工程教育下生物技术产品检验课改革

工程教育下生物技术产品检验课改革

[摘要]在工程教育专业认证背景下,积极探索应用技术型地方本科高校的专业课程改革。生物技术产品检验课程以“学生中心、产出导向、持续改进”教育理念为指导,进行多维度课程改革实践,包括结合地方企业需求调整课程结构、优化教学内容,采用线上线下一体化案例教学新模式,依据教学目标达成情况改进教学评价机制等。课程改革实践注重提升学生工程意识和职业素养,为培养更多的合格生物工程领域卓越人才作出贡献。

[关键词]工程教育专业认证;生物技术产品检验;线上线下一体化案例教学;课程目标达成;工程意识

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度,能够加速高校的国际化进程和通识化教育,是保证工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求。工程教育认证的持续深入推广,对地方高校的转型发展产生了深远的影响[1]。南阳理工学院是豫西南唯一一所理工科院校,2016年获批河南省示范性应用技术类型本科院校,近年来,学校大力推进专业认证工作,加强专业内涵建设,提高人才培养质量,“学生中心、产出导向、持续改进”的理念正逐步贯彻到人才培养全过程。2020年,南阳理工学院生物工程专业的工程教育专业认证申请被受理,《生物技术产品检验》课程是生物工程专业方向必修课,开设于第6学期,授课包含讲课32学时,实验32学时,具有很强的实践性,在培养学生的工程意识、锻炼学生解决问题的能力方面起到重要作用。本课程以“学生中心、产出导向、持续改进”教育理念为指导,按照“亲近产业、面向应用、强化实践、凸显能力”原则,从教学内容、教学方法、教学评价等方面进行了课程改革实践。

1教学内容改革

1.1教学内容改革要结合地方企业发展需求

南阳理工学院始终坚持地方性、应用型、开放式的办学定位,植根南阳、服务河南、面向全国,走产教融合、校企合作的开放办学之路。河南是农业大省,生物质资源丰富,生物发酵产业在我省经济发展中占有举足轻重的地位,生物技术产品检验是生物类产品工业化生产的保障。为了能够更好的服务于地方经济发展,拓宽本专业学生的就业范围、提高学生的就业质量,本课程团队与本省典型生物技术企业进行深入沟通,把握企业对专业人才的需求,确定岗位所需能力,并在此基础上,对课程教学内容进行调整、简化与补充。《生物技术产品检验》以往教学内容是按照检测方法分章讲解,在每种检测方法下再进行相关方法应用于相应生物产品的介绍,这样的布局能够保证学生掌握不同分析手段的特点、方法的基本原理等,但会造成对生物产品检测的割裂与不连贯性,学生掌握的是方法本身,而看不到生物产品一条龙的检测全貌,不利于学生融会贯通地利用知识解决实际问题。教学内容改革后,在原来教学内容的基础上,以生物产品进行章节分类,检测手段为辅,强调对企业生产前原、辅材料的检测、生产过程中对半成品的检验和生产完成后对终产品以及生产废水的检验分析,从而达到在生产各个环节保证生物产品安全的基本要求。通过这些教学内容,让学生对未来的工作对象有初步的了解,能够更快的适应以后的工作环境,进而满足企业对人才的知识结构和适应能力的要求。

1.2教学内容改革要培养学生工程意识和职业素养

我校生物工程专业毕业的学生就业于企业后,主要从事产品设计、制造、营销、生产管理、检测和生产服务等工作,他们只有具备了较强的安全意识、质量意识、经济效益意识、创新意识、工程哲学意识、科学意识和环境意识等现代工程意识,才能在企业发挥重要作用[2]。以往的课程实验内容多为验证性实验,这就导致了学生工程意识不足,在产品检验及生产过程中不能提出科学的、创新的见解,更不能从企业长远发展的角度思考问题和解决问题。本次实验教学内容改革主要集中在两个方面,一是实验方法的选择更具有自主性。针对某一生物产品的检验,不拘泥于老师指定方法,在基本耗材试剂具备的前提下,适当给予学生选择的权利,依据实验室现有条件选择多种方法进行检验。例如,“碳水化合物中还原糖检测”实验中,学生可自由选择“斐林试剂法”、“二硝基水杨酸(DNS)分光光度法”和“砷钼酸比色法”,实验结果后还需对检验效果进行有效评估,从安全性、经济性、科学性、环境友好性等方面对不同方法进行比较。通过这样的教学改革,使得学生能够依据生物产品的特点,选择恰当的仪器,信息资源、工程工具并能理解其局限性。二是以项目为导向。在原有实验课程的基础上,结合具体科研项目,适当补充涉及解决复杂工程问题的设计性、综合性实验。例如,依托河南省豫酒重大专项—“豫酒品质提升关键技术及装备研发与产业化”,学生们在充分了解豫酒振兴政策背景以及白酒酿造工艺特点的前体下,对白酒功能微生物筛选,高通量微生物多样性分析,酒醅、窖泥环境因子检测,白酒挥发性风味物质成分分析开展综合性大实验。实验过程中,以团队的形式进行管理,学生作为团队成员或者项目负责人的角色进行沟通、交流和团队协作,培养学生在解决复杂生物工程问题的创新意识的同时,遵守职业道德和规范。

2教学方法改革

肺炎疫情已然对传统教学模式产生了革命性影响,后疫情时代,线上线下混合教学模式将成为未来授课的主流模式[3-4],在这样的形势下,对于兼有理论与实验的课程提出了巨大的挑战。本课程改革在以往线下案例教学的基础上,探索线上线下一体化案例教学新模式。

2.1案例资料准备

依据《生物技术产品检验》各章节内容,构建思维导图,划分知识模块,典型案例的选取必须来源于实际工厂生产、科研项目或者大学生实习实训等实践活动。选取的案例要与课程教学内容相一致,简单易懂,且可以适度扩展讨论,解决方案不唯一,能应用到学生已掌握的知识,激发学生学习兴趣。例如,与样品采集理论课相关联的案例设置为结合豫酒重大专项,宋河酒业有限公司采集酒醅、窖泥等样品;密度法理论课程相关联的案例设置为结合精酿啤酒创新工场实际生产,啤酒质量控制;气相色谱法分析法理论学习相关联的案例设置为依托南阳市重大专项课题—“南阳红谷黄酒传统酿造工艺创新及主要功能成分研究”,黄酒发酵过程中的挥发性风味物质检测等。

2.2案例分析课前准备

教师采用学习通、雨课堂、微信群等网络平台构建线上学习资源库,案例,推荐拓展资料以及线上解答学生提问。学生工作主要包括了解案例分析背景,查阅资料,上传相关视频、图片、文献等资料丰富线上平台资源库,提出案例分析疑问,在教师的协助下,小组展开充分的讨论,初步形成案例解决方案。教师在解疑过程中,注意把握尺度,可以适当引导,但杜绝提前“解密”。例如,在解决啤酒质量控制案例中,可提醒学生啤酒检测指标主要包括啤酒的酒精度、色度、浊度、苦味物质、双乙酰、氨基酸以及啤酒的外观浓度和实际浓度等,具体检测方案务必由学生自主学习研究形成。

2.3案例课堂讨论

案例分析主要采用线下课堂面对面讨论的形式,这样更具有紧迫感和竞争性,学生注意力容易集中,充分体现以学生为中心,能够明显提升案例教学效果。课堂上,以小组为单位在规定的时间内进行案例解决方案阐述,然后进入质疑和论证阶段。此环节中,教师的身份是主持人和组织者,可提出针对性的问题适当参与,也可提出新的延伸问题进行引导。例如,第二章“分析检测的基本知识”教学内容设置的是“白酒酒醅、窖泥样品采集”案例,各小组在课堂上从样品采集前准备、样品采样点设计、样品记录与保存等多个角度进行案例分析阐述,质疑和论证环节讨论的焦点集中在样品采集前准备的工具是否恰当、周全,样品采样点设计是否具有代表性,样品保存方法是否得当等。教师提出的针对性问题为样品采样点设计是否考虑到后续实际工作的开展,比如工作量或者经费问题。教师提出的延伸问题为如果实验目的发生变化,样品采集工作哪里需要发生变动。通过这样深入、热烈的发言和讨论,学生扩展和深化了对案例的理解程度,进一步夯实理论基础。待全部讨论结束后,教师进行归纳总结和问题梳理,这个环节十分重要,它能够将原本凌乱的、碎片式的知识点转变为有条理的、系统的体系,同时也能将学生的注意力引导到方案的合理解决上来。

2.4案例学习反馈

学生依据课堂案例讨论对方案进行修改并在线提交,教师依据初始方案、课堂答辩行为表现以及方案终稿进行成绩评价。在学习反馈环节,不是单纯的教师给分,学生被动接受,而是充分的利用微信群、雨课堂等留言区进行充分的思想碰撞,教师要给出成绩评定的具体依据,增强学生对教师的信任感,同时针对优点与不足给予学生中肯的表扬与鼓励,充分发挥线上无障碍沟通优势,营造良好的学习氛围,实现最大范围的知识共享。学生通过独立思考、答辩讨论,师生互动以及成绩反馈多个环节,实现了从被动学习到主动合作、主动沟通的自主研究性学习的转变,教学效果显著提升。

3考核方法改革

传统的《生物技术产品检验》的考核内容包括期末试卷成绩、实验成绩以及平时成绩,分别占总成绩的60%、30%和10%。实验成绩评定标准由课前预习、实际操作以及实验报告三部分组成,平时成绩主要参考出勤和平时作业。这样的考核方式不够科学合理,评分细则不清,不能体现学生对知识的真实掌握程度,也不能反映学生工程能力,更不能激发学生的学习积极性。改革后的《生物技术产品检验》课程考核缩减了笔试卷面成绩,增加了实验成绩以及平时成绩所占比例,分别为40%,40%和20%。实验成绩增加了关于自主选择实验方案成绩、实验结果讨论表现以及创新意识评估。平时成绩增加了课堂表现成绩所占比例。课堂表现成绩主要构成包括随堂测试成绩、课堂提问与讨论成绩以及案例分析成绩,其中案例分析成绩以初始方案、课堂答辩行为表现以及修改后的方案成绩三部分组成。课程结束后,按照工程教育专业认证要求,充分利用“毕业要求达成导向的教学质量评价与学生发展跟踪系统”形成课程达成评价报告,依据报告中的教学产出定量分析结果、教学目标达成定量分析结果以及课程支撑观测指标达成定量分析结果进行课程总结,并提出基于教学目标达成的持续改进方案。

4结语

《生物技术产品检验》课程改革坚持“学生主体,教师主导”的原则,在充分调研的基础上,准确把握企业对专业人才的需求情况,确定岗位所需的能力,明确制定学生学习产出目标,结合企业需求优化教学内容,尝试新的教学方法,改进教学评价机制。课程改革实践为探索如何更好的培养学生的工程意识和思维方式,锻炼学生的知识整合能力、语言表达能力和与他人协作的能力做出积极的努力。

作者:王春艳 何际芳 王莹 宋建阳 于海彦 单位:南阳理工学院生物与化学工程学院 南阳理工学院土木工程学院