基于OBE教育理念的“細胞工程”教學改革與實踐

王 英，李 瑩，羅浩虹

（廈門醫學院 藥學系，福建 廈門 361023）

“細胞工程”是生物制藥專業的核心課程之一，是現代生物技術中涉及廣泛的一門生物技術，具有前沿性﹑綜合性及應用性等特點［1］。傳統的“細胞工程”教學是以講授為主，以原理和工藝為核心，與生產實際脫軌，總體上沒有激發學生的學習興趣﹑開發學生的科學素養。因此，為了適應現代生物制藥專業崗位勝任力的需要，以OBE教育理念為核心的教學改革刻不容緩﹑勢在必行。

OBE教育理念是基于學習產出成果/能力導向的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），最先是20世紀90年代在美國和澳大利亞創新發展起來的，經過30多年的發展和凝練，已形成了完整的教育理念，成為發達國家高等教育和人才培養的主流理念［1-2］。OBE教學理念是以學生為中心，以成果導向為學生學習的驅動力，設計教學活動和評價體系，重點培養學生能力。也就是說，OBE教育模式重視培養學生在學習過程中的能力和素質，注重對學習方法和學習效果的評價，重點引導學生學會學習，而不是讓學生在學習過程中對知識點進行機械的累積［3］。

一、基于OBE教育理念，制定“細胞工程”課程教學目標

“細胞工程”是內容多﹑技術新﹑發展速度快﹑實踐能力很強的一門學科，是面向生物制藥專業三年級學生開設的專業核心課程，理論36學時，實踐36學時，是“植物細胞工程”“分子生物學”“細胞生物學”的后續課程。因此，這里主要介紹動物細胞工程內容。

OBE教育理念是以提高崗位能力和素質為教學目標，注重對學生學習能力（包括自主學習能力和實踐創新能力）的培養，以學生專業知識學習﹑能力培養﹑素質提高為課程教學目標［2］。教師必須對學生畢業時及畢業后所需要的能力及其發展水平有明確的預估，然后頂層設計出課程教學體系和實踐環節來保障學生達到課程目標［3］。學生通過“細胞工程”課程的學習，能夠掌握動物細胞培養﹑細胞融合﹑基因打靶和轉基因動物﹑生殖細胞工程﹑胚胎工程的基本概念﹑基本原理和工藝流程，提高獨立實驗操作能力和實踐創新能力﹑團隊合作能力﹑主動學習及終身學習能力，同時了解細胞工程領域的應用及最新研究成果，為今后生物藥品的研發﹑生產奠定基礎。

二、基于OBE的教育理念，精選課程教學內容

OBE教學目標﹑教學過程﹑教學評價體系的設計都立足于教學過程取得的學習效果，獲得理想的教學效果的重要環節是教學內容的選取［4］，因此教學內容的選取至關重要，學生要掌握細胞工程的基礎知識與關鍵技術，才能更好地在未來的工作中應用所學知識。

（一）精選理論課程教學內容

基于生物制藥專業培養目標是掌握生物制藥基礎理論﹑基本知識和基本技能，具備生物藥品的研發﹑生產能力的高素質應用型生物制藥專門人才。“細胞工程”理論教學內容分為四個模塊，貫穿“細胞工程”教學內容主線（見圖1）。“細胞工程”教學內容包括理論基礎﹑關鍵技術和應用前景，知識模塊之間既相互獨立，又緊密聯系，知識的學習層次由淺入深﹑循序漸進，強調基礎性和系統性，突出重點，能滿足生物藥品的研發和生產能力的培養要求。

圖1 “細胞工程”理論教學內容

（二）選取實驗教學內容

在細胞工程的研究內容中，最重要﹑最基礎的技術是細胞培養技術，因此實驗內容的選取主要圍繞細胞培養技術。以2019 級生物制藥實驗教學內容為例，主要實驗項目如表1 所示。細胞工程各實驗內容之間既相互獨立，又相互聯系，循序漸進，層層深入，最后通過綜合設計實驗提升學生的綜合能力［5］。實驗內容既培養學生生物藥品的研發和生產能力，又為學生后續選修“體外診斷生物活性原料的研發與應用”奠定了基礎，并且單克隆抗體制備實驗內容在此課程完成。

表1 “細胞工程”實驗教學內容

三、基于OBE的教育理念，實施課程教學方法改革

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，以學習能力導向為出發點反向設計教學目標﹑改革教學過程和教學評價體系。

（一）以提高學生自主學習為目標，建設網上學習平臺

隨著互聯網的發展，學生獲取信息的方式更加多元化，學生的學習方式也發生了重大改變。基于OBE教育理念的教學資源開發﹑課程建設﹑學生學習過程管理﹑課后學習輔導等都是密切圍繞著教學目標和教育產出成果進行的。

教學資源是保障教學質量的前提，為取得預期的教學效果，教學團隊在超星學習通平臺進行網上課程建設。目前教學資源有微視頻﹑多媒體課件﹑章節練習﹑輔助學習資料及實驗講義等。這些教學資源為學生自主學習提供了保障，起到預習﹑鞏固﹑補充和拓展的作用。學生利用視頻和課件進行課前預習﹑課后鞏固復習，同時通過輔導答疑﹑作業和測驗來檢驗學生對所學知識的掌握情況。

教學資源質量對學生自主學習至關重要，因為細胞工程是一門信息量大﹑實踐性強的綜合性科學，而且教學內容抽象﹑微觀﹑難理解。為了取得更好的學習效果，教學團隊根據教學目的，廣泛收集資料，對教科書教學內容進行提煉﹑加工，并將文字﹑圖片﹑網絡資源等進行整合，制作成生動﹑直觀的多媒體教學課件和視頻，并對教學中的重點﹑難點做出提示，向學生提供豐富多樣的教學信息，充分調動學生的情緒﹑興趣和注意力［6］。充分利用網上學習平臺資源，教學團隊精心設計教學過程，給出學習任務，引導學生主動學習。

（二）培養學生科研思維，設計與實施綜合性實驗

細胞工程是現代生物技術的核心基礎，具有很強的實踐性。因此，細胞工程僅學習基礎理論﹑細胞培養實驗是不夠的，綜合性實踐環節同等重要。在學生完成細胞培養的理論知識學習，同時完成原代培養﹑傳代培養實驗項目后，組織學生設計綜合性實驗，培養科研思維，鍛煉分析問題﹑解決問題的能力。具體是組織學生設計細胞系或細胞株的建立實驗實施方案。4生/組設計一個實驗方案，2個平行實驗操作小組（2生/組）。實驗前布置實驗教學任務，實驗目的是培養出細胞系或細胞株。根據細胞培養學習內容及查閱資料，具體擬解決的問題有：（1）確定實驗標題（什么細胞系或細胞株的培養）；（2）動物取材，細胞的分離純化方法，實驗步驟，實驗準備；（3）課件制作。接下來要對各小組設計的實驗方案的科學性﹑可行性進行考核，各小組選派1人講解實驗內容，要求實驗設計思路清晰﹑全面，實驗方案有可行性，然后再進行實驗操作。實驗成績充分體現形成性評價，包括實驗設計﹑實驗操作﹑實驗結果三部分。整個過程可以培養和提示學生的實驗設計思路﹑操作水平﹑團隊合作精神等。

（三）基于OBE能力導向教育，采取問題導向教學

基于OBE教學理念，以學生為中心，根據課程教學目標要求，采取問題導向教學法，引導學生開展基于問題解決的研究式﹑合作式﹑課內外一體化學習。問題導向是一種有效啟發學生思維﹑引導學生思考﹑培養學生創新思維能力的教與學互相促進的教學方法［7］。教學團隊理論聯系實際，關注研究熱點，精心設計問題，引導學生探索思考，從而主動學習。

實施問題導向教學法是課前教師布置學習任務，給出幾個與核心內容相關的問題，學生自發分組選擇感興趣的問題，以小組為單位廣泛收集資料，共同探討﹑整理解決問題的思路，最后得出結論，然后在課堂上各小組展示并回答一個問題，其他小組補充﹑互動，教師鼓勵學生積極發言﹑發表自己的觀點。這種基于問題促進學生探究﹑合作學習的教學模式，能夠提高學生獨立思考﹑自主學習﹑創新的能力［2］。

現以單克隆抗體的制備為例，介紹問題導向教學法，問題1：單克隆抗體的應用。問題2：單克隆抗體是什么細胞合成的，是否容易獲得大量單克隆抗體？問題3：細胞融合的原理。問題4：如何篩選出雜交瘤細胞？問題5：篩選后的雜交瘤細胞是否可產生所需要的單克隆抗體？學習小組通過查閱教材﹑查找資料回答問題1，如“早早孕試紙”和多種抗腫瘤等新型特效藥的主要成分為單克隆抗體。通過“既然單克隆抗體有這么好的應用，那么抗體又是怎么合成的？”引申出問題2，抗體是B淋巴細胞受到抗原刺激轉化為漿細胞合成的，但B淋巴細胞生命期短不能無限增殖，怎么才能大量合成單克隆抗體呢？1975年，英國的科學家米爾斯坦和柯勒將效應B細胞與小鼠骨髓瘤細胞進行融合，從而達到既能無限增殖，又能產生單抗的目的，并由此獲得了1984年的諾貝爾生理學或醫學獎。通過這一科學史實，鼓勵學生在學習和思考過程中要解放思想，大膽進行創造性思維活動［8］。接下來是問題3，學習小組根據已學內容和教材相關資料，思考2個細胞之間是怎么發生融合的？教師提醒學生回憶生物膜的特點，依靠外界因素提高膜的流動性，解決了小鼠骨髓瘤細胞與效應B細胞的融合，但融合雜交瘤細胞又是怎么篩選出來的呢？通過問題4的答案，用HAT選擇性培養基培養后，雜種融合細胞存活下來，其他細胞死亡。篩選后得到的雜交瘤細胞是否可產生所需要的單克隆抗體呢？學生思考問題5，學生通過免疫學所學相關知識知道動物在免疫反應的過程中，體內能產生多達百萬種以上的特異性抗體，但是每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體，要想獲得單抗就要雜交瘤細胞克隆化培養，再檢測抗體及效價，就可以獲得單克隆抗體。這種以問題為導向﹑課內外一體化的教學方式是課堂在時間和空間上的延伸，可全面提高課程的教學質量。

四、基于OBE教育理念，建立課程評價體系

根據超星學習通學習任務的完成情況﹑課堂教學的表現，結合“細胞工程”課程特點，在考核方式方面，按知識﹑能力和素質進行綜合考核，采取過程性考核占30%，具體包括作業﹑隨堂測驗﹑討論﹑實驗報告﹑細胞株實驗設計及實施﹑實驗操作；課終考核（閉卷考試）占70%的考核方式。過程性考核的宗旨是學生經過課上課下的學習，對細胞工程原理﹑技術及應用的掌握情況進行考核，并可以及時調整教學內容和方法；課終考核占比較高，是為了考核學生對課程知識的系統性﹑完整性以及重點﹑難點的掌握情況。沒有扎實的理論基礎，學生在能力和素質方面很難達到OBE教學目標。

結語

OBE教育理念對于促進我國新時代高等教育改革﹑專業建設﹑提高和保障人才培養質量具有十分重要的現實意義［2］，因此需要教師的教學理念與方法與時代同步，在教學設計和實施過程中要根據對學生的能力培養要求設計教學目標，精選教學內容，應用問題導向教學，以學生為中心，采取多樣化的課堂形式，調動了學生學習的積極性，增強了自信心，激發了學習動力，培養了自主學習能力和創新思維能力，具備了更好地勝任未來工作所需要的能力和水平。