新工科与工程教育认证背景下生物工程专业微生物实验教学改革与实践*

宋 平，张伟伟，李婉珍，朱龙宝，陶玉贵，葛 飞

(安徽工程大学生物与化学工程学院，安徽 芜湖 241000)

工程教育认证是目前国际上通行的用于保证工程教育质量的一项制度，是实现各国工程教育和工程师资格国际互认的重要基础。2016年6月2日，中国成为《华盛顿协议》第18个正式成员国，为我国工程教育改革的进一步深化提供了良好契机。“新工科”正是在此大背景下提出的，也是我国高等工程教育应该对国际竞争新形势、国内工程教育发展新模式以及服务国家战略发展新需求而做出的符合中国特色的高等工程教育改革方案[1]。新工科主要“新”在三个方面：即传统工科专业的改造升级，面向新经济产生的新的工科专业以及学科交叉融合产生的新的工科专业[2]。 2017年2月至6月，教育部陆续推出“复旦共识”、“天大行动”、“北京指南”，清晰的回答了“什么是新工科”，“为什么建设新工科”，“怎么样建设新工科”的系列问题。新工科理念就工科领域而言是以产业需求为导向，以培养跨学科、综合全面、创新能力强、面向未来能够适应并引领产业不断发展的新人才为目标的培养观念[2]。我国工程教育认证采用OBE(Outcome-based Education)的认证标准。OBE教育模式是以学生为中心、以成果为导向的工程教育认证下的人才培养核心理念，符合新工科建设对人才培养的要求，因此工程教育认证可以说是新工科建设过程中一个强有力的抓手。

微生物学是现代生物科学和生物技术的起点，微生物实验也是生物工程专业的基础实践类课程，同时也是实用性很强的工具课，其独特的实验方法和技术在生物工程乃至生命科学领域中占有重要地位[3]。我院生物工程专业一直重视微生物实验的教学，为了更好地进行新工科建设和工程教育专业认证，现行的微生物学实验教学体系与方法也亟待改革。近些年，通过将微生物学实验从微生物学理论课程中进行剥离，建立独立的科学的课程体系，并结合教学方法和手段的变革，对微生物实验课程教学进行了系列的改革和探索，现就改革探索的实践总结如下。

1 以新工科建设为契机，构建科学的独立的微生物实验课程体系

目前微生物学实验课程作为微生物学理论课程的实验实践部分，开设的大多数是理论教学知识的验证性基础实验，综合性、设计性实验内容偏少。虽然基础实验内容较多，覆盖的知识面较广，但是对学生来说，只能得到实验操作技能的最基本的训练，甚至多数同学仅停留在实验操作层面，不问对错，不计结果，实验报告相互借鉴，千篇一律，缺乏思维创新性训练和应用实践的锻炼，实验教学效果不甚理想。

因此，传统的实验教学模式亟待变革，我们将微生物实验课程进行独立设置，独立考评，微生物学实验不在是理论课程学习效果考核的依据。对实验教学内容进行重新设置，增加综合性和设计性实验比例，在微生物实验课程体系创建过程中，突出微生物实验技术学的特点，突出学生综合创新能力的培养。整个实验内容分为三大部分：基础性实验，综合性实验和设计性实验，其中后两者占比达到60%以上。基础性实验将着重赋予学生基本的微生物实验技能和方法，而以往的验证性实验将整合到综合性实验或设计性实验中去，作为综合性或设计性实验的一部分。综合性实验内容涉及微生物学的综合知识或与微生物学相关的专业知识，需要学生在掌握一定基础知识和基础实验技能后，运动一门或多门课程知识，对实验技能和实验方法进行综合运用的一种复合性实验；设计性实验一般是安排在微生物实验学习的后期，学生具备微生物学理论知识，熟练掌握微生物实验的基本技能。老师下达实验课题任务，包括实验目的和原理，由学生自主设计实验方案，以4～5人为小组，自己动手完成实验，观察并记录实验现象和数据，并分析实验数据，自主解决实验中可能遇到的问题，最后形成科学规范的实验报告。设计性实验，需要学生在实验过程中对知识进行消化、吸收、重组，不仅提高了学生对微生物实验课的学习兴趣，变被动接受为主动索取，从而让学生真正体会实验研究的过程是怎么一回事。

2 以工程教育认证为抓手，构建能力导向的实验实践教学体系

2016年，我国成为“华盛顿协议”的第18个正式成员国，标志着我国工程教育认证进入一个新的发展阶段[4]。微生物实验是生物工程专业的基础实践课程，具有基础性、技术性和应用性等特点，为后续专业实践课程的开设奠定基础，因此微生物实验教学质量将直接关系到学生专业综合能力的培养乃至毕业质量。

为适应工程教育认证对人才培养的要求，落实OBE的教育模式“以学生为中心，以产出(成果)为导向”，采用“以学生为中心，以生物工程相关的微生物学问题为引导”的教学方法，着力推行研究实践性学习。独立设置的微生物实验课程通过增加综合性实验和设计性实验的比例，注重学生自主分析问题和解决问题能力的培养，强化学生创新性思维能力、自主学习能力的培养，并通过4～5人的团队合作模式培养锻炼团队解决问题的实践能力。学生在解决问题的同时，也是对其所学理论知识进行再消化吸收，并以解决问题的实践能力对知识进行再输出。

3 以OBE教育模式为指导，建立实验实践过程评价体系

与传统的教学模式不同，工程教育认证是基于“学习产出”(OBE)的新的教学模式，是一种行之有效的、可测量的、先进的、基于学生学习结果的教育模式，是面向培养目标又确保培养目标实现的有效模式[4]。微生物实验课程作为技术性和应用性很强的课程，应该以学生动手能力的表现和实验效果为评价指标。学生学习效果的评价不能像以往一样以学生提交的一纸实验报告为依据，特别是新课程体系设置的综合性实验和设计性实验。因此，亟需建立一套科学的实验实践学习过程评价体系。

针对综合性和设计性实验的过程评价，要增加实验前，实验中和实验后三个环节的学习过程评价体系。实验前，学生结合所学知识查阅文献，实验方案并自己动手完成实验准备阶段；实验中，学生自己动手操作，完成实验操作过程并自主解决实验中可能存在的问题，记录实验现象和原始实验数据；实验后，学生自主完成实验数据分析，实验结果分析与总结。最后撰写实验报告要求从设计到实施再到结果分析总结均要有原始资料和分析结果。在整个过程中，教师有三个任务：(1)下达实验任务；(2)提供实验咨询，并点到为止；(3)实验过程与结果的最后评价。一改传统微生物实验中，教师冲在前，学生跟在后被动参与的局面，充分调动学生的能动性和创新力，激发学生对专业实验和对科学研究的兴趣。因此，建立合理的学习过程评价体系有利于帮助学生树立正确的科学观，对培养学生独立分析解决问题的工程实践能力具有重要意义。

4 结 语

新工科建设为我国工科教育指明了道路和方向，对人才培养提出了新的要求[5]。工程教育认证为新工科建设提出了一条切实可行的途径。因此在专业课程建设和改革中积极融入新工科理念，并以更快的速度、更高的标准落实工程教育认证工作对新工科建设具有重要意义。微生物实验课程是生物工程专业的基础实践类课程，是生物工程专业学生专业实践能力培养的基础和起点。微生物实验课程教学改革同样是一项长期的探究性的工作。以新工科建设为导向，以工程教育认证为推力，通过不断的改革、实践、总结，到再改革、再实践、再总结，才能在微生物实验课程教学中改变学生被动的学习模式，化被动接受知识为主动索取知识，充分调动学生的主观能动性，培养学生对专业知识的自主学习能力，理解创新能力和应用实践能力。