CBE&OBE理念下基因工程技术课程教学改革与实践
2022-09-06吴丽双
吴丽双
(浙江药科职业大学 浙江 宁波 315100)
基因工程原理是在体外对不同生物的遗传物质(基因)进行剪切、重组、连接,然后插入载体分子中形成DNA 嵌合体,转入宿主细胞内进行繁殖,并表达出基因产物,如疫苗、抗体、酶制剂等。基因工程技术已成为现代生物技术的核心,在农业、工业、环保、医药等行业中得到广泛应用,特别是2020 年新冠肺炎疫情的暴发更加凸显了基因工程技术对医药行业的重要影响。基因工程技术已经成为生物制药专业的核心课程。成果导向教育(outcome-based education,OBE)理念是基于学习目标和学习成果的产出来设计、实施和评价教育教学活动。该理念要求每一个教学环节都要围绕着社会需求、职业需求来设计。能力为本教育(competency-based education,CBE)是一种具有广泛世界影响力的职业教育模式,其主要特征是以社会岗位需求作为课程设置的依据和基础,培养目标明确具体,使学生在知识、能力和素质三方面与社会职业岗位要求具备的综合能力一致。笔者所在学校是以职业能力培养为核心的职业教育,重点培养学生的动手能力和实践创新能力,以实现与岗位零对接,CBE&OBE 理念有助于本校培养适应新时代的创新型应用人才。本文基于CBE&OBE 理念对基因工程技术课程在生物制药专业的教学进行了改革和实践探索,以期为该课程教学改革提供借鉴和参考,不断完善后续课程教学体系。
1 “基因工程技术”课程培养目标
根据对岗位需求的调研,我们设置了该课程的培养目标:知识目标要求学生掌握基因工程技术的原理、基因操作技术及其在医药工业中的应用;能力目标要求能完成基因克隆与表达的基本操作,能根据文献调研制订实验方案,开展基因的克隆和表达的研究;能分析和解决基因工程技术实验过程中常见的问题;能追踪了解基因工程学科前沿和发展方向;素质目标要求具备敬畏生命、敬业奉献、严守药规、精益求精的良好职业道德。
2 基于CBE&OBE 的“基因工程技术”课程教学设计
在上述课程培养目标基础上,我们对基因工程课程教学内容、教学方法进行了设计,分为目的基因的分离、基因的分子克隆、工具酶、载体、基因的重组和表达、基因工程应用和基因工程操作七大模块。以能力目标要求能完成基因克隆与表达的基本操作,能根据文献调研制订实验方案开展基因的克隆和表达的研究为例,我们结合现有的科研课题设计了PCR 引物设计、PCR 体系设计和重组载体的设计等内容;在理论知识学习结束并通过考核之后,教师以研科研项目为例,布置综合性实验设计的项目(目的基因体外重组表达实验的设计),培养学生运用知识分析、解决实际问题的能力。同时,在教学过程中把教学内容模块化,打破教材章节的限制,根据基因工程的三大要素及其技术流程,整合为7 大模块,有助于学生的学习思路更加清晰。且本课程去掉了生物化学和生物分离技术课程重复交叉的内容,如基因的表达与调控,目标产物的分离与纯化等。
3 基于CBE&OBE 的“基因工程技术”课程教学实施
教学实施是实现教学目标的中心阶段。传统教学以知识传授为主,教师处于教学主体地位,教学模式较单一,学生学习积极性差,缺乏学习的兴趣,教学效果不佳。在CBE&OBE 理念的指导下,我们按照图1 改进教学实施环节。以“基因工程操作”模块为例,在前面6 个模块内容学习结束的基础上,学生考核合格后,方可进入该模块阶段的学习,在第一次课堂上已经让学生自由分组,整个课程的小组讨论以及最后的综合性项目实验都按照该分组来执行;同时要求每组设组长,组内分工实行轮换制,使得小组内的成员能够体验不同角色和职责。进入此模块后,小组进行选题,经过文献查阅、分析、讨论和总结确定选题,并完成项目实施报告,制作PPT 进行汇报,内容包括选题意义、目的基因获取方法、重组质粒构建方法、重组菌的筛选和表达、预期实验结果及可能遇到的问题等。结果的评价由教师评价和小组互评组成,考评合格后方可进入下一步。项目实验操作过程是重点,学生操作过程中,要求教师在旁指导,针对共性问题开展现场讨论,针对个性难题进行现场实时解答,鼓励学生主动分析、解决问题,争取提出创新性的解决方案。最后的项目总结,学生需要提供完整的结果分析报告,包括整个实验过程的注意事项、经验、对实验室条件、课程内容设置、教师教学方法等提出意见和建议,教师对每组的总结报告进行评价。在整个教学实施过程中,以学生为主体,特别注重学生的学习效果,强调学生掌握技能并应用的能力。
图1 基于CBE&OBE 的“基因工程技术”课程教学实施
基于CBE&OBE 理念,笔者在本课程中以项目设计、项目操作、项目总结的导向开展实验课程,让学生把理论知识运用到实践中,培养学生的知识迁移能力,能够根据文献调研制订实验方案开展基因的克隆和表达的实验。
4 基于CBE&OBE 的学生学习效果评价体系
良好的评价体系不仅可以真实反映学生学习的效果,且能让学生发现学习过程中存在的问题,并进行有效改进。以CBE&OBE 理念为指导,建立以成果为导向的学生学习效果评价模式,贯穿课程教学的全过程,可以充分、准确地检验学生的学习效果。评价体系包括线上MOOC 平台系统自动评价、教师评价、组内&组间互评、实验操作评价、项目答辩&报告&分析评价以及奖励成绩。不以一次的期末考试作为最终成绩,而是从多角度进行考核并综合评价学生在线上学习、课堂参与、课堂演讲、团队合作等方面的表现。同时,注重过程性考核,对学生学习过程中的学习状态和阶段性学习进行考核,只有通过考核的小组才可以进入“基因工程操作”的模块,项目设计只有汇报通过才能进行项目实验操作。另外,基因操作模块中有教师和学生共同参与的评价,加入团队成员的内部互评机制,既督促了成员之间的合作,又能提高成员的参与度,杜绝学生蒙混过关的思想。
5 “基因工程技术”课程教学成效分析
基于CBE&OBE 理念“基因工程技术”课程改革体系的建立并在本校生物制药专业的实施,采用调查问卷进行教学成效分析。结果显示,95%的同学认为课程能够激发的学习兴趣;91%的同学认为互动性强,课堂气氛活跃;85%的同学认为教学资源丰富,有助于学习;88%的同学认为教学内容安排合理,重点突出;87%的同学认为通过学习,收获很大。总体来说,课程获得了学生们的认可,在学校期末学生评教中获得94.54 分的高分,有学生评价“教师教法灵活,充分让学生展示、表达,师生互动好,课程气氛活跃”“课程内容紧跟科学前沿”“通过实验设计,我的知识运用能力得到提高”。在完成该课程后,很多学生成功加入学院的科研创新团队,表现出色,学生反馈说该课程运用所学知识进行试验方案的设计模块,有助于提升独立开展科学研究的能力,培养科研创新能力。基于CBE&OBE的基因工程技术课程教学改革,学生获得了较全面的岗位技能,重点培养了学生的职业岗位适应能力,获得了更大的就业竞争力。该课程改革的成果可为后续职业本科层次人才培养奠定一定的基础。