工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的微生物學(xué)教學(xué)改革

李正軍，劉軍鋒，曹 輝，秦培勇

（北京化工大學(xué)，北京 100029）

《華盛頓協(xié)議》成立的初衷是不同國家和地區(qū)之間的工程教育和工程師執(zhí)業(yè)資格的互相認(rèn)同，從1989年發(fā)起至今已經(jīng)成為目前世界上最具權(quán)威性和國際影響力的工程教育本科專業(yè)學(xué)位互認(rèn)協(xié)議。我國在2016年成為該協(xié)議的正式成員國，由中國工程教育認(rèn)證協(xié)會具體組織實(shí)施認(rèn)證工作。工程教育專業(yè)認(rèn)證具有完整的理論體系、培養(yǎng)理念和評價標(biāo)準(zhǔn)，高等學(xué)校積極開展專業(yè)的認(rèn)證工作能夠推進(jìn)教學(xué)改革，促進(jìn)國際間交流合作，提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量與水平，對落實(shí)立德樹人根本任務(wù)具有重要意義。2018年全國共有576個專業(yè)參加認(rèn)證，464個專業(yè)進(jìn)行了現(xiàn)場考查工作。北京化工大學(xué)是國內(nèi)較早開展工程教育專業(yè)認(rèn)證的高校之一，化學(xué)工程與工藝專業(yè)最早于2007年通過認(rèn)證，生物工程專業(yè)2016年進(jìn)行了首次認(rèn)證并通過，2019年進(jìn)行了第二次認(rèn)證并通過[1]。

微生物學(xué)是北京化工大學(xué)生物工程類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一，通過講授微生物學(xué)的基礎(chǔ)知識、基本理論及典型的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例和前沿科學(xué)研究等，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，同時為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。以參加工程教育專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，微生物學(xué)課程進(jìn)行了一些教學(xué)改革的探索與實(shí)踐，旨在進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新意識，注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用微生物學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本理論解決生物加工過程中復(fù)雜工程問題的能力，以適應(yīng)工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

1 工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念和對專業(yè)課程的要求

工程教育專業(yè)認(rèn)證的內(nèi)涵是建立以產(chǎn)出為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)體系并持續(xù)改進(jìn)，核心理念包括三個方面的內(nèi)容：以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)性改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的不斷提高。在多年的實(shí)踐中，工程教育專業(yè)認(rèn)證在學(xué)生、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、持續(xù)改進(jìn)、課程體系、師資隊伍和支持條件等七大方面形成了一套通用標(biāo)準(zhǔn)[2]。以學(xué)生為中心要求學(xué)校的教學(xué)活動面向全體學(xué)生，按照制定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和體系進(jìn)行培養(yǎng)，最終全體合格畢業(yè)生都能達(dá)成設(shè)定的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求。成果導(dǎo)向要求整個教學(xué)體系圍繞合格畢業(yè)生培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的達(dá)成來設(shè)計，畢業(yè)要求能夠合理支撐培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)過程圍繞達(dá)成畢業(yè)要求開展，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，以學(xué)習(xí)成果的評價改進(jìn)教學(xué)過程。持續(xù)改進(jìn)要求建立培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求的周期性評價機(jī)制和教學(xué)過程的質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，評價結(jié)果能夠及時反饋到人才培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2 設(shè)計合理的課程目標(biāo)

在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，傳統(tǒng)的課程教學(xué)存在著諸多問題，例如課程組織缺乏系統(tǒng)設(shè)計、課程著重于灌輸知識而忽略能力培養(yǎng)、課程質(zhì)量評價機(jī)制和教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控不完善等。工程教育專業(yè)認(rèn)證面向產(chǎn)出的評價機(jī)制要求人才培養(yǎng)過程要以學(xué)生發(fā)展為中心，課程體系、師資隊伍和支持條件等要圍繞學(xué)生發(fā)展的需求設(shè)定，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價和改進(jìn)，從而促進(jìn)教學(xué)過程由知識體系向能力體系轉(zhuǎn)變。專業(yè)要以培養(yǎng)目標(biāo)為基礎(chǔ)設(shè)定明確、公開和可衡量的畢業(yè)要求，完全覆蓋工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的十二個方面。畢業(yè)要求的分解充分體現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特色，各指標(biāo)點(diǎn)的邏輯清晰且合理對應(yīng)到相關(guān)課程，通過課程教學(xué)來實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求達(dá)成。在此基礎(chǔ)上，課程的教學(xué)目標(biāo)要圍繞畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)制定，形成合理有效的支撐關(guān)系，相互之間可以采取一一對應(yīng)、一對多、多對一和互有交叉等多種形式，要面向?qū)W生的學(xué)習(xí)效果，有相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)來支撐，并且能夠很好的衡量和評價。

微生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容多，涉及微生物相關(guān)的各個方面，部分學(xué)生對如何學(xué)好本門課程感到困惑。課程教學(xué)要以學(xué)生“學(xué)”非教師“教”為中心，以培養(yǎng)和提升學(xué)生能力為目標(biāo)，促進(jìn)每個學(xué)生的德智體美勞全面發(fā)展。課程教學(xué)首先要讓學(xué)生明確本門課的教學(xué)目標(biāo)，從而有針對性地開展教學(xué)活動，以課程目標(biāo)為基礎(chǔ)開展定期評價和持續(xù)性改進(jìn)。在教學(xué)過程中，通過教師悉心指導(dǎo)，學(xué)生能夠主動學(xué)習(xí)微生物學(xué)的基礎(chǔ)知識、基本理論和典型的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例，能夠綜合運(yùn)用相關(guān)知識，分析微生物發(fā)酵相關(guān)的復(fù)雜工程問題；另一方面，學(xué)生能夠在熟練掌握微生物生長、代謝和遺傳變異基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際問題和工作需要，分析并獲得對微生物進(jìn)行有目的改造方案。

3 教學(xué)過程圍繞課程目標(biāo)的達(dá)成開展

以學(xué)生為中心的教學(xué)理念將學(xué)生作為教學(xué)活動主體，教師在教學(xué)過程中起引導(dǎo)作用。課堂教學(xué)是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求達(dá)成的重要載體，工程教育專業(yè)認(rèn)證要求對傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式進(jìn)行改革，更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，形成學(xué)生主動學(xué)習(xí)的模式，促成教學(xué)和學(xué)習(xí)過程的持續(xù)互動改進(jìn)。教學(xué)過程可采取互動式和研究型的方式，探索任務(wù)驅(qū)動和自主探究的學(xué)習(xí)模式，實(shí)施混合式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂，將學(xué)生由被動的知識接受者變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)者與自主探究者。很多高校已經(jīng)開展了線上線下混合式教學(xué)的探索，北京化工大學(xué)也建立了完善的在線教育綜合平臺，微生物學(xué)教學(xué)團(tuán)隊已經(jīng)建成完整的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，包括電子版教材、課件以及全程的講課視頻等。學(xué)生能夠充分利用這些教學(xué)資源，合理安排自主學(xué)習(xí)的時間，課下也能自主及時進(jìn)行鞏固，提高學(xué)習(xí)效率。學(xué)生除了在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)外，還可通過電子圖書館查閱文獻(xiàn)等資源，解決學(xué)習(xí)過程中的疑問和困惑。

微生物學(xué)是一門理論與實(shí)踐結(jié)合十分緊密的課程，非常適合開展混合式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。例如，周德慶編著《微生物學(xué)教程》的營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸部分沒有涉及到代謝產(chǎn)物與蛋白質(zhì)等的分泌問題，教師可以就此讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源等在課堂外進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，當(dāng)學(xué)生需要指導(dǎo)時，教師提供必要的支持，幫助學(xué)生便捷地獲取資源、利用資源和處理信息。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以分組進(jìn)行問題講解，其他學(xué)生提問和討論，教師進(jìn)行補(bǔ)充總結(jié)，充分增加學(xué)生的互動時間，有助于增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、思考問題能力以及團(tuán)隊合作精神，實(shí)現(xiàn)以“學(xué)”為主的教育方式轉(zhuǎn)變。

4 定期開展課程質(zhì)量評價

工程教育專業(yè)認(rèn)證的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制要求對培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求和課程目標(biāo)進(jìn)行定期評價，不斷推進(jìn)教學(xué)改革。持續(xù)改進(jìn)能夠?qū)崿F(xiàn)以培養(yǎng)和提升學(xué)生能力為中心，在培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系、師資隊伍和支持條件等方面建立“評價-反饋-改進(jìn)”閉環(huán)，掌握畢業(yè)生和社會需求，并對教學(xué)內(nèi)容與方式等及時調(diào)整和修訂。

課程質(zhì)量評價首先要對課程目標(biāo)的達(dá)成情況進(jìn)行評價與分析，從課程角度對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價，為畢業(yè)要求的達(dá)成情況評價提供基礎(chǔ)和證據(jù)。課程目標(biāo)達(dá)成情況的具體評價方式可以根據(jù)實(shí)際情況選擇，采取定量評價、定性評價和綜合評價等。目前主要的評價方式還是基于各種考核環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，因此設(shè)計合理的考核方式和內(nèi)容對課程評價至關(guān)重要。不管是作業(yè)、課程論文等過程考核還是期末考試，考核內(nèi)容要圍繞課程目標(biāo)設(shè)計，考核方式有利于判斷課程目標(biāo)的達(dá)成情況，能夠覆蓋全體學(xué)生并且便于操作實(shí)施，評價標(biāo)準(zhǔn)特別是“達(dá)成”標(biāo)準(zhǔn)要細(xì)致明確，充分體現(xiàn)層次差距。例如，在期末考試設(shè)計中，每一項(xiàng)考核內(nèi)容都要與具體的知識點(diǎn)和能力點(diǎn)相對應(yīng)，命題時預(yù)先根據(jù)課程目標(biāo)設(shè)定相應(yīng)的題目和分值比例等。微生物學(xué)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，很多重要理論和技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)踐有著密切關(guān)系，考試可以側(cè)重考察學(xué)生對知識的靈活運(yùn)用能力和對實(shí)際問題的解決能力。

課程質(zhì)量評價還應(yīng)該包括形成性評價。不同于作業(yè)和課程論文等過程考核，形成性評價是教學(xué)過程中為發(fā)現(xiàn)可能存在的問題、了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況等進(jìn)行的評價方式，以便教師能夠及時得到學(xué)生對教學(xué)過程的反饋，做出相應(yīng)的調(diào)整，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等。形成性評價可以采取非正式的考試、隨堂測驗(yàn)或者調(diào)查問卷的方式進(jìn)行。北京化工大學(xué)的在線教育綜合平臺提供了隨堂測驗(yàn)和問卷調(diào)查等功能，教師在教學(xué)過程中使用這些工具能夠非常方便地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，隨堂測驗(yàn)也能夠讓學(xué)生及時知曉自己的課堂學(xué)習(xí)成效以及在班級中的成績分布，這樣也能激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

5 重點(diǎn)關(guān)注解決復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)

《華盛頓協(xié)議》對工程教育的基本定位是培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的能力。復(fù)雜工程問題屬于高水平問題，包括多個組成部分或者子問題，有的涉及多方面的技術(shù)、工程和其他因素以及不同的利益相關(guān)群體，沒有明顯的解決方法，需要創(chuàng)造性的分析和深入運(yùn)用相關(guān)工程原理才能解決。培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力，應(yīng)貫穿在專業(yè)課程的教學(xué)過程中，這就要求教師在授課時要從著重于解釋原理轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)用原理，從注重“教”轉(zhuǎn)變?yōu)榻膛c考并重，逐級推進(jìn)能力培養(yǎng)。學(xué)生首先能夠?qū)⒆匀豢茖W(xué)的基本原理和數(shù)學(xué)建模等用于識別、表達(dá)和分析復(fù)雜工程問題，進(jìn)一步能夠?qū)⒍鄠€學(xué)科的知識用于分析、設(shè)計和研究本專業(yè)復(fù)雜工程問題，最終能夠自主設(shè)計、綜合評價和有效實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問題的解決方案[6]。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以“教”為主，知識進(jìn)行單向傳遞，學(xué)生對于知識的掌握主要是“填鴨式”教學(xué)，不利于培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力。教師在課程講授時可以設(shè)置一些實(shí)際問題，將相關(guān)的重要知識點(diǎn)全面覆蓋。例如，開展項(xiàng)目探究式教學(xué)，設(shè)置研討題目例如“土壤中產(chǎn)纖維素酶菌株的分離、篩選、鑒定與產(chǎn)酶能力提高研究”，涉及微生物的形態(tài)、構(gòu)造、培養(yǎng)基、代謝、生長、遺傳育種、鑒定等多個方面知識。通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)與問題討論，能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決復(fù)雜工程問題的能力，學(xué)生提出的某些研究思路也有可能達(dá)到“教學(xué)促進(jìn)科研”的良好效果。

6 結(jié)語

面向產(chǎn)出的評價機(jī)制是工程教育專業(yè)認(rèn)證理念的集中體現(xiàn)，針對課程的質(zhì)量評價是面向產(chǎn)出的評價機(jī)制的核心。承擔(dān)專業(yè)課程的教師需要根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念和標(biāo)準(zhǔn)深入思考課程建設(shè)中的相關(guān)問題，聚焦學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，保證每名合格畢業(yè)生都能達(dá)成課程目標(biāo)及其支撐的畢業(yè)要求。工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念與要求對提升專業(yè)辦學(xué)水平具有重要推動作用。當(dāng)前，在高等學(xué)校爭創(chuàng)一流本科教育、建設(shè)一流專業(yè)和一流課程的背景下，廣大教師要深入落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，對課程建設(shè)進(jìn)行不斷探索和實(shí)踐，對教學(xué)內(nèi)容和方式等進(jìn)行持續(xù)性改進(jìn)，不斷強(qiáng)化學(xué)生利用學(xué)科基本理論來正確認(rèn)識、全面分析和綜合解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)，必將提高我國工程教育水平，培養(yǎng)合格的工程師，為國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展服務(wù)。