基于OBE理念的化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)

關(guān)鍵詞：OBE理念；化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；課程建設(shè)；應(yīng)用型人才；課程評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G640" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2096-000X（2025）18-0119-04

Abstract： The Chemical Biology Laboratory Course is a comprehensive experiment course in chemical biology which combines basic theory with scientific practice， covers the widest range of knowledge and has the highest demand for ability. Combining with the background of application-oriented transformation in Changzhi University and the development characteristics of chemical biology undergraduate specialty， following the principle of \"reverse design\" of OBE concept， taking the formation of students' ability as the guide， and focusing on the connotation of chemical biology specialty of making life \"visible， controllable and creative\" with chemical tools， the teaching team reformed and preliminarily explored the construction of the content， teaching method and evaluation system of the comprehensive experiment of chemical biology.

Keywords： OBE concept; Chemical Biology Laboratory Course; course construction; practical talents; course evaluation

化學(xué)生物學(xué)利用外源的化學(xué)物質(zhì)，通過介入式化學(xué)方法或途徑，在分子層面上對(duì)生命體系進(jìn)行精準(zhǔn)修飾或調(diào)控，是化學(xué)與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)高度交叉結(jié)合的一門前沿科學(xué)[1-3]。作為一門極具發(fā)展前景的前沿交叉學(xué)科，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)與人類健康作出了巨大貢獻(xiàn)，2000年以來諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，有一半以上與化學(xué)生物學(xué)有關(guān)[4]。

長(zhǎng)治學(xué)院是一所應(yīng)用型本科高校，堅(jiān)持扎根太行文化沃土，矢志鑄魂育人。長(zhǎng)治學(xué)院化學(xué)生物學(xué)本科專業(yè)于2010年開始招生，旨在培養(yǎng)掌握化學(xué)、生物學(xué)及較廣泛的化學(xué)生物學(xué)交叉領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)及基本技能，具有較強(qiáng)的獨(dú)立思考、科學(xué)研究和實(shí)踐能力，兼?zhèn)淞己玫膭?chuàng)新能力和開闊的國(guó)際化視野，畢業(yè)后能在化學(xué)生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域從事各類工作。

化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)作為與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，生物醫(yī)藥研發(fā)與大健康等諸多國(guó)民產(chǎn)業(yè)對(duì)接的重要實(shí)踐課程，具有學(xué)科高度交叉、研究?jī)?nèi)容前沿及知識(shí)覆蓋面廣等特點(diǎn)，是本專業(yè)最核心、綜合素質(zhì)要求最高的一門課程，對(duì)化學(xué)生物學(xué)專業(yè)理論知識(shí)的掌握和化學(xué)生物學(xué)思維訓(xùn)練具有積極促進(jìn)作用?；陂L(zhǎng)治學(xué)院化學(xué)生物學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)致力于培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的化學(xué)生物學(xué)相關(guān)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能、良好團(tuán)隊(duì)合作精神、較強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，具備從事化學(xué)生物學(xué)交叉領(lǐng)域科學(xué)研究的基本能力和發(fā)展?jié)撃堋?/p>

經(jīng)調(diào)研國(guó)內(nèi)部分開設(shè)有化學(xué)生物學(xué)專業(yè)高校的化學(xué)生物學(xué)教學(xué)情況[5-10]，發(fā)現(xiàn)相關(guān)高校多是在本校科研基礎(chǔ)上自編講義或校本教材，開設(shè)化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程，因此沒有通用教材可供參考[11]。長(zhǎng)治學(xué)院化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)合生物醫(yī)藥與大健康領(lǐng)域的國(guó)家戰(zhàn)略和政策支持，以及太行山豐富藥用植物主產(chǎn)區(qū)的背景條件，圍繞化學(xué)生物學(xué)“讓生命可視、可控、可創(chuàng)造”的科學(xué)內(nèi)涵[5]，遵循OBE理念“反向設(shè)計(jì)”原則，以學(xué)生的能力形成為導(dǎo)向，精心選擇和優(yōu)化整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提煉多位一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及評(píng)價(jià)體系，形成符合學(xué)校特點(diǎn)，具有向同類院校推廣意義的化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程體系。

一" 課程建設(shè)思路

化學(xué)生物學(xué)是化學(xué)、生命科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)隨科學(xué)發(fā)展有機(jī)融合的產(chǎn)物?；瘜W(xué)生物學(xué)專業(yè)所開設(shè)的化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)理論聯(lián)系科學(xué)實(shí)踐至關(guān)重要的一門課程，也是覆蓋知識(shí)面最廣、能力需求最高的一門綜合性實(shí)驗(yàn)課程。該課程對(duì)學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)技能與知識(shí)儲(chǔ)備、加深對(duì)化學(xué)生物學(xué)知識(shí)理解、形成和提高綜合科研能力、提升分析/解決問題能力，以及養(yǎng)成良好的科研習(xí)慣有積極作用。合理有效的課程建設(shè)與實(shí)施，可為學(xué)生上述能力的形成提供強(qiáng)有力支撐。

結(jié)合長(zhǎng)治學(xué)院地方性應(yīng)用型高校辦學(xué)定位，遵循OBE理念“反向設(shè)計(jì)”原則，以學(xué)生的能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了模塊化教學(xué)體系（圖1）。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇上，充分調(diào)研和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[9，12-15]，依據(jù)化學(xué)生物學(xué)利用化學(xué)工具讓生命“可視、可控、可創(chuàng)造”的學(xué)科內(nèi)涵，選擇具有代表性和可操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，構(gòu)建“知識(shí)覆蓋型、科研融合型與產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合”的復(fù)合立體化教學(xué)體系，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂的積極性，有效培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，提升化學(xué)生物學(xué)專業(yè)學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)力。課程評(píng)價(jià)體系做到量化、科學(xué)、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

二" 課程內(nèi)容及架構(gòu)

化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)是一門探究和解決問題的實(shí)用性實(shí)踐課程。為了培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)發(fā)現(xiàn)和分析科學(xué)問題并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的能力，鼓勵(lì)學(xué)生參加化學(xué)生物學(xué)相關(guān)的科研訓(xùn)練，并以化學(xué)生物學(xué)相關(guān)項(xiàng)目（如天然產(chǎn)物與大健康方面的產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目等）、參加中國(guó)國(guó)際大學(xué)生創(chuàng)新大賽等各類學(xué)科競(jìng)賽，以提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)及競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)化學(xué)生物學(xué)專業(yè)應(yīng)用型轉(zhuǎn)型?；诖耍緦?shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目包括“生物分子標(biāo)記與成像”“生物活性分子提取與活性測(cè)定”及“生物大分子生物/化學(xué)合成與改造”三個(gè)模塊，每個(gè)模塊又涵蓋知識(shí)覆蓋型、科研融合型、產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向型三階實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容多元化和結(jié)構(gòu)立體化（表1）。知識(shí)覆蓋型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分別從生物活性物質(zhì)示蹤與標(biāo)記、生物活性小分子/多肽提取與活性測(cè)定及生物大分子定向進(jìn)化和翻譯后修飾三個(gè)層面詮釋化學(xué)生物學(xué)內(nèi)涵，以提高學(xué)生對(duì)化學(xué)生物學(xué)的理解；科研融合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來源為化學(xué)生物學(xué)相關(guān)的科研訓(xùn)練或創(chuàng)新項(xiàng)目，以培養(yǎng)學(xué)生科研素質(zhì)，提高學(xué)生綜合素養(yǎng)；產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來源則為中國(guó)國(guó)際大學(xué)生創(chuàng)新大賽或教師的橫向課題，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識(shí)從理論到實(shí)踐的銜接。

三" 課程教學(xué)模式

基于能力形成為導(dǎo)向的教學(xué)理念，本課程在傳統(tǒng)教學(xué)基礎(chǔ)上，針對(duì)一些實(shí)驗(yàn)探索了多種教學(xué)設(shè)計(jì)模式（表2），包括線上線下結(jié)合，“分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)施、評(píng)價(jià)”五位一體的ADDIE教學(xué)模式[16]（圖2）及翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式，以期達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

（一）" 線上線下結(jié)合教學(xué)模式

根據(jù)化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，三個(gè)模塊的全部實(shí)驗(yàn)均采用線上線下結(jié)合教學(xué)模式開展。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的過程中，充分借助現(xiàn)代化的信息技術(shù)，將化學(xué)生物學(xué)難度較大的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、背景知識(shí)以教案、教學(xué)視頻等形式呈現(xiàn)在學(xué)習(xí)通平臺(tái)的學(xué)習(xí)“任務(wù)點(diǎn)”中，使學(xué)生深刻理解實(shí)驗(yàn)原理，使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目順利實(shí)施；同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生查閱實(shí)驗(yàn)相關(guān)文獻(xiàn)，借助班級(jí)QQ群及學(xué)習(xí)通平臺(tái)等開展實(shí)驗(yàn)主題討論和實(shí)驗(yàn)后現(xiàn)象分析和技術(shù)交流，以啟發(fā)學(xué)生思考，鍛煉科研思維。如“生物大分子化學(xué)合成”模塊中的“細(xì)胞穿膜肽FITC-RRRRRR合成與鑒定”實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)開展前一周由老師在線上發(fā)布細(xì)胞穿透肽及多肽固相合成基本原理等背景技術(shù)的視頻資料，課堂上學(xué)生在老師指導(dǎo)下完成多肽合成及結(jié)構(gòu)鑒定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，課下通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)討論FITC-RRRRRR提高跨膜效率的原因，并根據(jù)各組合成多肽的純度、產(chǎn)率等結(jié)果分析影響多肽化學(xué)合成的因素（具體見表2）。

（二）" ADDIE教學(xué)模式

化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)中“生物分子標(biāo)記與成像”模塊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)不僅要使學(xué)生理解化學(xué)生物學(xué)中生命分析的基本方法和技術(shù)，還要培養(yǎng)學(xué)生分析科學(xué)問題、形成解決策略、驗(yàn)證解決效果的基礎(chǔ)科研素養(yǎng)。本模塊教學(xué)采取ADDIE教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)前在教師指導(dǎo)下，學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)難度、反應(yīng)時(shí)間、試劑成本等查閱文獻(xiàn)形成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，如“次氯酸熒光探針的合成與性能評(píng)估”實(shí)驗(yàn)中，課前由老師發(fā)布通過熒光方法檢測(cè)次氯酸的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)施難度的分析，以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)老師篩選并優(yōu)化后形成水中次氯酸檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生在課堂上完成探針合成和水中次氯酸根的檢測(cè)，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)以小組形式進(jìn)行討論、評(píng)價(jià)和總結(jié)（具體見表2）。

（三）" 翻轉(zhuǎn)課堂

“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式起源于20世紀(jì)90年代哈佛大學(xué)埃里克·馬祖爾對(duì)課堂教學(xué)的探究，其本質(zhì)上是將課堂變成學(xué)生與學(xué)生之間及老師與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)從教師轉(zhuǎn)移到學(xué)生身上。科研融合型和產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均以培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)化學(xué)生物學(xué)知識(shí)解決科學(xué)和生產(chǎn)問題、進(jìn)行科研探索和提升思考能力為目的。兩類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)主要采用翻轉(zhuǎn)課堂模式進(jìn)行，即學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式匯報(bào)本團(tuán)隊(duì)參與的科研項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并與其他團(tuán)隊(duì)討論分析。老師從學(xué)生對(duì)課題的理解能力、邏輯推理能力、科學(xué)語言表達(dá)能力、討論過程中對(duì)其他課題的思考和遷移學(xué)習(xí)能力等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和科研思維能力。

四" 課程評(píng)價(jià)體系

基于課堂教學(xué)內(nèi)容的模塊化及教學(xué)模式的多樣化，教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)考核體系也進(jìn)行相應(yīng)的豐富與提升，對(duì)不同模塊和不同類型的實(shí)驗(yàn)實(shí)施不同的考核與評(píng)價(jià)機(jī)制：①對(duì)于實(shí)驗(yàn)室集中開展的知識(shí)覆蓋型項(xiàng)目，注重過程性評(píng)價(jià)，增加平時(shí)成績(jī)的比例（80%，平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式見表3），期末考試占20%。平時(shí)成績(jī)考核方式多樣化，主要從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)（10%）、實(shí)驗(yàn)操作（50%）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（10%）和小組匯報(bào)（30%）四個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)，每個(gè)項(xiàng)目獨(dú)立總分100分，計(jì)算平時(shí)成績(jī)時(shí)用項(xiàng)目分?jǐn)?shù)乘以項(xiàng)目系數(shù)。②對(duì)于科研融合型與產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過以PPT形式匯報(bào)科研課題、撰寫科研小論文等方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體則是根據(jù)學(xué)生對(duì)課題的理解情況、完成情況及匯報(bào)的科學(xué)性和完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過以上評(píng)價(jià)，可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)及學(xué)以致用、解決實(shí)際問題的能力，提升學(xué)生的核心競(jìng)爭(zhēng)力，提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

五" 結(jié)束語

本文結(jié)合地方院校應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的背景及化學(xué)生物學(xué)專業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，基于OBE理念，以學(xué)生能力形成為課程建設(shè)導(dǎo)向，對(duì)課程內(nèi)容、講授方法及評(píng)價(jià)體系進(jìn)行改革和探索，以期為同類兄弟院?；瘜W(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)提供一些參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張艷，鄭企雨，杜燦屏，等.九層之臺(tái)，起于累土——從化學(xué)生物學(xué)成長(zhǎng)淺析基金支持對(duì)交叉學(xué)科的引領(lǐng)作用[J].中國(guó)科學(xué)：化學(xué)，2021，51（4）：440-450.

[2] 邢曦雯，楊財(cái)廣，楊俊林，等.化學(xué)生物學(xué)2017～2021年回顧及未來發(fā)展規(guī)劃[J].中國(guó)科學(xué)：化學(xué)，2022，52（4）：580-592.

[3] 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)化學(xué)科學(xué)部.中國(guó)化學(xué)科學(xué)叢書：化學(xué)生物學(xué)學(xué)科前沿與展望[M].北京：科學(xué)出版社，2013.

[4] All Nobel Prize in Chemistry[EB/OL].https：//www.nobelprize.org/prizes/lists/all-nobel-prizes-in-chemistry/.

[5] 周傳政，文欣，席真.化學(xué)學(xué)院專業(yè)介紹——化學(xué)生物學(xué)專業(yè)[J].化學(xué)教育，2021，42（18）：58-60.

[6] 席真，陳鵬，劉磊，等.我國(guó)化學(xué)生物學(xué)研究新進(jìn)展[J].化學(xué)通報(bào)，2014，77（7）：709-719.

[7] 劉揚(yáng).化學(xué)拔尖學(xué)生培養(yǎng)課程——化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)與實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué)，2019，34（10）：110-114.

[8] 張薇，郭玉鵬，張文科.吉林大學(xué)超分子化學(xué)生物學(xué)學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展：從超分子化學(xué)到生命機(jī)制探索及疫苗、藥物研發(fā)[J].化學(xué)教育，2022，43（14）：57-60.

[9] 陳玉清.化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)[J].大學(xué)化學(xué)，2019，34（1）：18-23.

[10] 王驪麗，申燁華，楊科武.化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的建立[J].大學(xué)化學(xué)，2013，28（2）：36-38.

[11] 熊亞紅，陳實(shí)，李春遠(yuǎn)，等.化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐[J].廣東化工，2015，11（42）：249，233.

[12] 黃瑾，徐仲玉，岳嶺佳.基于OBE理念的藥物化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2020，39（5）：212-215，227.

[13] 歐陽砥，牛聰偉，席真.農(nóng)藥靶標(biāo)抗性研究在大學(xué)化學(xué)生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)中的實(shí)踐[J].化學(xué)教育，2021，42（18）：113-120.

[14] 楊文超.“化學(xué)生物學(xué)”課程調(diào)查及對(duì)教學(xué)的幾點(diǎn)思考[J].化學(xué)教育，2017，38（4）：72-77.

[15] 劉磊，陳鵬，李宜明.化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].合肥：中國(guó)科技大學(xué)出版社，2015：1-70.

[16] 李逢慶.混合式教學(xué)的理論基礎(chǔ)與教學(xué)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016，26（9）：18-24.