基于OBE理念的分子生物學與基因工程課程教學改革

張曈　劉曉燕　周玉珍　袁巧云

摘 要 分子生物學與基因工程是生物技術和生物工程等專業的核心課程，傳統教學模式難以適應快速發展的生物科技領域對高素質人才培養的需求。本文基于OBE理念，以培養學生的創新能力為最終改革目標，開展了授課形式、教學內容、考核方式等方面的改革與實施，取得了良好的效果。

關鍵詞 分子生物學與基因工程 OBE理念 教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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

隨著生命科學的快速發展，分子生物學和基因工程已經深入現代生命科學的各個領域，成為生物科技類專業的核心課程。[1]通過這門課程的學習，學生能夠從分子水平上認識生命世界運作的機理，明瞭人類和生物圈如何在分子層面和諧共存，掌握克隆和表達特定基因的實踐操作技能，了解基因工程藥物和分子治療的原理和應用。這門課程更能從哲學層面上將所有的生命現象統一在一套規則之中，啟迪學生的思維，幫助他們構建完整的生命科學世界觀，從而更好地掌握從基因的分離鑒定、克隆表達到獲得重組蛋白或遺傳改良生物體的完整過程。

近年來，隨著工程教育認證在國內的全面展開，OBE理念成為一個專業能否通過認證的最核心內容。OBE是指以產出為導向的教育模式，在OBE教育模式中，學生學到了什么和是否成功遠比怎樣學習和什么時候學習重要。OBE理念的基本原理是：所有學習者均成功（Success for All）。這個理念的邏輯架構基礎在于，每個學生都是有才能的，學習應基于合作而不是競爭，學校應當為每個學生找到成功方法。OBE要求學生通過具有挑戰性的任務，例如提出項目建議、完成項目策劃、開展案例研究和進行口頭報告等，來展示他們的能力。這樣的任務，能讓學生展示思考、質疑、研究、決定和呈現的能力。[2]因此，OBE是將學生置于發展他們的設計能力到完成一個完整過程的環境之中。OBE更加關注高階能力，例如創造性思維的能力、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隊的形式完成某些比較復雜的任務來獲得。

多年來，“分子生物學與基因工程”的教學方法是以教師為中心，課堂講授為主要手段，學生在學習的過程中始終處于被動接受的地位。[3]這種教學模式沒有調動學生自主獲取知識的能動性，忽視了學生對于知識理解的差異，掩蓋了學生在學習與發展中的創新意識，不利于學生科學素養的提高和科研創新能力的培養。基于OBE理念的教學改革，就是要以學生在課程學習過程中的產出為導向，以培養學生的創新能力為最終目標，以滿足生物科技領域對高素質應用型人才的需求。

1 教學改革的目標

成果導向的教學設計核心是反向設計，以最終目標（最終學習成果或頂峰成果）為起點，反向進行課程設計，開展教學活動。教學的出發點不是教師想要教什么，而是要達成高峰成果需要什么，要按照“內外需求→培養目標→畢業要求→課程體系”順序重構培養方案，優化知識結構。基于OBE理念的“分子生物學與基因工程”教學改革，最終目標就是培養學生的科研創新能力。圍繞生物科技領域的行業需求和學生科研創新能力的培養要求，確立了知識、能力、素質三個層次的培養目標層次：

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

（2）掌握基因操作的基本技術、基因克隆和表達的技術和策略、基因分離與鑒定等基本原理和方法，熟練進行相關實踐操作；

（3）了解生命科學研究的設計思路和基因操作技術平臺的應用策略，為今后的學習和科研創新工作打下良好和扎實的理論基礎。

2 教學改革的特色

基于OBE理念的“分子生物學與基因工程”教學改革，具有“目標式導向”、“自主式學習”、“過程化考核”的特色：

（1）在教學過程中，針對學生的學習產出，提出以目標為導向的教學方式，通過結合實際問題進行分析，實現“目標-知識-能力”的飛躍。

（2）針對生物科技產業對生物技術、生物工程專業畢業生的實際需求，以自主學習和研討的形式增加體現前沿理論和新技術的內容，培養學生的創新意識和科研能力。

（3）根據OBE理念的“學習產出驅動教育系統運行”的原理，改變原有的考核方式，對學生學習的整個過程進行考核，重點考察學生解決復雜工程問題的過程和能力。

3 教學改革的內容

基于OBE理念的“分子生物學與基因工程”教學改革，主要包括授課形式改革、教學內容改革和考核方式改革等內容。

3.1 基于OBE理念的授課形式改革

將OBE理念與傳統的授課模式相結合，以目標導向、問題導向或能力導向引出知識點，并結合實際案例進行深入剖析，形成“目標（問題）-知識-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，進行合作式學習，由主講教師就所承擔授課內容部分擬訂若干備選研討主題，主題選擇主要為“分子生物學與基因工程”教學內容中的一些重難點、熱門前沿科學問題，由學生組成4～6人的小組自行查閱文獻、研究探討并形成PPT形式的研討報告，小組研討完成后再由主講教師組織各小組在課堂上進行總結發言，要求每一位組員都要上臺參與到報告的展示過程中，此時其他小組成員和教師對報告內容及研究課題進行提問。課堂討論結束后每個學生根據小組研討和課堂討論的過程形成一份書面的心得體會，與小組的研討報告一起作為成績考核的依據。

3.2 基于OBE理念的教學內容改革

“分子生物學與基因工程”原有的教學內容共分為12個單元，依次為：緒論、染色體與DNA、RNA合成、蛋白質的生物合成、基因表達調控、基因工程的酶學基礎、基因工程載體、基因工程操作的主要技術、目的基因的獲取、基因工程的操作過程、基因工程的應用、基因工程產品的安全性管理。針對生物技術和生物工程專業的畢業要求及相應的能力、素質要求，選擇性的對原有的教學內容進行挑選和擴展，刪減重復的、支持力度不大的知識點，增加體現前沿方向的內容，培養學生的創新意識和科研能力，按照OBE理念的要求重新制定本課程的教學大綱。

原有的教學大綱中的重點內容DNA的復制、轉錄、翻譯和基因表達調控的過程與細胞生物學、生物化學中的這部分內容存在一定的重疊、交叉。[4]在新大綱的制定中，對于這些部分可以進行簡化和刪減，突出與細胞生物學和生物化學不同的部分，刪去重復的內容。

分子生物學與基因工程原有的教學內容，大體上圍繞中心法則、DNA重組技術、基因克隆表達來進行教學，往往忽略了最新前沿技術的發展和新研究策略的提出，對學生科研素質和技能的培養不利。因此，在教學中要適當增加前沿理論和研究技術的介紹，除了傳統的分子生物學理論和基因工程技術之外，還要增加如基因組學、蛋白質組學、轉錄組學等前沿理論和NGS測序、RNA干涉、基因芯片、Crispr/Cas9基因編輯等最新技術。這樣才能開拓學生的視野，為他們今后從事科研工作，獨立提出和解決科學問題打下堅定的基礎。

3.3 基于OBE理念的考核方式改革

基于OBE理念，需要對學生的“學習產出”進行過程性的評價，這就需要對原有的課程考核方式進行相應的改革，更加注重學習過程的考核，以經過課程學習所能解決的問題和最終具備的能力為考核的重要依據。

新的考核方式在原來的“平時成績20%”+“期末考試80%”的基礎上，更加注重“學習產出”，強調經過課程學習后綜合技能、工程應用能力和學科研究能力的提高，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以上臺展示的表現（50%）和書面材料（50%）為準，學生的綜合成績（百分制）=平時成績（15%）+ 研討成績（25%）+ 期末考試（60%）。通過對學習過程的“學習產出”進行評價考核，反映了OBE的教學理念，更好地促進學生對分子生物學和基因工程基礎知識的掌握和實踐應用能力的提高。

4 教學改革的實施效果和展望

通過基于OBE理念的教學改革在2輪分子生物學與基因工程課程教學過程中的實施，筆者發現學生對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，對于分子生物學和基因工程的知識基礎掌握得更加扎實，前沿領域理解更加深入，對于基因工程技術的操作更加熟練，對本領域新技術的發展表現出濃厚的興趣。通過對學生學習產出的評估和調查問卷也顯示，學生對改革后的分子生物學與基因工程課程的滿意度、對通過課程所具有的能力的認可度都比之前的學生有顯著提高，學習成果斐然。因此，基于OBE理念的分子生物學與基因工程的教學改革對于生物技術和生物工程高技術人才的培養具有良好的促進作用，尤其是在面臨工程教育專業認證的學校和專業來說具有重要意義和推廣價值。

下一步，我們將進一步增加目標導向、問題導向、能力導向的分子生物學與基因工程實踐能力的培養，加大實踐課程在整體教學過程中所占的比例，在具體實踐中培養學生的研究能力、工程應用能力和非技術能力（溝通能力、團隊合作能力、利用現代技術手段獲取資訊的能力等），以滿足日益增長的生物科技領域高素質人才的需求。今后，分子生物學與基因工程課程必須適應新時代教育要求，以培養學生創新精神和實踐能力為核心，以開發、利用與整合多種教學資源為手段，重點培養學生綜合素質和能力。從教學內容、手段和考核方式等方面入手，充分運用多媒體和網絡資源，改進教學方法，科學安排實驗內容，強化學生的動手能力和發揮學生的創造能力，采取多種考核方式，增強學生分析和解決復雜工程問題的能力，為達成生物技術、生物工程專業的畢業要求和培養目標打下堅實的基礎。

[基金項目]江蘇高校品牌專業建設工程資助項目；江蘇省自然科學基金青年項目（BK20130416）；淮陰師范學院課程教學改革項目“基于OBE理念的分子生物學與基因工程課程設計與實施”

參考文獻

[1] 朱玉賢，李毅，鄭曉峰.現代分子生物學[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2] 申天恩，斯蒂文·洛克.論成果導向的教育理念[J].高校教育管理，2016.5（10）：47-51.

[3] 袁俊.分子生物學教學改革探索.中國科技信息，2008（14）：295-296.

[4] 遲彥，季長清.分子生物學教學改革初探[J].中國科技信息，2009（17）：207-208.