工程認(rèn)證體制下的生物工程專業(yè)物理化學(xué)課程改革與探索

呂琪妍 王偉宸 於兵

[摘 要]工程教育認(rèn)證對(duì)于課程的授課、考核均提出了更為明確的要求。物理化學(xué)課程是生物工程專業(yè)的培養(yǎng)體系中的重要基礎(chǔ)課程，所涉及的知識(shí)和方法具有廣泛應(yīng)用。基于工程教育認(rèn)證背景下，針對(duì)生物工程專業(yè)的特點(diǎn)，探討了物理化學(xué)課程的教學(xué)大綱制訂，通過引導(dǎo)式教學(xué)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在成果導(dǎo)向的理念指導(dǎo)下改革課程的評(píng)價(jià)體系，健全教學(xué)成果的反饋機(jī)制。這些措施將有助于教學(xué)質(zhì)量提升和高水平工程師的培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]物理化學(xué);工程教育認(rèn)證;生物工程;課程改革

[作者簡介]呂琪妍（1986—），女，河南鄭州人，博士，鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院講師，主要從事納米分析化學(xué)研究;王偉宸（1985—），男，黑龍江人，博士，鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院講師，主要從事天然產(chǎn)物分離及應(yīng)用研究;於 兵（1987—），男，湖北黃岡人，博士，鄭州大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授，主要從事綠色有機(jī)合成研究。

[中圖分類號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）45-0-02[收稿日期] 2020-05-11

工程教育專業(yè)認(rèn)證是專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)高等教育中工程類專業(yè)實(shí)施的一種認(rèn)證，是當(dāng)前工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)[1]。工程教育專業(yè)認(rèn)證中的“工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求”對(duì)我國工程教育培養(yǎng)的模式和質(zhì)量提出了更高的要求。在此背景下，必須重新審視每門課程的內(nèi)涵，調(diào)整教學(xué)目標(biāo)和手段，服務(wù)于新時(shí)代高等工程教育。

“物理化學(xué)”是生物工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程[2]。本課程的學(xué)習(xí)，將為學(xué)生從事工程研究工作奠定良好的化學(xué)理論基礎(chǔ)。由于課程難度大，知識(shí)的基礎(chǔ)性和融合性強(qiáng)，“物理化學(xué)”在大多數(shù)高校均作為生物工程專業(yè)最后一門開設(shè)的化學(xué)類基礎(chǔ)課程。

作為非化學(xué)類專業(yè)，在生物工程專業(yè)開展的物理化學(xué)課程教學(xué)，除了課程本身的特點(diǎn)外，還存在一些其他問題。首先，課程理論性強(qiáng)，學(xué)習(xí)難度大。其次，課程內(nèi)容與生物工程專業(yè)其他課程的內(nèi)在聯(lián)系不強(qiáng)。再次，課程的考核形式過分單調(diào)。最后，課時(shí)少，內(nèi)容多，教學(xué)計(jì)劃緊張。針對(duì)這些存在的問題，順應(yīng)本專業(yè)積極籌備生物工程教育認(rèn)證的發(fā)展趨勢，在專業(yè)認(rèn)證的理念指導(dǎo)下，遵循“產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcome-based Education，OBE）”的教育理念，對(duì)照本專業(yè)的畢業(yè)要求，授課團(tuán)隊(duì)重新梳理了課程內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，制訂了新的教學(xué)大綱和授課計(jì)劃，同時(shí)在成績考評(píng)中增加了學(xué)生自主思考與團(tuán)隊(duì)協(xié)作相結(jié)合的比重。以期對(duì)生物工程專業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)進(jìn)行改革和探索。

一、梳理教學(xué)理念與知識(shí)內(nèi)容，制訂教學(xué)大綱

在“工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求”的指導(dǎo)下，我們確定了課程的教學(xué)目標(biāo)為運(yùn)用物理和數(shù)學(xué)的有關(guān)理論和方法進(jìn)一步研究物質(zhì)化學(xué)運(yùn)動(dòng)形式的普遍規(guī)律。在大綱中貫徹理論聯(lián)系實(shí)際與少而精的原則，使學(xué)生能系統(tǒng)地掌握物理化學(xué)的基本知識(shí)和基本原理，加深對(duì)自然現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)。通過對(duì)物理化學(xué)知識(shí)體系的梳理，針對(duì)生物工程專業(yè)特點(diǎn)，授課團(tuán)隊(duì)選取了化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)為主要教學(xué)內(nèi)容，界面現(xiàn)象，膠體為拓展知識(shí)內(nèi)容。同時(shí)，將教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了拆分，便于與畢業(yè)要求形成相對(duì)應(yīng)的矩陣關(guān)系。通過知識(shí)框架的明晰，教學(xué)團(tuán)隊(duì)能夠從總體上把握教學(xué)安排和目標(biāo)，方便老師掌握教學(xué)進(jìn)度，理清重點(diǎn)，合理安排，充分利用授課時(shí)間。

二、理論知識(shí)與生物工程問題相結(jié)合，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

物理化學(xué)課程偏重理論性和基礎(chǔ)性，同時(shí)知識(shí)體系相對(duì)獨(dú)立。對(duì)于生物工程系的本科學(xué)生而言，與他們之前學(xué)過的課程之間聯(lián)系不算緊密，對(duì)本專業(yè)的知識(shí)體系貢獻(xiàn)也并不明晰。因此，就需要授課教師在教授過程中著力解決課程本身與生物工程問題之間的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在本課程的授課過程中，我們采用了幾個(gè)策略解決該問題。第一，講好緒論。緒論是一門課至關(guān)重要的起始，也是有一個(gè)相對(duì)完整的時(shí)間來給學(xué)生們闡述學(xué)習(xí)這門課程的目的和意義。在本課程緒論的課時(shí)內(nèi)，我們準(zhǔn)備了一些實(shí)際的問題給大家思考。比如，在一個(gè)發(fā)酵工廠中，你作為技術(shù)總監(jiān)，如何確定發(fā)酵產(chǎn)物提純的流程工藝，才能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)能最大化？在現(xiàn)代生物學(xué)研究中，我們是如何對(duì)生物大分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析的？我們將問題歸納到具體的授課章節(jié)，鼓勵(lì)同學(xué)們帶著問題去進(jìn)行學(xué)習(xí)。第二，例題選取。在知識(shí)點(diǎn)、公式的講授過程中，我們會(huì)選取與生物問題聯(lián)系緊密的問題，優(yōu)先進(jìn)行演示。例如，在化學(xué)熱力學(xué)的中，我們專門向大家提出“生物能學(xué)”的概念，帶領(lǐng)同學(xué)們演算糖酵解過程，轉(zhuǎn)化為ATP的能量效率。有很多同學(xué)表示，這是一個(gè)新穎的思考生物問題的角度，非常感興趣。通過這些做法，能夠在教學(xué)過程中不斷地將物理化學(xué)的知識(shí)與生物問題加以聯(lián)系，學(xué)生會(huì)感到這些公式不再遙不可及，而是有用的，能夠解決問題的，這樣才能使得學(xué)生提高學(xué)習(xí)熱情，主動(dòng)獲取知識(shí)。

三、探索建立新型教學(xué)評(píng)價(jià)體系，建立反饋和持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

以往的教學(xué)評(píng)價(jià)體系中，試卷成績所占比重很大。這導(dǎo)致有的同學(xué)僅僅在復(fù)習(xí)考試周努力記住一些公式、例題，甚至請(qǐng)老師幫忙“劃重點(diǎn)”以節(jié)省復(fù)習(xí)時(shí)間和精力。這樣應(yīng)試型的學(xué)習(xí)模式導(dǎo)致的一個(gè)結(jié)果就是，考試結(jié)束后，這些學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)就被迅速遺忘，無法有效增加學(xué)生的知識(shí)體系。根據(jù)“工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求”，以成果為導(dǎo)向（OBE），對(duì)接學(xué)校的專業(yè)畢業(yè)要求與社會(huì)人才需求。物理化學(xué)的課程教學(xué)，我們嘗試引入多維度的課程評(píng)價(jià)體系，鼓勵(lì)學(xué)生開展探索、自主獲取知識(shí)，開展團(tuán)隊(duì)合作。經(jīng)過反復(fù)研究和探索，目前逐步形成了具有專業(yè)和課程特點(diǎn)的多元化評(píng)價(jià)體系。平時(shí)成績的比例逐步提高，其中包含考勤、課堂作業(yè)、課程小論文和團(tuán)隊(duì)合作作業(yè)。期末成績?yōu)楣P試，在試卷中針對(duì)性的體現(xiàn)知識(shí)要點(diǎn)，同時(shí)靈活加入主觀題，從而鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主思考。例如，在課程小論文中，我們僅僅給出一些選題的提示，但并不限制學(xué)生的思考范圍。學(xué)生可以自行選擇自己感興趣的物理化學(xué)小問題，或者結(jié)合自己在參與科研實(shí)踐中遇到的實(shí)際問題中的物理化學(xué)知識(shí)展開分析和討論。這樣一來，通過物理化學(xué)課程學(xué)習(xí)這一過程，學(xué)生們更多的學(xué)到了一種思考問題的角度和方法。這也符合我們建立新工科教育模式的本來目的。我們在課程結(jié)束后，會(huì)開展座談，邀請(qǐng)班級(jí)的同學(xué)們暢所欲言，發(fā)表自己的意見和建議。授課團(tuán)隊(duì)全體參加，認(rèn)真聽取和記錄同學(xué)們的意見，并記錄歸檔。在教學(xué)工作總結(jié)中加以體現(xiàn)，并真正將這些寶貴的反饋意見運(yùn)用到下一個(gè)周期的教學(xué)中去，建立持續(xù)改進(jìn)的機(jī)制。緊接著，我們還會(huì)不斷地降低試卷考核的成績比重，更多地把課堂教給學(xué)生，由學(xué)生和教師共同來完成這一學(xué)習(xí)過程。

四、結(jié)語

工程教育認(rèn)證是一個(gè)不斷建設(shè)和改進(jìn)的過程。對(duì)于參與其中的每一門課程來說，這都是一個(gè)不斷進(jìn)步的機(jī)會(huì)。新的授課模式和評(píng)價(jià)體系的建立，對(duì)我們來說既有機(jī)遇，也有挑戰(zhàn)。授課團(tuán)隊(duì)需要保持在一個(gè)持續(xù)接受新知識(shí)，新事物的狀態(tài)，而不能因循守舊，故步自封。“十年樹木，百年樹人”。我們將會(huì)在以后的物理化學(xué)教學(xué)工作中，發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)教學(xué)體系的優(yōu)勢，引入新的授課和考核模式，提升教學(xué)質(zhì)量，服務(wù)于國家的新工科建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]林建.工程教育認(rèn)證與工程教育改革和發(fā)展[J].高等工程教育研究，2015（2）：10-19.

[2]譚英之，王崢，何福林，等.生物制藥工程專業(yè)物理化學(xué)課程考試改革與實(shí)踐[J].廣州化工，2016，44（6）：163-164.

Reform and Exploration of Physical Chemistry Course in Bioengineering Specialty

under the Engineering Education Certification System

L? Qi-yana， WANG Wei-chena， YU Bingb

（a.School of Life Science; b. College of Chemistry， Zhengzhou University，

Zhengzhou， Henan 450001， China）

Abstract： Engineering education certification puts forward clear requirements for the teaching and assessment of each courses. Physical Chemistry course is an important basic course in the training system of bioengineering major. The knowledge and methods involved are widely used. In this paper， the teaching reform of Physical Chemistry is discussed， including curriculum syllabus formulation， evaluation system reform， and the feedback mechanism improvement. These measures will improve the quality of teaching and help train qualified engineers.

Key words： Physical Chemistry; engineering education certification; bioengineering; course reform