基于OBE理念的分子生物学与基因工程课程教学改革

张曈　刘晓燕　周玉珍　袁巧云

摘 要 分子生物学与基因工程是生物技术和生物工程等专业的核心课程，传统教学模式难以适应快速发展的生物科技领域对高素质人才培养的需求。本文基于OBE理念，以培养学生的创新能力为最终改革目标，开展了授课形式、教学内容、考核方式等方面的改革与实施，取得了良好的效果。

关键词 分子生物学与基因工程 OBE理念 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：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

随着生命科学的快速发展，分子生物学和基因工程已经深入现代生命科学的各个领域，成为生物科技类专业的核心课程。[1]通过这门课程的学习，学生能够从分子水平上认识生命世界运作的机理，明瞭人类和生物圈如何在分子层面和谐共存，掌握克隆和表达特定基因的实践操作技能，了解基因工程药物和分子治疗的原理和应用。这门课程更能从哲学层面上将所有的生命现象统一在一套规则之中，启迪学生的思维，帮助他们构建完整的生命科学世界观，从而更好地掌握从基因的分离鉴定、克隆表达到获得重组蛋白或遗传改良生物体的完整过程。

近年来，随着工程教育认证在国内的全面展开，OBE理念成为一个专业能否通过认证的最核心内容。OBE是指以产出为导向的教育模式，在OBE教育模式中，学生学到了什么和是否成功远比怎样学习和什么时候学习重要。OBE理念的基本原理是：所有学习者均成功（Success for All）。这个理念的逻辑架构基础在于，每个学生都是有才能的，学习应基于合作而不是竞争，学校应当为每个学生找到成功方法。OBE要求学生通过具有挑战性的任务，例如提出项目建议、完成项目策划、开展案例研究和进行口头报告等，来展示他们的能力。这样的任务，能让学生展示思考、质疑、研究、决定和呈现的能力。[2]因此，OBE是将学生置于发展他们的设计能力到完成一个完整过程的环境之中。OBE更加关注高阶能力，例如创造性思维的能力、分析和综合信息的能力、策划和组织能力等。这种能力可以通过以团队的形式完成某些比较复杂的任务来获得。

多年来，“分子生物学与基因工程”的教学方法是以教师为中心，课堂讲授为主要手段，学生在学习的过程中始终处于被动接受的地位。[3]这种教学模式没有调动学生自主获取知识的能动性，忽视了学生对于知识理解的差异，掩盖了学生在学习与发展中的创新意识，不利于学生科学素养的提高和科研创新能力的培养。基于OBE理念的教学改革，就是要以学生在课程学习过程中的产出为导向，以培养学生的创新能力为最终目标，以满足生物科技领域對高素质应用型人才的需求。

1 教学改革的目标

成果导向的教学设计核心是反向设计，以最终目标（最终学习成果或顶峰成果）为起点，反向进行课程设计，开展教学活动。教学的出发点不是教师想要教什么，而是要达成高峰成果需要什么，要按照“内外需求→培养目标→毕业要求→课程体系”顺序重构培养方案，优化知识结构。基于OBE理念的“分子生物学与基因工程”教学改革，最终目标就是培养学生的科研创新能力。围绕生物科技领域的行业需求和学生科研创新能力的培养要求，确立了知识、能力、素质三个层次的培养目标层次：

（1）全面和深入理解分子生物学和基因工程的基本概念、基本原理，较深入了解本领域前沿理论和新技术；

（2）掌握基因操作的基本技术、基因克隆和表达的技术和策略、基因分离与鉴定等基本原理和方法，熟练进行相关实践操作；

（3）了解生命科学研究的设计思路和基因操作技术平台的应用策略，为今后的学习和科研创新工作打下良好和扎实的理论基础。

2 教学改革的特色

基于OBE理念的“分子生物学与基因工程”教学改革，具有“目标式导向”、“自主式学习”、“过程化考核”的特色：

（1）在教学过程中，针对学生的学习产出，提出以目标为导向的教学方式，通过结合实际问题进行分析，实现“目标-知识-能力”的飞跃。

（2）针对生物科技产业对生物技术、生物工程专业毕业生的实际需求，以自主学习和研讨的形式增加体现前沿理论和新技术的内容，培养学生的创新意识和科研能力。

（3）根据OBE理念的“学习产出驱动教育系统运行”的原理，改变原有的考核方式，对学生学习的整个过程进行考核，重点考察学生解决复杂工程问题的过程和能力。

3 教学改革的内容

基于OBE理念的“分子生物学与基因工程”教学改革，主要包括授课形式改革、教学内容改革和考核方式改革等内容。

3.1 基于OBE理念的授课形式改革

将OBE理念与传统的授课模式相结合，以目标导向、问题导向或能力导向引出知识点，并结合实际案例进行深入剖析，形成“目標（问题）-知识-能力”的授课模式。授课方式的改革采用“大班上课、小组研论”的形式，进行合作式学习，由主讲教师就所承担授课内容部分拟订若干备选研讨主题，主题选择主要为“分子生物学与基因工程”教学内容中的一些重难点、热门前沿科学问题，由学生组成4～6人的小组自行查阅文献、研究探讨并形成PPT形式的研讨报告，小组研讨完成后再由主讲教师组织各小组在课堂上进行总结发言，要求每一位组员都要上台参与到报告的展示过程中，此时其他小组成员和教师对报告内容及研究课题进行提问。课堂讨论结束后每个学生根据小组研讨和课堂讨论的过程形成一份书面的心得体会，与小组的研讨报告一起作为成绩考核的依据。

3.2 基于OBE理念的教学内容改革

“分子生物学与基因工程”原有的教学内容共分为12个单元，依次为：绪论、染色体与DNA、RNA合成、蛋白质的生物合成、基因表达调控、基因工程的酶学基础、基因工程载体、基因工程操作的主要技术、目的基因的获取、基因工程的操作过程、基因工程的应用、基因工程产品的安全性管理。针对生物技术和生物工程专业的毕业要求及相应的能力、素质要求，选择性的对原有的教学内容进行挑选和扩展，删减重复的、支持力度不大的知识点，增加体现前沿方向的内容，培养学生的创新意识和科研能力，按照OBE理念的要求重新制定本课程的教学大纲。

原有的教学大纲中的重点内容DNA的复制、转录、翻译和基因表达调控的过程与细胞生物学、生物化学中的这部分内容存在一定的重叠、交叉。[4]在新大纲的制定中，对于这些部分可以进行简化和删减，突出与细胞生物学和生物化学不同的部分，删去重复的内容。

分子生物学与基因工程原有的教学内容，大体上围绕中心法则、DNA重组技术、基因克隆表达来进行教学，往往忽略了最新前沿技术的发展和新研究策略的提出，对学生科研素质和技能的培养不利。因此，在教学中要适当增加前沿理论和研究技术的介绍，除了传统的分子生物学理论和基因工程技术之外，还要增加如基因组学、蛋白质组学、转录组学等前沿理论和NGS测序、RNA干涉、基因芯片、Crispr/Cas9基因编辑等最新技术。这样才能开拓学生的视野，为他们今后从事科研工作，独立提出和解决科学问题打下坚定的基础。

3.3 基于OBE理念的考核方式改革

基于OBE理念，需要对学生的“学习产出”进行过程性的评价，这就需要对原有的课程考核方式进行相应的改革，更加注重学习过程的考核，以经过课程学习所能解决的问题和最终具备的能力为考核的重要依据。

新的考核方式在原来的“平时成绩20%”+“期末考试80%”的基础上，更加注重“学习产出”，强调经过课程学习后综合技能、工程应用能力和学科研究能力的提高，在考核模块中增加小组研论部分的考核，每位小组成员的课堂研讨成绩以上台展示的表现（50%）和书面材料（50%）为准，学生的综合成绩（百分制）=平时成绩（15%）+ 研讨成绩（25%）+ 期末考试（60%）。通过对学习过程的“学习产出”进行评价考核，反映了OBE的教学理念，更好地促进学生对分子生物学和基因工程基础知识的掌握和实践应用能力的提高。

4 教学改革的实施效果和展望

通过基于OBE理念的教学改革在2轮分子生物学与基因工程课程教学过程中的实施，笔者发现学生对于该课程的兴趣明显增加，课堂气氛更加活跃，分组讨论积极踊跃，对于分子生物学和基因工程的知识基础掌握得更加扎实，前沿领域理解更加深入，对于基因工程技术的操作更加熟练，对本领域新技术的发展表现出浓厚的兴趣。通过对学生学习产出的评估和调查问卷也显示，学生对改革后的分子生物学与基因工程课程的满意度、对通过课程所具有的能力的认可度都比之前的学生有显著提高，学习成果斐然。因此，基于OBE理念的分子生物学与基因工程的教学改革对于生物技术和生物工程高技术人才的培养具有良好的促进作用，尤其是在面临工程教育专业认证的学校和专业来说具有重要意义和推广价值。

下一步，我们将进一步增加目标导向、问题导向、能力导向的分子生物学与基因工程实践能力的培养，加大实践课程在整体教学过程中所占的比例，在具体实践中培养学生的研究能力、工程应用能力和非技术能力（沟通能力、团队合作能力、利用现代技术手段获取资讯的能力等），以满足日益增长的生物科技领域高素质人才的需求。今后，分子生物学与基因工程课程必须适应新时代教育要求，以培养学生创新精神和实践能力为核心，以开发、利用与整合多种教学资源为手段，重点培养学生综合素质和能力。从教学内容、手段和考核方式等方面入手，充分运用多媒体和网络资源，改进教学方法，科学安排实验内容，强化学生的动手能力和发挥学生的创造能力，采取多种考核方式，增强学生分析和解决复杂工程问题的能力，为达成生物技术、生物工程专业的毕业要求和培养目标打下坚实的基础。

[基金项目]江苏高校品牌专业建设工程资助项目；江苏省自然科学基金青年项目（BK20130416）；淮阴师范学院课程教学改革项目“基于OBE理念的分子生物学与基因工程课程设计与实施”

参考文献

[1] 朱玉贤，李毅，郑晓峰.现代分子生物学[M].北京：高等教育出版社，2007.

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

[3] 袁俊.分子生物学教学改革探索.中国科技信息，2008（14）：295-296.

[4] 迟彦，季长清.分子生物学教学改革初探[J].中国科技信息，2009（17）：207-208.