基于CDIO模式在医学院校《结构与合成生物学》的课程设计与实践

何月涵++于翠平++王珍珍++岳莹++李欣

【摘 要】基于CDIO教学创新模式，以《结构与合成生物学》的从设计到转化的体系为载体，对在医学院校中生物医学工程专业的《结构与合成生物学》课程进行设计与实践。

【关键词】结构与合成生物学；CDIO教学模式；课程的设计与实践

一、《结构与合成生物学》课程教学现状分析

结构生物学是一门以生物物理学和生物化学手段来研究生物大分子的三维结构，研究结构与功能的关系的学科。合成生物学是将工程学原理与方法应用于合成生物学、生物信息学、计算生物学与化学生物学等构成系统生物技术。目前将结构生物学和合成生物学结合，并在医学院校开设结构和合成生物学尚属首创。

但《结构与合成生物学》课程的教学创新改革面临如下挑战：目前的培养模式忽视了生物医学工程中设计、协作、实施的培养，学生无法直观地获取实际经验；实验环节与应用脱节、强调个人学术能力而忽视团队协作精神；重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题。

二、CDI0理论的研究现状

在2001年瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、美国麻省理工学院、瑞典皇家技术学院4所知名院校合作开发了CDIO工程教育模型。CDIO代表构思（Conceive ）、设计（Design ）、实现（Implement ）和運作（Operate），它以产品从构思到运行的整个生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习实际的工程项目[1]。CDI0工程教育环节的核心是做中学，以项目、任务为主线进行学习。整个过程中教师为指导者，引导、辅助学生完成项目、作业。任务驱动的教学可以促进学校、社会、产业间的良性发展，同时提升学生的认知能力和职业态度，有效改善就业现状[2]。

目前己有全世界30多个国家的大学加入了CDIO国际组织和合作计划，共同开发和完善CDIO教学模式并取得了良好效果[3]。我国共有数十个高校的特定专业成为教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点工作组高校成员 [4]。国内外尚没有CDIO理论应用于医学院校的教学研究中，也没有针对《结构与合成生物学》课程的研究。

三、基于CDIO模式的《结构与合成生物学》课程的设计

CDIO是一种改进的创新工程教育模式，应用到一门具体课程时不一定存在严格固定的教学顺序，而是一种优化教学的必要环节，分为课前准备、课堂教学、课后活动、教学评价四个方面进行工程实践类课程设计的说明，课程设计贯穿整个学习过程中[1]。

（一）传统《结构与合成生物学》课程设计的问题

传统的新开课程的教学十分简单。首先由拟开课程的教师提出新开课程的要求，由教师选择教材或教案，由教师确定课堂教学的内容、授课方式和章节。因此传统的课堂教学存在着以下问题：课程内容缺乏需求调研，缺乏专家参与和教学设计。

（二）CDIO模式《结构与合成生物学》课程设计

为了改善传统课程教学的问题，基于CDIO模式对《结构与合成生物学》课程从教学组织形式、课程内容、实践活动、评价方式四方面进行具体的设计。

1.教学组织形式设计 由于《结构与合成生物学》课程内容新、涉及到的知识领域广阔，与传统课堂相比，进行了教学模式的创新。课程设计互动环节，在课堂上鼓励同学积极讨论，进行问答交流，提出建议和意见等等，教学过程中教师为学生提供学习辅助方式，发挥了混合式教学的优势。

2.课程内容设计 为使学生对《结构与合成生物学》中结构生物学和合成生物学的内容有更详尽的了解，教学内容的设计，映入了国内外的最新研究进展突破了传统的章节模式，体现多学科交叉特性，按照结构研究和生物大分子设计。

3.实践活动设计 教师提供多个生物大分子结构研究和合成模拟课题，同时从多个方面协助学生更好更快完成自己的课题，提高学生的知识水平以及团队能力等等。整个活动按照流程实施，教学和实验环节交叉其中，促进各环节顺利高效的实施。

4.评价方式设计 考虑到学生的不同专业背景和兴趣，设计了两种考核方式：一是针对自己感兴趣的领域，写一篇综述论文，以考査学生的知识内化程度；二是为学生提供多个生物大分子结构研究和合成模拟课题，有学生自由选择，进行编程实践，考察学生设计、实施、运行的能力，有利于学生实践能力的锻炼。课堂上的活跃度、考勤、协作性等都会通过综合评价做出评价。

（三）结构与合成生物学》课程的创新效果

CDIO模式在《结构与合成生物学》课程中的应用，考虑了学生的知识建构过程，体现了多学科交叉的特性。实践教会了学生用所学的知识和方法解决问题，培养了学生独立思考、学习的能力；课题完成的过程中训练了提升了生物医学工程实践能力，并培养了团队协作的能力。

四、结语

通过《结构与合成生物学》课程的教学创新实践，对CDIO教学模式有了进一步的理解。CDIO模式是基于做中学，学习过程体现多学科交叉的特点，在构架、设计、实施、运作的实践过程中学习相关的知识，更利于学生综合能力的培养。CDIO模式的教学应用有利于培养医学院学生的专业知识、职业能力和态度、团队工作和交流能力，同时也能帮助学生更好的认识、发展自己。通过进一步的不断的教学创新探索，CDIO模式能更好地应用于医学院校或生物医学工程实践类课程。

本文课题：黑龙江省高等教育科学研究课题14Q049。

参考文献：

[1]段庆茹，阚连宝，吴国忠.CDIO教育模式中国化研究述评[J].黑龙江高教研究，2012，30（10）：33-37.

[2]石铁烽，基于CDIO理念的三级项目设计与实践[J].教育与职业，2011，（35）.

[3]叶夏，王家亮，张驰等，CDIO模式下医学院校计算机专业人才培养模式研究[J].中国教育技术装备，2016，12：69-70.

[4]胡文龙，创新时代的工程教育发展：挑战与应对——2016年“CDIO工程教育联盟成立会议”纪要[J].高等工程教育研究，2016，2：32-33.