新工科與工程教育認(rèn)證背景下生物工程專業(yè)微生物實(shí)驗教學(xué)改革與實(shí)踐*

宋 平，張偉偉，李婉珍，朱龍寶，陶玉貴，葛 飛

(安徽工程大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

工程教育認(rèn)證是目前國際上通行的用于保證工程教育質(zhì)量的一項制度，是實(shí)現(xiàn)各國工程教育和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。2016年6月2日，中國成為《華盛頓協(xié)議》第18個正式成員國，為我國工程教育改革的進(jìn)一步深化提供了良好契機(jī)?！靶鹿た啤闭窃诖舜蟊尘跋绿岢龅?，也是我國高等工程教育應(yīng)該對國際競爭新形勢、國內(nèi)工程教育發(fā)展新模式以及服務(wù)國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求而做出的符合中國特色的高等工程教育改革方案[1]。新工科主要“新”在三個方面：即傳統(tǒng)工科專業(yè)的改造升級，面向新經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的新的工科專業(yè)以及學(xué)科交叉融合產(chǎn)生的新的工科專業(yè)[2]。 2017年2月至6月，教育部陸續(xù)推出“復(fù)旦共識”、“天大行動”、“北京指南”，清晰的回答了“什么是新工科”，“為什么建設(shè)新工科”，“怎么樣建設(shè)新工科”的系列問題。新工科理念就工科領(lǐng)域而言是以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)跨學(xué)科、綜合全面、創(chuàng)新能力強(qiáng)、面向未來能夠適應(yīng)并引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的新人才為目標(biāo)的培養(yǎng)觀念[2]。我國工程教育認(rèn)證采用OBE(Outcome-based Education)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。OBE教育模式是以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向的工程教育認(rèn)證下的人才培養(yǎng)核心理念，符合新工科建設(shè)對人才培養(yǎng)的要求，因此工程教育認(rèn)證可以說是新工科建設(shè)過程中一個強(qiáng)有力的抓手。

微生物學(xué)是現(xiàn)代生物科學(xué)和生物技術(shù)的起點(diǎn)，微生物實(shí)驗也是生物工程專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)踐類課程，同時也是實(shí)用性很強(qiáng)的工具課，其獨(dú)特的實(shí)驗方法和技術(shù)在生物工程乃至生命科學(xué)領(lǐng)域中占有重要地位[3]。我院生物工程專業(yè)一直重視微生物實(shí)驗的教學(xué)，為了更好地進(jìn)行新工科建設(shè)和工程教育專業(yè)認(rèn)證，現(xiàn)行的微生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)體系與方法也亟待改革。近些年，通過將微生物學(xué)實(shí)驗從微生物學(xué)理論課程中進(jìn)行剝離，建立獨(dú)立的科學(xué)的課程體系，并結(jié)合教學(xué)方法和手段的變革，對微生物實(shí)驗課程教學(xué)進(jìn)行了系列的改革和探索，現(xiàn)就改革探索的實(shí)踐總結(jié)如下。

1 以新工科建設(shè)為契機(jī)，構(gòu)建科學(xué)的獨(dú)立的微生物實(shí)驗課程體系

目前微生物學(xué)實(shí)驗課程作為微生物學(xué)理論課程的實(shí)驗實(shí)踐部分，開設(shè)的大多數(shù)是理論教學(xué)知識的驗證性基礎(chǔ)實(shí)驗，綜合性、設(shè)計性實(shí)驗內(nèi)容偏少。雖然基礎(chǔ)實(shí)驗內(nèi)容較多，覆蓋的知識面較廣，但是對學(xué)生來說，只能得到實(shí)驗操作技能的最基本的訓(xùn)練，甚至多數(shù)同學(xué)僅停留在實(shí)驗操作層面，不問對錯，不計結(jié)果，實(shí)驗報告相互借鑒，千篇一律，缺乏思維創(chuàng)新性訓(xùn)練和應(yīng)用實(shí)踐的鍛煉，實(shí)驗教學(xué)效果不甚理想。

因此，傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)模式亟待變革，我們將微生物實(shí)驗課程進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，獨(dú)立考評，微生物學(xué)實(shí)驗不在是理論課程學(xué)習(xí)效果考核的依據(jù)。對實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)置，增加綜合性和設(shè)計性實(shí)驗比例，在微生物實(shí)驗課程體系創(chuàng)建過程中，突出微生物實(shí)驗技術(shù)學(xué)的特點(diǎn)，突出學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。整個實(shí)驗內(nèi)容分為三大部分：基礎(chǔ)性實(shí)驗，綜合性實(shí)驗和設(shè)計性實(shí)驗，其中后兩者占比達(dá)到60%以上?；A(chǔ)性實(shí)驗將著重賦予學(xué)生基本的微生物實(shí)驗技能和方法，而以往的驗證性實(shí)驗將整合到綜合性實(shí)驗或設(shè)計性實(shí)驗中去，作為綜合性或設(shè)計性實(shí)驗的一部分。綜合性實(shí)驗內(nèi)容涉及微生物學(xué)的綜合知識或與微生物學(xué)相關(guān)的專業(yè)知識，需要學(xué)生在掌握一定基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)實(shí)驗技能后，運(yùn)動一門或多門課程知識，對實(shí)驗技能和實(shí)驗方法進(jìn)行綜合運(yùn)用的一種復(fù)合性實(shí)驗；設(shè)計性實(shí)驗一般是安排在微生物實(shí)驗學(xué)習(xí)的后期，學(xué)生具備微生物學(xué)理論知識，熟練掌握微生物實(shí)驗的基本技能。老師下達(dá)實(shí)驗課題任務(wù)，包括實(shí)驗?zāi)康暮驮?，由學(xué)生自主設(shè)計實(shí)驗方案，以4～5人為小組，自己動手完成實(shí)驗，觀察并記錄實(shí)驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，并分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，自主解決實(shí)驗中可能遇到的問題，最后形成科學(xué)規(guī)范的實(shí)驗報告。設(shè)計性實(shí)驗，需要學(xué)生在實(shí)驗過程中對知識進(jìn)行消化、吸收、重組，不僅提高了學(xué)生對微生物實(shí)驗課的學(xué)習(xí)興趣，變被動接受為主動索取，從而讓學(xué)生真正體會實(shí)驗研究的過程是怎么一回事。

2 以工程教育認(rèn)證為抓手，構(gòu)建能力導(dǎo)向的實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)體系

2016年，我國成為“華盛頓協(xié)議”的第18個正式成員國，標(biāo)志著我國工程教育認(rèn)證進(jìn)入一個新的發(fā)展階段[4]。微生物實(shí)驗是生物工程專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)踐課程，具有基礎(chǔ)性、技術(shù)性和應(yīng)用性等特點(diǎn)，為后續(xù)專業(yè)實(shí)踐課程的開設(shè)奠定基礎(chǔ)，因此微生物實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量將直接關(guān)系到學(xué)生專業(yè)綜合能力的培養(yǎng)乃至畢業(yè)質(zhì)量。

為適應(yīng)工程教育認(rèn)證對人才培養(yǎng)的要求，落實(shí)OBE的教育模式“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出(成果)為導(dǎo)向”，采用“以學(xué)生為中心，以生物工程相關(guān)的微生物學(xué)問題為引導(dǎo)”的教學(xué)方法，著力推行研究實(shí)踐性學(xué)習(xí)。獨(dú)立設(shè)置的微生物實(shí)驗課程通過增加綜合性實(shí)驗和設(shè)計性實(shí)驗的比例，注重學(xué)生自主分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新性思維能力、自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，并通過4～5人的團(tuán)隊合作模式培養(yǎng)鍛煉團(tuán)隊解決問題的實(shí)踐能力。學(xué)生在解決問題的同時，也是對其所學(xué)理論知識進(jìn)行再消化吸收，并以解決問題的實(shí)踐能力對知識進(jìn)行再輸出。

3 以O(shè)BE教育模式為指導(dǎo)，建立實(shí)驗實(shí)踐過程評價體系

與傳統(tǒng)的教學(xué)模式不同，工程教育認(rèn)證是基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”(OBE)的新的教學(xué)模式，是一種行之有效的、可測量的、先進(jìn)的、基于學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的教育模式，是面向培養(yǎng)目標(biāo)又確保培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的有效模式[4]。微生物實(shí)驗課程作為技術(shù)性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，應(yīng)該以學(xué)生動手能力的表現(xiàn)和實(shí)驗效果為評價指標(biāo)。學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價不能像以往一樣以學(xué)生提交的一紙實(shí)驗報告為依據(jù)，特別是新課程體系設(shè)置的綜合性實(shí)驗和設(shè)計性實(shí)驗。因此，亟需建立一套科學(xué)的實(shí)驗實(shí)踐學(xué)習(xí)過程評價體系。

針對綜合性和設(shè)計性實(shí)驗的過程評價，要增加實(shí)驗前，實(shí)驗中和實(shí)驗后三個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)過程評價體系。實(shí)驗前，學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識查閱文獻(xiàn)，實(shí)驗方案并自己動手完成實(shí)驗準(zhǔn)備階段；實(shí)驗中，學(xué)生自己動手操作，完成實(shí)驗操作過程并自主解決實(shí)驗中可能存在的問題，記錄實(shí)驗現(xiàn)象和原始實(shí)驗數(shù)據(jù)；實(shí)驗后，學(xué)生自主完成實(shí)驗數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗結(jié)果分析與總結(jié)。最后撰寫實(shí)驗報告要求從設(shè)計到實(shí)施再到結(jié)果分析總結(jié)均要有原始資料和分析結(jié)果。在整個過程中，教師有三個任務(wù)：(1)下達(dá)實(shí)驗任務(wù)；(2)提供實(shí)驗咨詢，并點(diǎn)到為止；(3)實(shí)驗過程與結(jié)果的最后評價。一改傳統(tǒng)微生物實(shí)驗中，教師沖在前，學(xué)生跟在后被動參與的局面，充分調(diào)動學(xué)生的能動性和創(chuàng)新力，激發(fā)學(xué)生對專業(yè)實(shí)驗和對科學(xué)研究的興趣。因此，建立合理的學(xué)習(xí)過程評價體系有利于幫助學(xué)生樹立正確的科學(xué)觀，對培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析解決問題的工程實(shí)踐能力具有重要意義。

4 結(jié) 語

新工科建設(shè)為我國工科教育指明了道路和方向，對人才培養(yǎng)提出了新的要求[5]。工程教育認(rèn)證為新工科建設(shè)提出了一條切實(shí)可行的途徑。因此在專業(yè)課程建設(shè)和改革中積極融入新工科理念，并以更快的速度、更高的標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)工程教育認(rèn)證工作對新工科建設(shè)具有重要意義。微生物實(shí)驗課程是生物工程專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)踐類課程，是生物工程專業(yè)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)和起點(diǎn)。微生物實(shí)驗課程教學(xué)改革同樣是一項長期的探究性的工作。以新工科建設(shè)為導(dǎo)向，以工程教育認(rèn)證為推力，通過不斷的改革、實(shí)踐、總結(jié)，到再改革、再實(shí)踐、再總結(jié)，才能在微生物實(shí)驗課程教學(xué)中改變學(xué)生被動的學(xué)習(xí)模式，化被動接受知識為主動索取知識，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)知識的自主學(xué)習(xí)能力，理解創(chuàng)新能力和應(yīng)用實(shí)踐能力。