基于OBE理念的化學生物學綜合實驗課程建設

關鍵詞：OBE理念；化學生物學實驗；課程建設；應用型人才；課程評價

中圖分類號：G640" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：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

化學生物學利用外源的化學物質，通過介入式化學方法或途徑，在分子層面上對生命體系進行精準修飾或調控，是化學與生物學、醫學高度交叉結合的一門前沿科學[1-3]。作為一門極具發展前景的前沿交叉學科，為國民經濟與人類健康作出了巨大貢獻，2000年以來諾貝爾化學獎，有一半以上與化學生物學有關[4]。

長治學院是一所應用型本科高校，堅持扎根太行文化沃土，矢志鑄魂育人。長治學院化學生物學本科專業于2010年開始招生，旨在培養掌握化學、生物學及較廣泛的化學生物學交叉領域的基礎理論、專業知識及基本技能，具有較強的獨立思考、科學研究和實踐能力，兼備良好的創新能力和開闊的國際化視野，畢業后能在化學生物學相關領域從事各類工作。

化學生物學綜合實驗作為與現代農業，生物醫藥研發與大健康等諸多國民產業對接的重要實踐課程，具有學科高度交叉、研究內容前沿及知識覆蓋面廣等特點，是本專業最核心、綜合素質要求最高的一門課程，對化學生物學專業理論知識的掌握和化學生物學思維訓練具有積極促進作用。基于長治學院化學生物學專業人才培養目標，化學生物學綜合實驗致力于培養學生具有扎實的化學生物學相關理論知識和實驗技能、良好團隊合作精神、較強創新意識，具備從事化學生物學交叉領域科學研究的基本能力和發展潛能。

經調研國內部分開設有化學生物學專業高校的化學生物學教學情況[5-10]，發現相關高校多是在本校科研基礎上自編講義或校本教材，開設化學生物學綜合實驗課程，因此沒有通用教材可供參考[11]。長治學院化學生物學綜合實驗教學團隊結合生物醫藥與大健康領域的國家戰略和政策支持，以及太行山豐富藥用植物主產區的背景條件，圍繞化學生物學“讓生命可視、可控、可創造”的科學內涵[5]，遵循OBE理念“反向設計”原則，以學生的能力形成為導向，精心選擇和優化整合實驗教學內容，提煉多位一體的實驗教學方法及評價體系，形成符合學校特點，具有向同類院校推廣意義的化學生物學綜合實驗課程體系。

一" 課程建設思路

化學生物學是化學、生命科學與生物醫學隨科學發展有機融合的產物。化學生物學專業所開設的化學生物學綜合實驗是基礎理論聯系科學實踐至關重要的一門課程，也是覆蓋知識面最廣、能力需求最高的一門綜合性實驗課程。該課程對學生提高實驗技能與知識儲備、加深對化學生物學知識理解、形成和提高綜合科研能力、提升分析/解決問題能力，以及養成良好的科研習慣有積極作用。合理有效的課程建設與實施，可為學生上述能力的形成提供強有力支撐。

結合長治學院地方性應用型高校辦學定位，遵循OBE理念“反向設計”原則，以學生的能力培養為導向，化學生物學綜合實驗構建了模塊化教學體系（圖1）。在實驗項目選擇上，充分調研和優化實驗項目[9，12-15]，依據化學生物學利用化學工具讓生命“可視、可控、可創造”的學科內涵，選擇具有代表性和可操作性強的實驗項目，構建“知識覆蓋型、科研融合型與產業導向型實驗相結合”的復合立體化教學體系，調動學生參與課堂的積極性，有效培養學生科學素養，提升化學生物學專業學生競爭力。課程評價體系做到量化、科學、客觀地評價學生學習效果。

二" 課程內容及架構

化學生物學綜合實驗是一門探究和解決問題的實用性實踐課程。為了培養學生利用所學理論知識發現和分析科學問題并應用于生產實踐的能力，鼓勵學生參加化學生物學相關的科研訓練，并以化學生物學相關項目（如天然產物與大健康方面的產品開發項目等）、參加中國國際大學生創新大賽等各類學科競賽，以提高學生專業素養及競爭力，促進化學生物學專業應用型轉型。基于此，本實驗課程項目包括“生物分子標記與成像”“生物活性分子提取與活性測定”及“生物大分子生物/化學合成與改造”三個模塊，每個模塊又涵蓋知識覆蓋型、科研融合型、產業導向型三階實驗訓練，使實驗項目內容多元化和結構立體化（表1）。知識覆蓋型實驗項目分別從生物活性物質示蹤與標記、生物活性小分子/多肽提取與活性測定及生物大分子定向進化和翻譯后修飾三個層面詮釋化學生物學內涵，以提高學生對化學生物學的理解；科研融合型實驗項目來源為化學生物學相關的科研訓練或創新項目，以培養學生科研素質，提高學生綜合素養；產業導向型實驗項目來源則為中國國際大學生創新大賽或教師的橫向課題，以進一步實現專業知識從理論到實踐的銜接。

三" 課程教學模式

基于能力形成為導向的教學理念，本課程在傳統教學基礎上，針對一些實驗探索了多種教學設計模式（表2），包括線上線下結合，“分析、設計、開發、實施、評價”五位一體的ADDIE教學模式[16]（圖2）及翻轉課堂等教學模式，以期達到最佳的教學效果。

（一）" 線上線下結合教學模式

根據化學生物學綜合實驗課程的知識結構特點，三個模塊的全部實驗均采用線上線下結合教學模式開展。在實驗教學實施的過程中，充分借助現代化的信息技術，將化學生物學難度較大的實驗技術、背景知識以教案、教學視頻等形式呈現在學習通平臺的學習“任務點”中，使學生深刻理解實驗原理，使實驗項目順利實施；同時，引導學生查閱實驗相關文獻，借助班級QQ群及學習通平臺等開展實驗主題討論和實驗后現象分析和技術交流，以啟發學生思考，鍛煉科研思維。如“生物大分子化學合成”模塊中的“細胞穿膜肽FITC-RRRRRR合成與鑒定”實驗，在實驗開展前一周由老師在線上發布細胞穿透肽及多肽固相合成基本原理等背景技術的視頻資料，課堂上學生在老師指導下完成多肽合成及結構鑒定實驗項目，課下通過學習通平臺討論FITC-RRRRRR提高跨膜效率的原因，并根據各組合成多肽的純度、產率等結果分析影響多肽化學合成的因素（具體見表2）。

（二）" ADDIE教學模式

化學生物學綜合實驗中“生物分子標記與成像”模塊的實驗項不僅要使學生理解化學生物學中生命分析的基本方法和技術，還要培養學生分析科學問題、形成解決策略、驗證解決效果的基礎科研素養。本模塊教學采取ADDIE教學模式，實驗前在教師指導下，學生結合實驗難度、反應時間、試劑成本等查閱文獻形成實驗設計方案，如“次氯酸熒光探針的合成與性能評估”實驗中，課前由老師發布通過熒光方法檢測次氯酸的實驗教學任務，學生通過對實驗目標、實驗條件及實施難度的分析，以小組為單位設計實驗方案，經老師篩選并優化后形成水中次氯酸檢測的實驗方法，學生在課堂上完成探針合成和水中次氯酸根的檢測，并針對實驗各個環節以小組形式進行討論、評價和總結（具體見表2）。

（三）" 翻轉課堂

“翻轉課堂”教學模式起源于20世紀90年代哈佛大學埃里克·馬祖爾對課堂教學的探究，其本質上是將課堂變成學生與學生之間及老師與學生之間互動的場所，將學習的主動權從教師轉移到學生身上。科研融合型和產業導向型實驗項目均以培養學生利用所學化學生物學知識解決科學和生產問題、進行科研探索和提升思考能力為目的。兩類實驗項目的教學主要采用翻轉課堂模式進行，即學生以團隊形式匯報本團隊參與的科研項目和實驗結論，并與其他團隊討論分析。老師從學生對課題的理解能力、邏輯推理能力、科學語言表達能力、討論過程中對其他課題的思考和遷移學習能力等方面進行評價，從而調動學生學習積極性，培養學生團隊合作意識和科研思維能力。

四" 課程評價體系

基于課堂教學內容的模塊化及教學模式的多樣化，教學團隊對化學生物學綜合實驗考核體系也進行相應的豐富與提升，對不同模塊和不同類型的實驗實施不同的考核與評價機制：①對于實驗室集中開展的知識覆蓋型項目，注重過程性評價，增加平時成績的比例（80%，平時成績評價方式見表3），期末考試占20%。平時成績考核方式多樣化，主要從實驗預習（10%）、實驗操作（50%）、實驗報告（10%）和小組匯報（30%）四個項目進行評價，每個項目獨立總分100分，計算平時成績時用項目分數乘以項目系數。②對于科研融合型與產業導向型實驗項目，通過以PPT形式匯報科研課題、撰寫科研小論文等方式進行評價，具體則是根據學生對課題的理解情況、完成情況及匯報的科學性和完整性進行評價。通過以上評價，可以進一步培養學生科學素養及學以致用、解決實際問題的能力，提升學生的核心競爭力，提高應用型人才培養質量。

五" 結束語

本文結合地方院校應用型轉型的背景及化學生物學專業發展特點，基于OBE理念，以學生能力形成為課程建設導向，對課程內容、講授方法及評價體系進行改革和探索，以期為同類兄弟院校化學生物學實驗課程建設提供一些參考。

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