“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

陳小舉 晏 娟 蔣慧慧 張鳳琴

（巢湖學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

生物工程產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要產(chǎn)生，生物工程技術(shù)是當(dāng)今最活躍、發(fā)展最迅速、最重要的工程技術(shù)之一，是人類認(rèn)識(shí)和改造自然界、客服自身所面臨問題的可靠手段和工具[1-2]。生物工程是以生物技術(shù)研究成果為基礎(chǔ)、借助工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化為基本任務(wù)的工學(xué)學(xué)科，其基礎(chǔ)學(xué)科為生物學(xué)、化學(xué)與工程學(xué)。生物工程專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的生物工程專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，還要求學(xué)生接受嚴(yán)格的工程實(shí)踐訓(xùn)練[3-4]。在生物工程技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化實(shí)施的過程中，生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的橋梁作用，先進(jìn)的生物工程設(shè)備及生產(chǎn)工廠是保證生物產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品質(zhì)量的重要前體。

筆者所在學(xué)校為 “地方應(yīng)用型本科高?！?，學(xué)校生物工程專業(yè)要求培養(yǎng)的學(xué)生要具備產(chǎn)品生產(chǎn)、工藝設(shè)計(jì)等工程能力，因此“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”是筆者所在學(xué)校生物工程專業(yè)必修的一門專業(yè)課，在人才培養(yǎng)方案中屬于專業(yè)核心能力模塊中的“工程設(shè)計(jì)能力”子模塊。本課程開設(shè)的主要目的旨在結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生使其具備較強(qiáng)的工程應(yīng)用能力和工程素質(zhì)，完成工程師的綜合性基本訓(xùn)練，使學(xué)生走上崗位后能在生物工程領(lǐng)域從事生物產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和新技術(shù)研究、新產(chǎn)品開發(fā)的工程技術(shù)人才。

1 課程改革前存在的主要問題

為了全面掌握課程授課過程中存在的問題，以便對(duì)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式進(jìn)行改革，不斷提高課程教學(xué)效果，課程組教師在學(xué)期授課結(jié)束后對(duì)授課對(duì)象展開了調(diào)查研究，調(diào)研對(duì)象為2017、2018屆共152名學(xué)生，調(diào)研的主要內(nèi)容為課時(shí)是否充足、課程難易度、有無實(shí)踐經(jīng)歷、對(duì)課程的重視度等方面，反饋的問題主要如下：

（1）學(xué)時(shí)壓縮與課程內(nèi)容多的矛盾。課程組教師連續(xù)對(duì)2017、2018屆共152名學(xué)生就學(xué)時(shí)是否充足問題進(jìn)行了調(diào)查（圖1）。結(jié)果顯示75.60%的學(xué)生認(rèn)為課堂教學(xué)學(xué)時(shí)不足，部分內(nèi)容無法講解透徹；只有18%的學(xué)生認(rèn)為課程學(xué)時(shí)基本充足或者充足，自己能跟上教師的授課進(jìn)度。由此可見，學(xué)時(shí)壓縮與課程內(nèi)容多已成為本課程的一個(gè)主要矛盾。課程重點(diǎn)講授生物制品生產(chǎn)及生物工程研究領(lǐng)域中常見設(shè)備的基本原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及設(shè)備設(shè)計(jì)、選型、計(jì)算的方法及生物制品工廠建設(shè)的程序、生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、車間布置設(shè)計(jì)及管道布置設(shè)計(jì)等內(nèi)容，課程內(nèi)容繁多且抽象。生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)原是兩門課共96課時(shí)。近五年來，隨著高等教育的改革以及學(xué)校對(duì)培養(yǎng)方案總學(xué)分及總學(xué)時(shí)的調(diào)整，課程總學(xué)時(shí)一再壓縮，直到現(xiàn)在的48學(xué)時(shí)，課程教學(xué)時(shí)間減少一半，而教學(xué)內(nèi)容除了課本的基本內(nèi)容外，還需要補(bǔ)充與時(shí)俱進(jìn)、適應(yīng)生物工程學(xué)科快速發(fā)展的新知識(shí)和新內(nèi)容，因此，很多知識(shí)點(diǎn)無法透徹講解，影響了學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)的掌握與運(yùn)用。同時(shí)，缺乏“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”的在線開放課程資源，學(xué)生很難通過自學(xué)掌握有關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

圖1 課程學(xué)時(shí)調(diào)查反饋

（2）課程難度較大。該課程是生物工程技術(shù)與化學(xué)工程技術(shù)的交叉結(jié)合體，內(nèi)容繁雜，是對(duì)生物工程專業(yè)學(xué)生前三年所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用的一門課程，課程涉及知識(shí)范圍廣，要求學(xué)生具備較好的微生物學(xué)、生物化學(xué)、化工原理、發(fā)酵工藝學(xué)、生物分離技術(shù)等知識(shí)儲(chǔ)備[5-6]。如果學(xué)生對(duì)以上基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度不夠，就會(huì)很難理解課程中的相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)一步影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，如化工原理知識(shí)掌握不夠就會(huì)影響對(duì)生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)中的冷卻器工藝設(shè)計(jì)、攪拌器軸功率計(jì)算、結(jié)晶設(shè)備、干燥設(shè)備、蒸餾設(shè)備等內(nèi)容的準(zhǔn)確理解；微生物學(xué)、發(fā)酵工藝學(xué)、生物化學(xué)的知識(shí)儲(chǔ)備就會(huì)對(duì)培養(yǎng)基制備、空氣過濾除菌設(shè)備、微生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及選型、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與選型、生物反應(yīng)器檢測(cè)與控制、工藝計(jì)算等內(nèi)容的理解產(chǎn)生影響。如圖2所示，45.4%的學(xué)生認(rèn)為課程內(nèi)容在課堂教學(xué)時(shí)較難于理解與掌握，28.6%的學(xué)生表示課程內(nèi)容難，自己無法將已學(xué)過的部分知識(shí)與本課程內(nèi)容相互聯(lián)系并運(yùn)用。

圖2 課程難易程度調(diào)查反饋

（3）課程內(nèi)容較為抽象，理論教學(xué)和工廠實(shí)踐不能較好地相互結(jié)合和滲透。學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程之前，畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)還沒有執(zhí)行，因此，學(xué)生接觸相關(guān)設(shè)備及工廠的實(shí)踐機(jī)會(huì)較少。即使通過課程實(shí)驗(yàn)使用了個(gè)別設(shè)備，也是在教師的指導(dǎo)下完成操作的，很少涉及設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理。再者，本科生基本上全部為應(yīng)屆高中畢業(yè)生，基本上沒有在生物制品工廠工作的經(jīng)驗(yàn)，更無參與工廠建設(shè)的經(jīng)歷，學(xué)生在學(xué)習(xí)工廠設(shè)計(jì)中的“工廠基本建設(shè)程序、廠址選擇與總平面設(shè)計(jì)、工藝流程設(shè)計(jì)及工藝計(jì)算、設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型、生產(chǎn)車間工藝布置、管路設(shè)計(jì)及布置”等[6]內(nèi)容時(shí)更是感覺抽象、枯燥乏味。盡管教師上課采用了多媒體教學(xué)，引入較多的圖片、視頻以幫助學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)設(shè)備、了解工廠，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏還是極大影響了學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興趣。

（4）學(xué)生對(duì)課程重視程度不夠。課程組教師分析認(rèn)為學(xué)生對(duì)課程重視程度不夠的原因主要有以下三個(gè)方面的原因：一是“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”課程要求學(xué)生具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)理論功底及工程實(shí)踐能力，需要先修化工原理及實(shí)驗(yàn)、發(fā)酵工程及實(shí)驗(yàn)、生物分離工程及實(shí)驗(yàn)等課程，因此本門課程開課時(shí)間為第六學(xué)期，此時(shí)學(xué)生正面臨著研究生招生考試及找工作的壓力，很多學(xué)生無法將精力用于學(xué)習(xí)，對(duì)課程的教學(xué)效果形成了一定的沖擊；二是因課程難度大、內(nèi)容抽象，學(xué)生難以掌握課程知識(shí)點(diǎn)，對(duì)本課程本就有“排斥”情緒，再加上研究生考試基本上無本課程的內(nèi)容，進(jìn)一步造成學(xué)生對(duì)本課程的重視度遠(yuǎn)不如微生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)等基礎(chǔ)理論課程。圖3可以看出，只有25.5%的學(xué)生認(rèn)為課程內(nèi)容可能對(duì)考研復(fù)試及找工作有幫助，與認(rèn)為沒有幫助的學(xué)生比例相當(dāng)，佐證了課程組的分析。三是課程考核方式為“開卷考試”，增加了學(xué)生期末考核的投機(jī)性，使學(xué)生不重視平時(shí)課堂及課后的學(xué)習(xí)，只注重學(xué)期末考核前復(fù)習(xí)，缺乏自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

圖3 學(xué)生對(duì)課程重視度的調(diào)查反饋

綜上所述，如何處理好教學(xué)內(nèi)容多與學(xué)時(shí)少的矛盾、處理好本課程與其他課程的銜接關(guān)系，改革現(xiàn)有的教學(xué)方法和手段是提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性主要手段，也是提高這門課的教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 課程改革措施及效果

2.1 教學(xué)內(nèi)容改革

“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”是以生物制品的工業(yè)化生產(chǎn)為目標(biāo)，使學(xué)生理解與掌握生物工廠設(shè)計(jì)的意義、任務(wù)和內(nèi)容以及生物制品生產(chǎn)所需要的設(shè)備類型、工作原理和設(shè)備選型，屬于培養(yǎng)學(xué)生工程能力的應(yīng)用型課程[7-8]，涉及面廣、知識(shí)點(diǎn)多，很難在48課時(shí)內(nèi)將所有知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，必須要有取舍。

（1）精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容。目前，有關(guān)“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”課程改革的文獻(xiàn)較少。從“發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)”課程改革文獻(xiàn)可以看出精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容是授課教師解決此類課程課時(shí)不足采取的主要措施，且已有部分高校對(duì)精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探索，采取的主要措施為對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行重組并選擇性的講解[6，9]。此種方法雖然可以滿足學(xué)時(shí)的要求，但是有可能造成學(xué)生對(duì)部分知識(shí)點(diǎn)的掌握不夠理想。對(duì)課程之間教學(xué)內(nèi)容重組的案例較少。本課程組教師通過認(rèn)真梳理“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”與“生物分離工程”兩門課程教學(xué)大綱，發(fā)現(xiàn)兩門課程中均有膜分離技術(shù)及設(shè)備、過濾技術(shù)及設(shè)備、離心分離技術(shù)及設(shè)備、離子交換分離原理及設(shè)備、色譜分離技術(shù)及設(shè)備、離子交換技術(shù)與設(shè)備、吸附分離技術(shù)及設(shè)備等內(nèi)容，且內(nèi)容相似度較高。然后組織兩個(gè)課程組的教師對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行多次研討與交流，在修訂2019屆課程大綱時(shí)對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了整合，確定離心分離技術(shù)及設(shè)備、離子交換分離原理及設(shè)備、色譜分離技術(shù)及設(shè)備、離子交換技術(shù)與設(shè)備、吸附分離技術(shù)及設(shè)備等內(nèi)容只在“生物分離工程”課程中講授，以上內(nèi)容在本課程中不再講授，膜分離技術(shù)及設(shè)備中有關(guān)膜反應(yīng)器的內(nèi)容繼續(xù)在本課程中進(jìn)行講授。整合后，“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”要講授的內(nèi)容雖然縮減，但學(xué)生學(xué)習(xí)掌握的知識(shí)并沒有減少。

目前，網(wǎng)絡(luò)上幾乎沒有“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”的在線開放課程，下一步本課程組將著力打造本課程的在線開放課程，通過在線課程學(xué)習(xí)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)重組內(nèi)容的掌握，進(jìn)一步解決課時(shí)不足造成的問題。

（2）突出和優(yōu)化重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。在工廠設(shè)計(jì)方面，以往教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)物料衡算、能量衡算及設(shè)備選型方面所講解的計(jì)算實(shí)例較多，但是物料衡算、能量衡算及設(shè)備選型的實(shí)例很少是屬于同一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)的內(nèi)容也不是一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的完整內(nèi)容，學(xué)生往往就搞以清楚物料衡算時(shí)得到的一個(gè)數(shù)據(jù)在能量衡算及設(shè)備設(shè)計(jì)選型時(shí)具有什么意義，不利于學(xué)生對(duì)計(jì)算內(nèi)容、方法及步驟的掌握，但是目前將物料衡算、能量衡算、水平衡計(jì)算、設(shè)備選型、車間布置等幾部分內(nèi)容通過一個(gè)案例進(jìn)行連續(xù)詳細(xì)講解的文獻(xiàn)鮮有。為了改變這一現(xiàn)狀，課程組教師對(duì)工廠設(shè)計(jì)方面的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，講解的內(nèi)容著重培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，就某一生產(chǎn)實(shí)例連貫性地講授工藝計(jì)算、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型、車間布置設(shè)計(jì)等實(shí)踐性較強(qiáng)的內(nèi)容，突出各個(gè)內(nèi)容模塊之間的聯(lián)系。教學(xué)時(shí)重點(diǎn)選取燃料酒精工廠及啤酒工廠兩個(gè)例子進(jìn)行物料衡算、能量衡算、水平衡計(jì)算、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型、車間布置設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行連貫、詳細(xì)地講解，突出工藝計(jì)算與設(shè)備選型的內(nèi)容、方法和步驟，強(qiáng)調(diào)計(jì)算結(jié)果與數(shù)據(jù)的連續(xù)性，讓學(xué)生了解每個(gè)計(jì)算、每個(gè)數(shù)據(jù)的目的與意義。如在啤酒工廠設(shè)計(jì)中糖化車間采用二次糖化工藝，物料衡算中計(jì)算得到的大米粉、麥芽粉用量就可以用于一次糖化時(shí)的耗熱量計(jì)算，還可以用于計(jì)算糊化鍋與糖化鍋的各種工藝參數(shù)。而課本中“味精工廠發(fā)酵車間的物料衡算”“抗生素發(fā)酵車間物料衡算”等相對(duì)簡(jiǎn)單的計(jì)算案例讓學(xué)生課外自學(xué)，既讓學(xué)生充分利用了課外時(shí)間，也鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)的能力。

2.2 教學(xué)過程改革

（1）積極引導(dǎo)，增強(qiáng)互動(dòng)。授課過程中，通過啟發(fā)式教學(xué)積極引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)其它課程理論知識(shí)與“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”知識(shí)點(diǎn)融匯貫通，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握及在工廠設(shè)計(jì)及設(shè)備設(shè)計(jì)與選型中的應(yīng)用。如發(fā)酵設(shè)備講解過程中提問：基于所選定的發(fā)酵微生物的生長(zhǎng)代謝特性，如何依據(jù)物質(zhì)與能量平衡提高琥珀酸的產(chǎn)量？如何利用膜反應(yīng)器進(jìn)行高密度發(fā)酵？對(duì)此，要求學(xué)生查閱分析有關(guān)資料，從微生物的代謝途徑出發(fā)，設(shè)計(jì)提高產(chǎn)率的新調(diào)控工藝，并要求學(xué)生討論在發(fā)酵設(shè)備上如何進(jìn)行改進(jìn)提高生產(chǎn)效率？這種教學(xué)模式不僅提高了學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通、綜合運(yùn)用的能力，也避免了老師唱獨(dú)角戲。

又如，課程組教師在課程的第一節(jié)課會(huì)布置某個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)的設(shè)計(jì)題目（如年產(chǎn)5000噸果膠生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)），4～5人一組，讓學(xué)生隨上課內(nèi)容的進(jìn)度進(jìn)行同步設(shè)計(jì)與訓(xùn)練，以角色扮演的形式就廠址選擇、工藝設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型、車間布置設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行課堂交流，這種教學(xué)改革不僅加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握，還提高了學(xué)生參與課程教學(xué)的積極性，教學(xué)效果遠(yuǎn)好于“灌輸性”教學(xué)方式。

（2）強(qiáng)化課外學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。對(duì)于教材描述詳細(xì)、學(xué)生易于掌握的知識(shí)點(diǎn)，具體內(nèi)容不再累述，主要通過布置課后作業(yè)，明確作業(yè)考核要求，由學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及獨(dú)立思考的能力。如基本建設(shè)程序、廠址選擇、總平面設(shè)計(jì)等章節(jié)，教材上此部分內(nèi)容描述詳細(xì)，且大部為文字描述，傳統(tǒng)方式教學(xué)時(shí)基本上是 “照本宣科”，不僅占用了學(xué)時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性也不高，知識(shí)掌握情況不理想。課程組教師在認(rèn)真研討后，決定此部分內(nèi)容課堂教學(xué)時(shí)主要講解思路與原則，其余內(nèi)容由學(xué)生自學(xué)，但是課程組教師會(huì)給出課后作業(yè)，如“擬在安徽巢湖經(jīng)開區(qū)半湯新建單克隆抗體工廠”為例，要求學(xué)生結(jié)合教材、網(wǎng)上調(diào)研、實(shí)地考察走訪、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，分析安徽巢湖經(jīng)開區(qū)半湯所在區(qū)域的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、政策支持、自然條件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等有利于建廠的優(yōu)缺點(diǎn)，提出建廠程序，并嘗試編寫項(xiàng)目申請(qǐng)書、可行性研究報(bào)告等文件，然后在課堂上進(jìn)行匯報(bào)交流，師生展開討論，并由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并將結(jié)果用于期末考核。通過這種模式，學(xué)生不僅會(huì)認(rèn)真地學(xué)習(xí)教師布置的自學(xué)內(nèi)容，還可以將自學(xué)內(nèi)容用于實(shí)踐鍛煉，加強(qiáng)了對(duì)知識(shí)的理解，相比與傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教學(xué)效果較好。

（3）與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)直觀性。一是，在ppt插入更多的圖片、flash動(dòng)畫，讓學(xué)生更直觀的認(rèn)知、掌握設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理。在生物反應(yīng)器教學(xué)過程中，使用了大量的工廠化生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)室研究用的機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐圖片及視頻，形象地給學(xué)生展示發(fā)酵罐的通氣、攪拌、消泡、冷卻、加熱、檢測(cè)等發(fā)酵罐部件，學(xué)生可以更直觀的掌握生物反應(yīng)器的相關(guān)知識(shí)。在工廠總平面設(shè)計(jì)時(shí)，通過展示多幅“生物工廠平面設(shè)計(jì)效果圖”，讓學(xué)生了解平面布置設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原則以及布置形式，更利于掌握不同廠區(qū)布置形式的適用地形及優(yōu)缺點(diǎn)；二是，向?qū)W生開放實(shí)驗(yàn)室，在課堂教學(xué)完成后，學(xué)生可以到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)觀摩部分設(shè)備的結(jié)構(gòu)與操作方法，加強(qiáng)課堂教學(xué)內(nèi)容的消化吸收；三是，組織學(xué)生到學(xué)校附近與本專業(yè)相關(guān)的企業(yè)實(shí)地參觀，包括生物制藥企業(yè)、食品發(fā)酵企業(yè)等，由企業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)講解建廠時(shí)廠址選擇、廠區(qū)總平面布置、設(shè)備選型及功能、車間布置的設(shè)想及依據(jù)，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，熟悉生物工廠建設(shè)的流程及內(nèi)容。

2.3 考核方式改革

課程考核是教學(xué)活動(dòng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一個(gè)合理、有效的考核方式不僅能反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)也具有重要的作用。以往的開卷考試形式主要考察學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，由于卷面有限，很難反映學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用能力，尤其是在“新建工廠設(shè)計(jì)時(shí)如何運(yùn)用這些知識(shí)點(diǎn)解決問題”的考察不到位。因此，采取更加靈活的考核方式十分必要。

考慮到“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”知識(shí)覆蓋面廣、綜合性與實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，課程組教師對(duì)考核方式改革進(jìn)行了廣泛討論，確定考核改革的主要目標(biāo)為：強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主觀能動(dòng)性、反映考核的公平性、突出知識(shí)的綜合及實(shí)踐運(yùn)用。針對(duì)以上目標(biāo)，確定了2個(gè)考核環(huán)節(jié)：一是平時(shí)成績(jī)（滿分100分，占總評(píng)成績(jī)權(quán)重50%），主要由出勤率、作業(yè)撰寫、課堂報(bào)告三部分組成，分別占平時(shí)成績(jī)權(quán)重30%、30%及40%，其中課堂報(bào)告主要指的是學(xué)生對(duì)授課教師布置的自學(xué)內(nèi)容進(jìn)行ppt匯報(bào)，然后由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)；二是期末考核（滿分100分，占總評(píng)成績(jī)權(quán)重50%），主要為考察題目及課堂答辯，分別占期末考核成績(jī)權(quán)重60%及40%?？疾祛}目突出以能力為主的考核機(jī)制，為增強(qiáng)和培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力，主要為主觀題類型，重心放在考核學(xué)生綜合素質(zhì)與能力上，提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力。如考核題“結(jié)合味精的生產(chǎn)工藝，給出從原料處理到最后產(chǎn)品所需要的設(shè)備及每種設(shè)備的作用和特點(diǎn)”，學(xué)生通過對(duì)此題的解答，基本上就能將生物工程設(shè)備中所有上、下游的設(shè)備串聯(lián)在一起，既加深了對(duì)設(shè)備的理解，也熟悉了主要生物工程產(chǎn)品的生產(chǎn)流程及每個(gè)流程常用的設(shè)備，對(duì)增強(qiáng)和培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力很有幫助。課堂答辯主要對(duì)期初布置的“產(chǎn)品生產(chǎn)的設(shè)計(jì)題目”進(jìn)行答辯，由學(xué)生就工藝計(jì)算結(jié)果、設(shè)備選型、車間布置、工藝流程圖等內(nèi)容進(jìn)行匯報(bào)，其他學(xué)生提問題，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。這種考核方式改變了以往“一考定成敗”的考核制度，避免了學(xué)生考前突擊，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的重要性，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高其學(xué)習(xí)興趣，并訓(xùn)練學(xué)生的綜合能力。

3 改革效果

3.1 定量評(píng)價(jià)改革效果

定量評(píng)價(jià)采用對(duì)比分析課程改革前及改革后的學(xué)生總評(píng)成績(jī)分布情況評(píng)價(jià)課程改革效果（圖4）。改革后（2019屆）所授課學(xué)生總共57人，總評(píng)成績(jī)優(yōu)秀（90分以上）的占比8.8%，成績(jī)良好（80～90分）的占比47.4%，優(yōu)良比高達(dá)56.2%，比改革前提高20個(gè)百分點(diǎn)。通過總評(píng)成績(jī)可以看出，課程改革后學(xué)生的總評(píng)成績(jī)明顯提高，從一方面反映出課程改革是有效果的。

從學(xué)生完成的“課堂報(bào)告”考核材料可以看出，大部分學(xué)生均能積極地進(jìn)行網(wǎng)上或者實(shí)地調(diào)研，了解建廠程序以及需要考慮的自然、經(jīng)濟(jì)條件，掌握工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、車間布置等關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)協(xié)作、語言組織、溝通交流等方面的能力得到加強(qiáng)。從考核試卷“綜合型試題”答題情況看，多數(shù)學(xué)生能對(duì)“綜合型試題”進(jìn)行正確解答，反映學(xué)生不僅對(duì)單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況較好，還能將各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)連貫運(yùn)用，學(xué)生的知識(shí)的綜合運(yùn)用能力得到提升，分析和解決復(fù)雜工程問題的能力得到鍛煉。

圖4 改革后學(xué)生綜合考評(píng)成績(jī)分析

3.2 定性評(píng)價(jià)改革效果

定性評(píng)價(jià)采用現(xiàn)場(chǎng)問詢的方式調(diào)查2019屆學(xué)生對(duì)課程改革的滿意度，主要內(nèi)容為：課程知識(shí)整合的滿意度、整合知識(shí)掌握情況、教學(xué)過程改革對(duì)提高自己學(xué)習(xí)的積極性及掌握知識(shí)的影響、考核方式改革的滿意度。

調(diào)查結(jié)果表明，對(duì)課程知識(shí)整合滿意的學(xué)生為62.%（圖5），比例超過50%，表明大部分學(xué)生認(rèn)同教師對(duì)課程知識(shí)的整合，其中表示非常滿意的學(xué)生為15.6%，滿意的學(xué)生為46.75%。對(duì)整合知識(shí)掌握情況的調(diào)查結(jié)果顯示（圖6），78.5%的學(xué)生表示對(duì)整合的課程知識(shí)掌握情況非常好或者好，表明課程知識(shí)整合并沒有導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)掌握的知識(shí)減少。20.5%的學(xué)生認(rèn)為課程教學(xué)過程改革對(duì)提高自己學(xué)習(xí)的積極性及加強(qiáng)知識(shí)的掌握具有非常好的效果，認(rèn)為有效果的學(xué)生為48.2%（圖7），表明學(xué)生認(rèn)同教師的教學(xué)過程改革做法。72.3%的學(xué)生表示認(rèn)可改革后的考核方式（圖8），認(rèn)為其能真實(shí)反映學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性、課后自學(xué)的主動(dòng)性及對(duì)知識(shí)的掌握情況。

圖5 學(xué)生對(duì)課程知識(shí)整合滿意度的調(diào)查

圖6 對(duì)學(xué)生掌握課程整合知識(shí)情況的調(diào)查

圖7 對(duì)課程教學(xué)過程改革是否有效果的調(diào)查

圖8 學(xué)生對(duì)考核方式滿意度的調(diào)查

課程改革后雖然取得一定的效果，但在課程授課過程中仍存在以下兩個(gè)主要問題：一，雖然對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了精簡(jiǎn)重組，仍感覺到學(xué)時(shí)不足、知識(shí)點(diǎn)較多，無法對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解，且在線開放課程資源稀缺，學(xué)生無法通過在線課程學(xué)習(xí)掌握相關(guān)課程知識(shí)；二，雖然采取了理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，通過設(shè)備展示、三維動(dòng)畫、實(shí)地調(diào)研將強(qiáng)了學(xué)生對(duì)抽象內(nèi)容的理解，但是由于設(shè)備及動(dòng)畫資源有限、實(shí)地走訪受到時(shí)間、空間、經(jīng)費(fèi)制約，學(xué)生還是無法對(duì)部分設(shè)備及工廠建設(shè)程序、內(nèi)容進(jìn)行充分的理解。下一步課程組將通過申報(bào)質(zhì)量工程項(xiàng)目逐步建設(shè)“在線精品開放課程”及“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室”，同時(shí)加強(qiáng)手機(jī)等現(xiàn)代電子設(shè)備在教學(xué)過程中的應(yīng)用[10]，以解決以上兩個(gè)主要問題，做到學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的學(xué)會(huì)、學(xué)懂、會(huì)用，真正達(dá)到開設(shè)本課程的目標(biāo)。

4 結(jié)語

“生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)”是筆者所在學(xué)校生物工程專業(yè)必修的一門專業(yè)課，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，完成工程師的綜合性基本訓(xùn)練，使學(xué)生順利走向生產(chǎn)實(shí)踐工作崗位具有重要的作用。課程組教師針對(duì)課時(shí)不斷壓縮、課程內(nèi)容抽象、難度大、學(xué)生重視度不夠等情況，通過不斷思考與討論，對(duì)本課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程、考核方式進(jìn)行改革，努力克服傳統(tǒng)教學(xué)方式中存在的問題。結(jié)果顯示，課程改革優(yōu)秀提升了本課程的教學(xué)效果，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握、運(yùn)用能力，鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與溝通交流能力，學(xué)生對(duì)課程改革總體滿意度較高。