生物制藥等非化工專業化工原理教改初探

蘇 婷，丁海燕

(煙臺大學化學化工學院，山東 煙臺 264005)

生物制藥專業是煙臺大學2019年新增設的專業，是從事各種生物藥物的研究、生產和制劑的綜合性應用技術科學。《化工原理》是國內外化學工程與工藝及相關專業的基礎技術課程，在基礎課和專業課之間起著承前啟后的作用，是化工專業學科知識結構中不可或缺的“橋梁與紐帶”[1]。幫助生物制藥專業的學生學好《化工原理》，不僅可以幫助學生掌握化工產品設計和化工過程開發的基本理論，更能提高學生面對實際問題的解決能力，幫助學生樹立工程觀點及創新意識，對于此生物制藥專業以及其他非化工專業如食品及釀酒等專業學生都大有裨益。然而，《化工原理》中課程復雜且偏向化工廠的操作及設備，與生物制藥專業的實際生產相差較大；課程講授過程相對枯燥，導致尤其非化工專業的學生容易產生畏難情緒；加之傳統的授課方式生硬單一，不能即時獲得學生反饋，對于工程基礎薄弱的生物制藥專業同學尤為困難。因此，如何利用新式“互聯網+”教學反饋方式重建教學結構，激發學生的學習興趣和學習動機，將死板的原理知識與藥物生產實際結合，改革傳統的被動接受式學習并提高學生的主動學習能力，成為教學中亟待解決的首要問題[2-3]。

教學活動進程中的即時反饋是教師調控和改進教學的重要依據，是師生交流信息的重要手段。傳統的教學反饋多以面對面交流，電話信息聯系等方式進行，方式單一枯燥效率低、學生主動性差覆蓋面窄、有效性真實性難以保證等缺點。有效的教學反饋是目前教學過程中亟待改善的重要環節，對促進學生能力的培養和水平提高具有重要意義。目前，基于“互聯網+”的教學模式和方法相繼涌現，如翻轉課堂、同伴教學法、混合教學等，其優點是強調學生在教學過程中的主體地位，從而提高學生的表達能力、團隊協作能力、創新能力等。傳統教育強調學生的學習成效和教學過程的輸出，要求教師及時把握每個人的目標、基礎和進程。無論哪種教學模式或教學理念，都離不開教學反饋。課堂教學內容的組織離不開學生的課前學習和課堂表現，教師要創造師生之間的信息反饋通道，并根據反饋信息及時調控教與學，實現因材施教，促進學生的個性發展和能力培養，從而取得良好的教學效果。

本論文以生物制藥專業學生為例，利用“互聯網+”背景下的教學反饋方法，結合生物制藥專業學生的背景，利用反饋教學法的原理對教學情況進行反饋與調控；建立完善健全的生物制藥專業的課程教授模式，促進學生個性發展和能力培養；優化課程教學思路，重視教學反饋與調控，使學生分析問題解決問題的能力得到全面提升。本項目的提出有望為非化工專業的化工原理教學提供系統有效的教學思路。

圖1 “互聯網+”反饋教學模型Fig.1 “Internet plus” feedback teaching model scheme

針對生物制藥專業《化工原理》教學內容的特點，設計了分層次的課前學情反饋→課中專業結合并獲得實際反饋→課后文字反饋及問卷調查的模式，最終實現以學生為中心、以結果為導向、利用結果進行持續改進的專業教學體系。本論文將從以下方面分別探討教學改革的內容及目的。

1 課前“翻轉課堂”式學情反饋

課前導引學生進行主動學習并思考，對以上思考及要點總結并在課前進行反饋，使學生在上課之前期盼并渴望課程的設計。增加學生自學環節，提高學生學習自由度及積極性。收集反饋結果，教師本身對反饋問題及時思考并調整課程安排，完成學情反饋對課程的調控。

利用我校網絡教學平臺建設生物制藥專業的化工原理課前“翻轉課堂”，通過教材、教學視頻、參考書、微課等，課前導引學生進行主動學習并思考，自主選擇適合本專業的學習側重點，對以上思考及要點總結并在課前進行反饋，使學生在上課之前期盼并渴望課程的設計[4]。例如在進行傳熱單元操作的講解時，利用在線課程提前給學生設置簡單的問答題目，比如使用暖寶寶利用了什么樣的傳熱方式，鐵和木頭誰傳熱快等，通過這些與生活實際相聯系的小問題，提高學生對化工學習的興趣。設定通關過程使學生主動進行自學環節，類似于打游戲一樣主動完成學業，提高學生學習自由度及積極性。學生通過查詢網絡解決問題并給予反饋結果，使學生對課程充滿期待。教師本身對反饋問題及時思考并調整課程安排，擇優選擇學生的反饋信息進行設計優化，完成學情反饋對課程的調控。

2 課中專業結合并獲得實際反饋

課堂講授過程中，隨時根據學生的反饋動態進行教學節奏及教學內容的調整，將課前的反饋內容有機融入課堂教學進程中，隨時對教學過程的想法進行記錄，讓學生學會在學習的過程中發揮自己的主體地位，達到反饋調控的初期效果。課程中合理設置練習題，以練習題為載體為學生搭建“樓梯”，發揮思維定勢的積極作用。

在進行課堂講授時，隨時了解學生學習進度，及時調整教學節奏及教學內容，將學生的所思所想化作“橋梁”與教師的授課內容聯通。考慮到生物制藥專業的專業特點，不能對所有的課程內容采用“一刀切”的全面反饋，而應實踐由“點”及“面”的方法。發揮學生的主觀能動性，隨時對教學過程的想法進行記錄，讓學生學會在學習的過程中發揮自己的主體地位，從“教什么學什么”的被動填鴨式狀態轉變為“我想學我要學”的積極想法，達到反饋調控的初期效果。課程中合理設置練習題，以練習題為載體為學生搭建“樓梯”，發揮思維定勢的積極作用。讓學生在課堂上不再被動的接受，而是做課堂的主人。練習題設置主要以回答原理性問題，比如讓學生解釋為什么穿羽絨服會暖和，為什么雙層玻璃保溫效果更好，為什么在高原燒水燒不開等等。

3 課后文字反饋及“科羅拉多”問卷調查

在課程結束后，以雙重反饋的形式深化鞏固課堂學習內容：一為作業及章節測試的進行，作業測試結束后及時在下次課上進行解決，保障學生有足夠時間對課堂內容理解消化或進行討論；二進行問卷調查，了解學生的學習態度和自我評價。結合教育部本科工程教育專業認證的培養要求，建立系統的多元生物制藥專業的化工原理考核指標評價體系，充分發揮和提高學生主動能力、自學能力、綜合應用能力和創新能力以及團隊合作能力。

雙重反饋的機制構筑，深化鞏固課堂學習內容：一為作業及章節測試的進行，作業測試結束后及時在下次課上進行解決，保障學生有足夠時間對課堂內容理解消化或進行討論；二進行“科羅拉多”問卷調查(CLASS)，了解學生的學習態度和自我評價[5]。比如在之前的授課過程中，我們對生物制藥的兩個班級采用此方法進行調查，發現對于學習態度調查表的回復中，學生對于正向積極的學習態度方面的人數較多，說明通過教學改革能夠有效提高學生的學習興趣，教學改革的進行非常必要；在學習成績方面和自信心方面，不同學生的理解有一定差距，大部分同學都認為，努力可以收獲知識，學好化工原理需要付出汗水。此調查能對學生的解題能力、努力程度與意義理解、對知識的應用這三方面內容有全面的了解。

實踐表明，建立全面的考核指標，將反饋機制納入考核內容，反向考察教師的實施深度與實踐程度，強調課前學習的重要程度。將教學內容體系及實施方案根據實施難易程度分為基本反饋-調整和高級反饋-調節-再反饋-優化整合兩種模式。結合教育部本科工程教育專業認證的培養要求，建立系統的多元生物制藥專業的化工原理考核指標評價體系，充分表現出對獨立分析及解決問題的能力與創新能力的評價方法。提高學生對課程的參與感，充分發揮和提高學生主動能力、自學能力、綜合應用能力和創新能力以及團隊合作能力。

4 補充與制藥生產相關的新技術

現今制藥業發展很快，每年有大批新藥上市。因此，制藥工程專業的化工原理課程，其教學內容除了學習基本理論基礎外，還應緊跟形勢，使學生了解現代藥物發展趨勢。在教學計劃中刪減一些陳舊、適應性不強的內容，通過查閱文獻，掌握現代藥物制備的最新動態，向學生介紹本學科不斷涌現的新知識、新技術、新方法，使學生受到現代科學技術的熏陶，更重要的是，通過對這些新技術的介紹，將十分有助于學生加深對已學知識更系統的理解。例如講授納濾不僅會涉及膜過濾技術的新概念，且可通過教師的引導，讓學生思考該技術的機理及曾經學習過的過濾此時如何運用等問題[6]。

鑒于非化工專業化工原理傳統教學中存在的“一刀切”問題，將“互聯網+”反饋調節機制引入化工原理教學中重建教學結構，將死板的原理知識與藥物生產實際結合，激發學生的學習興趣和學習動機，加深本專業與化工原理課程的聯系，改革傳統的被動接受式學習并提高學生的主動學習能力，樹立工程實踐觀念，培養學生獨立分析、解決工程問題和走出實驗室繼續工作的能力。以學生為主角、以反饋結果為導向對非化工專業的化工原理授課方法進行改進，尤其要求學生基于課程內容主動進行思考專業相關問題，學習總結并通過反饋加深學習，包括課前的問題提出后聯系專業思考拓展并有效反饋、課中深化學習并強化理解、課后團隊協作解決問題并進行反饋-調整的往復教學機制。在教學過程中突出對課程設計、反饋調整及結構優化的探索，使化工原理課程滿足工程教育認證強調的三大核心理念，對非化工專業的學生學習起到統領全局的作用。

通過對化工原理課程的分層次專業化設計，針對生物制藥專業，基于“互聯網+”手段引入“翻轉課堂”及“科羅拉多”反饋機制的教學新思路，借助于信息技術來實現教師知識傳授和學生知識內化在時間和空間上的調控，學生自主選擇學習內容及進度以提升其主觀能動性，通過有效反饋機制加深對不同專業學生教學安排的認識，在一定程度上實現了分層次教學和因材施教。真正體現以學生為主角、以結果為導向、持續改進的工程教育專業認證的基本理念。

生物制藥專業是煙臺大學2019年新增設的專業，目前專業學生近300人，專業特點強，與化工專業既有區別又有聯系。當前的化工原理教學使得學生的思考惰性增強，學習變成了體力活。習近平總書記在2018年全國教育大會上指出，要教育和引導學生珍惜時光，心無旁騖地求知問學，培養學生的綜合能力和創新思維。本論文基于反饋教學法的原理進行教學改革，重視教學反饋與調控，以期改變學生的學習態度，促使學生主動學習和思考，運用多種現代教學方式，提高學生的綜合能力和學習興趣，培養學生的批判性思維和創新思維。本論文建議的實施可以穩步漸進地提高學生的綜合水平，從生物制藥專業出發,提高全校非化工專業學生化工原理的學習效果和教學質量，實現人才培養能力的全面提升，落實立德樹人的根本任務。