基于CDIO模式在醫學院校《結構與合成生物學》的課程設計與實踐

何月涵++于翠平++王珍珍++岳瑩++李欣

【摘 要】基于CDIO教學創新模式，以《結構與合成生物學》的從設計到轉化的體系為載體，對在醫學院校中生物醫學工程專業的《結構與合成生物學》課程進行設計與實踐。

【關鍵詞】結構與合成生物學；CDIO教學模式；課程的設計與實踐

一、《結構與合成生物學》課程教學現狀分析

結構生物學是一門以生物物理學和生物化學手段來研究生物大分子的三維結構，研究結構與功能的關系的學科。合成生物學是將工程學原理與方法應用于合成生物學、生物信息學、計算生物學與化學生物學等構成系統生物技術。目前將結構生物學和合成生物學結合，并在醫學院校開設結構和合成生物學尚屬首創。

但《結構與合成生物學》課程的教學創新改革面臨如下挑戰：目前的培養模式忽視了生物醫學工程中設計、協作、實施的培養，學生無法直觀地獲取實際經驗；實驗環節與應用脫節、強調個人學術能力而忽視團隊協作精神；重視知識學習而輕視開拓創新的培養等問題。

二、CDI0理論的研究現狀

在2001年瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典林克平大學、美國麻省理工學院、瑞典皇家技術學院4所知名院校合作開發了CDIO工程教育模型。CDIO代表構思（Conceive ）、設計（Design ）、實現（Implement ）和運作（Operate），它以產品從構思到運行的整個生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習實際的工程項目[1]。CDI0工程教育環節的核心是做中學，以項目、任務為主線進行學習。整個過程中教師為指導者，引導、輔助學生完成項目、作業。任務驅動的教學可以促進學校、社會、產業間的良性發展，同時提升學生的認知能力和職業態度，有效改善就業現狀[2]。

目前己有全世界30多個國家的大學加入了CDIO國際組織和合作計劃，共同開發和完善CDIO教學模式并取得了良好效果[3]。我國共有數十個高校的特定專業成為教育部CDIO工程教育模式研究與實踐課題組試點工作組高校成員 [4]。國內外尚沒有CDIO理論應用于醫學院校的教學研究中，也沒有針對《結構與合成生物學》課程的研究。

三、基于CDIO模式的《結構與合成生物學》課程的設計

CDIO是一種改進的創新工程教育模式，應用到一門具體課程時不一定存在嚴格固定的教學順序，而是一種優化教學的必要環節，分為課前準備、課堂教學、課后活動、教學評價四個方面進行工程實踐類課程設計的說明，課程設計貫穿整個學習過程中[1]。

（一）傳統《結構與合成生物學》課程設計的問題

傳統的新開課程的教學十分簡單。首先由擬開課程的教師提出新開課程的要求，由教師選擇教材或教案，由教師確定課堂教學的內容、授課方式和章節。因此傳統的課堂教學存在著以下問題：課程內容缺乏需求調研，缺乏專家參與和教學設計。

（二）CDIO模式《結構與合成生物學》課程設計

為了改善傳統課程教學的問題，基于CDIO模式對《結構與合成生物學》課程從教學組織形式、課程內容、實踐活動、評價方式四方面進行具體的設計。

1.教學組織形式設計 由于《結構與合成生物學》課程內容新、涉及到的知識領域廣闊，與傳統課堂相比，進行了教學模式的創新。課程設計互動環節，在課堂上鼓勵同學積極討論，進行問答交流，提出建議和意見等等，教學過程中教師為學生提供學習輔助方式，發揮了混合式教學的優勢。

2.課程內容設計 為使學生對《結構與合成生物學》中結構生物學和合成生物學的內容有更詳盡的了解，教學內容的設計，映入了國內外的最新研究進展突破了傳統的章節模式，體現多學科交叉特性，按照結構研究和生物大分子設計。

3.實踐活動設計 教師提供多個生物大分子結構研究和合成模擬課題，同時從多個方面協助學生更好更快完成自己的課題，提高學生的知識水平以及團隊能力等等。整個活動按照流程實施，教學和實驗環節交叉其中，促進各環節順利高效的實施。

4.評價方式設計 考慮到學生的不同專業背景和興趣，設計了兩種考核方式：一是針對自己感興趣的領域，寫一篇綜述論文，以考査學生的知識內化程度；二是為學生提供多個生物大分子結構研究和合成模擬課題，有學生自由選擇，進行編程實踐，考察學生設計、實施、運行的能力，有利于學生實踐能力的鍛煉。課堂上的活躍度、考勤、協作性等都會通過綜合評價做出評價。

（三）結構與合成生物學》課程的創新效果

CDIO模式在《結構與合成生物學》課程中的應用，考慮了學生的知識建構過程，體現了多學科交叉的特性。實踐教會了學生用所學的知識和方法解決問題，培養了學生獨立思考、學習的能力；課題完成的過程中訓練了提升了生物醫學工程實踐能力，并培養了團隊協作的能力。

四、結語

通過《結構與合成生物學》課程的教學創新實踐，對CDIO教學模式有了進一步的理解。CDIO模式是基于做中學，學習過程體現多學科交叉的特點，在構架、設計、實施、運作的實踐過程中學習相關的知識，更利于學生綜合能力的培養。CDIO模式的教學應用有利于培養醫學院學生的專業知識、職業能力和態度、團隊工作和交流能力，同時也能幫助學生更好的認識、發展自己。通過進一步的不斷的教學創新探索，CDIO模式能更好地應用于醫學院校或生物醫學工程實踐類課程。

本文課題：黑龍江省高等教育科學研究課題14Q049。

參考文獻：

[1]段慶茹，闞連寶，吳國忠.CDIO教育模式中國化研究述評[J].黑龍江高教研究，2012，30（10）：33-37.

[2]石鐵烽，基于CDIO理念的三級項目設計與實踐[J].教育與職業，2011，（35）.

[3]葉夏，王家亮，張馳等，CDIO模式下醫學院校計算機專業人才培養模式研究[J].中國教育技術裝備，2016，12：69-70.

[4]胡文龍，創新時代的工程教育發展：挑戰與應對——2016年“CDIO工程教育聯盟成立會議”紀要[J].高等工程教育研究，2016，2：32-33.