基于OBE教學(xué)理念的生物工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)模式研究

吳元鋒，鮑文娜，沙如意，黃 俊，劉士旺，毛建衛(wèi)

（浙江科技學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，杭州 310024）

新的歷史條件下，面對(duì)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量直接決定了國(guó)家科技和工業(yè)發(fā)展速度、發(fā)展水平和競(jìng)爭(zhēng)能力[1]。在我國(guó)當(dāng)前發(fā)展階段，應(yīng)用型工程技術(shù)人才的社會(huì)需求逐年增加。生物工程企業(yè)急需大量的應(yīng)用型工程技術(shù)人才，特別是喜歡有豐富實(shí)踐工程經(jīng)驗(yàn)的畢業(yè)生，工程實(shí)踐能力是工科人才培養(yǎng)的核心任務(wù)[2]。實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力、培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有重要的意義。生物科技是21世紀(jì)最重要的科技創(chuàng)新集群之一，其在引領(lǐng)未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的重要戰(zhàn)略地位日益突顯?！渡锕こ虒I(yè)規(guī)范》[3]中指出：生物技術(shù)專業(yè)側(cè)重培養(yǎng)應(yīng)用研究型人才，生物工程專業(yè)側(cè)重培養(yǎng)應(yīng)用型工程技術(shù)人員。因此在生物工程人才培養(yǎng)過(guò)程中，應(yīng)重視應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)，重視實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，這也符合浙江科技學(xué)院“應(yīng)用型”的辦學(xué)定位[4]。

一 浙江科技學(xué)院生物工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的若干問(wèn)題

浙江科技學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┥锱c化學(xué)工程學(xué)院生物工程專業(yè)借鑒德國(guó)應(yīng)用科學(xué)大學(xué)“實(shí)學(xué)實(shí)效”的辦學(xué)精神，依靠專業(yè)在農(nóng)業(yè)生物資源生化制造研究開(kāi)發(fā)方面的綜合實(shí)力，圍繞農(nóng)業(yè)生物資源生化制造方向，立足于農(nóng)業(yè)生物資源全生物利用、全過(guò)程利用和高值化利用，提出了強(qiáng)化工程、工藝、設(shè)計(jì)和多學(xué)科交叉等方面基本知識(shí)，生產(chǎn)、研發(fā)、檢測(cè)和管理等方面基本能力，企業(yè)家精神、市場(chǎng)頭腦、創(chuàng)新思維和國(guó)際化視野等基本素質(zhì)的“三基”培養(yǎng)課程體系，構(gòu)建“做人實(shí)在、做事實(shí)干、做學(xué)問(wèn)實(shí)用”的“三實(shí)”創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，通過(guò)生物發(fā)酵、生物催化和分離純化等加工過(guò)程工程技術(shù)與課程教學(xué)內(nèi)容的相互協(xié)同，取得了明顯成效[5]。但是當(dāng)前我校生物工程專業(yè)在著力培養(yǎng)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的實(shí)踐中，仍面臨著一些問(wèn)題。

（一）理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)

我校過(guò)去的生物工程專業(yè)培養(yǎng)方案中，基礎(chǔ)理論知識(shí)、工程實(shí)踐能力和職業(yè)素質(zhì)發(fā)展的協(xié)調(diào)性有待加強(qiáng)；理論課程較多，生產(chǎn)一線的實(shí)踐機(jī)會(huì)較少，學(xué)生應(yīng)用型實(shí)踐能力發(fā)展遭遇瓶頸。

（二）學(xué)校教育與社會(huì)需求脫節(jié)

原有培養(yǎng)方案采用以課程為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式，學(xué)生培養(yǎng)與社會(huì)需求相脫節(jié)，不能滿足科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的需要，亟需實(shí)施以產(chǎn)出為導(dǎo)向（OBE）的新型應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。

二 實(shí)踐教學(xué)體系改革舉措及實(shí)施效果

如何提高應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量是高等工程教育面臨的重大課題，一直是教學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。近年來(lái)許多學(xué)者針對(duì)此問(wèn)題提出了諸多教學(xué)理念并付諸實(shí)踐，取得了良好的效果。王進(jìn)波等[6]提出了“人才培養(yǎng)全過(guò)程，教學(xué)環(huán)節(jié)全方位”的創(chuàng)新實(shí)踐教育理念，在大學(xué)四年的教學(xué)過(guò)程中，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力為導(dǎo)向，通過(guò)各種形式的科研和實(shí)踐活動(dòng)，逐步提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。吳曉敏等[7]提出了“立體化，三層次，四步走”主體思想的新培養(yǎng)模式，即通過(guò)構(gòu)建和探索新型應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式體系，解決生物工程專業(yè)學(xué)生所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用能力脫節(jié)的問(wèn)題，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，扎實(shí)提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。王園朝等[8]構(gòu)建了“產(chǎn)教融合-三層次”化學(xué)化工類應(yīng)用型人才創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)模式。周茂軍等[9]提出了“三進(jìn)一出，內(nèi)外兼修”的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系：“三進(jìn)”指的是進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室、研究室和產(chǎn)學(xué)研基地，“一出”指的是服務(wù)相關(guān)企業(yè)；“內(nèi)外兼修”則指課內(nèi)與課外相結(jié)合，校內(nèi)與校外相結(jié)合。張辰露等[2]則提出了實(shí)踐教學(xué)模式和考評(píng)創(chuàng)新機(jī)制，建設(shè)了實(shí)踐教學(xué)示范基地和平臺(tái)，在學(xué)生培養(yǎng)中全面融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，全面提升了生物工程專業(yè)工程實(shí)踐教育質(zhì)量。

本專業(yè)在已有的“實(shí)學(xué)實(shí)效教育，造就三實(shí)人才”培養(yǎng)理念實(shí)踐[5]的基礎(chǔ)上，針對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題，以生物工程專業(yè)認(rèn)證為引領(lǐng)，通過(guò)全面總結(jié)生物工程專業(yè)多年來(lái)的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真學(xué)習(xí)和借鑒省內(nèi)外相關(guān)兄弟高校在實(shí)踐教學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新構(gòu)建并實(shí)施了“一個(gè)理念、兩個(gè)融合、三個(gè)層次”的立體化實(shí)踐教學(xué)體系。該體系的主要內(nèi)容是：基于OBE教學(xué)理念，進(jìn)行“互聯(lián)網(wǎng)+”融合、產(chǎn)教融合，在基礎(chǔ)/專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、中試實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐基地三個(gè)層次上，開(kāi)展基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競(jìng)賽、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）、科研和課程設(shè)計(jì)七個(gè)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)“做人實(shí)在，做實(shí)事干，做學(xué)問(wèn)實(shí)用”的“三實(shí)”應(yīng)用型創(chuàng)新人才。具體實(shí)施方式如圖1所示。

圖1 “一個(gè)理念、兩個(gè)融合、三個(gè)層次”的立體化實(shí)踐教學(xué)體系示意圖

（一）一個(gè)理念（教學(xué)體系設(shè)計(jì)）

一個(gè)理念指的是OBE教學(xué)理念，即以畢業(yè)五年以上生物工程校友獲得的學(xué)習(xí)成果為培養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)向，反向設(shè)計(jì)生物工程培養(yǎng)方案；以學(xué)生為中心開(kāi)展工程教育教學(xué)；同時(shí)通過(guò)教育效果的量化評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)工程教育質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)[10]，主要包括如下內(nèi)容。

1）在設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程教學(xué)方案前，組織校外專家、行業(yè)專家、企業(yè)工程師和本專業(yè)教師對(duì)生物工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求進(jìn)行分析和論證，確定所培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力要求。

2）進(jìn)一步完善實(shí)踐課程的專業(yè)核心能力和培養(yǎng)目標(biāo)，并將其轉(zhuǎn)化為實(shí)踐課程教學(xué)中可量化的預(yù)期學(xué)習(xí)效果，同時(shí)，根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步完善包括教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方案和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式在內(nèi)的各個(gè)實(shí)踐課程教學(xué)要素。

3）根據(jù)反向設(shè)計(jì)的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方案和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式等實(shí)施實(shí)踐教學(xué)，與此同時(shí)，依據(jù)面向?qū)W習(xí)成果目標(biāo)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力進(jìn)行有針對(duì)性和有目的性地培養(yǎng)。

4）在實(shí)踐課程教學(xué)過(guò)程中，持續(xù)收集學(xué)生的反饋信息，并對(duì)此調(diào)整教學(xué)方法。在實(shí)踐課程教學(xué)結(jié)束時(shí)，收集并計(jì)算分析學(xué)生在各學(xué)習(xí)成果觀測(cè)點(diǎn)的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，從而對(duì)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)成果進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)踐課程的教學(xué)方案進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

5）在對(duì)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析后，將實(shí)踐課程教學(xué)能力培養(yǎng)的目標(biāo)達(dá)成度結(jié)果反映到專業(yè)教育層面，從而在該層面對(duì)學(xué)生實(shí)踐方面的專業(yè)核心能力培養(yǎng)效果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

6）在修訂和完善專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求的同時(shí)，優(yōu)化實(shí)踐課程專業(yè)核心能力培養(yǎng)目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)踐課程教學(xué)對(duì)生物工程專業(yè)核心能力培養(yǎng)的支撐。

（二）兩個(gè)融合（教學(xué)方法改革）

兩個(gè)融合指“互聯(lián)網(wǎng)+”融合與產(chǎn)教融合。在成果導(dǎo)向設(shè)計(jì)和實(shí)施、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)等過(guò)程中，在已有的“三實(shí)”創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系基礎(chǔ)上，建立“互聯(lián)網(wǎng)+”融合、產(chǎn)教融合的人才培養(yǎng)模式，實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”與教學(xué)內(nèi)容、專業(yè)鏈與產(chǎn)業(yè)鏈、課程內(nèi)容與職業(yè)能力及教學(xué)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程對(duì)接，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力、溝通交流能力等，努力培養(yǎng)一批適應(yīng)生物工程及相關(guān)產(chǎn)業(yè)需要的具有國(guó)際化視野的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，為生物工程及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供人才支撐。具體包括如下內(nèi)容。

1）實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)與“互聯(lián)網(wǎng)+”的融合：根據(jù)目標(biāo)導(dǎo)向完善課程內(nèi)容的過(guò)程中，融入“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)方法，如《生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教程》新形態(tài)教材、300L發(fā)酵罐柔性仿真系統(tǒng)、微課等，以及使用藍(lán)墨云班課、校友邦等APP軟件，將現(xiàn)代信息技術(shù)融入實(shí)踐教學(xué)改革和管理，推進(jìn)信息化教學(xué)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、在線知識(shí)支持和在線教學(xué)監(jiān)測(cè)等廣泛應(yīng)用，為本專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)提供更好的教學(xué)平臺(tái)，切實(shí)提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。

2）產(chǎn)業(yè)與教學(xué)的融合：在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)和改進(jìn)過(guò)程中，依托國(guó)家“十三五”教育現(xiàn)代化推進(jìn)工程——浙江科技學(xué)院產(chǎn)教融合應(yīng)用型人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心、浙江省2011農(nóng)業(yè)生物資源生化制造協(xié)同創(chuàng)新中心等平臺(tái)，將產(chǎn)業(yè)化設(shè)備和教學(xué)手段融合課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等實(shí)踐課程教學(xué)。聘請(qǐng)浙江匯能生物股份有限公司陳貴才教授級(jí)高工、浙江新銀象生物工程有限公司周斌教授級(jí)高工等在內(nèi)的生物工程企業(yè)工程師參與修訂培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱，整合相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程、核心課程、拓展課程和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，制訂強(qiáng)化工程、工藝、設(shè)計(jì)和多學(xué)科交叉等方面的基本知識(shí)；生產(chǎn)、研發(fā)、檢測(cè)和管理等方面的基本能力；國(guó)際化視野、企業(yè)家精神、市場(chǎng)頭腦和創(chuàng)新思維等基本素質(zhì)的“三基”培養(yǎng)課程體系，提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課學(xué)分比例，特別是重視培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)技能。

（三）三個(gè)層次（教學(xué)場(chǎng)所建設(shè)）

三個(gè)層次指基礎(chǔ)/專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、中試實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐基地。根據(jù)成果導(dǎo)向的教學(xué)理念，加強(qiáng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)實(shí)踐基地建設(shè)，聯(lián)系能適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)和課程目標(biāo)教學(xué)需要的企業(yè)，在校內(nèi)外建立專業(yè)學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐基地，不斷完善專業(yè)辦學(xué)條件，建立運(yùn)轉(zhuǎn)良好的“學(xué)院+專業(yè)+企業(yè)”管理方式，給學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)場(chǎng)所，持續(xù)提高學(xué)生的實(shí)踐水平。三個(gè)層次中，根據(jù)生物與化學(xué)工程學(xué)院自身情況，重點(diǎn)建設(shè)和發(fā)展實(shí)習(xí)實(shí)踐基地，即圍繞農(nóng)業(yè)生物資源生化制造特色方向，從農(nóng)業(yè)初級(jí)原料、加工副產(chǎn)物和廢棄物出發(fā)，通過(guò)生物制造、活性評(píng)價(jià)和過(guò)程工程等技術(shù)及流程的相互融合，已與浙江匯能生物股份有限公司等建立了校企一體、產(chǎn)學(xué)研一體的企業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐基地兩個(gè)；推動(dòng)信息化教學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用300L發(fā)酵罐柔性仿真系統(tǒng)，使同學(xué)們?cè)谕惶咨a(chǎn)裝置上實(shí)現(xiàn)畢赤酵母菌發(fā)酵、大腸桿菌發(fā)酵和青霉素發(fā)酵三個(gè)典型的好氧發(fā)酵反應(yīng)的生產(chǎn)過(guò)程模擬。

“一個(gè)理念、兩個(gè)融合、三個(gè)層次”的立體化實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)施以來(lái)，取得了良好的教學(xué)效果。在2020屆畢業(yè)生的達(dá)成度評(píng)價(jià)中，工程知識(shí)的達(dá)成度達(dá)83%（圖2），比2017屆增長(zhǎng)13.7%；生物工程專業(yè)學(xué)生受到企業(yè)歡迎，2018—2020年本專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率均在94.3%以上；根據(jù)浙江省教育評(píng)估院公布的滿意度調(diào)查結(jié)果（2018—2020年）顯示，近三年我校生物工程專業(yè)畢業(yè)滿一年學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)效果滿意度、用人單位滿意度逐年提高（圖3），表明本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)定位準(zhǔn)確，畢業(yè)生對(duì)專業(yè)的人才培養(yǎng)總體滿意度較高，畢業(yè)生的職業(yè)能力和成就較好地達(dá)到了目標(biāo)預(yù)期。

圖2 2020屆生物工程畢業(yè)生達(dá)成度評(píng)價(jià)結(jié)果

圖3 浙江省教育評(píng)估院組織的生物工程專業(yè)畢業(yè)一年學(xué)生滿意度調(diào)查結(jié)果

三 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)近幾年持續(xù)實(shí)施“一個(gè)理念、兩個(gè)融合、三個(gè)層次”的立體化實(shí)踐教學(xué)體系，我校生物工程專業(yè)將OBE教學(xué)理念落實(shí)到了實(shí)處，注重學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)、工程實(shí)踐能力和職業(yè)素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，增加學(xué)生的實(shí)踐場(chǎng)地，按照社會(huì)需求培養(yǎng)學(xué)生，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生工程實(shí)踐能力的全面提升，在提高生物工程專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐能力方面取得了良好的教學(xué)效果，也可為其他工科專業(yè)學(xué)生提升工程實(shí)踐教學(xué)水平提供參考。