基于OBE理念的蛋白質與酶工程教學新模式探索

姜成宇 黃云彤 邢志勇 雷雪 陳祥鳳 徐啟江

摘? 要：蛋白質與酶工程作為高等院校生物技術和生物工程專業人才培養的核心課程之一，立足拓展學生的思維能力、實際問題的解決能力和全球變革下的綜合視野。通過在蛋白質與酶工程課程教學的過程中引入OBE教育理念，對教學模式、課程體系、評價機制、課程思政等方面進行改革，從而提高教學質量、活化學生創新實踐能力、滿足社會企業的崗位需求，落實“立德樹人”教育目標。期末“自我能力評價”問卷調查結果顯示，學生對該門課程的混合式教學模式認同率超過80%，對自身能力提升評價在80分以上的學生超過50%。因此，基于OBE理念的蛋白質與酶工程課程教學改革在培養學生開拓創新方面具有積極的促進作用，為適應新時代復合應用型人才培養體系的課程教學改革提供必要的參考。

關鍵詞：蛋白質與酶工程；OBE理論；課程改革；新教學模式；課程體系

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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，美國教育學者William G. Spady首次提出了成果導向教育（Outcomes-Based Education，OBE）的概念，是以質量保證和持續改進為基本指導思想和出發點，強調以學生為主體，以目標成果為導向，重視學生的學習結果的教育理念[1]。該理念以學生產出結果為驅動，而非傳統上內容驅動和單向知識傳輸教育，因此，OBE教育模式被認為是一種教育范式的革新。自數年間的實踐摸索下，OBE教育理念業已成為滿足我國應用型人才培養的理性認識，教育教學改革主旨思想的主觀要求[2-3]。

新的一百年是生物經濟的一百年，作為國家“十四五生物經濟”優先發展、重點支持的生物高科技領域中的一隅，蛋白質工程是實現高水平科技自立自強的重要方向[4]。蛋白質與酶工程是生物技術專業的必修課，是蛋白質工程與酶工程內容相結合的一門多角度交叉學科所形成的課程，具有綜合性、多元化特征，涵蓋基因工程、生物化學、生物分離技術等多學科內容，在新時代生物技術專業人才培養中具有不可替代的作用[5]。

但是，課程教學內容多而課時少、學生對課程重要性的認識有限、不具備扎實的綜合專業知識等問題極大限制了該門課程的施教效果。為了主觀上激發學生興趣，提高現實問題解決能力，作者將OBE教育理念代入蛋白質與酶工程教學過程，從教學模式、教學內容和考核評價等方面進行革新，以提高該課程的教學質量。

一? 蛋白質與酶工程課程基本情況

（一）? 蛋白質與酶工程開設的必要性

我國在新的發展時期以創新驅動發展，結合“一帶一路”倡議、“中國制造2035”、“十四五生物經濟”規劃等重大戰略背景，聚焦人民群眾“醫”“美”“食”“安”新需求，在體外診斷、生物技術、生藥研發等領域迫切需求具備扎實專業技術和較強探索創新能力的復合應用型人才。課程組基于右江民族醫學院“扎根邊疆服務基層”辦學思維和培育“下得去、用得上、留得住”高質量應用型人才，實施深化蛋白質與酶工程的教育改革和實踐，培養學生科學思維感官、創新探索精神，融會貫通多角度多維度知識與技術，為未來學習和工作奠定堅實理論和實踐基礎，助力建設生物技術教育強國，服務和支撐我國生物經濟產業提質增效[6]。在新百年征程中，復合型人才所展現的極大優越性和適應性被廣泛認可，已成為高等院校培養人才的核心目標和相關課程設置的前提[7]。蛋白質與酶工程課程由蛋白質工程和酶工程兩大重要組成部分構成，是工程科學與生命科學的有機結合，在日常生活中的方方面面扮演著重要角色。因此，作為生物技術專業的核心課程，蛋白質與酶工程的施教成果直接影響人才培養質量及社會發展的穩定性。

（二）? 蛋白質與酶工程的教學現狀

蛋白質與酶工程課程內容中酶工程的主線是酶的生成與利用，蛋白質工程則重點在于對蛋白質的分子改造[8]。根據醫學院校生物技術專業培養復合型人才的需要，在兼顧理論學習與實踐能力培養的基礎上，教學大綱制訂為理論教學24學時，實驗教學16個學時。以吳敬主編的《蛋白質工程》和郭勇主編的《酶工程》為核心，輔以汪世華主編的《蛋白質工程》、張德華主編的《蛋白質與酶工程》等參考教材對課程的內容進行了合理的組織安排，既兼顧了蛋白質的分子設計等理論學習，同時也掌握了酶的工業化生產和應用等技術。但在長期的授課過程中，筆者發現尚有諸多問題有待改進。

1? 傳統教學模式亟待活化

教學的傳統模式一般采取師講生聽的二元知識本位模式。該模式以學科體系為基礎，基于知識和理論的傳授，教學活動基本上都在教室中開展[9]，而學生則處于被動的知識接收方，難以激發和培養學生的主觀知識獲得能力和科學邏輯思維。并且，身體記憶在知識獲得過程中也起到重要作用，對理論知識的過于掌握，忽視實際應用及實踐操作，常出現重理論輕實踐的問題。

2? 課程評價機制有待改進

課程評價是教學過程中重點，是教學水平的反饋和優化完善的起點，良好的課程評價對于大學生學習的主動性與積極性的提高是有著正向的積極作用的[10]?，F階段仍以“一站式”考試模式為主，通過期末考試分數評價學生對課程的掌握程度。然而，這種方式不利于學生積極性的開發，常常是平常散養、臨考磨槍，不重視知識的日常積累，更加不能滿足具有自主能力的創新型應用型人才的培養要求。因此，建立科學合理的考核評價是第一要務。

鑒于蛋白質與酶工程具有涉獵維度廣博、信息知識繁雜、探索前沿精深等特點，針對在實際教學過程中遇到的問題，以OBE教育理念的“學生為本、成果導向、持續改進”為指導思想，對本課程進行探索式的革新。

二? OBE教育理念指導的蛋白質與酶工程課程改革

相較于傳統知識本位教育理念，OBE教育理念具有更大的彈性，尤其是圍繞學生為核心，以獲得成果和社會企業需求為導向，著重訓練學生的實踐能力和探索能力[11-12]。參考已有文獻報道[13]，將蛋白質與酶工程教學流程進行雙向調整，即培養需求→教學目標→教學過程→教學考核→課程改革[14]，并重新制定教學大綱，明確教學內容，避免與其他專業課程（如分子生物學）的重復，并且優化教學方法以及完善考核評價機制。

（一）? 教育模式的改革

基于OBE教育理念培養人才，首先要激發學生的主動學習性，這就要求教師摒棄傳統的知識本位教學模式，以一名導學者、腳手架身份，成為學生“能動”資源庫，引導學生自我預習并整理知識點，促使學生對重點內容的掌握，幫助學生對知識脈絡的梳理和總結。其次，在重難點部分增加討論和辯論活動，使學生以主觀視角參與到教學過程中，由教師協助拓寬其討論維度及辯論思路。

近年教學中，作者充分利用慕課、智慧樹、學習通等精品課程資源共享平臺[15]進行了多維數智教育教學模式改革。課前，學生通過雨課堂教學管理平臺，自我預習歸納總結，找出問題點和思考點；課上，教師以科學問題為指引，采用提問式教學模式引導課堂問題討論等教學活動，以學生為主體實現真正意義的換位教學；課下，教師利用智慧樹平臺開展測試、布置作業、互相出題等來評價學生的知識獲得效果。

在首次改革并實施蛋白質與酶工程融合式教學模式后，作者調研設計“自我能力評價”問卷調查，并對學生自我能力獲得效果進行了評估。評價維度涵蓋自主學習力、學習動力、學習自控力、網絡學習資源獲取力、獲取學習資源方式傾向和學習成果等。據統計數據顯示，學生自我評分≥60分，即認同融合式教學模式的學生占比達到84%。其中，80分以上的自我評價學生占比達到57%。自我評價是激發大學生發展積極性、主動性和自主性的動力源泉，通過自我評價能夠讓學生和教師了解學習進展，激發學習潛能，有利于利教師基于反饋信息實時調整教學策略。因此，蛋白質與酶工程所采用的自主學習、合作學習、在線學習等融合式教學方法符合OBE教育理念的育人目標。

（二）? 教學方式的改革

兼收并蓄采用問題式、案例式、項目式教學法等多種教學方法，充分調動互聯網共享資源，優化線上線下混合教學模式，鼓勵和推薦與課程相關的互聯網學習資源，使學生在學習中獲得成就感。同時借助多媒體數智教學工具，對學生展開感官刺激，提高學生的課堂參與度[16]。課程通過場景案例分析、小組合作討論、實驗室見學等方法調動學生自主能動性，使學習效果達到最優化[17]。在宏觀教學情景下，教師的教與學生的學可圍繞某一個問題或課題在多點自由切入的教學平臺上進行平等交流和自主互動[18]。由教師單向灌輸，變為交互性的合作學習，實現培養學生自主學習能力的目標。

（三）? 教學內容的改革

有關生物技術的新理論、新技術不斷迭代呈現，但是，教材的即時性不足，這就要求教師在備課時要善于將學科前沿進展融入授課體系，保證教學內容的前沿性和高階性，做到既“依于教材”又“高于教材”。作為課程教學目標達成的支撐，課程內容是需要符合社會企業需求，充滿活力與生命力的?；趯I人才培養方案，課題組重塑課程內容，構建蛋白質工程緒論、蛋白質分子設計與改造、蛋白質結構解析與預測、蛋白質與酶工程應用等模塊，每個模塊的教學要求、模塊之間的關聯、模塊內容的呈現形式等都要緊扣課程目標的達成[19]。

蛋白質與酶工程是一門應用型和研究型較強的課程，在課堂上引入一些具體應用的事例，使學生明白蛋白質與酶工程課程內容與自身生活息息相關，從而激發學生的學習興趣。例如，蛋白質重組與新型冠狀病毒重組疫苗，讓學生了解蛋白質重組在疫苗生產和疫情防控中的作用。其次，引導學生挖掘蛋白質與酶工程中重要的歷史節點及事件，樹立學生強烈的專業自豪感，如我國現代蛋白質研究的奠基人曹天欽先生與1965年我國首次人工合成具有生物活力的胰島素等。同時結合當前的研究現狀，將前沿成果引入課堂，開闊學生視野、激發學生與時俱進的時代感，培養學生的創造性思維與能力。例如，人工智能輔助的蛋白質工程逐漸發展成為一種高效的蛋白質分子設計新策略，成為理性設計和定向進化之后的又一次技術發展的浪潮[20]。

（四）? 課程體系的改革

完整的課程體系包括理論課和實驗課。一般而言，高等院校的實驗課分為驗證性實驗和綜合性實驗[21]。驗證性實驗以呼應教材知識點為主，通過教師講授、學生操作、教師指導總結的順序進行，完全限制了學生的潛能性和創新性。因此，為了健全蛋白質與酶工程的課程體系，增設以成果為導向的綜合性實驗是非常必要的。在實驗條件允許情況下，以小組合作模式設計一項酶工程制品工藝流程并完成。這符合新工科人才“創意-創新-創業”教育體系的要求[22]。與此同時，時刻注意以學生為主體，采取小組合作的方式開展的實驗內容和步驟。在整個實驗過程中，以學生為主體，總結結果或尋找原因，而教師只是作為引導者和導演者?；谶@種綜合性成果導向性實驗，培養學生獨立解決實際問題的能力，進而滿足企業對人才的基本需求[23-24]。

此外，依托“互聯網+”“大學生創新創業”以及教師的科研課題，建立興趣小組并進行生物信息學、微生物學與分子生物學實驗技術的全面訓練，包括擴增引物的設計、培養基的配制、蛋白質的分離表達；實驗成果的總結、科研論文的撰寫、科研項目的申報等。在培養學生的科研思維和寫作能力的同時，本身也可做后續改革的案例。

（五）? 考核評價的改革

OBE的考核評價是以能夠體現學生能力提高為導向，以學生視角，對知識掌握、日常表現以及自我進步等進行全面評價[25]，同時重視過程化評價，發展批判性思維[26]。

改革后的蛋白質與酶工程強調理論課的過程化考核以及實驗課的動態化評價（表1）。摒棄“一站式”單一評價模式，提升學生的主導地位并精準實施，確保教學質量和課程建設的穩步進行[27]。除教師主導的考核方式之外，增加直接由學生參與的自評、互評、組內互評和組間互評等評價方式，更直接有效地反映出每位學生最真實的學習過程和教學效果[28]。

（六）? 課程思政的挖掘

高校之本是立德樹人，結合右江民族醫學院人才培養目標，蛋白質與酶工程在“下得去、用得上、留得住”的思想指導下，全面推進課程思政教育。結合蛋白質與酶工程的課程特色，深入發掘相關的思政元素，并將其融入課程學習中，使學生不僅通過課程思政教育辯證地了解課程發展史，更要學習中國科研人員刻苦鉆研和無私奉獻的精神，激發學生的家國情懷、全球視野和專業能力，塑造正確的世界觀、價值觀和人生觀。

通過“獲取青霉素的方法有哪些？”科學問題為切入點，以問題式組織小組討論；以“現在需要大規模的制備青霉素，你有哪些辦法？”為題，引入中國青霉素之父樊慶笙事例[29]，鼓勵學生多維度思考青霉素合成的重要性、技術難點、自行設計實驗方案；最后提出“以現在的技術，你認為有哪些更好的技術可以獲取青霉素？”，鼓勵學生二次思考，加深專業理解，升華中國科研工作中需要的優良品質和團隊協作能力等。在整體的課程思政施教中，遵循“問題引入—角色換位—思政案例—課堂測試—課程總結”的思路。

（七）? 實踐基地的增加

在理論課與實驗課的學習基礎上，參加校外實踐也是必要的。通過實踐教學，學生才能對蛋白質與酶工程課程有更加具體、直觀的認識。設置“教室-實景-企業”為一體的“浸潤式”教學項目環節，從中提煉出以蛋白質與酶工程應用背景的主要技術指標，開展浸潤式實景、實操、實地教學實踐。實地了解酶制劑產品的生產工藝流程、技術指標、生產設備及操作條件、產品質量檢測等。錘煉學生解決實際問題能力、提升實踐創新水平，逐步形成培養集知識傳播、崗位需求與能力應用于一體的應用型人才新局面。這對于學生以后的擇業或從事相關行業有非常大的幫助。

本校生物技術專業依托生物醫藥與大健康現代產業學院，與廣西亞能、深圳邁瑞等企業共建協同育人培養基地。協同產業課程開發，整合校企雙方創新潛能，結合“新醫科”與“大健康”產業發展趨勢及社會實際需求，與企業共同設計制定課程標準；校企共同開發教材和數據庫，將行業最前沿和最生動的實踐案例納入教材，形成活頁式新形態教材，推動教學內容與行業標準、生產流程、技術研發等產業需求對接，把企業項目作為課程設計的選題來源。

三? 持續改進

OBE的持續改進機制，能修正教育目標，保障內外需求相符。首先，是對所有的教學活動和內容進行專項評估和日常監管，以成果達成來滿足畢業要求；其次，是通過過程性評價或信息反饋，映射現階段教學弊端，并自我完善、自我落實今后教學施為；最后是教學新循環的過程調控，形成閉環式發現與改善機制。因此，過程性評價是OBE教育理念充滿生命力的保障，蛋白質與酶工程課程改革重要任務。

四? 結束語

在社會企業需求側與高校人才供給側的矛盾日益增大的今天，社會企業對教育對學生的要求不斷提高，蛋白質與酶工程培養復合型應用型人才模式改革迫在眉睫?；贠BE教育理念，從教學大綱、教學模式、教學內容、思政教育、考核機制和實踐基地等多角度對蛋白質與酶工程進行綜合性課程改革，進一步提高學生的自主學習與實踐創新能力，促進學生雙創能力及素養發展[30]。

在持續改進和完善的新型教學模式下，賦能教師多角色，成為學生的促學人、解答人和合作人，鼓勵并支持學生個性化學習，以學到、學懂、學會、學成新時代四學青年新形象，建設新時代國家生物經濟的時代篇章。

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