基于OBE教育理念的动物细胞工程实验教学改革

刘春霞，李 璐，陶 羽，王申元，吴凯峰，曹俊伟

（内蒙古农业大学生命科学学院，内蒙古 呼和浩特 010018）

成果导向教育 （outcome based education，简称OBE）教学理念提出40余年来，经过不断地发展和完善日臻成熟，在许多课程教学过程中得到了广泛应用，在人才市场需求和用人单位对人才能力要求不断变化的背景下，这一教学理念更是不断得到推崇。OBE教学是一种以学生学习成果 （learning outcome）为出发点和目标导向，针对学生最终的学习成果确立课程教学目标，设计教学过程，建立教学评价体系[1，2]。OBE体系在具体实施中应当遵循3个基本原则，即以学生为中心（SC）、以学习成果为导向（OBE）和持续改进（CQI）的原则。在教学过程设计、具体教学实施和教学评价的每一个环节中对标教学成果形成的贡献度，重视学生的能力培养，重视学生学习成果取得的经历，以及在此过程中掌握的技能体现。先进的教育理念在推动教育改革、强化专业建设及提高人才培养质量中具有重要意义[3]。

21世纪是生命科学发展的时代，生物产业的发展也离不开生命科学技术的发展。动物细胞工程技术是以现代生命科学为基石，融合了先进的工程技术手段及其他基础学科的科学原理和方法，即应用现代细胞生物学、生物化学、遗传学、发育生物学与分子生物学的原理方法和科学技术，根据人类需求，在动物细胞水平上进行遗传操作，从而快速繁殖和培养出人类所需新物种的新型生物工程技术，是现代生物技术的重要组成部分。同时该技术也是现代生命科学研究的重要技术工具，在农学、工程、医药卫生、食品、环境、能源和海洋等领域发展迅速，在国内高等院校生物学及相近学科的课程设置中占据重要位置。掌握这门课程，将为学生今后从事生命科学领域研究及动物生物技术工作提供良好的理论基础和技术支撑。

动物细胞工程实验技术是当代新型生物技术领域中的重要技术之一，在生物基础研究和相关产业中均有广泛应用。该课程是内蒙古农业大学生命科学学院生物技术专业的专业核心课程之一，通过本课程的学习，要求学生在掌握理论及原理的同时，着重把握科学实践的基本方法和技能,紧密结合科研理论和生产实践,融会贯通,为开展生命科学领域的相关研究工作和为动物细胞工程相关生物科技产业奠定良好的理论基础和技能基础。本科实验教学的重点并不需要学生在科研项目上做出多大成绩,更关键的是能够培养学生独立思考和解决实际问题的能力,并掌握基础实践技能。

生物技术专业是内蒙古农业大学生命科学学院建院后创立的第一个本科专业，1999年被评为内蒙古自治区品牌专业，2020年成为自治区一流专业。作为生物技术专业核心课之一的动物细胞工程课程，是一门实践性很强的专业课，实验课占较大比重，所以在生物技术专业开展动物细胞工程实验课教学改革，能够更好地为实施生物技术专业培养方案奠定基础。

基于OBE教学理念，为了使学生获得较好的学习成效，本文在教学内容设计、教学方法形式创新和课程评价体系优化等方面开展了动物细胞工程实验教学改革探索与应用。

1 实验教学内容的改革与创新

基于OBE理念，教学目标先于教学内容，所有实验教学活动均围绕实验教学预期目标开展，完善实验教学内容的完整性和系统性，增加设计性和综合性实验，确立多元化和递进式的实验教学内容，注重学生实践能力的培养[4]。原动物细胞工程实验课包括实验器皿洗涤包装及灭菌、动物细胞培养常用培养液配制、哺乳动物卵母细胞采集及体外成熟培养、动物组织细胞原代培养、小鼠/兔子超数排卵、早期胚胎采集与形态学观察鉴定及胚胎体外培养、动物组织细胞传代培养、细胞核移植及纯化细胞冷冻保存与解冻培养共8个实验，24学时。改革后，将细胞核移植部分改成虚拟仿真实验独立开展（该仿真实验课题组正在建设中），增加动物细胞转基因及转基因细胞的筛选与鉴定，最终增加8学时，将课程变为目前的32学时。同时设计独立实验与合作实验相结合,即通过独立实验培养学生的独立实验能力,通过合作实验培养大学生的协作精神。动物细胞工程实验教学不仅仅是理论教学的延伸与实验技术的重复，而且是有其自身特点和价值的，在培养学生科学思维、创新精神、独立思考和分析解决问题能力上具有较大的作用。

实验教学与科研结合，建设开放实验室，加强本科生的科研训练。学院本科教学实验中心安装了先进的门禁系统，想做实验的学生经老师同意后，通过教师校园卡进入。该课程组教师的科学研究依托内蒙古自治区重点实验室，将该课程的实践教学融入老师的科学研究，建立“本科实验室+重点实验室实践基地”模式，使本科生能够较为系统地参与一个几乎完整的动物细胞工程实验过程。这样能够进一步激发学生的学习兴趣，提升学生的学习积极性和主动性，培养学生的综合科研素质和创新能力，实现“专业创新人才”的培养目标。

2 教学方法和教学形式的改革与创新

采用多媒体组合和教师引导相结合的教学方法。动物细胞工程实验包含原代细胞分离培养、传代细胞培养和细胞转染等内容，操作精细复杂、时间长、实验难度大。为了使所有学生均能够掌握并应用这些技术，在教学过程中制作相应的多媒体课件、PPT课件和动画视频，整合应用新投入使用的大屏幕投影仪及佩戴式多媒体互动教学信息采集系统，保证每个学生都能够亲眼看到实验操作过程[5]。

2.1 分组实验

分小组实验是常采用的方式，每次5～6组，实验人数以每组控制在2～3人为宜，相当于每次给10～18人上课（约1个教学班的一半人数），比整班上课效果好很多。每组分配相对较少的学生，教师上一次实验课留给每个学生的时间相应地增加。教师能够尽可能多地关注到每个学生的实验操作过程，便于及时发现问题，同时结合教师示范很好地解决问题[6]。

2.2 小组讨论

实验结束后，教师根据实验内容和实验操作过程中产生的疑惑或预期实验结果出现异常时，带领学生进行组内或组间讨论，该环节可以进一步增强学生对实践操作步骤和结果的认识，并及时处理实验过程中产生的新问题，从而增强学生对研究实践的热情。

3 考核方式的改革与完善

在考核方法上，重视对学生学习过程的评价，将OBE理念贯穿于教学的全过程。在实验课的评价中体现多元化评价方式[7-8]，以平时的成绩、实验操作及实验报告作为依据。其中，平时成绩占10%，考查学生的学习态度，实验操作占30%（具体包括预习准备占25%，操作过程规范程度占25%，实验结果占25%，团队协作占25%），实验报告占60%。这种多元化成绩评定方法，体现了过程管理及过程评价，不但能够体现考核的全面性和客观性，同时能够极大地增强学生日常学习的主动性[6]。

4 重视仪器设备配置，更新管理观念

实验室建设是进行动物细胞工程实验的前提及保障。不论教学内容改革还是教学方式改革，都离不开配套设备的合理配置[9]。在原有平台的基础上增加了大屏幕投影仪及佩戴式多媒体互动教学信息采集系统等，为实验课的顺利开展创造了良好条件，为实现理论知识向专业技能转换提供了重要平台。

由于仪器设备较昂贵，应当加强对仪器的管理。采用专人负责制，制订仪器简明操作方法和注意事项，对仪器的使用情况进行登记并定期维护保养，以确保仪器的正常运转，从而保证实验课顺利开展。

5 师资队伍建设

教学质量的提升离不开长期的师资队伍建设，动物细胞工程课程学科跨度大，实践性强，科技信息涌现快，相关学科前沿内容井喷式增加，教学难度较大[10-11]。目前该课程由学院动物生物技术系动物细胞工程课程组承担，组内共有正高级职称教师1人，副高级职称教师2人，中级职称教师1人。其中，中级职称教师是学校自治区重点实验室科研岗转岗过来的，实验室实战技能较强，专任教师均具有博士学位，是一支结构层次合理、理论知识扎实及专业实践技能强的师资队伍。

6 实验教材更新

动物细胞工程实验教材国内有很多，但是总体上系统性不强，只是注重实验步骤的罗列与编写，实践过程中的指导性较差，不利于学生能力的提升。知识体系需要及时更新，并逐渐创建丰富的教学资源。

教材是教学之纲，按照本文前面所述的实验内容更新，课程组在原自编教材《动物细胞工程实验指导》的基础上，结合教学团队这些年的科学研究成果，参考其他辅助教材及相关文献，对实验指导书的相应内容进行了更新和调整。优化整合实验内容，去掉细胞核移植部分，增加动物细胞转基因及转基因细胞筛选鉴定内容等综合性设计实验，各实验间既相互独立又相互关联，层层递进，不断深入，通过综合实验设计提升学生的综合能力。同时完善实验原理、方法和操作注意事项，给教材进一步“瘦身”，提高教材质量[8，12]。

7 小结

开展教学改革、提高课程教学质量是每一位高校教学工作者的责任，改革是个长期过程，日新月异的技术发展对教师提出了更高的要求。一流专业需要一流课程来支撑，课程建设又是一个系统工程，涉及师资队伍建设、课程体系构建[12]、实验实践教学环节和硬件设施等方面，这就需要教育工作者加快步伐，进一步夯实基础，培养出高素质的复合应用型人才[13]，更好地为社会服务。