工程教育認證下的微生物學教學改革

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摘要：工程教育專業(yè)認證具有完整的理論體系、培養(yǎng)理念和評價標準，高等學校積極開展專業(yè)的認證工作能夠推進教學改革。在工程教育專業(yè)認證的背景和要求下，從微生物學課程角度介紹了課程目標、教學過程、課程質量評價和解決復雜工程問題能力培養(yǎng)等方面的注意事項與教學改革探索，提出了一些觀點和建議。

關鍵詞：微生物學；工程教育專業(yè)認證；教學改革

《華盛頓協(xié)議》成立的初衷是不同國家和地區(qū)之間的工程教育和工程師執(zhí)業(yè)資格的互相認同，從1989年發(fā)起至今已經(jīng)成為目前世界上最具權威性和國際影響力的工程教育本科專業(yè)學位互認協(xié)議。我國在2016年成為該協(xié)議的正式成員國，由中國工程教育認證協(xié)會具體組織實施認證工作。工程教育專業(yè)認證具有完整的理論體系、培養(yǎng)理念和評價標準，高等學校積極開展專業(yè)的認證工作能夠推進教學改革，促進國際間交流合作，提升人才培養(yǎng)的質量與水平，對落實立德樹人根本任務具有重要意義。2018年全國共有576個專業(yè)參加認證，464個專業(yè)進行了現(xiàn)場考查工作。北京化工大學是國內較早開展工程教育專業(yè)認證的高校之一，化學工程與工藝專業(yè)最早于2007年通過認證，生物工程專業(yè)2016年進行了首次認證并通過，2019年進行了第二次認證并通過[1]。微生物學是北京化工大學生物工程類專業(yè)的核心基礎課程之一，通過講授微生物學的基礎知識、基本理論及典型的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應用實例和前沿科學研究等，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，同時為學生進一步學習其他專業(yè)課程打下基礎。以參加工程教育專業(yè)認證為契機，微生物學課程進行了一些教學改革的探索與實踐，旨在進一步提升學生的創(chuàng)新意識，注重培養(yǎng)學生綜合運用微生物學的基礎知識和基本理論解決生物加工過程中復雜工程問題的能力，以適應工程教育專業(yè)認證的標準和要求。

1工程教育專業(yè)認證的核心理念和對專業(yè)課程的要求

工程教育專業(yè)認證的內涵是建立以產(chǎn)出為導向的人才培養(yǎng)體系并持續(xù)改進，核心理念包括三個方面的內容：以學生為中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)性改進，最終實現(xiàn)人才培養(yǎng)質量的不斷提高。在多年的實踐中，工程教育專業(yè)認證在學生、培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、持續(xù)改進、課程體系、師資隊伍和支持條件等七大方面形成了一套通用標準[2]。以學生為中心要求學校的教學活動面向全體學生，按照制定的統(tǒng)一標準和體系進行培養(yǎng)，最終全體合格畢業(yè)生都能達成設定的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求。成果導向要求整個教學體系圍繞合格畢業(yè)生培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求的達成來設計，畢業(yè)要求能夠合理支撐培養(yǎng)目標，教學過程圍繞達成畢業(yè)要求開展，重點關注學生的學習成果，以學習成果的評價改進教學過程。持續(xù)改進要求建立培養(yǎng)目標與畢業(yè)要求的周期性評價機制和教學過程的質量監(jiān)控機制，評價結果能夠及時反饋到人才培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)，不斷提高人才培養(yǎng)質量。

2設計合理的課程目標

在工程教育專業(yè)認證背景下，傳統(tǒng)的課程教學存在著諸多問題，例如課程組織缺乏系統(tǒng)設計、課程著重于灌輸知識而忽略能力培養(yǎng)、課程質量評價機制和教學質量監(jiān)控不完善等。工程教育專業(yè)認證面向產(chǎn)出的評價機制要求人才培養(yǎng)過程要以學生發(fā)展為中心，課程體系、師資隊伍和支持條件等要圍繞學生發(fā)展的需求設定，根據(jù)學生學習效果進行評價和改進，從而促進教學過程由知識體系向能力體系轉變。專業(yè)要以培養(yǎng)目標為基礎設定明確、公開和可衡量的畢業(yè)要求，完全覆蓋工程認證標準的十二個方面。畢業(yè)要求的分解充分體現(xiàn)培養(yǎng)目標和專業(yè)特色，各指標點的邏輯清晰且合理對應到相關課程，通過課程教學來實現(xiàn)畢業(yè)要求達成。在此基礎上，課程的教學目標要圍繞畢業(yè)要求指標點制定，形成合理有效的支撐關系，相互之間可以采取一一對應、一對多、多對一和互有交叉等多種形式，要面向學生的學習效果，有相應的教學內容和教學環(huán)節(jié)來支撐，并且能夠很好的衡量和評價。微生物學教學內容多，涉及微生物相關的各個方面，部分學生對如何學好本門課程感到困惑。課程教學要以學生“學”非教師“教”為中心，以培養(yǎng)和提升學生能力為目標，促進每個學生的德智體美勞全面發(fā)展。課程教學首先要讓學生明確本門課的教學目標，從而有針對性地開展教學活動，以課程目標為基礎開展定期評價和持續(xù)性改進。在教學過程中，通過教師悉心指導，學生能夠主動學習微生物學的基礎知識、基本理論和典型的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應用實例，能夠綜合運用相關知識，分析微生物發(fā)酵相關的復雜工程問題；另一方面，學生能夠在熟練掌握微生物生長、代謝和遺傳變異基本規(guī)律的基礎上，根據(jù)實際問題和工作需要，分析并獲得對微生物進行有目的改造方案。

3教學過程圍繞課程目標的達成開展

以學生為中心的教學理念將學生作為教學活動主體，教師在教學過程中起引導作用。課堂教學是實現(xiàn)培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求達成的重要載體，工程教育專業(yè)認證要求對傳統(tǒng)的課堂教學模式進行改革，更加關注學生的學習成果，形成學生主動學習的模式，促成教學和學習過程的持續(xù)互動改進。教學過程可采取互動式和研究型的方式，探索任務驅動和自主探究的學習模式，實施混合式教學和翻轉課堂，將學生由被動的知識接受者變?yōu)樽灾鲗W習者與自主探究者。很多高校已經(jīng)開展了線上線下混合式教學的探索，北京化工大學也建立了完善的在線教育綜合平臺，微生物學教學團隊已經(jīng)建成完整的網(wǎng)絡教學資源，包括電子版教材、課件以及全程的講課視頻等。學生能夠充分利用這些教學資源，合理安排自主學習的時間，課下也能自主及時進行鞏固，提高學習效率。學生除了在網(wǎng)絡教學平臺進行學習外，還可通過電子圖書館查閱文獻等資源，解決學習過程中的疑問和困惑。微生物學是一門理論與實踐結合十分緊密的課程，非常適合開展混合式教學和翻轉課堂教學。例如，周德慶編著《微生物學教程》的營養(yǎng)物質運輸部分沒有涉及到代謝產(chǎn)物與蛋白質等的分泌問題，教師可以就此讓學生利用網(wǎng)絡資源等在課堂外進行自主學習，當學生需要指導時，教師提供必要的支持，幫助學生便捷地獲取資源、利用資源和處理信息。在課堂教學環(huán)節(jié)，學生可以分組進行問題講解，其他學生提問和討論，教師進行補充總結，充分增加學生的互動時間，有助于增強學生的自主學習能力、思考問題能力以及團隊合作精神，實現(xiàn)以“學”為主的教育方式轉變。

4定期開展課程質量評價

工程教育專業(yè)認證的持續(xù)改進機制要求對培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求和課程目標進行定期評價，不斷推進教學改革。持續(xù)改進能夠實現(xiàn)以培養(yǎng)和提升學生能力為中心，在培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系、師資隊伍和支持條件等方面建立“評價-反饋-改進”閉環(huán)，掌握畢業(yè)生和社會需求，并對教學內容與方式等及時調整和修訂。課程質量評價首先要對課程目標的達成情況進行評價與分析，從課程角度對學生的學習效果進行評價，為畢業(yè)要求的達成情況評價提供基礎和證據(jù)。課程目標達成情況的具體評價方式可以根據(jù)實際情況選擇，采取定量評價、定性評價和綜合評價等。目前主要的評價方式還是基于各種考核環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，因此設計合理的考核方式和內容對課程評價至關重要。不管是作業(yè)、課程論文等過程考核還是期末考試，考核內容要圍繞課程目標設計，考核方式有利于判斷課程目標的達成情況，能夠覆蓋全體學生并且便于操作實施，評價標準特別是“達成”標準要細致明確，充分體現(xiàn)層次差距。例如，在期末考試設計中，每一項考核內容都要與具體的知識點和能力點相對應，命題時預先根據(jù)課程目標設定相應的題目和分值比例等。微生物學具有很強的實踐性和應用性，很多重要理論和技術與生產(chǎn)實踐有著密切關系，考試可以側重考察學生對知識的靈活運用能力和對實際問題的解決能力。課程質量評價還應該包括形成性評價。不同于作業(yè)和課程論文等過程考核，形成性評價是教學過程中為發(fā)現(xiàn)可能存在的問題、了解學生學習情況等進行的評價方式，以便教師能夠及時得到學生對教學過程的反饋，做出相應的調整，改進教學內容和教學方法等。形成性評價可以采取非正式的考試、隨堂測驗或者調查問卷的方式進行。北京化工大學的在線教育綜合平臺提供了隨堂測驗和問卷調查等功能，教師在教學過程中使用這些工具能夠非常方便地了解學生的學習效果，隨堂測驗也能夠讓學生及時知曉自己的課堂學習成效以及在班級中的成績分布，這樣也能激勵學生的學習熱情。

5重點關注解決復雜工程問題的能力培養(yǎng)

《華盛頓協(xié)議》對工程教育的基本定位是培養(yǎng)學生解決“復雜工程問題”的能力。復雜工程問題屬于高水平問題，包括多個組成部分或者子問題，有的涉及多方面的技術、工程和其他因素以及不同的利益相關群體，沒有明顯的解決方法，需要創(chuàng)造性的分析和深入運用相關工程原理才能解決。培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力，應貫穿在專業(yè)課程的教學過程中，這就要求教師在授課時要從著重于解釋原理轉變?yōu)檫\用原理，從注重“教”轉變?yōu)榻膛c考并重，逐級推進能力培養(yǎng)。學生首先能夠將自然科學的基本原理和數(shù)學建模等用于識別、表達和分析復雜工程問題，進一步能夠將多個學科的知識用于分析、設計和研究本專業(yè)復雜工程問題，最終能夠自主設計、綜合評價和有效實現(xiàn)復雜問題的解決方案[6]。傳統(tǒng)的教學模式以“教”為主，知識進行單向傳遞，學生對于知識的掌握主要是“填鴨式”教學，不利于培養(yǎng)解決復雜工程問題的能力。教師在課程講授時可以設置一些實際問題，將相關的重要知識點全面覆蓋。例如，開展項目探究式教學，設置研討題目例如“土壤中產(chǎn)纖維素酶菌株的分離、篩選、鑒定與產(chǎn)酶能力提高研究”，涉及微生物的形態(tài)、構造、培養(yǎng)基、代謝、生長、遺傳育種、鑒定等多個方面知識。通過學生自主學習與問題討論，能夠培養(yǎng)學生綜合運用知識解決復雜工程問題的能力，學生提出的某些研究思路也有可能達到“教學促進科研”的良好效果。

6結語

面向產(chǎn)出的評價機制是工程教育專業(yè)認證理念的集中體現(xiàn)，針對課程的質量評價是面向產(chǎn)出的評價機制的核心。承擔專業(yè)課程的教師需要根據(jù)工程教育專業(yè)認證的理念和標準深入思考課程建設中的相關問題，聚焦學生的學習成效，保證每名合格畢業(yè)生都能達成課程目標及其支撐的畢業(yè)要求。工程教育專業(yè)認證的理念與要求對提升專業(yè)辦學水平具有重要推動作用。當前，在高等學校爭創(chuàng)一流本科教育、建設一流專業(yè)和一流課程的背景下，廣大教師要深入落實立德樹人根本任務，對課程建設進行不斷探索和實踐，對教學內容和方式等進行持續(xù)性改進，不斷強化學生利用學科基本理論來正確認識、全面分析和綜合解決復雜工程問題能力的培養(yǎng)，必將提高我國工程教育水平，培養(yǎng)合格的工程師，為國家經(jīng)濟社會發(fā)展服務。

參考文獻

[1]陳平.專業(yè)認證理念推進工科專業(yè)建設內涵式發(fā)展[J].中國大學教育，2014（1）：42-47.

[2]宋歌.《華盛頓協(xié)議》視域下的課程體系建構理念探析[J].高教研究與實踐，2020，39（1）：60-63.

作者：李正軍 劉軍鋒 曹輝 秦培勇 單位：北京化工大學