基于OBE理念的蛋白质与酶工程教学新模式探索

姜成宇 黄云彤 邢志勇 雷雪 陈祥凤 徐启江

摘  要：蛋白质与酶工程作为高等院校生物技术和生物工程专业人才培养的核心课程之一，立足拓展学生的思维能力、实际问题的解决能力和全球变革下的综合视野。通过在蛋白质与酶工程课程教学的过程中引入OBE教育理念，对教学模式、课程体系、评价机制、课程思政等方面进行改革，从而提高教学质量、活化学生创新实践能力、满足社会企业的岗位需求，落实“立德树人”教育目标。期末“自我能力评价”问卷调查结果显示，学生对该门课程的混合式教学模式认同率超过80%，对自身能力提升评价在80分以上的学生超过50%。因此，基于OBE理念的蛋白质与酶工程课程教学改革在培养学生开拓创新方面具有积极的促进作用，为适应新时代复合应用型人才培养体系的课程教学改革提供必要的参考。

关键词：蛋白质与酶工程；OBE理论；课程改革；新教学模式；课程体系

中图分类号：G642         文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）21-0115-05

Abstract： As one of the core courses for the cultivation of biotechnology and bioengineering majors in universities， Protein and Enzyme Engineering aims to expand students' thinking ability， practical problem-solving ability， and comprehensive vision under global change. By introducing the OBE education concept into the teaching process of protein and enzyme engineering， the teaching model， curriculum system， evaluation mechanism， curriculum ideology politics， and other aspects are reformed， so as to improve the teaching quality， activate students' innovation and practice ability， meet the post needs of social enterprises， and implement the education goal of "cultivating virtues and cultivating people". The results of the "self-ability evaluation" questionnaire at the end of the term show that more than 80% of the students agree with the blended teaching mode of this course， and more than 50% of the students give more than 80 points for their own ability improvement. Therefore， the protein and enzyme engineering curriculum teaching reform based on the concept of OBE plays a positive role in cultivating students' innovation and provides a necessary reference for the curriculum teaching reform to adapt to the composite applied talent training system in the new era.

Keywords： Protein and enzyme engineering; OBE theory; Curriculum reform; New teaching model; Curriculum system

在1981年，美国教育学者William G. Spady首次提出了成果导向教育（Outcomes-Based Education，OBE）的概念，是以质量保证和持续改进为基本指导思想和出发点，强调以学生为主体，以目标成果为导向，重视学生的学习结果的教育理念[1]。该理念以学生产出结果为驱动，而非传统上内容驱动和单向知识传输教育，因此，OBE教育模式被认为是一种教育范式的革新。自数年间的实践摸索下，OBE教育理念业已成为满足我国应用型人才培养的理性认识，教育教学改革主旨思想的主观要求[2-3]。

新的一百年是生物经济的一百年，作为国家“十四五生物经济”优先发展、重点支持的生物高科技領域中的一隅，蛋白质工程是实现高水平科技自立自强的重要方向[4]。蛋白质与酶工程是生物技术专业的必修课，是蛋白质工程与酶工程内容相结合的一门多角度交叉学科所形成的课程，具有综合性、多元化特征，涵盖基因工程、生物化学、生物分离技术等多学科内容，在新时代生物技术专业人才培养中具有不可替代的作用[5]。

但是，课程教学内容多而课时少、学生对课程重要性的认识有限、不具备扎实的综合专业知识等问题极大限制了该门课程的施教效果。为了主观上激发学生兴趣，提高现实问题解决能力，作者将OBE教育理念代入蛋白质与酶工程教学过程，从教学模式、教学内容和考核评价等方面进行革新，以提高该课程的教学质量。

一  蛋白质与酶工程课程基本情况

（一）  蛋白质与酶工程开设的必要性

我国在新的发展时期以创新驱动发展，结合“一带一路”倡议、“中国制造2035”、“十四五生物经济”规划等重大战略背景，聚焦人民群众“医”“美”“食”“安”新需求，在体外诊断、生物技术、生药研发等领域迫切需求具备扎实专业技术和较强探索创新能力的复合应用型人才。课程组基于右江民族医学院“扎根边疆服务基层”办学思维和培育“下得去、用得上、留得住”高质量应用型人才，实施深化蛋白质与酶工程的教育改革和实践，培养学生科学思维感官、创新探索精神，融会贯通多角度多维度知识与技术，为未来学习和工作奠定坚实理论和实践基础，助力建设生物技术教育强国，服务和支撑我国生物经济产业提质增效[6]。在新百年征程中，复合型人才所展现的极大优越性和适应性被广泛认可，已成为高等院校培养人才的核心目标和相关课程设置的前提[7]。蛋白质与酶工程课程由蛋白质工程和酶工程两大重要组成部分构成，是工程科学与生命科学的有机结合，在日常生活中的方方面面扮演着重要角色。因此，作为生物技术专业的核心课程，蛋白质与酶工程的施教成果直接影响人才培养质量及社会发展的稳定性。

（二）  蛋白质与酶工程的教学现状

蛋白质与酶工程课程内容中酶工程的主线是酶的生成与利用，蛋白质工程则重点在于对蛋白质的分子改造[8]。根据醫学院校生物技术专业培养复合型人才的需要，在兼顾理论学习与实践能力培养的基础上，教学大纲制订为理论教学24学时，实验教学16个学时。以吴敬主编的《蛋白质工程》和郭勇主编的《酶工程》为核心，辅以汪世华主编的《蛋白质工程》、张德华主编的《蛋白质与酶工程》等参考教材对课程的内容进行了合理的组织安排，既兼顾了蛋白质的分子设计等理论学习，同时也掌握了酶的工业化生产和应用等技术。但在长期的授课过程中，笔者发现尚有诸多问题有待改进。

1  传统教学模式亟待活化

教学的传统模式一般采取师讲生听的二元知识本位模式。该模式以学科体系为基础，基于知识和理论的传授，教学活动基本上都在教室中开展[9]，而学生则处于被动的知识接收方，难以激发和培养学生的主观知识获得能力和科学逻辑思维。并且，身体记忆在知识获得过程中也起到重要作用，对理论知识的过于掌握，忽视实际应用及实践操作，常出现重理论轻实践的问题。

2  课程评价机制有待改进

课程评价是教学过程中重点，是教学水平的反馈和优化完善的起点，良好的课程评价对于大学生学习的主动性与积极性的提高是有着正向的积极作用的[10]。现阶段仍以“一站式”考试模式为主，通过期末考试分数评价学生对课程的掌握程度。然而，这种方式不利于学生积极性的开发，常常是平常散养、临考磨枪，不重视知识的日常积累，更加不能满足具有自主能力的创新型应用型人才的培养要求。因此，建立科学合理的考核评价是第一要务。

鉴于蛋白质与酶工程具有涉猎维度广博、信息知识繁杂、探索前沿精深等特点，针对在实际教学过程中遇到的问题，以OBE教育理念的“学生为本、成果导向、持续改进”为指导思想，对本课程进行探索式的革新。

二  OBE教育理念指导的蛋白质与酶工程课程改革

相较于传统知识本位教育理念，OBE教育理念具有更大的弹性，尤其是围绕学生为核心，以获得成果和社会企业需求为导向，着重训练学生的实践能力和探索能力[11-12]。参考已有文献报道[13]，将蛋白质与酶工程教学流程进行双向调整，即培养需求→教学目标→教学过程→教学考核→课程改革[14]，并重新制定教学大纲，明确教学内容，避免与其他专业课程（如分子生物学）的重复，并且优化教学方法以及完善考核评价机制。

（一）  教育模式的改革

基于OBE教育理念培养人才，首先要激发学生的主动学习性，这就要求教师摒弃传统的知识本位教学模式，以一名导学者、脚手架身份，成为学生“能动”资源库，引导学生自我预习并整理知识点，促使学生对重点内容的掌握，帮助学生对知识脉络的梳理和总结。其次，在重难点部分增加讨论和辩论活动，使学生以主观视角参与到教学过程中，由教师协助拓宽其讨论维度及辩论思路。

近年教学中，作者充分利用慕课、智慧树、学习通等精品课程资源共享平台[15]进行了多维数智教育教学模式改革。课前，学生通过雨课堂教学管理平台，自我预习归纳总结，找出问题点和思考点；课上，教师以科学问题为指引，采用提问式教学模式引导课堂问题讨论等教学活动，以学生为主体实现真正意义的换位教学；课下，教师利用智慧树平台开展测试、布置作业、互相出题等来评价学生的知识获得效果。

在首次改革并实施蛋白质与酶工程融合式教学模式后，作者调研设计“自我能力评价”问卷调查，并对学生自我能力获得效果进行了评估。评价维度涵盖自主学习力、学习动力、学习自控力、网络学习资源获取力、获取学习资源方式倾向和学习成果等。据统计数据显示，学生自我评分≥60分，即认同融合式教学模式的学生占比达到84%。其中，80分以上的自我评价学生占比达到57%。自我评价是激发大学生发展积极性、主动性和自主性的动力源泉，通过自我评价能够让学生和教师了解学习进展，激发学习潜能，有利于利教师基于反馈信息实时调整教学策略。因此，蛋白质与酶工程所采用的自主学习、合作学习、在线学习等融合式教学方法符合OBE教育理念的育人目标。

（二）  教学方式的改革

兼收并蓄采用问题式、案例式、项目式教学法等多种教学方法，充分调动互联网共享资源，优化线上线下混合教学模式，鼓励和推荐与课程相关的互联网学习资源，使学生在学习中获得成就感。同时借助多媒体数智教学工具，对学生展开感官刺激，提高学生的课堂参与度[16]。课程通过场景案例分析、小组合作讨论、实验室见学等方法调动学生自主能动性，使学习效果达到最优化[17]。在宏观教学情景下，教师的教与学生的学可围绕某一个问题或课题在多点自由切入的教学平台上进行平等交流和自主互动[18]。由教师单向灌输，变为交互性的合作学习，实现培养学生自主学习能力的目标。

（三）  教学内容的改革

有关生物技术的新理论、新技术不断迭代呈现，但是，教材的即时性不足，这就要求教师在备课时要善于将学科前沿进展融入授课体系，保证教学内容的前沿性和高阶性，做到既“依于教材”又“高于教材”。作为课程教学目标达成的支撑，课程内容是需要符合社会企业需求，充满活力与生命力的。基于专业人才培养方案，课题组重塑课程内容，构建蛋白質工程绪论、蛋白质分子设计与改造、蛋白质结构解析与预测、蛋白质与酶工程应用等模块，每个模块的教学要求、模块之间的关联、模块内容的呈现形式等都要紧扣课程目标的达成[19]。

蛋白质与酶工程是一门应用型和研究型较强的课程，在课堂上引入一些具体应用的事例，使学生明白蛋白质与酶工程课程内容与自身生活息息相关，从而激发学生的学习兴趣。例如，蛋白质重组与新型冠状病毒重组疫苗，让学生了解蛋白质重组在疫苗生产和疫情防控中的作用。其次，引导学生挖掘蛋白质与酶工程中重要的历史节点及事件，树立学生强烈的专业自豪感，如我国现代蛋白质研究的奠基人曹天钦先生与1965年我国首次人工合成具有生物活力的胰岛素等。同时结合当前的研究现状，将前沿成果引入课堂，开阔学生视野、激发学生与时俱进的时代感，培养学生的创造性思维与能力。例如，人工智能辅助的蛋白质工程逐渐发展成为一种高效的蛋白质分子设计新策略，成为理性设计和定向进化之后的又一次技术发展的浪潮[20]。

（四）  课程体系的改革

完整的课程体系包括理论课和实验课。一般而言，高等院校的实验课分为验证性实验和综合性实验[21]。验证性实验以呼应教材知识点为主，通过教师讲授、学生操作、教师指导总结的顺序进行，完全限制了学生的潜能性和创新性。因此，为了健全蛋白质与酶工程的课程体系，增设以成果为导向的综合性实验是非常必要的。在实验条件允许情况下，以小组合作模式设计一项酶工程制品工艺流程并完成。这符合新工科人才“创意-创新-创业”教育体系的要求[22]。与此同时，时刻注意以学生为主体，采取小组合作的方式开展的实验内容和步骤。在整个实验过程中，以学生为主体，总结结果或寻找原因，而教师只是作为引导者和导演者。基于这种综合性成果导向性实验，培养学生独立解决实际问题的能力，进而满足企业对人才的基本需求[23-24]。

此外，依托“互联网+”“大学生创新创业”以及教师的科研课题，建立兴趣小组并进行生物信息学、微生物学与分子生物学实验技术的全面训练，包括扩增引物的设计、培养基的配制、蛋白质的分离表达；实验成果的总结、科研论文的撰写、科研项目的申报等。在培养学生的科研思维和写作能力的同时，本身也可做后续改革的案例。

（五）  考核评价的改革

OBE的考核评价是以能够体现学生能力提高为导向，以学生视角，对知识掌握、日常表现以及自我进步等进行全面评价[25]，同时重视过程化评价，发展批判性思维[26]。

改革后的蛋白质与酶工程强调理论课的过程化考核以及实验课的动态化评价（表1）。摒弃“一站式”单一评价模式，提升学生的主导地位并精准实施，确保教学质量和课程建设的稳步进行[27]。除教师主导的考核方式之外，增加直接由学生参与的自评、互评、组内互评和组间互评等评价方式，更直接有效地反映出每位学生最真实的学习过程和教学效果[28]。

（六）  课程思政的挖掘

高校之本是立德树人，结合右江民族医学院人才培养目标，蛋白质与酶工程在“下得去、用得上、留得住”的思想指导下，全面推进课程思政教育。结合蛋白质与酶工程的课程特色，深入发掘相关的思政元素，并将其融入课程学习中，使学生不仅通过课程思政教育辩证地了解课程发展史，更要学习中国科研人员刻苦钻研和无私奉献的精神，激发学生的家国情怀、全球视野和专业能力，塑造正确的世界观、价值观和人生观。

通过“获取青霉素的方法有哪些？”科学问题为切入点，以问题式组织小组讨论；以“现在需要大规模的制备青霉素，你有哪些办法？”为题，引入中国青霉素之父樊庆笙事例[29]，鼓励学生多维度思考青霉素合成的重要性、技术难点、自行设计实验方案；最后提出“以现在的技术，你认为有哪些更好的技术可以获取青霉素？”，鼓励学生二次思考，加深专业理解，升华中国科研工作中需要的优良品质和团队协作能力等。在整体的课程思政施教中，遵循“问题引入—角色换位—思政案例—课堂测试—课程总结”的思路。

（七）  实践基地的增加

在理论课与实验课的学习基础上，参加校外实践也是必要的。通过实践教学，学生才能对蛋白质与酶工程课程有更加具体、直观的认识。设置“教室-实景-企业”为一体的“浸润式”教学项目环节，从中提炼出以蛋白质与酶工程应用背景的主要技术指标，开展浸润式实景、实操、实地教学实践。实地了解酶制剂产品的生产工艺流程、技术指标、生产设备及操作条件、产品质量检测等。锤炼学生解决实际问题能力、提升实践创新水平，逐步形成培养集知识传播、岗位需求与能力应用于一体的应用型人才新局面。这对于学生以后的择业或从事相关行业有非常大的帮助。

本校生物技术专业依托生物医药与大健康现代产业学院，与广西亚能、深圳迈瑞等企业共建协同育人培养基地。协同产业课程开发，整合校企双方创新潜能，结合“新医科”与“大健康”产业发展趋势及社会实际需求，与企业共同设计制定课程标准；校企共同开发教材和数据库，将行业最前沿和最生动的实践案例纳入教材，形成活页式新形态教材，推动教学内容与行业标准、生产流程、技术研发等产业需求对接，把企业项目作为课程设计的选题来源。

三  持续改进

OBE的持续改进机制，能修正教育目标，保障内外需求相符。首先，是对所有的教学活动和内容进行专项评估和日常监管，以成果达成来满足毕业要求；其次，是通过过程性评价或信息反馈，映射现阶段教学弊端，并自我完善、自我落实今后教学施为；最后是教学新循环的过程调控，形成闭环式发现与改善机制。因此，过程性评价是OBE教育理念充满生命力的保障，蛋白质与酶工程课程改革重要任务。

四  结束语

在社会企业需求侧与高校人才供给侧的矛盾日益增大的今天，社会企业对教育对学生的要求不断提高，蛋白质与酶工程培养复合型应用型人才模式改革迫在眉睫。基于OBE教育理念，从教学大纲、教学模式、教学内容、思政教育、考核机制和实践基地等多角度对蛋白质与酶工程进行综合性课程改革，进一步提高学生的自主学习与实践创新能力，促进学生双创能力及素养发展[30]。

在持续改进和完善的新型教学模式下，赋能教师多角色，成为学生的促学人、解答人和合作人，鼓励并支持学生个性化学习，以学到、学懂、学会、学成新时代四学青年新形象，建设新时代国家生物经济的时代篇章。

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