基于OBE理念的細胞工程課程教學設計

呂松偉，尤蓉蓉，招秀伯

(常州大學 藥學院，江蘇 常州 213100)

1 OBE理念概述

OBE理念是一種基于目標導向的反向教學方法，教師在教學過程中要以學生為中心，以學習成果為出發(fā)點反向設計教學目標、教學過程、教學評價體系等教學環(huán)節(jié)。截至2016年，教育部高等教育評估中心和中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會共同認證了全國高校812個工科專業(yè)，同年我國正式加入《華盛頓協(xié)議》，標志著我國工程教育認證體系與國際教育認證體系實質等效，對于推動我國工程技術人才跨境流動和執(zhí)業(yè)具有重要意義。細胞工程專業(yè)作為一門實踐性和應用性較強的新工科專業(yè)，亟需通過課程改革提升教學效果。

2 基于OBE理念的課程目標及畢業(yè)要求

2.1 課程目標

本課程旨在培養(yǎng)學生運用細胞工程中動植物細胞培養(yǎng)、組織工程、干細胞、細胞融合、細胞重組等核心章節(jié)理論知識。第一，掌握細胞工程領域相關概念、原理和技術，掌握細胞分化與全能性，動植物組織與細胞培養(yǎng)的基礎理論，細胞融合與細胞重組概念及相關應用，克隆動物的制備技術(包括一般細胞克隆及體細胞克隆)，了解轉基因相關的分子生物學知識。第二，理解細胞工程各類技術(包括細胞融合、染色體工程、胚胎工程、克隆技術及轉基因動物等)在現(xiàn)代生物技術領域的相關應用與未來發(fā)展方向，并掌握這些技術的實現(xiàn)工藝，能根據(jù)相關課題進行簡單的工藝路線設計，培養(yǎng)學生具備生物技術相關領域的問題分析和解決能力。第三，通過本課程的學習，學生能查閱細胞工程各類技術最新進展及應用前景等相關資料，提升自主學習能力。

2.2 畢業(yè)要求

第一，工程知識。能夠將物理、化學、生物等自然科學知識應用于解決復雜生物工程問題，能夠將工程專業(yè)理論知識應用于解決相關生物工程應用問題。第二，問題分析。能夠通過數(shù)據(jù)研究，結合其他學科知識和工程科學基本原理分析復雜生物工程問題，并獲得有效結論。第三，設計/開發(fā)解決方案。掌握生物工程專業(yè)基本技能，可針對實際生物工程問題提出相應的解決方案。第四，實驗研究。能夠結合生物工程相關專業(yè)技術和專業(yè)理論知識，根據(jù)對象特征，選擇研究路線，設計可行的實驗方案。能夠結合生物工程技術和專業(yè)理論知識，對實驗現(xiàn)象和結果進行初步分析，并制訂技術優(yōu)化方案。第五，使用現(xiàn)代工具。理解文獻資料檢索對于工程研究的重要性，熟練掌握并利用圖書館和數(shù)據(jù)庫進行文獻檢索和資料查詢。

3 課程理論部分內容設計

A.緒論。教學內容：細胞工程的概念、研究對象和內容、發(fā)展史及其在科學技術與人類生活中的作用和任務。學習要求：掌握細胞工程相關概念、特征和發(fā)展歷程；掌握細胞工程學的主要研究內容。B.細胞工程基礎。教學內容：細胞的結構、染色體與染色質；細胞周期和細胞分裂、細胞的分化和全能性；基因及轉基因技術基礎。學習要求：掌握細胞分化及全能性，了解轉基因相關的分子生物學知識。C.植物組織與細胞培養(yǎng)。教學內容：植物組織與細胞的培養(yǎng)發(fā)展歷史；植物組織培養(yǎng)的概念、原理、基本流程及重要應用；植物組織與器官的生物反應器培養(yǎng)；植物細胞實驗室培養(yǎng)技術；植物細胞同步化培養(yǎng)的方法；植物細胞生物反應器的應用；兩相培養(yǎng)技術及固定化培養(yǎng)技術。學習要求：掌握植物組織與細胞培養(yǎng)的基礎理論，通過收集文獻資料及小組討論，學會簡單設計植物組織及細胞培養(yǎng)方案。D.動物細胞與組織培養(yǎng)。教學內容：動物細胞的特點、動物細胞與組織培養(yǎng)的相關概念及發(fā)展歷史；動物細胞體外培養(yǎng)的特點、培養(yǎng)工具及培養(yǎng)條件；動物細胞實驗室培養(yǎng)技術；動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術、生物反應器的選擇及應用；組織工程的定義、生物材料的選擇應用、組織培養(yǎng)及器官培養(yǎng)案例；干細胞的有關特性、種類、鑒定及制備。學習要求：掌握動物細胞的特點與體外培養(yǎng)生長特性，動物細胞培養(yǎng)技術；理解動物細胞培養(yǎng)的實現(xiàn)工藝路線；學會利用生物反應器大規(guī)模培養(yǎng)動物細胞。E.細胞融合。教學內容：細胞融合的概念、意義、基本過程；細胞融合技術及應用。學習要求：學會利用細胞融合技術設計一些生物制品的工藝方案，如單克隆抗體制備。F.染色體工程。教學內容：染色體工程相關概念，包括染色體的變異、單倍體與多倍體；染色體工程技術及相關應用。學習要求：能夠利用染色體工程技術設計一些生物產品的工藝路線，如無籽西瓜。G.胚胎工程。教學內容：胚胎工程概念、胚胎工程9大技術方法；胚胎工程的重要應用——試管動物。學習要求：掌握胚胎工程技術及應用，根據(jù)胚胎工程技術了解試管嬰兒的培育過程。H.細胞重組與克隆技術。教學內容：細胞重組技術的三種基本方式；細胞重組的實現(xiàn)方式；克隆的概念；克隆動物的制備技術，包括一般細胞克隆及體細胞克隆。學習要求：掌握細胞重組技術，了解克隆動物的培育過程。I.教學案例。教學內容：細胞工程實際案例研究進展。學習要求：了解實際案例的設計過程。

4 教學過程改革與實施

第一，教學情境創(chuàng)設。以日常生活中禿發(fā)患者治療為例，創(chuàng)設教學情境，引導學生掌握自體移植、異體移植、組織代用品的優(yōu)缺點。

第二，設計任務提出。通過上述三種傳統(tǒng)的組織器官移植方案的優(yōu)缺點，提煉出理想的組織器官移植方案需滿足的條件，如來源廣泛、無排異反應、具有正常的生理功能、可降解等，并引出組織工程的概念及其三要素。

第三，技術路線探討。以骨組織為例分析組織工程三要素，詳細分析種子細胞、生物材料、生物因子的種類與功能。介紹組織工程技術路線三種方式，學生根據(jù)技術路線圖，查閱資料與文獻，確定組織工程技術路線中三要素的具體材料、材料性能及合成制備方法。

第四，設計結果驗收。通過“情境創(chuàng)設—任務提出—設計思路—設計驗收”教學環(huán)節(jié)的實施，結合多媒體課堂教學系統(tǒng)，實現(xiàn)傳統(tǒng)課堂教學的翻轉，提高學生對組織工程技術路線的分析與設計能力，提高利用組織工程技術解決實際問題的能力，達到學以致用的目的。

5 結語

在細胞工程課程教學設計中融入OBE理念已取得良好的教學效果，學生踴躍開展相關課題調研與研究，多次在大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目中獲獎，發(fā)表論文專利多篇，學生利用假期在細胞工程相關公司實習，參與公司產品研發(fā)和生產，為未來職業(yè)發(fā)展奠定了良好基礎。