生物制藥等非化工專業(yè)化工原理教改初探

蘇 婷，丁海燕

(煙臺大學化學化工學院，山東 煙臺 264005)

生物制藥專業(yè)是煙臺大學2019年新增設的專業(yè)，是從事各種生物藥物的研究、生產(chǎn)和制劑的綜合性應用技術科學?！痘ぴ怼肥菄鴥?nèi)外化學工程與工藝及相關專業(yè)的基礎技術課程，在基礎課和專業(yè)課之間起著承前啟后的作用，是化工專業(yè)學科知識結構中不可或缺的“橋梁與紐帶”[1]。幫助生物制藥專業(yè)的學生學好《化工原理》，不僅可以幫助學生掌握化工產(chǎn)品設計和化工過程開發(fā)的基本理論，更能提高學生面對實際問題的解決能力，幫助學生樹立工程觀點及創(chuàng)新意識，對于此生物制藥專業(yè)以及其他非化工專業(yè)如食品及釀酒等專業(yè)學生都大有裨益。然而，《化工原理》中課程復雜且偏向化工廠的操作及設備，與生物制藥專業(yè)的實際生產(chǎn)相差較大；課程講授過程相對枯燥，導致尤其非化工專業(yè)的學生容易產(chǎn)生畏難情緒；加之傳統(tǒng)的授課方式生硬單一，不能即時獲得學生反饋，對于工程基礎薄弱的生物制藥專業(yè)同學尤為困難。因此，如何利用新式“互聯(lián)網(wǎng)+”教學反饋方式重建教學結構，激發(fā)學生的學習興趣和學習動機，將死板的原理知識與藥物生產(chǎn)實際結合，改革傳統(tǒng)的被動接受式學習并提高學生的主動學習能力，成為教學中亟待解決的首要問題[2-3]。

教學活動進程中的即時反饋是教師調控和改進教學的重要依據(jù)，是師生交流信息的重要手段。傳統(tǒng)的教學反饋多以面對面交流，電話信息聯(lián)系等方式進行，方式單一枯燥效率低、學生主動性差覆蓋面窄、有效性真實性難以保證等缺點。有效的教學反饋是目前教學過程中亟待改善的重要環(huán)節(jié)，對促進學生能力的培養(yǎng)和水平提高具有重要意義。目前，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學模式和方法相繼涌現(xiàn)，如翻轉課堂、同伴教學法、混合教學等，其優(yōu)點是強調學生在教學過程中的主體地位，從而提高學生的表達能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力等。傳統(tǒng)教育強調學生的學習成效和教學過程的輸出，要求教師及時把握每個人的目標、基礎和進程。無論哪種教學模式或教學理念，都離不開教學反饋。課堂教學內(nèi)容的組織離不開學生的課前學習和課堂表現(xiàn)，教師要創(chuàng)造師生之間的信息反饋通道，并根據(jù)反饋信息及時調控教與學，實現(xiàn)因材施教，促進學生的個性發(fā)展和能力培養(yǎng)，從而取得良好的教學效果。

本論文以生物制藥專業(yè)學生為例，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的教學反饋方法，結合生物制藥專業(yè)學生的背景，利用反饋教學法的原理對教學情況進行反饋與調控；建立完善健全的生物制藥專業(yè)的課程教授模式，促進學生個性發(fā)展和能力培養(yǎng)；優(yōu)化課程教學思路，重視教學反饋與調控，使學生分析問題解決問題的能力得到全面提升。本項目的提出有望為非化工專業(yè)的化工原理教學提供系統(tǒng)有效的教學思路。

圖1 “互聯(lián)網(wǎng)+”反饋教學模型Fig.1 “Internet plus” feedback teaching model scheme

針對生物制藥專業(yè)《化工原理》教學內(nèi)容的特點，設計了分層次的課前學情反饋→課中專業(yè)結合并獲得實際反饋→課后文字反饋及問卷調查的模式，最終實現(xiàn)以學生為中心、以結果為導向、利用結果進行持續(xù)改進的專業(yè)教學體系。本論文將從以下方面分別探討教學改革的內(nèi)容及目的。

1 課前“翻轉課堂”式學情反饋

課前導引學生進行主動學習并思考，對以上思考及要點總結并在課前進行反饋，使學生在上課之前期盼并渴望課程的設計。增加學生自學環(huán)節(jié)，提高學生學習自由度及積極性。收集反饋結果，教師本身對反饋問題及時思考并調整課程安排，完成學情反饋對課程的調控。

利用我校網(wǎng)絡教學平臺建設生物制藥專業(yè)的化工原理課前“翻轉課堂”，通過教材、教學視頻、參考書、微課等，課前導引學生進行主動學習并思考，自主選擇適合本專業(yè)的學習側重點，對以上思考及要點總結并在課前進行反饋，使學生在上課之前期盼并渴望課程的設計[4]。例如在進行傳熱單元操作的講解時，利用在線課程提前給學生設置簡單的問答題目，比如使用暖寶寶利用了什么樣的傳熱方式，鐵和木頭誰傳熱快等，通過這些與生活實際相聯(lián)系的小問題，提高學生對化工學習的興趣。設定通關過程使學生主動進行自學環(huán)節(jié)，類似于打游戲一樣主動完成學業(yè)，提高學生學習自由度及積極性。學生通過查詢網(wǎng)絡解決問題并給予反饋結果，使學生對課程充滿期待。教師本身對反饋問題及時思考并調整課程安排，擇優(yōu)選擇學生的反饋信息進行設計優(yōu)化，完成學情反饋對課程的調控。

2 課中專業(yè)結合并獲得實際反饋

課堂講授過程中，隨時根據(jù)學生的反饋動態(tài)進行教學節(jié)奏及教學內(nèi)容的調整，將課前的反饋內(nèi)容有機融入課堂教學進程中，隨時對教學過程的想法進行記錄，讓學生學會在學習的過程中發(fā)揮自己的主體地位，達到反饋調控的初期效果。課程中合理設置練習題，以練習題為載體為學生搭建“樓梯”，發(fā)揮思維定勢的積極作用。

在進行課堂講授時，隨時了解學生學習進度，及時調整教學節(jié)奏及教學內(nèi)容，將學生的所思所想化作“橋梁”與教師的授課內(nèi)容聯(lián)通?？紤]到生物制藥專業(yè)的專業(yè)特點，不能對所有的課程內(nèi)容采用“一刀切”的全面反饋，而應實踐由“點”及“面”的方法。發(fā)揮學生的主觀能動性，隨時對教學過程的想法進行記錄，讓學生學會在學習的過程中發(fā)揮自己的主體地位，從“教什么學什么”的被動填鴨式狀態(tài)轉變?yōu)椤拔蚁雽W我要學”的積極想法，達到反饋調控的初期效果。課程中合理設置練習題，以練習題為載體為學生搭建“樓梯”，發(fā)揮思維定勢的積極作用。讓學生在課堂上不再被動的接受，而是做課堂的主人。練習題設置主要以回答原理性問題，比如讓學生解釋為什么穿羽絨服會暖和，為什么雙層玻璃保溫效果更好，為什么在高原燒水燒不開等等。

3 課后文字反饋及“科羅拉多”問卷調查

在課程結束后，以雙重反饋的形式深化鞏固課堂學習內(nèi)容：一為作業(yè)及章節(jié)測試的進行，作業(yè)測試結束后及時在下次課上進行解決，保障學生有足夠時間對課堂內(nèi)容理解消化或進行討論；二進行問卷調查，了解學生的學習態(tài)度和自我評價。結合教育部本科工程教育專業(yè)認證的培養(yǎng)要求，建立系統(tǒng)的多元生物制藥專業(yè)的化工原理考核指標評價體系，充分發(fā)揮和提高學生主動能力、自學能力、綜合應用能力和創(chuàng)新能力以及團隊合作能力。

雙重反饋的機制構筑，深化鞏固課堂學習內(nèi)容：一為作業(yè)及章節(jié)測試的進行，作業(yè)測試結束后及時在下次課上進行解決，保障學生有足夠時間對課堂內(nèi)容理解消化或進行討論；二進行“科羅拉多”問卷調查(CLASS)，了解學生的學習態(tài)度和自我評價[5]。比如在之前的授課過程中，我們對生物制藥的兩個班級采用此方法進行調查，發(fā)現(xiàn)對于學習態(tài)度調查表的回復中，學生對于正向積極的學習態(tài)度方面的人數(shù)較多，說明通過教學改革能夠有效提高學生的學習興趣，教學改革的進行非常必要；在學習成績方面和自信心方面，不同學生的理解有一定差距，大部分同學都認為，努力可以收獲知識，學好化工原理需要付出汗水。此調查能對學生的解題能力、努力程度與意義理解、對知識的應用這三方面內(nèi)容有全面的了解。

實踐表明，建立全面的考核指標，將反饋機制納入考核內(nèi)容，反向考察教師的實施深度與實踐程度，強調課前學習的重要程度。將教學內(nèi)容體系及實施方案根據(jù)實施難易程度分為基本反饋-調整和高級反饋-調節(jié)-再反饋-優(yōu)化整合兩種模式。結合教育部本科工程教育專業(yè)認證的培養(yǎng)要求，建立系統(tǒng)的多元生物制藥專業(yè)的化工原理考核指標評價體系，充分表現(xiàn)出對獨立分析及解決問題的能力與創(chuàng)新能力的評價方法。提高學生對課程的參與感，充分發(fā)揮和提高學生主動能力、自學能力、綜合應用能力和創(chuàng)新能力以及團隊合作能力。

4 補充與制藥生產(chǎn)相關的新技術

現(xiàn)今制藥業(yè)發(fā)展很快，每年有大批新藥上市。因此，制藥工程專業(yè)的化工原理課程，其教學內(nèi)容除了學習基本理論基礎外，還應緊跟形勢，使學生了解現(xiàn)代藥物發(fā)展趨勢。在教學計劃中刪減一些陳舊、適應性不強的內(nèi)容，通過查閱文獻，掌握現(xiàn)代藥物制備的最新動態(tài)，向學生介紹本學科不斷涌現(xiàn)的新知識、新技術、新方法，使學生受到現(xiàn)代科學技術的熏陶，更重要的是，通過對這些新技術的介紹，將十分有助于學生加深對已學知識更系統(tǒng)的理解。例如講授納濾不僅會涉及膜過濾技術的新概念，且可通過教師的引導，讓學生思考該技術的機理及曾經(jīng)學習過的過濾此時如何運用等問題[6]。

鑒于非化工專業(yè)化工原理傳統(tǒng)教學中存在的“一刀切”問題，將“互聯(lián)網(wǎng)+”反饋調節(jié)機制引入化工原理教學中重建教學結構，將死板的原理知識與藥物生產(chǎn)實際結合，激發(fā)學生的學習興趣和學習動機，加深本專業(yè)與化工原理課程的聯(lián)系，改革傳統(tǒng)的被動接受式學習并提高學生的主動學習能力，樹立工程實踐觀念，培養(yǎng)學生獨立分析、解決工程問題和走出實驗室繼續(xù)工作的能力。以學生為主角、以反饋結果為導向對非化工專業(yè)的化工原理授課方法進行改進，尤其要求學生基于課程內(nèi)容主動進行思考專業(yè)相關問題，學習總結并通過反饋加深學習，包括課前的問題提出后聯(lián)系專業(yè)思考拓展并有效反饋、課中深化學習并強化理解、課后團隊協(xié)作解決問題并進行反饋-調整的往復教學機制。在教學過程中突出對課程設計、反饋調整及結構優(yōu)化的探索，使化工原理課程滿足工程教育認證強調的三大核心理念，對非化工專業(yè)的學生學習起到統(tǒng)領全局的作用。

通過對化工原理課程的分層次專業(yè)化設計，針對生物制藥專業(yè)，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”手段引入“翻轉課堂”及“科羅拉多”反饋機制的教學新思路，借助于信息技術來實現(xiàn)教師知識傳授和學生知識內(nèi)化在時間和空間上的調控，學生自主選擇學習內(nèi)容及進度以提升其主觀能動性，通過有效反饋機制加深對不同專業(yè)學生教學安排的認識，在一定程度上實現(xiàn)了分層次教學和因材施教。真正體現(xiàn)以學生為主角、以結果為導向、持續(xù)改進的工程教育專業(yè)認證的基本理念。

生物制藥專業(yè)是煙臺大學2019年新增設的專業(yè)，目前專業(yè)學生近300人，專業(yè)特點強，與化工專業(yè)既有區(qū)別又有聯(lián)系。當前的化工原理教學使得學生的思考惰性增強，學習變成了體力活。習近平總書記在2018年全國教育大會上指出，要教育和引導學生珍惜時光，心無旁騖地求知問學，培養(yǎng)學生的綜合能力和創(chuàng)新思維。本論文基于反饋教學法的原理進行教學改革，重視教學反饋與調控，以期改變學生的學習態(tài)度，促使學生主動學習和思考，運用多種現(xiàn)代教學方式，提高學生的綜合能力和學習興趣，培養(yǎng)學生的批判性思維和創(chuàng)新思維。本論文建議的實施可以穩(wěn)步漸進地提高學生的綜合水平，從生物制藥專業(yè)出發(fā),提高全校非化工專業(yè)學生化工原理的學習效果和教學質量，實現(xiàn)人才培養(yǎng)能力的全面提升，落實立德樹人的根本任務。