面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的生物工程設(shè)備課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

孫建瑞 ，古紹彬 ，馬金亮 ，王大紅

(1.河南科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院 ，河南 洛陽(yáng) 471023；2.河南科技大學(xué) 食品加工與安全國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心 ，河南 洛陽(yáng) 471023)

生物工程設(shè)備是在發(fā)酵工程學(xué)、化工原理、微生物學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的一門(mén)關(guān)于生物加工過(guò)程中相關(guān)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、原理、設(shè)計(jì)選型及應(yīng)用的專業(yè)課程，是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的工科課程，是生物工程專業(yè)的必修課程。本課程要求學(xué)生掌握生物加工前處理過(guò)程中常用設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；掌握常用的生物反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；掌握生物加工后處理過(guò)程中產(chǎn)物分離純化設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；了解生物加工過(guò)程中常用設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型，能獨(dú)立解決工業(yè)生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)研究等方面的設(shè)備問(wèn)題。

參考《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)生物工程設(shè)備課程的教學(xué)目標(biāo)和要求進(jìn)行了修訂，開(kāi)展課程教學(xué)模式和課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系的探索和改革，提升生物工程設(shè)備課程的教學(xué)效果，同時(shí)也為河南科技大學(xué)生物工程專業(yè)的工程教育專業(yè)認(rèn)證申請(qǐng)做好準(zhǔn)備工作。

1 課程現(xiàn)狀分析

生物工程設(shè)備課程知識(shí)面廣，內(nèi)容繁多，實(shí)踐和應(yīng)用性強(qiáng)，總體來(lái)說(shuō)具有“三多一大”的特點(diǎn)：①學(xué)時(shí)多。該課程共有56個(gè)學(xué)時(shí)。②環(huán)節(jié)多。該課程由3個(gè)環(huán)節(jié)組成，包括理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)。③目標(biāo)多。該課程不僅要求學(xué)生掌握生物加工過(guò)程中常用設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與工作原理，還要掌握常用設(shè)備的基本操作，同時(shí)完成關(guān)鍵設(shè)備的計(jì)算、設(shè)計(jì)與選型，是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的最重要課程之一。④難度大。該課程學(xué)習(xí)難度大，首先本課程要求學(xué)生能夠綜合應(yīng)用之前所學(xué)的微生物學(xué)、生物化學(xué)、化工原理、發(fā)酵工程學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)；其次，本課程實(shí)踐和應(yīng)用性強(qiáng)，學(xué)生工程意識(shí)淡薄，工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏，學(xué)習(xí)難度大，不易掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容；同時(shí)，工程化的教學(xué)設(shè)備不完備，也增加了教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，這也是幾乎所有高校都面臨的問(wèn)題。

因此，要想讓學(xué)生充分理解和掌握課程內(nèi)容，提高教學(xué)效果，就必須對(duì)本課程的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式等進(jìn)行探索和改革，摸索出一種新的教學(xué)模式，將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，推進(jìn)工程教育專業(yè)認(rèn)證的實(shí)施。

2 課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

2.1 教學(xué)理念的探索

在生物工程設(shè)備課程持續(xù)改進(jìn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)圍繞學(xué)生這一中心進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革，對(duì)培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、工程應(yīng)用、創(chuàng)新和實(shí)踐能力強(qiáng)的高級(jí)工程人才，具有非常重要的作用。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)過(guò)程中形成了“一中心、兩基礎(chǔ)、三主線”的教學(xué)內(nèi)容體系，即“一個(gè)中心——生物反應(yīng)器，兩大基礎(chǔ)——生物學(xué)和工程學(xué)，三條主線——前處理設(shè)備、生物反應(yīng)器和后處理設(shè)備”；建立了“講授—討論—演示”相結(jié)合的多元教學(xué)方法，即課堂講授——模塊化與片段式相結(jié)合、課堂討論——課堂小辨析與線上大討論相銜接、課堂演示——模型展示與虛擬仿真相補(bǔ)充；構(gòu)建了多層次的教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法，即學(xué)校督導(dǎo)、學(xué)院督導(dǎo)、課程組聽(tīng)課和學(xué)生反饋相結(jié)合；形成了過(guò)程評(píng)價(jià)和結(jié)果考核相結(jié)合的課程考核方式，即課堂參與、課后測(cè)試、論文辨析的多角度過(guò)程評(píng)價(jià)和知識(shí)、素質(zhì)、能力的多維度結(jié)果考核。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

在生物工程設(shè)備教學(xué)過(guò)程中，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化和調(diào)整。教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)生物工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)大綱的要求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，避免教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)。另外，教學(xué)團(tuán)隊(duì)還根據(jù)本校生物工程專業(yè)的特色，對(duì)部分章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，講授最新的研究進(jìn)展，以滿足專業(yè)和學(xué)科發(fā)展的需要。

2.3 教學(xué)模式的改革

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，生物工程設(shè)備教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極進(jìn)行教學(xué)模式的改革，利用超星這一智慧教學(xué)平臺(tái)，積極進(jìn)行混合式教學(xué)：

2.3.1課前熱身

教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課前科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)方案，認(rèn)真準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容，精心制作教學(xué)課件，錄制了共20 h、7 G的教學(xué)視頻，搜集了800余張?jiān)O(shè)備照片，60余段延伸視頻，17類279個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理的動(dòng)畫(huà)和10余套虛擬仿真設(shè)備/系統(tǒng)。然后將精心準(zhǔn)備的教案、課件、設(shè)備圖片、虛擬動(dòng)畫(huà)、錄制的短視頻等內(nèi)容上傳到學(xué)習(xí)通。學(xué)生可在自己的電腦、手機(jī)端登陸學(xué)習(xí)通，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)；教師也可通過(guò)自己的電腦、手機(jī)端，隨時(shí)查看學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，如任務(wù)點(diǎn)完成的情況、視頻觀看的時(shí)長(zhǎng)等，掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。教師可在學(xué)習(xí)通設(shè)置課前測(cè)驗(yàn)題、討論話題等內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)教師布置的任務(wù)，提前預(yù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，完成課前測(cè)驗(yàn)，并圍繞教師提出的討論話題收集資料、撰寫(xiě)文案或進(jìn)行社會(huì)調(diào)研，為課堂小組討論做好準(zhǔn)備。

2.3.2課堂教學(xué)

學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)通APP在手機(jī)端進(jìn)行登陸，可快速實(shí)現(xiàn)課堂簽到。授課時(shí)，課件會(huì)實(shí)時(shí)同步到學(xué)生的手機(jī)，學(xué)生可直接在手機(jī)端進(jìn)行學(xué)習(xí)，并且實(shí)時(shí)向教師進(jìn)行提問(wèn)；教師可以及時(shí)根據(jù)學(xué)生的反饋情況，回答學(xué)生問(wèn)題并調(diào)整授課進(jìn)度。授課過(guò)程中，師生還可以采用彈幕功能進(jìn)行課堂互動(dòng)，以此活躍課堂氛圍，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；教師還可以通過(guò)學(xué)習(xí)通平臺(tái)不定時(shí)發(fā)放隨堂測(cè)驗(yàn)，及時(shí)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.3.3課后活動(dòng)

授課結(jié)束后，學(xué)生可通過(guò)學(xué)習(xí)通隨時(shí)查看教案、課件、視頻等教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行課后復(fù)習(xí)。教師可通過(guò)學(xué)習(xí)通發(fā)布章節(jié)測(cè)驗(yàn)、課后作業(yè)、思考題等內(nèi)容，要求學(xué)生按時(shí)完成，以鞏固所學(xué)內(nèi)容。對(duì)于難以理解或想進(jìn)一步探討的問(wèn)題，學(xué)生可通過(guò)學(xué)習(xí)通進(jìn)行留言與教師進(jìn)行互動(dòng)、探討。

2.4 課程考核的改革

課程考核是課程體系的一個(gè)重要組成部分，課程考核的改革也是生物工程設(shè)備課程教學(xué)改革的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。生物工程設(shè)備的傳統(tǒng)考核方式是：總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)(10%)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)(20%)+期末成績(jī)(70%)，平時(shí)成績(jī)主要由考勤成績(jī)和平時(shí)作業(yè)成績(jī)組成。這種考核方式以結(jié)果考核為主，忽略了過(guò)程考核，沒(méi)有辦法全面評(píng)判學(xué)生的綜合素質(zhì)。

采用學(xué)習(xí)通平臺(tái)后，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在生物工程設(shè)備的考核過(guò)程中適當(dāng)增加了過(guò)程考核的比重，將平時(shí)成績(jī)由10%提高到30%，期末成績(jī)由70%降低到50%；通過(guò)在學(xué)習(xí)通設(shè)置任務(wù)點(diǎn)、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、課后作業(yè)、討論話題等環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的監(jiān)控和考核，對(duì)學(xué)生的平時(shí)成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；期末考試環(huán)節(jié)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)嘗試讓學(xué)生自己出題，形成題庫(kù)，最終考題從題庫(kù)中隨機(jī)抽取。通過(guò)全過(guò)程教學(xué)設(shè)計(jì)和效果評(píng)價(jià)，最終形成了過(guò)程評(píng)價(jià)和結(jié)果考核相結(jié)合的方式對(duì)“生物工程設(shè)備”課程進(jìn)行考核，學(xué)生學(xué)習(xí)能力得到顯著提高。

3 結(jié)語(yǔ)

以工程教育專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向，在教學(xué)過(guò)程中，聚焦學(xué)生的學(xué)習(xí)成效和學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成情況，及時(shí)根據(jù)本課程支撐的畢業(yè)要求設(shè)計(jì)課程內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式，跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)全程，實(shí)施了課前、課中和課后全過(guò)程育人。