基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的“生物化學(xué)”課程改革

李 亮 李 斯 殷 昊 周麗亞

（河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院 天津 300130）

自從2013年6月我國加入教育互認(rèn)協(xié)議——《華盛頓協(xié)議》之后，工程教育專業(yè)認(rèn)證制度在我國快速發(fā)展。工程教育專業(yè)認(rèn)證制度可大力推進(jìn)我國工業(yè)化進(jìn)程，為我國建設(shè)創(chuàng)新型國家，培養(yǎng)大量復(fù)合型、高素質(zhì)科技人才提供制度保障。在當(dāng)今全球化浪潮和經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展趨勢(shì)下，構(gòu)建國際認(rèn)可、實(shí)質(zhì)等效的高等工程教育模式是我國高等工程教育改革的必然選擇。

工程教育專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，其核心理念是要培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力、發(fā)展?jié)摿蛧H競(jìng)爭(zhēng)力的高校畢業(yè)生，保證學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量滿足從事相應(yīng)職業(yè)的要求。河北工業(yè)大學(xué)于2019年12月順利通過了生物工程專業(yè)的工程教育專業(yè)認(rèn)證申請(qǐng)，以此為契機(jī)，著力推進(jìn)工程教育改革，積極建設(shè)和發(fā)展該專業(yè)。同時(shí)，學(xué)生培養(yǎng)方案中無論是基礎(chǔ)課還是專業(yè)課的設(shè)置都圍繞著能否達(dá)成學(xué)生的最終培養(yǎng)目標(biāo)而進(jìn)行。

“生物化學(xué)”課程是生物工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生系統(tǒng)掌握現(xiàn)代生物化學(xué)的基本理論、基本知識(shí)、基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生從分子水平認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象的能力與技術(shù)。因此，該課程是一門集教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的綜合性課程。“生物化學(xué)”課程既是生物工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是工程教育專業(yè)認(rèn)證體系的核心課程。

1 “生物化學(xué)”課程教學(xué)的現(xiàn)狀

“生物化學(xué)”課程作為理論先導(dǎo)課，為生物工程專業(yè)后續(xù)的專業(yè)課程，如“細(xì)胞生物學(xué)”“微生物學(xué)”“分子生物學(xué)”“發(fā)酵工程”“基因工程”等奠定了重要的理論基礎(chǔ)。該課程無論是在創(chuàng)新思維培養(yǎng)還是在工程實(shí)踐能力鍛煉的過程中都發(fā)揮重要作用。在理論課的教學(xué)過程中，主要是利用現(xiàn)代化教育手段（多媒體）進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)的傳授，而生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生訓(xùn)練并掌握生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力，掌握基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作技巧和分析解決實(shí)驗(yàn)中所遇到問題的能力。同時(shí)加深對(duì)生物化學(xué)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，有助于對(duì)“生物化學(xué)I”課程的學(xué)習(xí)。

1.1 教師教學(xué)方法單一，過于傳統(tǒng)

“生物化學(xué)”課程難度較大，涉及的知識(shí)面廣泛，在生物大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能知識(shí)模塊中闡述了核酸、蛋白質(zhì)、糖類、脂類等大分子以及此類大分子的代謝活動(dòng)過程，還包括分子生物學(xué)部分的基礎(chǔ)知識(shí)等。學(xué)生對(duì)微觀世界中生物大分子復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)及組成的理解難度大，即使通過實(shí)驗(yàn)也很難用肉眼觀察到，學(xué)習(xí)難度增加。通過調(diào)查，學(xué)生普遍認(rèn)為該課程知識(shí)點(diǎn)抽象，知識(shí)面寬泛，透徹理解難度大，學(xué)生面對(duì)該課程容易產(chǎn)生畏難情緒，而教師授課也受到學(xué)時(shí)的限制以及傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，少量的課時(shí)要完成大量的知識(shí)點(diǎn)，教師學(xué)生都會(huì)浮躁，另外，傳統(tǒng)教學(xué)模式提不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。結(jié)果就是作為工程教育專業(yè)認(rèn)證核心課程之一，“生物化學(xué)”課程無法有效支撐畢業(yè)生知識(shí)和能力的培養(yǎng)。

1.2 學(xué)生缺乏先修課程理論知識(shí)

學(xué)好生物化學(xué)需要具備一定的生物、化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，如普通生物學(xué)和有機(jī)化學(xué)等。由于我國不同省區(qū)的高考規(guī)則不同，部分考生在高中時(shí)未選修生物或化學(xué)，相關(guān)方面的基礎(chǔ)知識(shí)比較薄弱，從沒有基礎(chǔ)的狀態(tài)面對(duì)生物化學(xué)這門課程就會(huì)顯得吃力和產(chǎn)生畏懼心理，如果一段時(shí)間不能調(diào)整過來，就會(huì)對(duì)該課程失去信心和興趣。因此，學(xué)生基礎(chǔ)薄弱是一個(gè)影響根本的問題，亟待解決。工程教育專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)以本為本，學(xué)生的能力達(dá)成是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在“生物化學(xué)”教學(xué)過程中，教師要充分考慮每一個(gè)學(xué)生的個(gè)體差異，創(chuàng)造條件使得每個(gè)學(xué)生都享有平等的機(jī)會(huì)來完成學(xué)習(xí)任務(wù)，從而達(dá)成該門課程的學(xué)習(xí)效果。工程教育專業(yè)認(rèn)證關(guān)注的是所有學(xué)生的學(xué)習(xí)成果的達(dá)成，而不是突出某些優(yōu)秀學(xué)生的品質(zhì)，因此，基于這樣的工程教育理念，教師在講授該課程時(shí)，要充分考慮到個(gè)別學(xué)生背景的差異，只有讓每個(gè)學(xué)生都達(dá)成了“生物化學(xué)”課程設(shè)置所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)才能反映專業(yè)建設(shè)的成就和專業(yè)人才培養(yǎng)的成績。

工程教育專業(yè)認(rèn)證旨在實(shí)現(xiàn)我國的工程學(xué)位（學(xué)歷）和工程師資格得到國際認(rèn)可，我國工程師可以越來越多地參與國際項(xiàng)目，具有國際競(jìng)爭(zhēng)力。但就目前“生物化學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀而言，為了把知識(shí)點(diǎn)講授清楚，課程安排上還是理論課時(shí)較多，誠然，隨著生物工程專業(yè)培養(yǎng)方案的不斷持續(xù)改進(jìn)，目前“生物化學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)數(shù)也逐漸增加，但是總體上看，學(xué)生主要通過死記硬背掌握概念、原理等，“生物化學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程相對(duì)簡單，驗(yàn)證性多于研究性，教學(xué)反饋就是學(xué)生們對(duì)知識(shí)掌握的比較死板，對(duì)于解決生物工程相關(guān)實(shí)際問題缺乏靈活運(yùn)用，不能將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通地用到實(shí)際工程中，這樣的結(jié)果顯然不能實(shí)現(xiàn)專業(yè)認(rèn)證對(duì)畢業(yè)生生物工程能力培養(yǎng)的目標(biāo)要求。

2 基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的“生物化學(xué)”課程改革

2.1 改變教學(xué)模式

在進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證的新形勢(shì)下，“生物化學(xué)”教學(xué)模式改革是大勢(shì)所趨?！吧锘瘜W(xué)”傳統(tǒng)教學(xué)填鴨式教育，對(duì)學(xué)生采取直接的知識(shí)灌輸是不可取的方式。教師應(yīng)該轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，通過設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，解決問題，教師可以采取靈活多樣的教學(xué)方式如智慧課堂，翻轉(zhuǎn)課堂等形式，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到輔助和引領(lǐng)的作用，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。另外，“生物化學(xué)”實(shí)驗(yàn)課方面要增加有難度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可利用虛擬仿真項(xiàng)目提高學(xué)生對(duì)生物工程領(lǐng)域最新技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握，尤其是微觀領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)如“外源基因的原核表達(dá)”。充分利用大數(shù)據(jù)，通過線上線下混合教育方式，加深對(duì)生物工程領(lǐng)域關(guān)鍵問題的理解和掌握。

2.2 針對(duì)學(xué)生主體的不同采取措施

以學(xué)生為本作為工程教育的主旨思想要體現(xiàn)到各門課程的培養(yǎng)目標(biāo)中。教的最終目的是為了學(xué)，在“生物化學(xué)”的教學(xué)過程中，要結(jié)合課程本身的難度以及學(xué)生不同教育背景的差異，因材施教。河北工業(yè)大學(xué)生物工程專業(yè)部分學(xué)生在高中時(shí)未選修化學(xué)，基礎(chǔ)薄弱，進(jìn)入大學(xué)后，面對(duì)強(qiáng)度和難度都比較大的生物化學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)，會(huì)比較困難。教師在教學(xué)時(shí)要充分考慮到這一特點(diǎn)，在學(xué)生進(jìn)入大學(xué)階段后，對(duì)于化學(xué)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，要有針對(duì)性地強(qiáng)化他們化學(xué)課程的學(xué)習(xí)?？梢越M成互幫互助學(xué)習(xí)小組，通過“傳幫帶”的方式幫助基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生趕上來；老師可以通過增設(shè)“補(bǔ)修班”的方式有針對(duì)性的提高部分學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。

2.3 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

“生物化學(xué)”課程知識(shí)點(diǎn)冗而繁：對(duì)于生物大分子的學(xué)習(xí)比較抽象，偏理論而少應(yīng)用。如果授課不與生物工程實(shí)踐相結(jié)合，就會(huì)讓學(xué)生越發(fā)感到晦澀難懂，難以學(xué)以致用，進(jìn)一步的，容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，會(huì)將該課程的學(xué)習(xí)變成負(fù)擔(dān)。興趣是最好的老師。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲是老師們工作的關(guān)鍵點(diǎn)。首先，教師在引入新課的時(shí)候，要有方法，要和生活相結(jié)合。其次，對(duì)于理解困難的生物大分子的空間結(jié)構(gòu)和代謝過程，可結(jié)合圖片、動(dòng)畫或視頻等教學(xué)手段，充分利用大數(shù)據(jù)及多媒體課件，多角度地幫助學(xué)生理解生物大分子的空間構(gòu)想及動(dòng)態(tài)的代謝過程等，甚至可利用各種機(jī)會(huì)介紹生物工程領(lǐng)域的發(fā)展及前沿以激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。

2.4 注重學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)

首先，“生物化學(xué)”理論學(xué)習(xí)結(jié)束后，可以引入生物制品生產(chǎn)中的實(shí)際問題，比如可引入和生活息息相關(guān)的味精的發(fā)酵生產(chǎn)，通過微生物的轉(zhuǎn)化反應(yīng)以及產(chǎn)物的提取純化等引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)來解決時(shí)實(shí)際問題，讓學(xué)生體會(huì)到理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要作用。從而增強(qiáng)了學(xué)生分析、歸納問題的能力，學(xué)會(huì)思考并與實(shí)踐相聯(lián)系。其次，“生物化學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)是驗(yàn)證理論知識(shí)并培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更能貼合工程認(rèn)證的核心理念。在傳統(tǒng)的“生物化學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，主要是讓學(xué)生機(jī)械地驗(yàn)證一些實(shí)驗(yàn)原理，這種方式不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。以工程認(rèn)證背景下的“生物化學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革也是課程改革的必經(jīng)之路。教師可以提出總的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，學(xué)生根據(jù)掌握的知識(shí)點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路并制定實(shí)驗(yàn)流程，通過實(shí)施實(shí)驗(yàn)以及評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)效果來評(píng)估實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的實(shí)現(xiàn)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式能極大地鼓舞學(xué)生的主動(dòng)思考，解決問題的綜合能力，為培養(yǎng)將來能在生物工程領(lǐng)域解決相關(guān)問題的畢業(yè)生奠定基礎(chǔ)。再次，好的“生物化學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果能培養(yǎng)學(xué)生熱愛科研的情操，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可以趁熱打鐵，老師們積極地為學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室參與科研課題提供機(jī)會(huì)。生物工程的科研項(xiàng)目多數(shù)以生物化學(xué)教學(xué)為基礎(chǔ)，在教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升和凝練，很好地支撐本科教育，學(xué)生們?cè)趨⑴c科研活動(dòng)的過程中，既能加強(qiáng)理論基礎(chǔ)知識(shí)，又能利用理論解決實(shí)際問題。這對(duì)于提高學(xué)工程實(shí)踐能力具有重要意義。

3 結(jié)語

基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的“生物化學(xué)”課程改革對(duì)于培養(yǎng)高水平的有國際競(jìng)爭(zhēng)力的應(yīng)用型人才具有重要意義。生物工程專業(yè)要以工程教育專業(yè)認(rèn)證的框架體系和核心理念為指導(dǎo)和工作目標(biāo)：切實(shí)關(guān)心每個(gè)學(xué)生，針對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)問題，因材施教，促進(jìn)每個(gè)學(xué)生積極主動(dòng)地、生機(jī)勃勃地發(fā)展，為學(xué)生提供最適合的教育。在教學(xué)過程中，尊重教育規(guī)律和學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，結(jié)合專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生的畢業(yè)要求，逐條對(duì)標(biāo)，以學(xué)生為中心，持續(xù)教學(xué)改革，優(yōu)化教學(xué)模式，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生工程能力，真正做到提升生物工程專業(yè)畢業(yè)生的質(zhì)量，為培養(yǎng)出能和國際接軌，國際認(rèn)可和具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的新型高素質(zhì)生物工程人才做出應(yīng)盡的貢獻(xiàn)。