工程教育认证背景下“生物分离工程”课程教学设计与实践*

郭金玲，龚大春，涂志英，邓张双，任立伟

(三峡大学生物与制药学院，湖北 宜昌 443002)

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育专业认证的核心是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价，其基本理念为“以学生为中心、以产出为导向(OBE)和持续改进”[1]。2016年6月，中国正式成为《华盛顿协议》的会员国，在新背景下，如何运用工程教育专业认证的理念进行课程的教学设计与实施成为重要课题[2-4]。

生物分离工程是生物工程专业的重要专业核心课程。在生物化学、微生物学和化工原理等课程学习之后，通过本课程的学习使学生全面掌握生物分离工程中各单元操作的基本原理、基本操作和应用范围，并能根据具体实践正确分析生物医药和食品发酵产业中产品的分离方案，全面培养学生的工程素质[5, 6]。本文阐明在工程教育专业认证新背景下，如何开展生物分离工程课程教学设计与实践，使其适应新形势下对人才培养的要求，为生物工程专业课程的教学改革提供参考。

1 基于OBE理念的生物分离工程教学设计

OBE理念是国际工程教育认证的核心理念，强调教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程所取得的学习成果，毕业要求达成度以及持续改进最终要落实到教学环节[7]。为了适应工程教育认证的新形势，基于上述教育理念，生物分离工程教学设计的逻辑结构如图1所示。

图1 生物分离工程教学设计的逻辑结构

由符合工程教育专业认证的毕业要求指标点确定课程目标，由课程目标确定课程内容和教学组织实施方法以及课程评价等。好的教学思路、教学方法以及过程组织都是实现成果导向的基本保证。课程教学要基于学生的需求，围绕学生开展教学设计和资源配置，围绕课程目标进行内容设置，围绕学习效果进行评价和持续改进。

2 生物分离工程的课程目标及对毕业要求支撑

本校生物工程专业的特色在于紧密围绕高校所在区域生物医药与食品发酵产业需求，课程设置既培养学生扎实、全面的生物工程基础和专业知识，又向生物医药和食品发酵专业适度拓展，培养适应地区和行业发展的生物工程高级技术人才。围绕专业培养目标和毕业要求，本校生物分离工程课程有3个目标，分别支撑毕业要求中的工程知识、问题分析和研究，如表1所示。

表1 课程目标及对毕业要求的支撑

3 基于课程目标的生物分离工程教学过程实施

3.1 课程内容及组织形式

生物分离工程包含绪论、发酵液预处理、细胞分离与破碎、沉淀分级、膜分离、萃取、吸附、液相色谱、亲和色谱、结晶等内容，课程中理论与实践相结合。课程内容组织形式如图2所示。

图2 生物分离工程课程内容组织形式

课程教学内容按照总-分-总的方式分配，绪论部分首先通过实例的方式讲解各种生物产品分离的基本途径、评价生物分离过程的主要指标，引出不同的分离方法，即各种生物分离的单元操作，后续章节分别讲解各单元操作的原理、操作、应用、及与其他各单元操作的衔接，并设计案例分析各种不同情况如何进行各单元操作的配合使用。

3.2 教学改革设计

课堂教学过程中，针对生物分离工程的课程特点及要求开展案例式、讨论式、翻转课堂的教学改革方式，促进学生知识学习的基础上加强能力的培养。在讨论和翻转课堂的教学过程中，强化学生团队合作、查阅资料、分析问题等能力的提高。同时，本课程开展“线上+线下”混合式的教学模式，课前布置自学及预习项目，同学利用雨课堂、中国大学MOOC平台等资源进行自主学习，课程网上资源会设置考核题目，课堂检查学生对自学知识点的掌握情况以及课前预习的效果，并鼓励学生提出问题进行课堂深入讨论，调动学习兴趣，充分体现以学生为中心的核心理念。

生物分离工程是应用性强的课程，通过案例教学的方法培养学生解决实际问题的能力至关重要，表2中总结了典型生物产品分离案例及对应的生物分离单元操作。同时，教学中将课程思政的理念贯穿整个课程，在知识传授和能力培养的同时注重学生的价值塑造。

表2 生物分离工程课程中部分分离案例

续表2

3.3 基于OBE理念的生物分离工程课程考核体系

课程考核方式包括期末考试和平时成绩两部分；其中，期末考试成绩占总成绩50%，闭卷考试；平时成绩占总成绩的50%，包括平时作业、大作业、课堂讨论、实验操作和实验报告等，具体要求如表3所示。

表3 课程考核及对课程目标的支撑

课程考核过程中加大平时考核力度，注重能力考核。在试卷考核过程中，根据课程目标要求，将考核题目与课程目标进行对应，对于问题分析和研究能力目标的考核会着重实际问题的分析能力，检验学生是否将所学知识用于实际。平时考核不仅注重培养学生在课堂教学的基础上对知识的掌握，同时加大课外学习能力的培养及考核，体现产出导向的核心理念。

3.4 课程考核结果分析及持续改进

将课程期末考试和平时成绩课程目标进行归类整理，计算出每个课程目标的达成情况以及每位同学对各课程目标的达成情况，图3和图4为本校2017级生物分离工程课程目标达成情况分析图和每位同学对课程目标1达成情况散点图。通过对课程目标达成情况分析可以确定课程在哪些方面还存在问题，需要进行持续改进。同时，通过每位同学的达成情况散点图分析可及时采用有针对性的帮扶措施对其学生进行帮扶。

图3 课程目标达成情况分析图

图4 学生对课程目标1达成情况散点图

4 结 语

本文中“生物分离工程”课程教学设计方案贯彻工程教育专业认证的“学生中心、OBE和持续改进”的核心理念。围绕培养目标和毕业要求，结合生物分离工程的课程性质确定课程目标，教学改革支撑课程目标的实现，同时体现“学生中心和持续改进”的理念。教学按照课前进行自主学习、课堂进行知识内化、课后进行知识固化的递进层次设计。实施过程以雨课堂和中国大学MOOC为教学平台，以案例式、讨论式、翻转课堂教学方法为依托，新的教学设计即强调知识的传授，又注重学生解决复杂工程问题、自主学习、创新思维等能力的培养。