基于OBE教育理念的“细胞工程”教学改革与实践

［摘 要］ “细胞工程”是厦门医学院药学系面向生物制药专业开设的一门专业核心课程。“细胞工程”的教学改革是基于OBE教育教学理念，结合课程特点，秉承“以学生为中心、成果为导向”的教学理念，在明确课程目标、遴选教学内容、改革教学方法、设计教学环节、建设教学资源、评价教学效果等方面开展教学改革的探索与实践，引导学生积极主动地学习，激发学生的学习热情，培养学生独立思考、创新思维的能力，提高学生科学探究能力及岗位胜任力，并取得了良好的教学效果。

［关键词］ OBE；教育教学理念；细胞工程；教学改革

［中图分类号］ G420 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）08-0098-04

“细胞工程”是生物制药专业的核心课程之一，是现代生物技术中涉及广泛的一门生物技术，具有前沿性、综合性及应用性等特点［1］。传统的“细胞工程”教学是以讲授为主，以原理和工艺为核心，与生产实际脱轨，总体上没有激发学生的学习兴趣、开发学生的科学素养。因此，为了适应现代生物制药专业岗位胜任力的需要，以OBE教育理念为核心的教学改革刻不容缓、势在必行。

OBE教育理念是基于学习产出成果/能力导向的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），最先是20世纪90年代在美国和澳大利亚创新发展起来的，经过30多年的发展和凝练，已形成了完整的教育理念，成为发达国家高等教育和人才培养的主流理念［1-2］。OBE教学理念是以学生为中心，以成果导向为学生学习的驱动力，设计教学活动和评价体系，重点培养学生能力。也就是说，OBE教育模式重视培养学生在学习过程中的能力和素质，注重对学习方法和学习效果的评价，重点引导学生学会学习，而不是让学生在学习过程中对知识点进行机械的累积［3］。

一、基于OBE教育理念，制定“细胞工程”课程教学目标

“细胞工程”是内容多、技术新、发展速度快、实践能力很强的一门学科，是面向生物制药专业三年级学生开设的专业核心课程，理论36学时，实践36学时，是“植物细胞工程”“分子生物学”“细胞生物学”的后续课程。因此，这里主要介绍动物细胞工程内容。

OBE教育理念是以提高岗位能力和素质为教学目标，注重对学生学习能力（包括自主学习能力和实践创新能力）的培养，以学生专业知识学习、能力培养、素质提高为课程教学目标［2］。教师必须对学生毕业时及毕业后所需要的能力及其发展水平有明确的预估，然后顶层设计出课程教学体系和实践环节来保障学生达到课程目标［3］。学生通过“细胞工程”课程的学习，能够掌握动物细胞培养、细胞融合、基因打靶和转基因动物、生殖细胞工程、胚胎工程的基本概念、基本原理和工艺流程，提高独立实验操作能力和实践创新能力、团队合作能力、主动学习及终身学习能力，同时了解细胞工程领域的应用及最新研究成果，为今后生物药品的研发、生产奠定基础。

二、基于OBE的教育理念，精选课程教学内容

OBE教学目标、教学过程、教学评价体系的设计都立足于教学过程取得的学习效果，获得理想的教学效果的重要环节是教学内容的选取［4］，因此教学内容的选取至关重要，学生要掌握细胞工程的基础知识与关键技术，才能更好地在未来的工作中应用所学知识。

（一）精选理论课程教学内容

基于生物制药专业培养目标是掌握生物制药基础理论、基本知识和基本技能，具备生物药品的研发、生产能力的高素质应用型生物制药专门人才。“细胞工程”理论教学内容分为四个模块，贯穿“细胞工程”教学内容主线（见图1）。“细胞工程”教学内容包括理论基础、关键技术和应用前景，知识模块之间既相互独立，又紧密联系，知识的学习层次由浅入深、循序渐进，强调基础性和系统性，突出重点，能满足生物药品的研发和生产能力的培养要求。

（二）选取实验教学内容

在细胞工程的研究内容中，最重要、最基础的技术是细胞培养技术，因此实验内容的选取主要围绕细胞培养技术。以2019级生物制药实验教学内容为例，主要实验项目如表1所示。细胞工程各实验内容之间既相互独立，又相互联系，循序渐进，层层深入，最后通过综合设计实验提升学生的综合能力［5］。实验内容既培养学生生物药品的研发和生产能力，又为学生后续选修“体外诊断生物活性原料的研发与应用”奠定了基础，并且单克隆抗体制备实验内容在此课程完成。

三、基于OBE的教育理念，实施课程教学方法改革

OBE理念是一种基于目标导向的反向教学方法，教师在教学过程中要以学生为中心，以学习能力导向为出发点反向设计教学目标、改革教学过程和教学评价体系。

（一）以提高学生自主学习为目标，建设网上学习平台

随着互联网的发展，学生获取信息的方式更加多元化，学生的学习方式也发生了重大改变。基于OBE教育理念的教学资源开发、课程建设、学生学习过程管理、课后学习辅导等都是密切围绕着教学目标和教育产出成果进行的。

教学资源是保障教学质量的前提，为取得预期的教学效果，教学团队在超星学习通平台进行网上课程建设。目前教学资源有微视频、多媒体课件、章节练习、辅助学习资料及实验讲义等。这些教学资源为学生自主学习提供了保障，起到预习、巩固、补充和拓展的作用。学生利用视频和课件进行课前预习、课后巩固复习，同时通过辅导答疑、作业和测验来检验学生对所学知识的掌握情况。

教学资源质量对学生自主学习至关重要，因为细胞工程是一门信息量大、实践性强的综合性科学，而且教学内容抽象、微观、难理解。为了取得更好的学习效果，教学团队根据教学目的，广泛收集资料，对教科书教学内容进行提炼、加工，并将文字、图片、网络资源等进行整合，制作成生动、直观的多媒体教学课件和视频，并对教学中的重点、难点做出提示，向学生提供丰富多样的教学信息，充分调动学生的情绪、兴趣和注意力［6］。充分利用网上学习平台资源，教学团队精心设计教学过程，给出学习任务，引导学生主动学习。

（二）培养学生科研思维，设计与实施综合性实验

细胞工程是现代生物技术的核心基础，具有很强的实践性。因此，细胞工程仅学习基础理论、细胞培养实验是不够的，综合性实践环节同等重要。在学生完成细胞培养的理论知识学习，同时完成原代培养、传代培养实验项目后，组织学生设计综合性实验，培养科研思维，锻炼分析问题、解决问题的能力。具体是组织学生设计细胞系或细胞株的建立实验实施方案。4生/组设计一个实验方案，2个平行实验操作小组（2生/组）。实验前布置实验教学任务，实验目的是培养出细胞系或细胞株。根据细胞培养学习内容及查阅资料，具体拟解决的问题有：（1）确定实验标题（什么细胞系或细胞株的培养）；（2）动物取材，细胞的分离纯化方法，实验步骤，实验准备；（3）课件制作。接下来要对各小组设计的实验方案的科学性、可行性进行考核，各小组选派1人讲解实验内容，要求实验设计思路清晰、全面，实验方案有可行性，然后再进行实验操作。实验成绩充分体现形成性评价，包括实验设计、实验操作、实验结果三部分。整个过程可以培养和提示学生的实验设计思路、操作水平、团队合作精神等。

（三）基于OBE能力导向教育，采取问题导向教学

基于OBE教学理念，以学生为中心，根据课程教学目标要求，采取问题导向教学法，引导学生开展基于问题解决的研究式、合作式、课内外一体化学习。问题导向是一种有效启发学生思维、引导学生思考、培养学生创新思维能力的教与学互相促进的教学方法［7］。教学团队理论联系实际，关注研究热点，精心设计问题，引导学生探索思考，从而主动学习。

实施问题导向教学法是课前教师布置学习任务，给出几个与核心内容相关的问题，学生自发分组选择感兴趣的问题，以小组为单位广泛收集资料，共同探讨、整理解决问题的思路，最后得出结论，然后在课堂上各小组展示并回答一个问题，其他小组补充、互动，教师鼓励学生积极发言、发表自己的观点。这种基于问题促进学生探究、合作学习的教学模式，能够提高学生独立思考、自主学习、创新的能力［2］。

现以单克隆抗体的制备为例，介绍问题导向教学法，问题1：单克隆抗体的应用。问题2：单克隆抗体是什么细胞合成的，是否容易获得大量单克隆抗体？问题3：细胞融合的原理。问题4：如何筛选出杂交瘤细胞？问题5：筛选后的杂交瘤细胞是否可产生所需要的单克隆抗体？学习小组通过查阅教材、查找资料回答问题1，如“早早孕试纸”和多种抗肿瘤等新型特效药的主要成分为单克隆抗体。通过“既然单克隆抗体有这么好的应用，那么抗体又是怎么合成的？”引申出问题2，抗体是B淋巴细胞受到抗原刺激转化为浆细胞合成的，但B淋巴细胞生命期短不能无限增殖，怎么才能大量合成单克隆抗体呢？1975年，英国的科学家米尔斯坦和柯勒将效应B细胞与小鼠骨髓瘤细胞进行融合，从而达到既能无限增殖，又能产生单抗的目的，并由此获得了1984年的诺贝尔生理学或医学奖。通过这一科学史实，鼓励学生在学习和思考过程中要解放思想，大胆进行创造性思维活动［8］。接下来是问题3，学习小组根据已学内容和教材相关资料，思考2个细胞之间是怎么发生融合的？教师提醒学生回忆生物膜的特点，依靠外界因素提高膜的流动性，解决了小鼠骨髓瘤细胞与效应B细胞的融合，但融合杂交瘤细胞又是怎么筛选出来的呢？通过问题4的答案，用HAT选择性培养基培养后，杂种融合细胞存活下来，其他细胞死亡。筛选后得到的杂交瘤细胞是否可产生所需要的单克隆抗体呢？学生思考问题5，学生通过免疫学所学相关知识知道动物在免疫反应的过程中，体内能产生多达百万种以上的特异性抗体，但是每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，要想获得单抗就要杂交瘤细胞克隆化培养，再检测抗体及效价，就可以获得单克隆抗体。这种以问题为导向、课内外一体化的教学方式是课堂在时间和空间上的延伸，可全面提高课程的教学质量。

四、基于OBE教育理念，建立课程评价体系

根据超星学习通学习任务的完成情况、课堂教学的表现，结合“细胞工程”课程特点，在考核方式方面，按知识、能力和素质进行综合考核，采取过程性考核占30%，具体包括作业、随堂测验、讨论、实验报告、细胞株实验设计及实施、实验操作；课终考核（闭卷考试）占70%的考核方式。过程性考核的宗旨是学生经过课上课下的学习，对细胞工程原理、技术及应用的掌握情况进行考核，并可以及时调整教学内容和方法；课终考核占比较高，是为了考核学生对课程知识的系统性、完整性以及重点、难点的掌握情况。没有扎实的理论基础，学生在能力和素质方面很难达到OBE教学目标。

结语

OBE教育理念对于促进我国新时代高等教育改革、专业建设、提高和保障人才培养质量具有十分重要的现实意义［2］，因此需要教师的教学理念与方法与时代同步，在教学设计和实施过程中要根据对学生的能力培养要求设计教学目标，精选教学内容，应用问题导向教学，以学生为中心，采取多样化的课堂形式，调动了学生学习的积极性，增强了自信心，激发了学习动力，培养了自主学习能力和创新思维能力，具备了更好地胜任未来工作所需要的能力和水平。

参考文献

［1］邹琼.工程教育中推行OBE模式的问题与思考［J］.高等理科教育，2017（4）：71-76.

［2］陈明洁，付春华，刘亚丰，等.基于OBE理念的“细胞工程”课程教学改革探索与实践［J］.高校生物学教学研究（电子版），2019.9（3）：12-16.

［3］宋虎卫.基于OBE教育理念的《细胞工程》课程教学方式改革探索［J］.中国校外教育，2017（27）：118-119.

［4］万加武，程晨，王婷.基于OBE理念的细胞工程课程教学改革探索与实践［J］.教育教学论坛，2020（22）：232-233.

［5］马瑞丽，徐虹，张小红，等.细胞工程实验课程教学改革探索［J］.安徽农业科学，2020，48（10）：254-255+258.