專業(yè)認(rèn)證背景下生物工程綜合訓(xùn)練課程的探索與實踐

韓春艷，牟利輝，劉志偉，許 衡，姚瓊鳳

（嘉應(yīng)學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，廣東 梅州 514015）

新工科的概念自2017 年被提出并產(chǎn)生廣泛影響，為基于國家戰(zhàn)略發(fā)展需求、國際競爭新形勢的工程專業(yè)教育改革指明了方向[1-2].而工程教育認(rèn)證則是指由工程教育專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)組織相關(guān)專家對工程技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)教育質(zhì)量是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的一種評價過程，是促進(jìn)工科專業(yè)化培養(yǎng)體系優(yōu)化，提升教學(xué)質(zhì)量和國際競爭力的重要途徑[3].同時，隨著新工科建設(shè)與工程教育改革的逐步推進(jìn)，中國高等教育面臨新的挑戰(zhàn).在充分理解新工科內(nèi)涵的前提下，以專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，在實踐中探索適合學(xué)校校情的教學(xué)實踐改革勢在必行.近年來，圍繞新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證要求國內(nèi)很多高校從以工程訓(xùn)練為核心的大學(xué)生綜合創(chuàng)新能力提升的教學(xué)策略等方面進(jìn)行了深入有效的研究和探索，為提升大學(xué)生綜合創(chuàng)新能力提供了參考依據(jù)[3-7].1嘉應(yīng)學(xué)院作為一所地方本科院校，多年來為梅州地方發(fā)展培養(yǎng)了大量的應(yīng)用型人才.而生物工程專業(yè)作為嘉應(yīng)學(xué)院唯一的國家級綜合改革試點專業(yè)，專業(yè)建設(shè)始終走在同類專業(yè)的前列.為滿足新工科背景下地方產(chǎn)業(yè)對應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才的需求，提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，生物工程專業(yè)在修訂培養(yǎng)計劃和完善課程體系時，增設(shè)了生物工程綜合訓(xùn)練課程.其是將生物工程多種技術(shù)串聯(lián)起來、整合多門核心專業(yè)課程設(shè)計的大型的、系統(tǒng)化的一門綜合性專業(yè)實踐課程.該課程安排在大學(xué)三年級下學(xué)期開設(shè)，遵循綜合性、創(chuàng)新性和開放性原則，以真實產(chǎn)品生產(chǎn)為載體，從產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行的整個生命周期中，要求學(xué)生都以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式進(jìn)行工程學(xué)習(xí).為了達(dá)到該校生物工程專業(yè)復(fù)合型、應(yīng)用型的培養(yǎng)目標(biāo)，更好地服務(wù)地方產(chǎn)業(yè).將其教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為培養(yǎng)學(xué)生除具有生物學(xué)背景外，還需要具有良好的工程素質(zhì)、實踐能力和工程應(yīng)用能力.并從課程目標(biāo)設(shè)立、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、實施及考核等進(jìn)行深入的實踐和探索，以期為地方性院校的人才培養(yǎng)提供參考.

1 確定課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求的支撐

首先組織業(yè)內(nèi)專家及專業(yè)教師召開專題研討會，研究制定課程標(biāo)準(zhǔn)，確定該課程的課程目標(biāo)及其對應(yīng)支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點.制定課程目標(biāo)具體如下：（1）能夠利用生化技術(shù)、化工原理及工程制圖等專業(yè)核心課程的基本科學(xué)原理和方法正確表達(dá)生產(chǎn)過程遇到復(fù)雜的工程問題，并尋求相應(yīng)的解決方案；（2）基本能夠設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)工藝流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)體現(xiàn)出一定的創(chuàng)新意識；（3）能夠基于科學(xué)原理通過文獻(xiàn)調(diào)研和分析復(fù)雜工程問題，選擇研究路線并設(shè)計實驗方案；同時能對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和解釋得到合理有效結(jié)論；（4）具有工程工具運(yùn)用能力，團(tuán)隊合作能力、書面表達(dá)與口頭溝通能力.課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點及對應(yīng)的課程目標(biāo)（見表1）.

表1 “生物工程綜合訓(xùn)練”課程對應(yīng)支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點及課程目標(biāo)

2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

實踐教學(xué)不僅是工科專業(yè)教學(xué)體系重要的組成部分，同時也是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能的重要手段，是培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力及創(chuàng)新能力的最有效途徑[3].本課程遵循成果導(dǎo)向（Outcome-Based Education，OBE）的工程教育理念，以綜合性、系統(tǒng)性、研究性、應(yīng)用性為構(gòu)建思路和原則，采取產(chǎn)品研發(fā)任務(wù)為主線、教師主導(dǎo)、以學(xué)生自主探索為核心的教學(xué)模式，充分調(diào)動學(xué)生主觀能動性，樹立工程意識，提高知識運(yùn)用的綜合和融合能力.為此，整個教學(xué)過程分為四個階段.

第一階段：組織團(tuán)隊及確定選題方向.首先專業(yè)負(fù)責(zé)人對本課程的開設(shè)意義及課程目標(biāo)進(jìn)行解讀，隨后生物工程系具有工程背景的教師根據(jù)自身研究方向或企業(yè)相關(guān)技術(shù)工程師根據(jù)生產(chǎn)中的實際工程問題，對在生物工程相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和研發(fā)等方面進(jìn)行詳細(xì)介紹.并以產(chǎn)品開發(fā)為切入點，引導(dǎo)學(xué)生了解相關(guān)研究背景，其中包括綜述文獻(xiàn)、行業(yè)背景資料以及相關(guān)專業(yè)書籍與線上資料等.要求學(xué)生根據(jù)興趣自發(fā)組織4 至5 人研發(fā)小組，確定指導(dǎo)教師.在老師的指導(dǎo)下查閱行業(yè)背景資料初步確定選題方向.

第二階段：制定具體方案.根據(jù)選題方向，要求學(xué)生以產(chǎn)品開發(fā)為目標(biāo)、研究項目問題為導(dǎo)向，針對當(dāng)前市場需求及問題，綜合所學(xué)的專業(yè)知識，主動查閱文獻(xiàn)，初步提出方案；并能進(jìn)一步針對項目中可能遇到的復(fù)雜工程問題完成需求分析，查閱文獻(xiàn)及相關(guān)法律、法規(guī)，綜合考慮各種專業(yè)與非專業(yè)約束的條件下，提出明確設(shè)計方案，規(guī)范撰寫設(shè)計報告.并確定成員分工及任務(wù)，培養(yǎng)團(tuán)隊合作意識.

第三階段：項目實施.實驗開始前指導(dǎo)教師應(yīng)對學(xué)生進(jìn)行崗前培訓(xùn)，包括熟悉實驗室的準(zhǔn)入和申請制度，要求學(xué)生必須嚴(yán)格遵守實驗室各項安全管理規(guī)則，認(rèn)真檢查所需儀器和實驗材料，掌握一般消防器材的性能和使用方法等.方案實施過程中要有詳細(xì)記錄，并定期向指導(dǎo)教師匯報項目進(jìn)展.同時需要注意安全、環(huán)境等方面的相關(guān)問題，要求學(xué)生能運(yùn)用工程管理原理對項目進(jìn)行系統(tǒng)管理并以經(jīng)濟(jì)決策原理核算實驗成本.

第四階段：項目總結(jié)及匯報.要求項目團(tuán)隊成員共同討論和分析實驗數(shù)據(jù)，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料得出有效結(jié)論.同時對實驗過程中安全防范措施落實、資源有效利用及項目實踐預(yù)期對社會與環(huán)境的影響做出客觀評價，最后撰寫項目總結(jié)報告.由生物工程系主任組織，全系教師并邀請業(yè)內(nèi)工程師進(jìn)行項目答辯并展示項目成果.全體學(xué)生均需參加的項目答辯，根據(jù)各小組的產(chǎn)品展示及匯報情況進(jìn)行評分.要求學(xué)生能詳細(xì)說明產(chǎn)品性能、生產(chǎn)流程及應(yīng)用前景，并能流利回答老師提出的相關(guān)問題.

3 課程評價體系的改革與探索

傳統(tǒng)教學(xué)過程中，課程成績主要由授課教師進(jìn)行評價，評價方式也較為單一片面，導(dǎo)致無法從成績中真實反映學(xué)生各方面的能力.為此，生物工程綜合訓(xùn)練課程嘗試實行基于OBE 導(dǎo)向的教學(xué)評價，對課程成績的評價機(jī)制進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化.將文獻(xiàn)查閱和分析、項目方案設(shè)計和實施以及團(tuán)隊成員交流溝通、協(xié)作等形成全面的過程性評價，歸納為包括平時表現(xiàn)、項目設(shè)計書和項目報告書三部分.而結(jié)果性考核由則項目答辯和實物展示組成，要求學(xué)生對所進(jìn)行的項目設(shè)計做一個比較系統(tǒng)、全面的回顧和總結(jié)，包括設(shè)計思想、方案選擇的依據(jù)以及在設(shè)計過程中所遇到的各種問題及所采取的相應(yīng)解決方法并進(jìn)一步闡述產(chǎn)品性能.所有評分均有由團(tuán)隊內(nèi)成員互評、團(tuán)隊間互評和教師評價的多維一體評價體系，使課程結(jié)果考核從傳統(tǒng)的實驗報告評價轉(zhuǎn)變成對學(xué)生文獻(xiàn)查閱分析、項目方案撰寫、實驗室操作以及實驗結(jié)果評價的立體考核模式.不僅考查平時出勤和實驗操作情況，更注重對學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、工程設(shè)計能力和解決實際問題能力的考核（見表2）.

表2 生物工程綜合訓(xùn)練課程多維化的考核體系

4 實施效果

生物工程綜合訓(xùn)練作為生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的一門重要的實踐課程，其不僅承擔(dān)專業(yè)理論知識掌握、驗證，還承擔(dān)學(xué)生工程意識培養(yǎng)的任務(wù).通過堅持以新工科建設(shè)為指向標(biāo)，以工程認(rèn)證為抓手，基于OBE 理念指導(dǎo)下對本課程進(jìn)行系列改革探索與實踐，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)生解決復(fù)雜工程問題及團(tuán)隊協(xié)作能力得到全面的訓(xùn)練，學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新能力明顯提高，保證實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量和效果，為培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新性人才奠定了基礎(chǔ).同時，該課程教學(xué)模式的改革不僅突出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生創(chuàng)新能力得到充分體現(xiàn)，也使本課程與地域經(jīng)濟(jì)特色有了結(jié)合的契機(jī).如，學(xué)生提交的作品中不僅有與梅州“金柚之鄉(xiāng)”緊密聯(lián)系的“柚多多涼粉”、“柚子精油皂”以及“柚味餅干”，還有與南藥相關(guān)的“祛濕活血穴位貼”和“小兒驚風(fēng)煎膏劑”等.通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅使學(xué)生能夠掌握了相關(guān)基礎(chǔ)課程的理論知識、實驗方法，更重要的是在實踐過程中形成分析問題、解決問題的科學(xué)思維能力，很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的參與度，從而使教學(xué)質(zhì)量得到較大的提升.