基于工程教育专业认证下的生物反应工程课程教学改革

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　　摘要：为了满足工程教育专业认证的要求，分析了生物工程专业开设的生物反应工程课程教学工作的不足，从教学内容、教学形式、考核方式三方面对生物反应工程课程的教学改革工作进行了初步的探讨，为进一步提升教学水平提供了参考。
　　关键词：生物反应工程；工程教育专业认证；教学改革；生物工程
　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）34-0123-02
　　一、围绕重点，合理安排教学内容
　　随着经济全球化的不断深入，专业工程技术人员的全球性流动，要求专业工程技术人员具有全球认证的专业工程师资质，这就进一步要求高等教育部门具有专业的工程教育能力。《华盛顿协议》是国际工程学士学位专业鉴定、相认协议，国际化程度最高，国际上最具权威、体系最为完整的工程教育专业互认协议[1]。随着2013年中国加入《华盛顿协议》，标志着我国工程教育认证工作正式与国际接轨。工程教育专业认证是由专业认证机构针对高等教育机构开设的工程类专业教育实施专门性的认证，是国际通行的工程教育质量保障制度[2]。工程教育专业认证为我国高等教育实现国际化，与世界接轨带来了前所未有的机遇，也对我们自身高等教育水平提出了新的要求。工程教育专业认证体系提出的系统性成果，全面、详细地阐明了学校定位、培养目标、毕业要求、课程体系、教学活动、师资及教学资源之间的关系，同时要求每一门课程在课程设置、教学内容、教学形式、考核方式等方面都必须进行相应的改革。生物反应工程既是专门研究生物催化剂参与反应过程的工程学科，又是一门以生物学、化学和工程学等多种学科为基礎的交叉学科[3]。它以生物反应动力学和生物反应器为主要内容，综合运用传递过程原理、过程动态学及最优化原理等化学工程学以及设备工程学方法，进行生物反应过程的工程分析和生物反应器的设计、放大。生物反应工程这门课程被许多高校定义为生物工程专业的核心课程，该课程具有很强的交叉性和综合性，是培养学生分析、解决复杂工程问题等工程能力的重要课程。同时，本课程涉及物理化学、生物化学、化工热力学、传递过程、优化与控制等学科领域，基础知识结构要求全面，授课内容多而复杂，如何合理安排授课内容，以什么样的形式来完成授课，采用何种方式完成考核是提高本门课程教学质量的关键。因此，本文中我们将以工程教育专业认证成果要求为导向，对生物工程专业开设的生物反应工程课程进行教学改革方法和模式的初步探索，从生物反应工程课程的教学内容、教学形式以及考核方式三个层面提出具体的改革措施，以期为提高生物反应工程教学质量提供具有实际意义的思考。
　　二、围绕重点，合理安排教学内容
　　以工程教育专业认证要求为导向，修订课程教学大纲，合理安排教学内容。生物反应工程以生物反应动力学为重点，研究生物反应速率及其影响因素之间的关系，所涉及的反应速率包括酶催化反应、细胞催化反应及固定化催化反应的速率，影响因素包括反应器操作和反应器内的传递与混合，反应器为生物反应提供了场所，生物反应器的设计与放大就显得必不可少了。上述内容是生物反应工程课程的主要内容。开展教学活动应由简入繁，例如：均相反应动力学，即从酶催化反应动力学与细胞催化反应动力学入手。此部分内容在生物工程专业所学的生物化学、酶工程等课程中都有涉及，学生容易入门和学习，先开展这部分教学有利于后面的学习。难点内容的教学时间应适当增加，并配合相应的实验教学。例如：生物反应器的传递与混合特性，此章节涉及大量的流体混合和传递内容，尤其对于没有修习过化学反应工程的学生来说难于理解，对工程知识应让学生加强记忆，同时增加溶氧和停留时间分布测定等实验教学，在实验中增加学生对知识的理解和应用，更重要的是增加学生对复杂工程问题的认识和分析能力，及时补充更新教学内容。生物反应工程领域的研究发展迅速，理论更新速度快，应及时在教学内容中补充新的研究成果，让学生紧跟时代步伐，激发学生对科学的热情。通过以上教学内容的安排，增强学生对工程知识点的学习，培养学生的工程应用能力，从而实现工程教育专业认证的目标和达成度的要求。
　　三、激发学习热情，教学形式多样化
　　要达到工程教育专业认证的目标，必须通过多样化的教学形式激发学生的学习热情，使得教学过程得以高质量地完成。为了使学生能够更好地理解和掌握课程内容，可以采用现代化的教学手段，但由于课程中有一些表观动力学过程难以理解，应参考多本数目制作图文并茂的课件，必要时可增加动画展示。同时，课程中存在较多的公式推导，对于此部分内容可采用传统的板书教学，这样能够集中学生的注意力。在这些传统教学形式的基础上，可采用一些教学形式，如“反转课堂”[4]，对于部分章节，选取难易适当的部分，让学生先自学后作为主讲来进行课堂展示，此方法可实现“以学生为中心”[5]的教学理念，有利于激发学生的学习动力。此外，对于生物反应工程这种应用性极强的工程类学科，适合开展“研究导向型教学”[6]模式，可让学生参与生物工程专业研究工作，开展专项课题研究。例如：通过发酵过程控制项目的开展，让学生理解和运用发酵罐操作模型相关知识，让学生学会识别、分析和解决发酵生产中的相关问题。这些新型的教学方式，将会对学生学习兴趣的激发起到积极作用，同时培养学生科学的思维能力。在开展教学活动中，通过发挥传统教学形式知识输送明确、直接的特点，让学生快速接收相关知识，再通过新型的教学形式，让学生学会思考和理解知识以及应用知识，掌握工程能力。通过多样的教学形式，让知识不再是书面知识，变成分析、解决问题的工具，最终达到培养学生良好的学习、思维能力的目的。
　　四、培养能力，考核形式需科学
　　目前，本教研组对生物反应工程这门课程的考核仍采用以试卷考试为主的方式，两次期中考核、一次期末考核，占比70%，平时考勤和作业占比30%。这样的考核方式更多的是考查学生对于知识的记忆情况。对于生物反应工程这门应用价值强、对工程实践能力培养作用大的课程而言显得有些不足，应更加注重对学习能力和工程应用能力的考核。课程知识的考核仍然可采用平时考核、课堂提问、期末考试等形式，实现多次、少量、反复的强制记忆，帮助学生在减轻学习压力的同时实现对知识的记忆。学习能力的考核可与“反转课堂”教学形式相结合，通过考核学生的讲述表现，判断学生对课本知识的自学能力和沟通能力。工程实践能力的考核可与“研究导向型教学”形式相结合，通过学生项目的完成情况和项目报告的撰写情况，既可以判别学生对知识的理解程度，又可以考核学生对知识运用和分析、解决工程问题的能力。这样的考核方式可以更加科学地判断学生学习知识的效果和个人能力的提升情况，实现了课程考核同工程教育专业认证的要求的有机结合。
　　五、结语
　　工程教育专业认证为生物工程专业人才培养实现国际化、高水平提供了机遇，也对专业人才培养模式提出了更为严苛的要求，这就要求每一门课程的教学工作不断调整和完善。本文结合工程教育专业认证的基本理论和要求，对生物反应工程的教学工作改革进行了初步探讨，希望能为更好地完成生物反应工程课程教学提供参考。
　　参考文献：
　　[1]张志英，张彦通.关于建立我国工程认证制度的几点思考[J].科技导报，2004，（07）：47-49.
　　[2]林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J].高等工程教育研究，2015，（2）：10-19.
　　[3]郑辉杰，张洪起.生物反应工程教学改革研究与实践[J].河北工业大学学报（社会科学版），2008，23（3）：40-42.
　　[4]张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012，30（4）：46-51.
　　[5]刘献君.论“以学生为中心”[J].高等教育研究，2012，（8）：1-6.
　　[6]大学应倡导研究导向型的学习和教学[J].中国高等教育，2016，（10）：62-63.
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