專業認證背景下生物工程綜合訓練課程的探索與實踐

韓春艷，牟利輝，劉志偉，許 衡，姚瓊鳳

（嘉應學院 生命科學學院，廣東 梅州 514015）

新工科的概念自2017 年被提出并產生廣泛影響，為基于國家戰略發展需求、國際競爭新形勢的工程專業教育改革指明了方向[1-2].而工程教育認證則是指由工程教育專業認證機構組織相關專家對工程技術領域的專業教育質量是否達到標準的一種評價過程，是促進工科專業化培養體系優化，提升教學質量和國際競爭力的重要途徑[3].同時，隨著新工科建設與工程教育改革的逐步推進，中國高等教育面臨新的挑戰.在充分理解新工科內涵的前提下，以專業認證為契機，在實踐中探索適合學校校情的教學實踐改革勢在必行.近年來，圍繞新工科建設和工程教育認證要求國內很多高校從以工程訓練為核心的大學生綜合創新能力提升的教學策略等方面進行了深入有效的研究和探索，為提升大學生綜合創新能力提供了參考依據[3-7].1嘉應學院作為一所地方本科院校，多年來為梅州地方發展培養了大量的應用型人才.而生物工程專業作為嘉應學院唯一的國家級綜合改革試點專業，專業建設始終走在同類專業的前列.為滿足新工科背景下地方產業對應用型、創新性人才的需求，提高學生實踐創新能力，生物工程專業在修訂培養計劃和完善課程體系時，增設了生物工程綜合訓練課程.其是將生物工程多種技術串聯起來、整合多門核心專業課程設計的大型的、系統化的一門綜合性專業實踐課程.該課程安排在大學三年級下學期開設，遵循綜合性、創新性和開放性原則，以真實產品生產為載體，從產品研發到運行的整個生命周期中，要求學生都以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式進行工程學習.為了達到該校生物工程專業復合型、應用型的培養目標，更好地服務地方產業.將其教學目標設定為培養學生除具有生物學背景外，還需要具有良好的工程素質、實踐能力和工程應用能力.并從課程目標設立、教學內容設計、實施及考核等進行深入的實踐和探索，以期為地方性院校的人才培養提供參考.

首先組織業內專家及專業教師召開專題研討會，研究制定課程標準，確定該課程的課程目標及其對應支撐的畢業要求指標點.制定課程目標具體如下：（1）能夠利用生化技術、化工原理及工程制圖等專業核心課程的基本科學原理和方法正確表達生產過程遇到復雜的工程問題，并尋求相應的解決方案；
（2）基本能夠設計滿足特定需求的系統工藝流程，并能夠在設計環節體現出一定的創新意識；
（3）能夠基于科學原理通過文獻調研和分析復雜工程問題，選擇研究路線并設計實驗方案；
同時能對實驗結果進行分析和解釋得到合理有效結論；
（4）具有工程工具運用能力，團隊合作能力、書面表達與口頭溝通能力.課程支撐的畢業要求指標點及對應的課程目標（見表1）.

表1 “生物工程綜合訓練”課程對應支撐的畢業要求指標點及課程目標

實踐教學不僅是工科專業教學體系重要的組成部分，同時也是培養學生專業技能的重要手段，是培養學生分析問題、解決問題能力及創新能力的最有效途徑[3].本課程遵循成果導向（Outcome-Based Education，OBE）的工程教育理念，以綜合性、系統性、研究性、應用性為構建思路和原則，采取產品研發任務為主線、教師主導、以學生自主探索為核心的教學模式，充分調動學生主觀能動性，樹立工程意識，提高知識運用的綜合和融合能力.為此，整個教學過程分為四個階段.

第一階段：組織團隊及確定選題方向.首先專業負責人對本課程的開設意義及課程目標進行解讀，隨后生物工程系具有工程背景的教師根據自身研究方向或企業相關技術工程師根據生產中的實際工程問題，對在生物工程相關產品的設計、生產和研發等方面進行詳細介紹.并以產品開發為切入點，引導學生了解相關研究背景，其中包括綜述文獻、行業背景資料以及相關專業書籍與線上資料等.要求學生根據興趣自發組織4 至5 人研發小組，確定指導教師.在老師的指導下查閱行業背景資料初步確定選題方向.

第二階段：制定具體方案.根據選題方向，要求學生以產品開發為目標、研究項目問題為導向，針對當前市場需求及問題，綜合所學的專業知識，主動查閱文獻，初步提出方案；
并能進一步針對項目中可能遇到的復雜工程問題完成需求分析，查閱文獻及相關法律、法規，綜合考慮各種專業與非專業約束的條件下，提出明確設計方案，規范撰寫設計報告.并確定成員分工及任務，培養團隊合作意識.

第三階段：項目實施.實驗開始前指導教師應對學生進行崗前培訓，包括熟悉實驗室的準入和申請制度，要求學生必須嚴格遵守實驗室各項安全管理規則，認真檢查所需儀器和實驗材料，掌握一般消防器材的性能和使用方法等.方案實施過程中要有詳細記錄，并定期向指導教師匯報項目進展.同時需要注意安全、環境等方面的相關問題，要求學生能運用工程管理原理對項目進行系統管理并以經濟決策原理核算實驗成本.

第四階段：項目總結及匯報.要求項目團隊成員共同討論和分析實驗數據，并結合相關文獻資料得出有效結論.同時對實驗過程中安全防范措施落實、資源有效利用及項目實踐預期對社會與環境的影響做出客觀評價，最后撰寫項目總結報告.由生物工程系主任組織，全系教師并邀請業內工程師進行項目答辯并展示項目成果.全體學生均需參加的項目答辯，根據各小組的產品展示及匯報情況進行評分.要求學生能詳細說明產品性能、生產流程及應用前景，并能流利回答老師提出的相關問題.

傳統教學過程中，課程成績主要由授課教師進行評價，評價方式也較為單一片面，導致無法從成績中真實反映學生各方面的能力.為此，生物工程綜合訓練課程嘗試實行基于OBE 導向的教學評價，對課程成績的評價機制進行了調整和優化.將文獻查閱和分析、項目方案設計和實施以及團隊成員交流溝通、協作等形成全面的過程性評價，歸納為包括平時表現、項目設計書和項目報告書三部分.而結果性考核由則項目答辯和實物展示組成，要求學生對所進行的項目設計做一個比較系統、全面的回顧和總結，包括設計思想、方案選擇的依據以及在設計過程中所遇到的各種問題及所采取的相應解決方法并進一步闡述產品性能.所有評分均有由團隊內成員互評、團隊間互評和教師評價的多維一體評價體系，使課程結果考核從傳統的實驗報告評價轉變成對學生文獻查閱分析、項目方案撰寫、實驗室操作以及實驗結果評價的立體考核模式.不僅考查平時出勤和實驗操作情況，更注重對學生的創新思維能力、工程設計能力和解決實際問題能力的考核（見表2）.

表2 生物工程綜合訓練課程多維化的考核體系

生物工程綜合訓練作為生物工程專業人才培養過程中的一門重要的實踐課程，其不僅承擔專業理論知識掌握、驗證，還承擔學生工程意識培養的任務.通過堅持以新工科建設為指向標，以工程認證為抓手，基于OBE 理念指導下對本課程進行系列改革探索與實踐，極大地激發了學生學習的興趣，學生解決復雜工程問題及團隊協作能力得到全面的訓練，學生工程實踐能力、創新能力明顯提高，保證實踐環節的教學質量和效果，為培養高素質的創新性人才奠定了基礎.同時，該課程教學模式的改革不僅突出學生的自主學習能力，使學生創新能力得到充分體現，也使本課程與地域經濟特色有了結合的契機.如，學生提交的作品中不僅有與梅州“金柚之鄉”緊密聯系的“柚多多涼粉”、“柚子精油皂”以及“柚味餅干”，還有與南藥相關的“祛濕活血穴位貼”和“小兒驚風煎膏劑”等.通過該課程的學習，不僅使學生能夠掌握了相關基礎課程的理論知識、實驗方法，更重要的是在實踐過程中形成分析問題、解決問題的科學思維能力，很好地激發了學生的學習興趣，提高了學生的參與度，從而使教學質量得到較大的提升.