)于這些部分可以進(jìn)行簡(jiǎn)化和刪減，突出與細(xì)胞生物學(xué)和生物化學(xué)不同的部分，刪去重復(fù)的內(nèi)容。

分子生物學(xué)與基因工程原有的教學(xué)內(nèi)容，大體上圍繞中心法則、DNA重組技術(shù)、基因克隆表達(dá)來進(jìn)行教學(xué)，往往忽略了最新前沿技術(shù)的發(fā)展和新研究策略的提出，對(duì)學(xué)生科研素質(zhì)和技能的培養(yǎng)不利。因此，在教學(xué)中要適當(dāng)增加前沿理論和研究技術(shù)的介紹，除了傳統(tǒng)的分子生物學(xué)理論和基因工程技術(shù)之外，還要增加如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等前沿理論和NGS測(cè)序、RNA干涉、基因芯片、Crispr/Cas9基因編輯等最新技術(shù)。這樣才能開拓學(xué)生的視野，為他們今后從事科研工作，獨(dú)立提出和解決科學(xué)問題打下堅(jiān)定的基礎(chǔ)。

3.3 基于OBE理念的考核方式改革

基于OBE理念，需要對(duì)學(xué)生的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”進(jìn)行過程性的評(píng)價(jià)，這就需要對(duì)原有的課程考核方式進(jìn)行相應(yīng)的改革，更加注重學(xué)習(xí)過程的考核，以經(jīng)過課程學(xué)習(xí)所能解決的問題和最終具備的能力為考核的重要依據(jù)。

新的考核方式在原來的“平時(shí)成績(jī)20%”+“期末考試80%”的基礎(chǔ)上，更加注重“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”，強(qiáng)調(diào)經(jīng)過課程學(xué)習(xí)后綜合技能、工程應(yīng)用能力和學(xué)科研究能力的提高，在考核模塊中增加小組研論部分的考核，每位小組成員的課堂研討成績(jī)以上臺(tái)展示的表現(xiàn)（50%）和書面材料（50%）為準(zhǔn)，學(xué)生的綜合成績(jī)（百分制）=平時(shí)成績(jī)（15%）+ 研討成績(jī)（25%）+ 期末考試（60%）。通過對(duì)學(xué)習(xí)過程的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”進(jìn)行評(píng)價(jià)考核，反映了OBE的教學(xué)理念，更好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)和基因工程基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和實(shí)踐應(yīng)用能力的提高。

4 教學(xué)改革的實(shí)施效果和展望

通過基于OBE理念的教學(xué)改革在2輪分子生物學(xué)與基因工程課程教學(xué)過程中的實(shí)施，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于該課程的興趣明顯增加，課堂氣氛更加活躍，分組討論積極踴躍，對(duì)于分子生物學(xué)和基因工程的知識(shí)基礎(chǔ)掌握得更加扎實(shí)，前沿領(lǐng)域理解更加深入，對(duì)于基因工程技術(shù)的操作更加熟練，對(duì)本領(lǐng)域新技術(shù)的發(fā)展表現(xiàn)出濃厚的興趣。通過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出的評(píng)估和調(diào)查問卷也顯示，學(xué)生對(duì)改革后的分子生物學(xué)與基因工程課程的滿意度、對(duì)通過課程所具有的能力的認(rèn)可度都比之前的學(xué)生有顯著提高，學(xué)習(xí)成果斐然。因此，基于OBE理念的分子生物學(xué)與基因工程的教學(xué)改革對(duì)于生物技術(shù)和生物工程高技術(shù)人才的培養(yǎng)具有良好的促進(jìn)作用，尤其是在面臨工程教育專業(yè)認(rèn)證的學(xué)校和專業(yè)來說具有重要意義和推廣價(jià)值。

下一步，我們將進(jìn)一步增加目標(biāo)導(dǎo)向、問題導(dǎo)向、能力導(dǎo)向的分子生物學(xué)與基因工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，加大實(shí)踐課程在整體教學(xué)過程中所占的比例，在具體實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的研究能力、工程應(yīng)用能力和非技術(shù)能力（溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、利用現(xiàn)代技術(shù)手段獲取資訊的能力等），以滿足日益增長(zhǎng)的生物科技領(lǐng)域高素質(zhì)人才的需求。今后，分子生物學(xué)與基因工程課程必須適應(yīng)新時(shí)代教育要求，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為核心，以開發(fā)、利用與整合多種教學(xué)資源為手段，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力。從教學(xué)內(nèi)容、手段和考核方式等方面入手，充分運(yùn)用多媒體和網(wǎng)絡(luò)資源，改進(jìn)教學(xué)方法，科學(xué)安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力和發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造能力，采取多種考核方式，增強(qiáng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力，為達(dá)成生物技術(shù)、生物工程專業(yè)的畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[基金項(xiàng)目]江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目；江蘇省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（BK20130416）；淮陰師范學(xué)院課程教學(xué)改革項(xiàng)目“基于OBE理念的分子生物學(xué)與基因工程課程設(shè)計(jì)與實(shí)施”

參考文獻(xiàn)

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