专业认证背景下生物工程综合训练课程的探索与实践

韩春艳，牟利辉，刘志伟，许 衡，姚琼凤

（嘉应学院 生命科学学院，广东 梅州 514015）

新工科的概念自2017 年被提出并产生广泛影响，为基于国家战略发展需求、国际竞争新形势的工程专业教育改革指明了方向[1-2].而工程教育认证则是指由工程教育专业认证机构组织相关专家对工程技术领域的专业教育质量是否达到标准的一种评价过程，是促进工科专业化培养体系优化，提升教学质量和国际竞争力的重要途径[3].同时，随着新工科建设与工程教育改革的逐步推进，中国高等教育面临新的挑战.在充分理解新工科内涵的前提下，以专业认证为契机，在实践中探索适合学校校情的教学实践改革势在必行.近年来，围绕新工科建设和工程教育认证要求国内很多高校从以工程训练为核心的大学生综合创新能力提升的教学策略等方面进行了深入有效的研究和探索，为提升大学生综合创新能力提供了参考依据[3-7].1嘉应学院作为一所地方本科院校，多年来为梅州地方发展培养了大量的应用型人才.而生物工程专业作为嘉应学院唯一的国家级综合改革试点专业，专业建设始终走在同类专业的前列.为满足新工科背景下地方产业对应用型、创新性人才的需求，提高学生实践创新能力，生物工程专业在修订培养计划和完善课程体系时，增设了生物工程综合训练课程.其是将生物工程多种技术串联起来、整合多门核心专业课程设计的大型的、系统化的一门综合性专业实践课程.该课程安排在大学三年级下学期开设，遵循综合性、创新性和开放性原则，以真实产品生产为载体，从产品研发到运行的整个生命周期中，要求学生都以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式进行工程学习.为了达到该校生物工程专业复合型、应用型的培养目标，更好地服务地方产业.将其教学目标设定为培养学生除具有生物学背景外，还需要具有良好的工程素质、实践能力和工程应用能力.并从课程目标设立、教学内容设计、实施及考核等进行深入的实践和探索，以期为地方性院校的人才培养提供参考.

1 确定课程目标及对毕业要求的支撑

首先组织业内专家及专业教师召开专题研讨会，研究制定课程标准，确定该课程的课程目标及其对应支撑的毕业要求指标点.制定课程目标具体如下：（1）能够利用生化技术、化工原理及工程制图等专业核心课程的基本科学原理和方法正确表达生产过程遇到复杂的工程问题，并寻求相应的解决方案；（2）基本能够设计满足特定需求的系统工艺流程，并能够在设计环节体现出一定的创新意识；（3）能够基于科学原理通过文献调研和分析复杂工程问题，选择研究路线并设计实验方案；同时能对实验结果进行分析和解释得到合理有效结论；（4）具有工程工具运用能力，团队合作能力、书面表达与口头沟通能力.课程支撑的毕业要求指标点及对应的课程目标（见表1）.

表1 “生物工程综合训练”课程对应支撑的毕业要求指标点及课程目标

2 教学内容设计

实践教学不仅是工科专业教学体系重要的组成部分，同时也是培养学生专业技能的重要手段，是培养学生分析问题、解决问题能力及创新能力的最有效途径[3].本课程遵循成果导向（Outcome-Based Education，OBE）的工程教育理念，以综合性、系统性、研究性、应用性为构建思路和原则，采取产品研发任务为主线、教师主导、以学生自主探索为核心的教学模式，充分调动学生主观能动性，树立工程意识，提高知识运用的综合和融合能力.为此，整个教学过程分为四个阶段.

第一阶段：组织团队及确定选题方向.首先专业负责人对本课程的开设意义及课程目标进行解读，随后生物工程系具有工程背景的教师根据自身研究方向或企业相关技术工程师根据生产中的实际工程问题，对在生物工程相关产品的设计、生产和研发等方面进行详细介绍.并以产品开发为切入点，引导学生了解相关研究背景，其中包括综述文献、行业背景资料以及相关专业书籍与线上资料等.要求学生根据兴趣自发组织4 至5 人研发小组，确定指导教师.在老师的指导下查阅行业背景资料初步确定选题方向.

第二阶段：制定具体方案.根据选题方向，要求学生以产品开发为目标、研究项目问题为导向，针对当前市场需求及问题，综合所学的专业知识，主动查阅文献，初步提出方案；并能进一步针对项目中可能遇到的复杂工程问题完成需求分析，查阅文献及相关法律、法规，综合考虑各种专业与非专业约束的条件下，提出明确设计方案，规范撰写设计报告.并确定成员分工及任务，培养团队合作意识.

第三阶段：项目实施.实验开始前指导教师应对学生进行岗前培训，包括熟悉实验室的准入和申请制度，要求学生必须严格遵守实验室各项安全管理规则，认真检查所需仪器和实验材料，掌握一般消防器材的性能和使用方法等.方案实施过程中要有详细记录，并定期向指导教师汇报项目进展.同时需要注意安全、环境等方面的相关问题，要求学生能运用工程管理原理对项目进行系统管理并以经济决策原理核算实验成本.

第四阶段：项目总结及汇报.要求项目团队成员共同讨论和分析实验数据，并结合相关文献资料得出有效结论.同时对实验过程中安全防范措施落实、资源有效利用及项目实践预期对社会与环境的影响做出客观评价，最后撰写项目总结报告.由生物工程系主任组织，全系教师并邀请业内工程师进行项目答辩并展示项目成果.全体学生均需参加的项目答辩，根据各小组的产品展示及汇报情况进行评分.要求学生能详细说明产品性能、生产流程及应用前景，并能流利回答老师提出的相关问题.

3 课程评价体系的改革与探索

传统教学过程中，课程成绩主要由授课教师进行评价，评价方式也较为单一片面，导致无法从成绩中真实反映学生各方面的能力.为此，生物工程综合训练课程尝试实行基于OBE 导向的教学评价，对课程成绩的评价机制进行了调整和优化.将文献查阅和分析、项目方案设计和实施以及团队成员交流沟通、协作等形成全面的过程性评价，归纳为包括平时表现、项目设计书和项目报告书三部分.而结果性考核由则项目答辩和实物展示组成，要求学生对所进行的项目设计做一个比较系统、全面的回顾和总结，包括设计思想、方案选择的依据以及在设计过程中所遇到的各种问题及所采取的相应解决方法并进一步阐述产品性能.所有评分均有由团队内成员互评、团队间互评和教师评价的多维一体评价体系，使课程结果考核从传统的实验报告评价转变成对学生文献查阅分析、项目方案撰写、实验室操作以及实验结果评价的立体考核模式.不仅考查平时出勤和实验操作情况，更注重对学生的创新思维能力、工程设计能力和解决实际问题能力的考核（见表2）.

表2 生物工程综合训练课程多维化的考核体系

4 实施效果

生物工程综合训练作为生物工程专业人才培养过程中的一门重要的实践课程，其不仅承担专业理论知识掌握、验证，还承担学生工程意识培养的任务.通过坚持以新工科建设为指向标，以工程认证为抓手，基于OBE 理念指导下对本课程进行系列改革探索与实践，极大地激发了学生学习的兴趣，学生解决复杂工程问题及团队协作能力得到全面的训练，学生工程实践能力、创新能力明显提高，保证实践环节的教学质量和效果，为培养高素质的创新性人才奠定了基础.同时，该课程教学模式的改革不仅突出学生的自主学习能力，使学生创新能力得到充分体现，也使本课程与地域经济特色有了结合的契机.如，学生提交的作品中不仅有与梅州“金柚之乡”紧密联系的“柚多多凉粉”、“柚子精油皂”以及“柚味饼干”，还有与南药相关的“祛湿活血穴位贴”和“小儿惊风煎膏剂”等.通过该课程的学习，不仅使学生能够掌握了相关基础课程的理论知识、实验方法，更重要的是在实践过程中形成分析问题、解决问题的科学思维能力，很好地激发了学生的学习兴趣，提高了学生的参与度，从而使教学质量得到较大的提升.