基于OBE理念的細胞工程課程教學設計

呂松偉，尤蓉蓉，招秀伯

(常州大學 藥學院，江蘇 常州 213100)

1 OBE理念概述

OBE理念是一種基于目標導向的反向教學方法，教師在教學過程中要以學生為中心，以學習成果為出發點反向設計教學目標、教學過程、教學評價體系等教學環節。截至2016年，教育部高等教育評估中心和中國工程教育專業認證協會共同認證了全國高校812個工科專業，同年我國正式加入《華盛頓協議》，標志著我國工程教育認證體系與國際教育認證體系實質等效，對于推動我國工程技術人才跨境流動和執業具有重要意義。細胞工程專業作為一門實踐性和應用性較強的新工科專業，亟需通過課程改革提升教學效果。

2 基于OBE理念的課程目標及畢業要求

2.1 課程目標

本課程旨在培養學生運用細胞工程中動植物細胞培養、組織工程、干細胞、細胞融合、細胞重組等核心章節理論知識。第一，掌握細胞工程領域相關概念、原理和技術，掌握細胞分化與全能性，動植物組織與細胞培養的基礎理論，細胞融合與細胞重組概念及相關應用，克隆動物的制備技術(包括一般細胞克隆及體細胞克隆)，了解轉基因相關的分子生物學知識。第二，理解細胞工程各類技術(包括細胞融合、染色體工程、胚胎工程、克隆技術及轉基因動物等)在現代生物技術領域的相關應用與未來發展方向，并掌握這些技術的實現工藝，能根據相關課題進行簡單的工藝路線設計，培養學生具備生物技術相關領域的問題分析和解決能力。第三，通過本課程的學習，學生能查閱細胞工程各類技術最新進展及應用前景等相關資料，提升自主學習能力。

2.2 畢業要求

第一，工程知識。能夠將物理、化學、生物等自然科學知識應用于解決復雜生物工程問題，能夠將工程專業理論知識應用于解決相關生物工程應用問題。第二，問題分析。能夠通過數據研究，結合其他學科知識和工程科學基本原理分析復雜生物工程問題，并獲得有效結論。第三，設計/開發解決方案。掌握生物工程專業基本技能，可針對實際生物工程問題提出相應的解決方案。第四，實驗研究。能夠結合生物工程相關專業技術和專業理論知識，根據對象特征，選擇研究路線，設計可行的實驗方案。能夠結合生物工程技術和專業理論知識，對實驗現象和結果進行初步分析，并制訂技術優化方案。第五，使用現代工具。理解文獻資料檢索對于工程研究的重要性，熟練掌握并利用圖書館和數據庫進行文獻檢索和資料查詢。

3 課程理論部分內容設計

A.緒論。教學內容：細胞工程的概念、研究對象和內容、發展史及其在科學技術與人類生活中的作用和任務。學習要求：掌握細胞工程相關概念、特征和發展歷程；掌握細胞工程學的主要研究內容。B.細胞工程基礎。教學內容：細胞的結構、染色體與染色質；細胞周期和細胞分裂、細胞的分化和全能性；基因及轉基因技術基礎。學習要求：掌握細胞分化及全能性，了解轉基因相關的分子生物學知識。C.植物組織與細胞培養。教學內容：植物組織與細胞的培養發展歷史；植物組織培養的概念、原理、基本流程及重要應用；植物組織與器官的生物反應器培養；植物細胞實驗室培養技術；植物細胞同步化培養的方法；植物細胞生物反應器的應用；兩相培養技術及固定化培養技術。學習要求：掌握植物組織與細胞培養的基礎理論，通過收集文獻資料及小組討論，學會簡單設計植物組織及細胞培養方案。D.動物細胞與組織培養。教學內容：動物細胞的特點、動物細胞與組織培養的相關概念及發展歷史；動物細胞體外培養的特點、培養工具及培養條件；動物細胞實驗室培養技術；動物細胞大規模培養技術、生物反應器的選擇及應用；組織工程的定義、生物材料的選擇應用、組織培養及器官培養案例；干細胞的有關特性、種類、鑒定及制備。學習要求：掌握動物細胞的特點與體外培養生長特性，動物細胞培養技術；理解動物細胞培養的實現工藝路線；學會利用生物反應器大規模培養動物細胞。E.細胞融合。教學內容：細胞融合的概念、意義、基本過程；細胞融合技術及應用。學習要求：學會利用細胞融合技術設計一些生物制品的工藝方案，如單克隆抗體制備。F.染色體工程。教學內容：染色體工程相關概念，包括染色體的變異、單倍體與多倍體；染色體工程技術及相關應用。學習要求：能夠利用染色體工程技術設計一些生物產品的工藝路線，如無籽西瓜。G.胚胎工程。教學內容：胚胎工程概念、胚胎工程9大技術方法；胚胎工程的重要應用——試管動物。學習要求：掌握胚胎工程技術及應用，根據胚胎工程技術了解試管嬰兒的培育過程。H.細胞重組與克隆技術。教學內容：細胞重組技術的三種基本方式；細胞重組的實現方式；克隆的概念；克隆動物的制備技術，包括一般細胞克隆及體細胞克隆。學習要求：掌握細胞重組技術，了解克隆動物的培育過程。I.教學案例。教學內容：細胞工程實際案例研究進展。學習要求：了解實際案例的設計過程。

4 教學過程改革與實施

第一，教學情境創設。以日常生活中禿發患者治療為例，創設教學情境，引導學生掌握自體移植、異體移植、組織代用品的優缺點。

第二，設計任務提出。通過上述三種傳統的組織器官移植方案的優缺點，提煉出理想的組織器官移植方案需滿足的條件，如來源廣泛、無排異反應、具有正常的生理功能、可降解等，并引出組織工程的概念及其三要素。

第三，技術路線探討。以骨組織為例分析組織工程三要素，詳細分析種子細胞、生物材料、生物因子的種類與功能。介紹組織工程技術路線三種方式，學生根據技術路線圖，查閱資料與文獻，確定組織工程技術路線中三要素的具體材料、材料性能及合成制備方法。

第四，設計結果驗收。通過“情境創設—任務提出—設計思路—設計驗收”教學環節的實施，結合多媒體課堂教學系統，實現傳統課堂教學的翻轉，提高學生對組織工程技術路線的分析與設計能力，提高利用組織工程技術解決實際問題的能力，達到學以致用的目的。

5 結語

在細胞工程課程教學設計中融入OBE理念已取得良好的教學效果，學生踴躍開展相關課題調研與研究，多次在大學生創新創業項目中獲獎，發表論文專利多篇，學生利用假期在細胞工程相關公司實習，參與公司產品研發和生產，為未來職業發展奠定了良好基礎。