基于OBE理念的生物工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式及運(yùn)行機(jī)制探討

姜愛莉，鞠 寶，于 貞，常秀蓮，邢榮蓮

(煙臺大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺 264005)

隨著國內(nèi)工程認(rèn)證如火如荼的開展，OBE(outcomes-based education)理念逐漸被認(rèn)知、接受，并在人才培養(yǎng)過程中貫徹實(shí)施。實(shí)踐教學(xué)是工科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成的重要環(huán)節(jié)，在實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建及運(yùn)行過程中自覺踐行OBE理念，具有重要意義[1]。

1 實(shí)踐教學(xué)目前存在的問題

我國高校實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì)基本遵循“課程導(dǎo)向”，更多關(guān)注的是知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，較少考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及能力培養(yǎng)[2]。

(1)實(shí)踐環(huán)節(jié)碎片化。實(shí)踐教學(xué)體系一般設(shè)置課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、各種實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)環(huán)節(jié)等環(huán)節(jié)，另外輔助課外的開放實(shí)驗(yàn)、科技創(chuàng)新、各種競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等，各環(huán)節(jié)的時(shí)間安排及內(nèi)容設(shè)置相對獨(dú)立，相互之間缺少有機(jī)銜接，缺少邏輯層次，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難以將所學(xué)知識進(jìn)行關(guān)聯(lián)應(yīng)用，不利于學(xué)生知識應(yīng)用能力的培養(yǎng)，也難以養(yǎng)成正確的工程意識。

(2)培養(yǎng)模式單一，與社會需求脫節(jié)[3]。目前的課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)(除畢業(yè)環(huán)節(jié))基本是同一專業(yè)學(xué)生內(nèi)容、模式均相同，常實(shí)行整班授課，大多數(shù)環(huán)節(jié)都是學(xué)生按照教師設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行，學(xué)生感覺實(shí)踐內(nèi)容死板，違背了以學(xué)生為中心的OBE理念；學(xué)科交叉融合較少，對學(xué)生應(yīng)用學(xué)科知識解決現(xiàn)實(shí)工程問題的重視不足；內(nèi)容更新慢，跟不上行業(yè)發(fā)展的節(jié)奏，與行業(yè)需求脫節(jié)。

(3)教學(xué)隊(duì)伍非工程化。目前很多高校青年教師企業(yè)工程實(shí)踐缺乏，很多知識都是從書本而來，照貓畫虎傳授給學(xué)生；即使按照學(xué)校要求進(jìn)行六個月的企業(yè)實(shí)踐，相當(dāng)一部分時(shí)間也是在企業(yè)實(shí)驗(yàn)室，未能深入生產(chǎn)一線，工程知識比較缺乏，尤其是一些理科教育背景的青年教師，自身就缺乏工程化的視野。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，尤其是綜合性、工程型實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，難以培養(yǎng)學(xué)生的工程化能力及思維方式。

(4)課外工程實(shí)踐輻射面窄。目前大部分高校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)科競賽等活動，采用學(xué)生自愿的方式，涉及學(xué)生較少，大部分學(xué)生在校期間沒有經(jīng)過系統(tǒng)有效的實(shí)踐訓(xùn)練；參加的同學(xué)多數(shù)也是以教師成果為主，實(shí)踐過程中更多還是教師安排，自身獲得的鍛煉有限。

(5)工程實(shí)習(xí)效果較差。生物類企業(yè)的大型化、連續(xù)化、自動化，使學(xué)生的頂崗實(shí)習(xí)難以接觸到生產(chǎn)核心，極大降低了實(shí)習(xí)效果。目前開發(fā)的很多虛擬仿真軟件也是以程序式操作為主，學(xué)生為順利通過實(shí)習(xí)考核，往往死記硬背操作程序，忽略了主線之外的知識，更談不上對所學(xué)知識的靈活應(yīng)用。以上種種，皆使工程實(shí)習(xí)流于形式。

(6)缺少有效的評價(jià)機(jī)制。現(xiàn)行實(shí)踐教學(xué)的考核評價(jià)，較常采用的仍是實(shí)踐報(bào)告結(jié)合考勤的形式，學(xué)生的實(shí)踐報(bào)告流程化，致使評價(jià)結(jié)果不客觀，也反映不出學(xué)生的實(shí)踐情況及效果，更談不到評價(jià)實(shí)踐環(huán)節(jié)對學(xué)生能力培養(yǎng)的作用[4]。

2 基于OBE理念的多元化實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建

按照工程認(rèn)證需求，本專業(yè)基于OBE 理念，從以下幾方面出發(fā)，構(gòu)建完善了多元化的實(shí)踐教學(xué)體系：

2.1 實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)

根據(jù)生物工程專業(yè)特點(diǎn)和人才培養(yǎng)規(guī)律，以工程實(shí)踐及創(chuàng)新能力培養(yǎng)為總目標(biāo)，設(shè)置包括實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、科研實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、畢業(yè)論文/設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的實(shí)踐教學(xué)體系；按照“一體化、遞進(jìn)式”原則設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，一年級強(qiáng)調(diào)專業(yè)認(rèn)知與工程意識的培養(yǎng)；二年級注重工程思維的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成創(chuàng)新思維習(xí)慣；高年級突出應(yīng)用知識解決實(shí)際問題的能力，強(qiáng)化學(xué)生工程開發(fā)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力；畢業(yè)環(huán)節(jié)包括畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文/設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生將工程素質(zhì)與創(chuàng)新意識相結(jié)合；“工程、創(chuàng)新”貫穿培養(yǎng)全過程，各階段的實(shí)踐項(xiàng)目之間相互聯(lián)系、相互支撐[5]。

2.2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與科研、工程和社會應(yīng)用實(shí)踐密切聯(lián)系。將研究技術(shù)、科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。為拓寬學(xué)生出口，加強(qiáng)學(xué)科交叉融合，以我院五個本科專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為背景，按照生物生產(chǎn)的技術(shù)鏈條為依據(jù)，整合構(gòu)建了生物生產(chǎn)的上游、中游和下游三個主要模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。三個模塊各自相對完整，又相互聯(lián)系。學(xué)生可以在任何一個模塊中完成專業(yè)實(shí)驗(yàn)；也可以分別在三個模塊中任選一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，組成一條完成的產(chǎn)業(yè)鏈，從而有效地提高了學(xué)生綜合素質(zhì)，拓寬了學(xué)生契合服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需要口徑。

2.3 實(shí)踐教學(xué)方法設(shè)計(jì)

以學(xué)生為中心，改變傳統(tǒng)灌輸式、模式化教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動思考；強(qiáng)化個性化指導(dǎo)方法，采用研討、設(shè)計(jì)、互動等方式，鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的能力；加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)中綜合性、設(shè)計(jì)性學(xué)習(xí)內(nèi)容，結(jié)合教師科研及產(chǎn)業(yè)發(fā)展及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提升學(xué)生研習(xí)興趣；將研究成果轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)內(nèi)容，在設(shè)計(jì)過程中引導(dǎo)學(xué)生體會工程研發(fā)的思路及要點(diǎn)；校內(nèi)實(shí)訓(xùn)與校外實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，聘請行業(yè)專家開設(shè)專題講座，增加學(xué)生對工程與社會的認(rèn)知；通過企業(yè)參觀及頂崗實(shí)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生將環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)與管理、安全與法律法規(guī)等問題納入研發(fā)、設(shè)計(jì)范圍。

2.4 教學(xué)效果評價(jià)設(shè)計(jì)

以工程認(rèn)證為契機(jī)，將OBE理念引入課程評價(jià)，構(gòu)建多元化評價(jià)方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。依據(jù)課程教學(xué)大綱，定性和定量結(jié)合，多角度、多層次、多目標(biāo)考察學(xué)生的知識掌握、能力和素質(zhì)提升效果，評價(jià)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況。不同層次的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)不同的考核重點(diǎn)[6]：基礎(chǔ)性實(shí)踐環(huán)節(jié)從學(xué)生過程表現(xiàn)、操作規(guī)范性、實(shí)踐報(bào)告等方面，考察操作技能、知識認(rèn)知等能力；綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)重在考察學(xué)生的工程能力，從方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、問題分析、團(tuán)隊(duì)合作、溝通交流等環(huán)節(jié)，考查學(xué)生在知識應(yīng)用能力、工程素養(yǎng)及創(chuàng)新能力等方面的提升效果；企業(yè)實(shí)踐主要是加深學(xué)生對行業(yè)、社會的認(rèn)識，意識到工程師的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，重點(diǎn)通過實(shí)習(xí)表現(xiàn)、實(shí)習(xí)心得等進(jìn)行考核。

2.5 強(qiáng)化雙師型教師培養(yǎng)

實(shí)踐指導(dǎo)教師的工程能力對于工科學(xué)生實(shí)踐教學(xué)具有重要的影響，很難想象一個從未走出校門的教師會帶給學(xué)生怎樣的工程理念。本專業(yè)結(jié)合學(xué)校青年教師社會實(shí)踐制度，幫助青年教師聯(lián)系相關(guān)企業(yè)，保證每名教師至少3～6個月的有效企業(yè)實(shí)踐，保證工程實(shí)踐效果；另外，以老帶新，帶領(lǐng)青年教師參與校企合作，提升青年教師的工程素質(zhì)和能力。聘請行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域具有工程師資質(zhì)的企業(yè)工程技術(shù)人員擔(dān)任實(shí)踐教學(xué)兼職導(dǎo)師，企業(yè)實(shí)習(xí)過程中積極邀請工作人員為學(xué)生現(xiàn)場講授，切實(shí)提升學(xué)生企業(yè)實(shí)踐效果。

2.6 科研服務(wù)于實(shí)踐教學(xué)

依托本學(xué)科科研資源，將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將先進(jìn)的科研理念引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的興趣。根據(jù)科研項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化過程，校內(nèi)建設(shè)小型化實(shí)習(xí)生產(chǎn)線，模擬工廠生產(chǎn)實(shí)際，學(xué)生可利用此生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)模擬、參數(shù)調(diào)節(jié)及工藝優(yōu)化，解決了企業(yè)自動化生產(chǎn)中操作點(diǎn)固定的問題。結(jié)合企業(yè)實(shí)踐教學(xué)基地頂崗實(shí)習(xí)，加深學(xué)生對生產(chǎn)工藝的認(rèn)知掌握。

3 教學(xué)效果分析

我們將構(gòu)建的多元化實(shí)踐教學(xué)體系應(yīng)用于2015級生物工程本科實(shí)踐教學(xué)過程中，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的層次性與相關(guān)性，將基本技能訓(xùn)練融于綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，將綜合能力與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)貫穿于整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教學(xué)過程中注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考。通過各種形式和層次的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，以及實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目的實(shí)施，極大地調(diào)動了廣大學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)積極性，使各個層次的學(xué)生都有自由發(fā)揮的余地，避免了學(xué)生只按教材的步驟“亦步亦趨”、消極被動完成實(shí)驗(yàn)的狀況。

將科研團(tuán)隊(duì)比較成熟的科研成果設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，增設(shè)了基因工程菌構(gòu)建、固定化酶技術(shù)、微藻生物技術(shù)、成曲制備工藝與指標(biāo)檢測、雙水相萃取分離純化天然色素、中壓柱層析分離制備當(dāng)歸有效成分藁本內(nèi)酯、海產(chǎn)品加工副產(chǎn)物的綜合利用、天然產(chǎn)物的體外抗腫瘤活性檢測及誘導(dǎo)自噬研究等八個設(shè)計(jì)性專業(yè)大實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求學(xué)生從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分組合作、數(shù)據(jù)采集、分析處理、總結(jié)改進(jìn)等多方面進(jìn)行，在此過程中教師更多的起到引導(dǎo)作用，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，將科研與實(shí)驗(yàn)充分結(jié)合，學(xué)生反映很好。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束一個月后的研究生考試中，學(xué)生對相關(guān)的綜合性、設(shè)計(jì)性題目的把握有了很大提升。

另外，我們自建了谷氨酸發(fā)酵、特色啤酒釀造等幾條小型生產(chǎn)線，結(jié)合自主開發(fā)的計(jì)算機(jī)仿真軟件和工廠頂崗實(shí)習(xí)，使學(xué)生充分掌握了氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)及啤酒釀造的工藝、調(diào)控要點(diǎn)，圓滿完成了生產(chǎn)實(shí)習(xí)任務(wù)。