基于OBE教育理念的生物分离工程课程教学改革与探索

孙星 唐彤彤 张微微

摘  要：能力培养是以OBE教学理念的人才培养阶段的重要指标点，也是检验高校本科教育的衡量标准。在此基础上，生物分离工程课程教学方式方法的改革也是势在必行。在从教师教到学生学的转变过程中，设计更为高效地以产出为目的的教学方式方法，要求课程目标能够支撑毕业要求相应指标点，课程内容有效实现课程目标；并制定合理的评价考核方式，对教学效果进行目标达成分析，以此结果来指导教学的持续改进。为高校同类专业的生物分离工程课程改革提供经验。

关键词：以学生为中心；能力训练；生物分离工程；课程改革；教学实践

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）33-0137-04

Abstract： Ability cultivation is an important indicator point for the intermittent talent cultivation based on the OBE teaching philosophy， and also a measurement standard for testing undergraduate education in universities. On this basis， the reform of teaching methods of the course Bio-separation Engineering is also imperative. In the process of transitioning from teacher teaching to student learning， we design more efficient and output oriented teaching methods that require course objectives to support graduation requirements and corresponding indicator points， and effectively achieve course objectives through course content. We develop a comprehensive evaluation assessment method to analyze the goal achievement of teaching effectiveness， and use this result to guide the continuous improvement of teaching. This study provides experience for the curriculum reform of Bio-separation engineering of similar majors in colleges and universities.

Keywords： student-centered; ability training; Bio-separation Engineering; curriculum reform; teaching practice

課程建设是高等学校教育教学的核心和最基本要求，也是实现人才培养的基本内容之一。在行业产业迅速发展的背景下，企业人才和岗位的需求也发生了转变，对高等教育教学提出了更高的要求。要达到这一高标准的要求，课程建设成为了关键。作为课程建设的根本途径，教学改革必须转变思想，根据学校办学定位，以工程教育认证教学理念，推进教育教学方式方法的改革与探索。

一  教学方式方法的现状

生物分离工程是滁州学院生物科学专业的特色课程，在课程结束后，学生不能将学到的生物分离技术知识融会贯通，去解决生物分离过程中的复杂工程问题，分析其主要原因有以下几个方面。

首先，教学仍然以传统的知识传授为主。在实际教学过程中，以教师讲解为主，课堂讨论互动占比小，不能将课堂上知识及时转化和理解吸收，构建系统的知识体系，灵活运用就更难上加难，导致被动地接收知识，知识技能的训练也不够，疑难问题也不能得到充分解决，不会运用生物分离基本知识去解决生物活性物质提取、分离以及纯化等工程中复杂问题，这与OBE以学生为中心、以产出为导向的教育理念相差甚远。目前的生物分离工程教学方法不能满足人才培养目标的需求[1]。

其次，教学目标和评价考核较为单一。教学的目标为了完成任务，学习的目标为了应付考试，而忽略了教学内容需要与实际的行（企）业生产相适应，更不谈解决领域中的复杂工程问题。考核方式侧重于期末的考试成绩评价，未能将过程性考核指标进行量化，分析教学知识点以及课程目标的达成度，导致不能持续改进生物分离工程的教学质量[2]。

再者，课程目标中能力培养未体现。实践能力得不到有效地锻炼。由于学时的限制，就生物分离工程这门课程，生物物质从提取到分离再到纯化一系列步骤，仅提取就需要2小时左右，这已经接近3个学时的时间，大量实验要在前期准备过程中完成，学生实践活动存在不连贯的现象，学生获取的知识是片断化的，实践操作也是如此。长期以往，系统的科研思维能力得不到有效锻炼，对课程目标中的各种能力培养就是空谈，更谈不上解决生产实际的复杂工程问题[3]。

生物分离工程是生物科学专业的重要专业限选课，也是应用性相对较高的课程。以目前的教学方式方法，既不能满足课程目标对能力目标的要求，也不能满足企业的实际需求；而且学生仅关注片断的知识点，很难达到系统或项目的层次去思考问题，知识体系与实际问题相脱节。因此根据毕业要求指标点构建的课程目标，需要更灵活多变的教学方式方法[4]。本项目针对目前生物分离工程课程教学中面临的重要问题，提出了合理的解决方法和思路，让生物分离工程这门特色课程能够真正做到学以致用。

二  已有的研究实践基础

（一）  学院实践基础

目前所属学院的食品质量与安全专业正在开展工程教育认证，所以生物科学专业也借此机会对所有课程进行有效的改革和推进。

（二）  教师个人实践基础

随着学校和院系关于工程认证重点工作的推进，教师已经了解并深入研究OBE理念，牢记以学生为中心，以产出为导向，持续改进的教育理念，同时也在积极推进这种教育理念。

这种教学法是指学生在教师有意识地培养下，能够独立解决实际复杂工程问题的全过程。在这一过程中，所有的教学内容要能够支撑课程目标制定的能力培养。学生通过自主学习或在教师指导下的自主学习，充分调动主动学习的积极性，从而有效地培养与毕业要求相适应的各种能力[5]。选择生物分离工程这门课程作为研究对象，在教學过程中融入了以产出为导向的教学法，生物与食品工程学院积极提供教学方式方法的保障条件，如具有先进的生物活性物质提取分离纯化和检测设备：包括膜分离设备、气相色谱仪、高效液相色谱和液相色谱-质谱联用仪等，能够承担综合性的各种生物活性物质的提取分离纯化过程，同时为进一步监督加强教学研究，为学生的自主学习和教师组织教学创造良好的环境和条件。

三  教学设计过程

以成果为导向，精准设计教学内容：根据课程目标反向设计教学内容，利用案例教学融入课程思政元素，聚焦学科前沿知识，最终目的是学生在课程结束后能够达到效果，也让学生将他们的学习目标聚集在这些能力培养上。这一阶段是课堂知识讲授，教师通过身边的实际案例，将生物分离技术的知识点相结合的方式，系统地传授给学生。致力于帮助学生学会系统掌握知识的能力和拓展知识的能力，使他们能够达成灵活运用知识的预期成果。

以学生为中心，灵活安排实践活动：这一阶段主要是在前期掌握课堂知识的基础上，学生进入实践能力提升过程。以学生为中心的课程教学设计，是在充分考虑学生的个体差异基础上，保证每位学生都要达成最终的教学目标，得到充分展示自己的机会。教学实验安排上，以综合的设计实验为主，从实际项目入手，将生物各种分离技术有序地整合在一起，从实验设计到实验过程及最后实验分析，自主组队，团结互助，充分激发学生的自主学习热情，既巩固了其基础理论知识，又锻炼了其基本操作技能，还训练了其科研思维，培养了学生分析问题和解决问题的能力[6]。

加强过程考核评价，完善课程评价体系：对教学所有过程进行量化，包括课堂表现评价，测定性评价，实验定性评价和期末考试性评价等。在考虑个体差异的基础之上，制定合理的评价体系，在有效掌握学生学习的动态过程中及时评价，可以实现教学过程中的及时修正。不再区分学生的高低，确保每位学生都能在课程结束后达到学习效果。

加强教学队伍建设，持续改进教学方式方法：加强教师队伍建设，有效推进教师教学质量文化意识，聚集学生能力的产出，跟踪学习过程，积极开展形成性评价，及时修正教学过程偏差，并加以改进。在专业工程教育认证大背景下，质量保障体系尤为重要，所有的教学活动必须在有效地监控下，才能对教学过程的信息和数据进行分析，从而达到持续改进的目的。以质量控制点为重点，在执行过程与监督过程形成一个循环闭合的教学活动。

四  教学实施过程

坚持立德树人根本任务，按照学院推行的工程教育专业认证标准，坚持以“以学生为主体，成果为导向，持续改进”的教学理念。优化课程内容，突出学生能力培养；根据专业培养目标和教材特点，深入挖掘和贯穿课程思政元素；注重实践教学，根据理论知识设计可操作的、综合的实验实训内容，既做到知识点碎片化，又保持课程完整知识体系。实验教学是实现课程目标中实践能力培养的重要途径，在此过程中，学生将学到的理论知识，外化于实际操作过程，要求学生态度认真、原理清楚、方法正确、数据准确和实验报告工整等，充分锻炼学生各项能力。生物分离工程实践课包括3个课程综合性实验，包括槐米的粉碎及超声波浸提、从番茄中提取番茄红素和β-胡萝卜素、银杏黄酮的大孔树脂吸附及解吸。在教师的指导下，按照实验指导书要求，学生独立或分组完成，并提交实验报告。改革课程评价方法，从传统的试卷评价方式，向“过程+结果”的评价转变，注重学习过程，综合评价每个学生的各项学习内容，使学生的学习情况及结果评价更加公正、客观。

利用泛雅平台建设课程，完善课程介绍、课件、试题库和参考资料等资源建设。引导学生充分利用线上资源，开展线上、线下混合式教学实践。运行班级5个，学生总数190人，截至2023年6月已累计页面浏览量38 641次，互动次数11次。实现课堂内外进行自主学习和练习。

课程结束后，通过网上资源发布调查问卷共11题，调查内容包括课程的难度、实验环节设计的合理性、激发学科兴趣、线上资源建设、是否精心备课、听课状态、能力锻炼、未来努力方向、教学效果和课程建议等。学生答题率为100%，并对每部分内容都给予较高的评价，也提出合理性建议和意见。例如：①你认为课程的实验环节设计是否合理？能否锻炼实践能力？有93.7%的学生给予肯定回答。②你对本课程的实施有什么具体意见或建议？有学生提出可以增加翻转课堂教学环节的次数和实践课程的学时等。这些意见和建议有利于在后期课程建设中持续改进。

五  教学设计实施效果

（一）  课程目标达成度分析

根据对应的毕业要求内涵指标点制定课程大纲，细化分解课程目标，通过课堂表现评价、检测性评价、实验性评价和考试性评价等制定评价标准，考核学生对课程目标的达成情况，一般认为超过目标达成度0.70达到预期学习效果，未达目标达成度0.70的认为没有达到预期学习效果，需要持续改进[7]。

由图1可知，2018级学生该课程3个课程目标达成度分别为0.712、0.742和0.726，平均为0.727。2019级学生该课程3个课程目标达成度分别为0.796、0.778和0.736，平均为0.770。2019级学生的课程目标1的达成度为0.796，明显高于2018级学生的课程目标1的达成度0.712，高出11.80%。其他两个课程目标2019级也明显高于2018级。从持续改进的措施实施效果，可以看出2019级学生取得教学效果好于2018级学生。

图1  2018—2019级学生生物分离工程课程目标达成度情况

（二）  单个学生各个课程目标达成情况分析及改进措施 2018—2019级所有学生参与评价个体课程目标1达成度情况见表1，课程目标1优秀的学生从2018级的0人增加到2019级的8人，优秀比例从0%增加到16.33%；另外，2018级学生目标1达成不合格的同学数量相对较多，有8名学生。分析主要原因：仅片断式地学习知识点，考虑因素不全面，不能将所学到的知识综合运用在解决复杂实际生物分离工程问题的能力上来。针对上述问题后期持续改进，从身边实例入手，筛选教学案例，合理设计教学重点内容、增加课堂讨论等手段加强学生对相关知识点的认知和解析。经过实施有效措施，课程目标1的达成度在2019级有明显改进。

表1  2018—2019级学生生物分离工程课程目标1的达成度情况

2018—2019级所有学生参与评价个体课程目标2达成度情况见表2，从该目标的达成度上看，学生对课程目标2掌握程度较好，2019级有6人达到优秀，比2018级多5人，所占比例从2%增加到12.24%；良好的比例增加了10.24%；及格比例降低了9.76%，说明2019级学生比2018级学生取得了更好的成绩，另外2018级和2019级分别有4人和2人目标达成度低于0.6，不合格。不合格的主要原因：同学综合运用知识解决复杂实际生物分离工程问题的能力仍有待加强，针对上述问題后期持续改进，通过学习通智慧教学手段，通过课前预习和课后作业，引入生物分离实际工程问题，通过案例分析，加强学生灵活运用生物分离的原理知识的能力。

表2  2018—2019级学生生物分离工程课程目标2的达成度情况

2018—2019级所有学生参与评价个体课程目标3达成度情况见表3，优秀学生比例偏少，部分学生对系统性、综合性的基础知识体系缺乏构建能力，不能考虑综合的影响因素，对综合性实践操作能力欠缺。针对上述问题后期持续改进，通过增加真实项目设计和实践操作。2个班级的达成度比例变化不大，说明现有的教学方式，没能发挥更好的作用，需要进一步研究更好的措施，激发学生的学习主动性。

表3  2018—2019级学生生物分离工程课程目标3的达成度情况

六  教学反思

2018级课程目标达成度情况总体描述：从卷面上看，名词解释、简答题、论述题答题较好，说明了学生对本门课程尤其是概念知识点掌握程度较好，填空题、计算题、设计题失分较多，说明同学对概念掌握程度不好，设计能力有待加强。课程目标1达成度为0.712，课程目标2达成度为0.742，课程目标3达成度为0.726，课程目标平均达成度为0.727（大于目标达成度0.700），达到了预期教学效果。2019级课程目标达成度情况总体描述：从卷面上看，名词解释、简答题、论述题答题较好，说明了学生对本门课程尤其是概念知识点掌握程度较好，填空题、综合题失分较多，说明同学对概念掌握程度不好，综合运用能力有待加强。课程目标1达成度为0.796，课程目标2达成度为0.778，课程目标3达成度为0.736，课程目标平均达成度为0.770（大于目标达成度0.700），但是每个目标的优秀比例相比较去年有很大的进步，达到了预期教学效果。

持续改进：生物分离工程是一门实践性很强的课程，普通的课堂教学局限性很大，如果能把课堂搬到生物分离工程现场，可能取得更好的效果。后期的教学更多借助网络信息等多种手段，结合生物分离工程网络课件，触发学生学习的兴趣点，加强与学生的互动；结合课程联系企业，让学生在具体工程项目中学习。

参考文献：

[1] 孙星，安建鲁，尹帝，等.OBE教育理念下的新型食品发酵工艺学课程线上线下混合教学设计[J].中国食品，2022（19）：72-75.

[2] 康昕.把握高校研究性教学推进学生课堂教学方法改革[J].产业与科技论坛，2020，19（18）：193-194.

[3] 高云涛，武圣君，赵晓东，等.高校教学方法改革探究——以心理学为视角[J].高教学刊，2022，8（27）：142-145.

[4] 宋薇.信息技术在高校教学方法改革中的对策探讨[J].天津职业院校联合学报，2021，23（12）：60-64.

[5] 罗永有.大数据背景下高校教学方法改革模式探究[J].数字通信世界，2019（6）：253-254.

[6] 蔡忠兵，葛新斌.高校教学方法改革“落实难”的利益因素剖析[J].黑龙江高教研究，2018，36（6）：37-40.

[7] 朱双杰，苗文娟，刘丹，等.课程目标达成度评价方法研究与实践——以“食品加工原理”课程为例[J].滁州学院学报，2021，23（2）：118-123.