基于OBE教育理念的動物細胞工程實驗教學改革

劉春霞，李 璐，陶 羽，王申元，吳凱峰，曹俊偉

（內蒙古農業大學生命科學學院，內蒙古 呼和浩特 010018）

成果導向教育 （outcome based education，簡稱OBE）教學理念提出40余年來，經過不斷地發展和完善日臻成熟，在許多課程教學過程中得到了廣泛應用，在人才市場需求和用人單位對人才能力要求不斷變化的背景下，這一教學理念更是不斷得到推崇。OBE教學是一種以學生學習成果 （learning outcome）為出發點和目標導向，針對學生最終的學習成果確立課程教學目標，設計教學過程，建立教學評價體系[1，2]。OBE體系在具體實施中應當遵循3個基本原則，即以學生為中心（SC）、以學習成果為導向（OBE）和持續改進（CQI）的原則。在教學過程設計、具體教學實施和教學評價的每一個環節中對標教學成果形成的貢獻度，重視學生的能力培養，重視學生學習成果取得的經歷，以及在此過程中掌握的技能體現。先進的教育理念在推動教育改革、強化專業建設及提高人才培養質量中具有重要意義[3]。

21世紀是生命科學發展的時代，生物產業的發展也離不開生命科學技術的發展。動物細胞工程技術是以現代生命科學為基石，融合了先進的工程技術手段及其他基礎學科的科學原理和方法，即應用現代細胞生物學、生物化學、遺傳學、發育生物學與分子生物學的原理方法和科學技術，根據人類需求，在動物細胞水平上進行遺傳操作，從而快速繁殖和培養出人類所需新物種的新型生物工程技術，是現代生物技術的重要組成部分。同時該技術也是現代生命科學研究的重要技術工具，在農學、工程、醫藥衛生、食品、環境、能源和海洋等領域發展迅速，在國內高等院校生物學及相近學科的課程設置中占據重要位置。掌握這門課程，將為學生今后從事生命科學領域研究及動物生物技術工作提供良好的理論基礎和技術支撐。

動物細胞工程實驗技術是當代新型生物技術領域中的重要技術之一，在生物基礎研究和相關產業中均有廣泛應用。該課程是內蒙古農業大學生命科學學院生物技術專業的專業核心課程之一，通過本課程的學習，要求學生在掌握理論及原理的同時，著重把握科學實踐的基本方法和技能,緊密結合科研理論和生產實踐,融會貫通,為開展生命科學領域的相關研究工作和為動物細胞工程相關生物科技產業奠定良好的理論基礎和技能基礎。本科實驗教學的重點并不需要學生在科研項目上做出多大成績,更關鍵的是能夠培養學生獨立思考和解決實際問題的能力,并掌握基礎實踐技能。

生物技術專業是內蒙古農業大學生命科學學院建院后創立的第一個本科專業，1999年被評為內蒙古自治區品牌專業，2020年成為自治區一流專業。作為生物技術專業核心課之一的動物細胞工程課程，是一門實踐性很強的專業課，實驗課占較大比重，所以在生物技術專業開展動物細胞工程實驗課教學改革，能夠更好地為實施生物技術專業培養方案奠定基礎。

基于OBE教學理念，為了使學生獲得較好的學習成效，本文在教學內容設計、教學方法形式創新和課程評價體系優化等方面開展了動物細胞工程實驗教學改革探索與應用。

1 實驗教學內容的改革與創新

基于OBE理念，教學目標先于教學內容，所有實驗教學活動均圍繞實驗教學預期目標開展，完善實驗教學內容的完整性和系統性，增加設計性和綜合性實驗，確立多元化和遞進式的實驗教學內容，注重學生實踐能力的培養[4]。原動物細胞工程實驗課包括實驗器皿洗滌包裝及滅菌、動物細胞培養常用培養液配制、哺乳動物卵母細胞采集及體外成熟培養、動物組織細胞原代培養、小鼠/兔子超數排卵、早期胚胎采集與形態學觀察鑒定及胚胎體外培養、動物組織細胞傳代培養、細胞核移植及純化細胞冷凍保存與解凍培養共8個實驗，24學時。改革后，將細胞核移植部分改成虛擬仿真實驗獨立開展（該仿真實驗課題組正在建設中），增加動物細胞轉基因及轉基因細胞的篩選與鑒定，最終增加8學時，將課程變為目前的32學時。同時設計獨立實驗與合作實驗相結合,即通過獨立實驗培養學生的獨立實驗能力,通過合作實驗培養大學生的協作精神。動物細胞工程實驗教學不僅僅是理論教學的延伸與實驗技術的重復，而且是有其自身特點和價值的，在培養學生科學思維、創新精神、獨立思考和分析解決問題能力上具有較大的作用。

實驗教學與科研結合，建設開放實驗室，加強本科生的科研訓練。學院本科教學實驗中心安裝了先進的門禁系統，想做實驗的學生經老師同意后，通過教師校園卡進入。該課程組教師的科學研究依托內蒙古自治區重點實驗室，將該課程的實踐教學融入老師的科學研究，建立“本科實驗室+重點實驗室實踐基地”模式，使本科生能夠較為系統地參與一個幾乎完整的動物細胞工程實驗過程。這樣能夠進一步激發學生的學習興趣，提升學生的學習積極性和主動性，培養學生的綜合科研素質和創新能力，實現“專業創新人才”的培養目標。

2 教學方法和教學形式的改革與創新

采用多媒體組合和教師引導相結合的教學方法。動物細胞工程實驗包含原代細胞分離培養、傳代細胞培養和細胞轉染等內容，操作精細復雜、時間長、實驗難度大。為了使所有學生均能夠掌握并應用這些技術，在教學過程中制作相應的多媒體課件、PPT課件和動畫視頻，整合應用新投入使用的大屏幕投影儀及佩戴式多媒體互動教學信息采集系統，保證每個學生都能夠親眼看到實驗操作過程[5]。

2.1 分組實驗

分小組實驗是常采用的方式，每次5～6組，實驗人數以每組控制在2～3人為宜，相當于每次給10～18人上課（約1個教學班的一半人數），比整班上課效果好很多。每組分配相對較少的學生，教師上一次實驗課留給每個學生的時間相應地增加。教師能夠盡可能多地關注到每個學生的實驗操作過程，便于及時發現問題，同時結合教師示范很好地解決問題[6]。

2.2 小組討論

實驗結束后，教師根據實驗內容和實驗操作過程中產生的疑惑或預期實驗結果出現異常時，帶領學生進行組內或組間討論，該環節可以進一步增強學生對實踐操作步驟和結果的認識，并及時處理實驗過程中產生的新問題，從而增強學生對研究實踐的熱情。

3 考核方式的改革與完善

在考核方法上，重視對學生學習過程的評價，將OBE理念貫穿于教學的全過程。在實驗課的評價中體現多元化評價方式[7-8]，以平時的成績、實驗操作及實驗報告作為依據。其中，平時成績占10%，考查學生的學習態度，實驗操作占30%（具體包括預習準備占25%，操作過程規范程度占25%，實驗結果占25%，團隊協作占25%），實驗報告占60%。這種多元化成績評定方法，體現了過程管理及過程評價，不但能夠體現考核的全面性和客觀性，同時能夠極大地增強學生日常學習的主動性[6]。

4 重視儀器設備配置，更新管理觀念

實驗室建設是進行動物細胞工程實驗的前提及保障。不論教學內容改革還是教學方式改革，都離不開配套設備的合理配置[9]。在原有平臺的基礎上增加了大屏幕投影儀及佩戴式多媒體互動教學信息采集系統等，為實驗課的順利開展創造了良好條件，為實現理論知識向專業技能轉換提供了重要平臺。

由于儀器設備較昂貴，應當加強對儀器的管理。采用專人負責制，制訂儀器簡明操作方法和注意事項，對儀器的使用情況進行登記并定期維護保養，以確保儀器的正常運轉，從而保證實驗課順利開展。

5 師資隊伍建設

教學質量的提升離不開長期的師資隊伍建設，動物細胞工程課程學科跨度大，實踐性強，科技信息涌現快，相關學科前沿內容井噴式增加，教學難度較大[10-11]。目前該課程由學院動物生物技術系動物細胞工程課程組承擔，組內共有正高級職稱教師1人，副高級職稱教師2人，中級職稱教師1人。其中，中級職稱教師是學校自治區重點實驗室科研崗轉崗過來的，實驗室實戰技能較強，專任教師均具有博士學位，是一支結構層次合理、理論知識扎實及專業實踐技能強的師資隊伍。

6 實驗教材更新

動物細胞工程實驗教材國內有很多，但是總體上系統性不強，只是注重實驗步驟的羅列與編寫，實踐過程中的指導性較差，不利于學生能力的提升。知識體系需要及時更新，并逐漸創建豐富的教學資源。

教材是教學之綱，按照本文前面所述的實驗內容更新，課程組在原自編教材《動物細胞工程實驗指導》的基礎上，結合教學團隊這些年的科學研究成果，參考其他輔助教材及相關文獻，對實驗指導書的相應內容進行了更新和調整。優化整合實驗內容，去掉細胞核移植部分，增加動物細胞轉基因及轉基因細胞篩選鑒定內容等綜合性設計實驗，各實驗間既相互獨立又相互關聯，層層遞進，不斷深入，通過綜合實驗設計提升學生的綜合能力。同時完善實驗原理、方法和操作注意事項，給教材進一步“瘦身”，提高教材質量[8，12]。

7 小結

開展教學改革、提高課程教學質量是每一位高校教學工作者的責任，改革是個長期過程，日新月異的技術發展對教師提出了更高的要求。一流專業需要一流課程來支撐，課程建設又是一個系統工程，涉及師資隊伍建設、課程體系構建[12]、實驗實踐教學環節和硬件設施等方面，這就需要教育工作者加快步伐，進一步夯實基礎，培養出高素質的復合應用型人才[13]，更好地為社會服務。