基于CDIO模式在醫(yī)學(xué)院?！督Y(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》的課程設(shè)計與實踐

何月涵++于翠平++王珍珍++岳瑩++李欣

【摘 要】基于CDIO教學(xué)創(chuàng)新模式，以《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》的從設(shè)計到轉(zhuǎn)化的體系為載體，對在醫(yī)學(xué)院校中生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程進(jìn)行設(shè)計與實踐。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)；CDIO教學(xué)模式；課程的設(shè)計與實踐

一、《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

結(jié)構(gòu)生物學(xué)是一門以生物物理學(xué)和生物化學(xué)手段來研究生物大分子的三維結(jié)構(gòu)，研究結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系的學(xué)科。合成生物學(xué)是將工程學(xué)原理與方法應(yīng)用于合成生物學(xué)、生物信息學(xué)、計算生物學(xué)與化學(xué)生物學(xué)等構(gòu)成系統(tǒng)生物技術(shù)。目前將結(jié)構(gòu)生物學(xué)和合成生物學(xué)結(jié)合，并在醫(yī)學(xué)院校開設(shè)結(jié)構(gòu)和合成生物學(xué)尚屬首創(chuàng)。

但《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程的教學(xué)創(chuàng)新改革面臨如下挑戰(zhàn)：目前的培養(yǎng)模式忽視了生物醫(yī)學(xué)工程中設(shè)計、協(xié)作、實施的培養(yǎng)，學(xué)生無法直觀地獲取實際經(jīng)驗；實驗環(huán)節(jié)與應(yīng)用脫節(jié)、強(qiáng)調(diào)個人學(xué)術(shù)能力而忽視團(tuán)隊協(xié)作精神；重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問題。

二、CDI0理論的研究現(xiàn)狀

在2001年瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院4所知名院校合作開發(fā)了CDIO工程教育模型。CDIO代表構(gòu)思（Conceive ）、設(shè)計（Design ）、實現(xiàn)（Implement ）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品從構(gòu)思到運(yùn)行的整個生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)實際的工程項目[1]。CDI0工程教育環(huán)節(jié)的核心是做中學(xué)，以項目、任務(wù)為主線進(jìn)行學(xué)習(xí)。整個過程中教師為指導(dǎo)者，引導(dǎo)、輔助學(xué)生完成項目、作業(yè)。任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)可以促進(jìn)學(xué)校、社會、產(chǎn)業(yè)間的良性發(fā)展，同時提升學(xué)生的認(rèn)知能力和職業(yè)態(tài)度，有效改善就業(yè)現(xiàn)狀[2]。

目前己有全世界30多個國家的大學(xué)加入了CDIO國際組織和合作計劃，共同開發(fā)和完善CDIO教學(xué)模式并取得了良好效果[3]。我國共有數(shù)十個高校的特定專業(yè)成為教育部CDIO工程教育模式研究與實踐課題組試點(diǎn)工作組高校成員 [4]。國內(nèi)外尚沒有CDIO理論應(yīng)用于醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)研究中，也沒有針對《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程的研究。

三、基于CDIO模式的《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程的設(shè)計

CDIO是一種改進(jìn)的創(chuàng)新工程教育模式，應(yīng)用到一門具體課程時不一定存在嚴(yán)格固定的教學(xué)順序，而是一種優(yōu)化教學(xué)的必要環(huán)節(jié)，分為課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課后活動、教學(xué)評價四個方面進(jìn)行工程實踐類課程設(shè)計的說明，課程設(shè)計貫穿整個學(xué)習(xí)過程中[1]。

（一）傳統(tǒng)《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程設(shè)計的問題

傳統(tǒng)的新開課程的教學(xué)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(xué)的內(nèi)容、授課方式和章節(jié)。因此傳統(tǒng)的課堂教學(xué)存在著以下問題：課程內(nèi)容缺乏需求調(diào)研，缺乏專家參與和教學(xué)設(shè)計。

（二）CDIO模式《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程設(shè)計

為了改善傳統(tǒng)課程教學(xué)的問題，基于CDIO模式對《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程從教學(xué)組織形式、課程內(nèi)容、實踐活動、評價方式四方面進(jìn)行具體的設(shè)計。

1.教學(xué)組織形式設(shè)計 由于《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程內(nèi)容新、涉及到的知識領(lǐng)域廣闊，與傳統(tǒng)課堂相比，進(jìn)行了教學(xué)模式的創(chuàng)新。課程設(shè)計互動環(huán)節(jié)，在課堂上鼓勵同學(xué)積極討論，進(jìn)行問答交流，提出建議和意見等等，教學(xué)過程中教師為學(xué)生提供學(xué)習(xí)輔助方式，發(fā)揮了混合式教學(xué)的優(yōu)勢。

2.課程內(nèi)容設(shè)計 為使學(xué)生對《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》中結(jié)構(gòu)生物學(xué)和合成生物學(xué)的內(nèi)容有更詳盡的了解，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，映入了國內(nèi)外的最新研究進(jìn)展突破了傳統(tǒng)的章節(jié)模式，體現(xiàn)多學(xué)科交叉特性，按照結(jié)構(gòu)研究和生物大分子設(shè)計。

3.實踐活動設(shè)計 教師提供多個生物大分子結(jié)構(gòu)研究和合成模擬課題，同時從多個方面協(xié)助學(xué)生更好更快完成自己的課題，提高學(xué)生的知識水平以及團(tuán)隊能力等等。整個活動按照流程實施，教學(xué)和實驗環(huán)節(jié)交叉其中，促進(jìn)各環(huán)節(jié)順利高效的實施。

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

（三）結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程的創(chuàng)新效果

CDIO模式在《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程中的應(yīng)用，考慮了學(xué)生的知識建構(gòu)過程，體現(xiàn)了多學(xué)科交叉的特性。實踐教會了學(xué)生用所學(xué)的知識和方法解決問題，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、學(xué)習(xí)的能力；課題完成的過程中訓(xùn)練了提升了生物醫(yī)學(xué)工程實踐能力，并培養(yǎng)了團(tuán)隊協(xié)作的能力。

四、結(jié)語

通過《結(jié)構(gòu)與合成生物學(xué)》課程的教學(xué)創(chuàng)新實踐，對CDIO教學(xué)模式有了進(jìn)一步的理解。CDIO模式是基于做中學(xué)，學(xué)習(xí)過程體現(xiàn)多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，在構(gòu)架、設(shè)計、實施、運(yùn)作的實踐過程中學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，更利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。CDIO模式的教學(xué)應(yīng)用有利于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)院學(xué)生的專業(yè)知識、職業(yè)能力和態(tài)度、團(tuán)隊工作和交流能力，同時也能幫助學(xué)生更好的認(rèn)識、發(fā)展自己。通過進(jìn)一步的不斷的教學(xué)創(chuàng)新探索，CDIO模式能更好地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)院?；蛏镝t(yī)學(xué)工程實踐類課程。

本文課題：黑龍江省高等教育科學(xué)研究課題14Q049。

參考文獻(xiàn)：

[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(shè)計與實踐[J].教育與職業(yè)，2011，（35）.

[3]葉夏，王家亮，張馳等，CDIO模式下醫(yī)學(xué)院校計算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].中國教育技術(shù)裝備，2016，12：69-70.

[4]胡文龍，創(chuàng)新時代的工程教育發(fā)展：挑戰(zhàn)與應(yīng)對——2016年“CDIO工程教育聯(lián)盟成立會議”紀(jì)要[J].高等工程教育研究，2016，2：32-33.