基于工程教育專業(yè)認(rèn)證下的生物反應(yīng)工程課程教學(xué)改革

曾慶偉 王江川 羅洪鎮(zhèn) 劉帥 趙玉萍

摘要：為了滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，分析了生物工程專業(yè)開設(shè)的生物反應(yīng)工程課程教學(xué)工作的不足，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、考核方式三方面對(duì)生物反應(yīng)工程課程的教學(xué)改革工作進(jìn)行了初步的探討，為進(jìn)一步提升教學(xué)水平提供了參考。

關(guān)鍵詞：生物反應(yīng)工程；工程教育專業(yè)認(rèn)證；教學(xué)改革；生物工程

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）34-0123-02

一、圍繞重點(diǎn)，合理安排教學(xué)內(nèi)容

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入，專業(yè)工程技術(shù)人員的全球性流動(dòng)，要求專業(yè)工程技術(shù)人員具有全球認(rèn)證的專業(yè)工程師資質(zhì)，這就進(jìn)一步要求高等教育部門具有專業(yè)的工程教育能力?！度A盛頓協(xié)議》是國際工程學(xué)士學(xué)位專業(yè)鑒定、相認(rèn)協(xié)議，國際化程度最高，國際上最具權(quán)威、體系最為完整的工程教育專業(yè)互認(rèn)協(xié)議[1]。隨著2013年中國加入《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著我國工程教育認(rèn)證工作正式與國際接軌。工程教育專業(yè)認(rèn)證是由專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)針對(duì)高等教育機(jī)構(gòu)開設(shè)的工程類專業(yè)教育實(shí)施專門性的認(rèn)證，是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度[2]。工程教育專業(yè)認(rèn)證為我國高等教育實(shí)現(xiàn)國際化，與世界接軌帶來了前所未有的機(jī)遇，也對(duì)我們自身高等教育水平提出了新的要求。工程教育專業(yè)認(rèn)證體系提出的系統(tǒng)性成果，全面、詳細(xì)地闡明了學(xué)校定位、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系、教學(xué)活動(dòng)、師資及教學(xué)資源之間的關(guān)系，同時(shí)要求每一門課程在課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、考核方式等方面都必須進(jìn)行相應(yīng)的改革。生物反應(yīng)工程既是專門研究生物催化劑參與反應(yīng)過程的工程學(xué)科，又是一門以生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)等多種學(xué)科為基礎(chǔ)的交叉學(xué)科[3]。它以生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和生物反應(yīng)器為主要內(nèi)容，綜合運(yùn)用傳遞過程原理、過程動(dòng)態(tài)學(xué)及最優(yōu)化原理等化學(xué)工程學(xué)以及設(shè)備工程學(xué)方法，進(jìn)行生物反應(yīng)過程的工程分析和生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、放大。生物反應(yīng)工程這門課程被許多高校定義為生物工程專業(yè)的核心課程，該課程具有很強(qiáng)的交叉性和綜合性，是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決復(fù)雜工程問題等工程能力的重要課程。同時(shí)，本課程涉及物理化學(xué)、生物化學(xué)、化工熱力學(xué)、傳遞過程、優(yōu)化與控制等學(xué)科領(lǐng)域，基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)要求全面，授課內(nèi)容多而復(fù)雜，如何合理安排授課內(nèi)容，以什么樣的形式來完成授課，采用何種方式完成考核是提高本門課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，本文中我們將以工程教育專業(yè)認(rèn)證成果要求為導(dǎo)向，對(duì)生物工程專業(yè)開設(shè)的生物反應(yīng)工程課程進(jìn)行教學(xué)改革方法和模式的初步探索，從生物反應(yīng)工程課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式以及考核方式三個(gè)層面提出具體的改革措施，以期為提高生物反應(yīng)工程教學(xué)質(zhì)量提供具有實(shí)際意義的思考。

二、圍繞重點(diǎn)，合理安排教學(xué)內(nèi)容

以工程教育專業(yè)認(rèn)證要求為導(dǎo)向，修訂課程教學(xué)大綱，合理安排教學(xué)內(nèi)容。生物反應(yīng)工程以生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)為重點(diǎn)，研究生物反應(yīng)速率及其影響因素之間的關(guān)系，所涉及的反應(yīng)速率包括酶催化反應(yīng)、細(xì)胞催化反應(yīng)及固定化催化反應(yīng)的速率，影響因素包括反應(yīng)器操作和反應(yīng)器內(nèi)的傳遞與混合，反應(yīng)器為生物反應(yīng)提供了場(chǎng)所，生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與放大就顯得必不可少了。上述內(nèi)容是生物反應(yīng)工程課程的主要內(nèi)容。開展教學(xué)活動(dòng)應(yīng)由簡入繁，例如：均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，即從酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與細(xì)胞催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)入手。此部分內(nèi)容在生物工程專業(yè)所學(xué)的生物化學(xué)、酶工程等課程中都有涉及，學(xué)生容易入門和學(xué)習(xí)，先開展這部分教學(xué)有利于后面的學(xué)習(xí)。難點(diǎn)內(nèi)容的教學(xué)時(shí)間應(yīng)適當(dāng)增加，并配合相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。例如：生物反應(yīng)器的傳遞與混合特性，此章節(jié)涉及大量的流體混合和傳遞內(nèi)容，尤其對(duì)于沒有修習(xí)過化學(xué)反應(yīng)工程的學(xué)生來說難于理解，對(duì)工程知識(shí)應(yīng)讓學(xué)生加強(qiáng)記憶，同時(shí)增加溶氧和停留時(shí)間分布測(cè)定等實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)中增加學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，更重要的是增加學(xué)生對(duì)復(fù)雜工程問題的認(rèn)識(shí)和分析能力，及時(shí)補(bǔ)充更新教學(xué)內(nèi)容。生物反應(yīng)工程領(lǐng)域的研究發(fā)展迅速，理論更新速度快，應(yīng)及時(shí)在教學(xué)內(nèi)容中補(bǔ)充新的研究成果，讓學(xué)生緊跟時(shí)代步伐，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱情。通過以上教學(xué)內(nèi)容的安排，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，從而實(shí)現(xiàn)工程教育專業(yè)認(rèn)證的目標(biāo)和達(dá)成度的要求。

三、激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，教學(xué)形式多樣化

要達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證的目標(biāo)，必須通過多樣化的教學(xué)形式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使得教學(xué)過程得以高質(zhì)量地完成。為了使學(xué)生能夠更好地理解和掌握課程內(nèi)容，可以采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，但由于課程中有一些表觀動(dòng)力學(xué)過程難以理解，應(yīng)參考多本數(shù)目制作圖文并茂的課件，必要時(shí)可增加動(dòng)畫展示。同時(shí)，課程中存在較多的公式推導(dǎo)，對(duì)于此部分內(nèi)容可采用傳統(tǒng)的板書教學(xué)，這樣能夠集中學(xué)生的注意力。在這些傳統(tǒng)教學(xué)形式的基礎(chǔ)上，可采用一些教學(xué)形式，如“反轉(zhuǎn)課堂”[4]，對(duì)于部分章節(jié)，選取難易適當(dāng)?shù)牟糠?，讓學(xué)生先自學(xué)后作為主講來進(jìn)行課堂展示，此方法可實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”[5]的教學(xué)理念，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。此外，對(duì)于生物反應(yīng)工程這種應(yīng)用性極強(qiáng)的工程類學(xué)科，適合開展“研究導(dǎo)向型教學(xué)”[6]模式，可讓學(xué)生參與生物工程專業(yè)研究工作，開展專項(xiàng)課題研究。例如：通過發(fā)酵過程控制項(xiàng)目的開展，讓學(xué)生理解和運(yùn)用發(fā)酵罐操作模型相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)識(shí)別、分析和解決發(fā)酵生產(chǎn)中的相關(guān)問題。這些新型的教學(xué)方式，將會(huì)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)起到積極作用，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力。在開展教學(xué)活動(dòng)中，通過發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)形式知識(shí)輸送明確、直接的特點(diǎn)，讓學(xué)生快速接收相關(guān)知識(shí)，再通過新型的教學(xué)形式，讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考和理解知識(shí)以及應(yīng)用知識(shí)，掌握工程能力。通過多樣的教學(xué)形式，讓知識(shí)不再是書面知識(shí)，變成分析、解決問題的工具，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)、思維能力的目的。

四、培養(yǎng)能力，考核形式需科學(xué)

目前，本教研組對(duì)生物反應(yīng)工程這門課程的考核仍采用以試卷考試為主的方式，兩次期中考核、一次期末考核，占比70%，平時(shí)考勤和作業(yè)占比30%。這樣的考核方式更多的是考查學(xué)生對(duì)于知識(shí)的記憶情況。對(duì)于生物反應(yīng)工程這門應(yīng)用價(jià)值強(qiáng)、對(duì)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)作用大的課程而言顯得有些不足，應(yīng)更加注重對(duì)學(xué)習(xí)能力和工程應(yīng)用能力的考核。課程知識(shí)的考核仍然可采用平時(shí)考核、課堂提問、期末考試等形式，實(shí)現(xiàn)多次、少量、反復(fù)的強(qiáng)制記憶，幫助學(xué)生在減輕學(xué)習(xí)壓力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的記憶。學(xué)習(xí)能力的考核可與“反轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)形式相結(jié)合，通過考核學(xué)生的講述表現(xiàn)，判斷學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的自學(xué)能力和溝通能力。工程實(shí)踐能力的考核可與“研究導(dǎo)向型教學(xué)”形式相結(jié)合，通過學(xué)生項(xiàng)目的完成情況和項(xiàng)目報(bào)告的撰寫情況，既可以判別學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度，又可以考核學(xué)生對(duì)知識(shí)運(yùn)用和分析、解決工程問題的能力。這樣的考核方式可以更加科學(xué)地判斷學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的效果和個(gè)人能力的提升情況，實(shí)現(xiàn)了課程考核同工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求的有機(jī)結(jié)合。

五、結(jié)語

工程教育專業(yè)認(rèn)證為生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)國際化、高水平提供了機(jī)遇，也對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)模式提出了更為嚴(yán)苛的要求，這就要求每一門課程的教學(xué)工作不斷調(diào)整和完善。本文結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的基本理論和要求，對(duì)生物反應(yīng)工程的教學(xué)工作改革進(jìn)行了初步探討，希望能為更好地完成生物反應(yīng)工程課程教學(xué)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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[6]大學(xué)應(yīng)倡導(dǎo)研究導(dǎo)向型的學(xué)習(xí)和教學(xué)[J].中國高等教育，2016，（10）：62-63.