基于OBE教育理念的生物分離工程課程教學改革與探索

孫星 唐彤彤 張微微

摘 ?要：能力培養是以OBE教學理念的人才培養階段的重要指標點，也是檢驗高校本科教育的衡量標準。在此基礎上，生物分離工程課程教學方式方法的改革也是勢在必行。在從教師教到學生學的轉變過程中，設計更為高效地以產出為目的的教學方式方法，要求課程目標能夠支撐畢業要求相應指標點，課程內容有效實現課程目標；并制定合理的評價考核方式，對教學效果進行目標達成分析，以此結果來指導教學的持續改進。為高校同類專業的生物分離工程課程改革提供經驗。

關鍵詞：以學生為中心；能力訓練；生物分離工程；課程改革；教學實踐

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2023）33-0137-04

Abstract： Ability cultivation is an important indicator point for the intermittent talent cultivation based on the OBE teaching philosophy， and also a measurement standard for testing undergraduate education in universities. On this basis， the reform of teaching methods of the course Bio-separation Engineering is also imperative. In the process of transitioning from teacher teaching to student learning， we design more efficient and output oriented teaching methods that require course objectives to support graduation requirements and corresponding indicator points， and effectively achieve course objectives through course content. We develop a comprehensive evaluation assessment method to analyze the goal achievement of teaching effectiveness， and use this result to guide the continuous improvement of teaching. This study provides experience for the curriculum reform of Bio-separation engineering of similar majors in colleges and universities.

Keywords： student-centered; ability training; Bio-separation Engineering; curriculum reform; teaching practice

課程建設是高等學校教育教學的核心和最基本要求，也是實現人才培養的基本內容之一。在行業產業迅速發展的背景下，企業人才和崗位的需求也發生了轉變，對高等教育教學提出了更高的要求。要達到這一高標準的要求，課程建設成為了關鍵。作為課程建設的根本途徑，教學改革必須轉變思想，根據學校辦學定位，以工程教育認證教學理念，推進教育教學方式方法的改革與探索。

一 ?教學方式方法的現狀

生物分離工程是滁州學院生物科學專業的特色課程，在課程結束后，學生不能將學到的生物分離技術知識融會貫通，去解決生物分離過程中的復雜工程問題，分析其主要原因有以下幾個方面。

首先，教學仍然以傳統的知識傳授為主。在實際教學過程中，以教師講解為主，課堂討論互動占比小，不能將課堂上知識及時轉化和理解吸收，構建系統的知識體系，靈活運用就更難上加難，導致被動地接收知識，知識技能的訓練也不夠，疑難問題也不能得到充分解決，不會運用生物分離基本知識去解決生物活性物質提取、分離以及純化等工程中復雜問題，這與OBE以學生為中心、以產出為導向的教育理念相差甚遠。目前的生物分離工程教學方法不能滿足人才培養目標的需求[1]。

其次，教學目標和評價考核較為單一。教學的目標為了完成任務，學習的目標為了應付考試，而忽略了教學內容需要與實際的行（企）業生產相適應，更不談解決領域中的復雜工程問題?？己朔绞絺戎赜谄谀┑目荚嚦煽冊u價，未能將過程性考核指標進行量化，分析教學知識點以及課程目標的達成度，導致不能持續改進生物分離工程的教學質量[2]。

再者，課程目標中能力培養未體現。實踐能力得不到有效地鍛煉。由于學時的限制，就生物分離工程這門課程，生物物質從提取到分離再到純化一系列步驟，僅提取就需要2小時左右，這已經接近3個學時的時間，大量實驗要在前期準備過程中完成，學生實踐活動存在不連貫的現象，學生獲取的知識是片斷化的，實踐操作也是如此。長期以往，系統的科研思維能力得不到有效鍛煉，對課程目標中的各種能力培養就是空談，更談不上解決生產實際的復雜工程問題[3]。

生物分離工程是生物科學專業的重要專業限選課，也是應用性相對較高的課程。以目前的教學方式方法，既不能滿足課程目標對能力目標的要求，也不能滿足企業的實際需求；而且學生僅關注片斷的知識點，很難達到系統或項目的層次去思考問題，知識體系與實際問題相脫節。因此根據畢業要求指標點構建的課程目標，需要更靈活多變的教學方式方法[4]。本項目針對目前生物分離工程課程教學中面臨的重要問題，提出了合理的解決方法和思路，讓生物分離工程這門特色課程能夠真正做到學以致用。

二 ?已有的研究實踐基礎

（一） ?學院實踐基礎

目前所屬學院的食品質量與安全專業正在開展工程教育認證，所以生物科學專業也借此機會對所有課程進行有效的改革和推進。

（二） ?教師個人實踐基礎

隨著學校和院系關于工程認證重點工作的推進，教師已經了解并深入研究OBE理念，牢記以學生為中心，以產出為導向，持續改進的教育理念，同時也在積極推進這種教育理念。

這種教學法是指學生在教師有意識地培養下，能夠獨立解決實際復雜工程問題的全過程。在這一過程中，所有的教學內容要能夠支撐課程目標制定的能力培養。學生通過自主學習或在教師指導下的自主學習，充分調動主動學習的積極性，從而有效地培養與畢業要求相適應的各種能力[5]。選擇生物分離工程這門課程作為研究對象，在教學過程中融入了以產出為導向的教學法，生物與食品工程學院積極提供教學方式方法的保障條件，如具有先進的生物活性物質提取分離純化和檢測設備：包括膜分離設備、氣相色譜儀、高效液相色譜和液相色譜-質譜聯用儀等，能夠承擔綜合性的各種生物活性物質的提取分離純化過程，同時為進一步監督加強教學研究，為學生的自主學習和教師組織教學創造良好的環境和條件。

三 ?教學設計過程

以成果為導向，精準設計教學內容：根據課程目標反向設計教學內容，利用案例教學融入課程思政元素，聚焦學科前沿知識，最終目的是學生在課程結束后能夠達到效果，也讓學生將他們的學習目標聚集在這些能力培養上。這一階段是課堂知識講授，教師通過身邊的實際案例，將生物分離技術的知識點相結合的方式，系統地傳授給學生。致力于幫助學生學會系統掌握知識的能力和拓展知識的能力，使他們能夠達成靈活運用知識的預期成果。

以學生為中心，靈活安排實踐活動：這一階段主要是在前期掌握課堂知識的基礎上，學生進入實踐能力提升過程。以學生為中心的課程教學設計，是在充分考慮學生的個體差異基礎上，保證每位學生都要達成最終的教學目標，得到充分展示自己的機會。教學實驗安排上，以綜合的設計實驗為主，從實際項目入手，將生物各種分離技術有序地整合在一起，從實驗設計到實驗過程及最后實驗分析，自主組隊，團結互助，充分激發學生的自主學習熱情，既鞏固了其基礎理論知識，又鍛煉了其基本操作技能，還訓練了其科研思維，培養了學生分析問題和解決問題的能力[6]。

加強過程考核評價，完善課程評價體系：對教學所有過程進行量化，包括課堂表現評價，測定性評價，實驗定性評價和期末考試性評價等。在考慮個體差異的基礎之上，制定合理的評價體系，在有效掌握學生學習的動態過程中及時評價，可以實現教學過程中的及時修正。不再區分學生的高低，確保每位學生都能在課程結束后達到學習效果。

加強教學隊伍建設，持續改進教學方式方法：加強教師隊伍建設，有效推進教師教學質量文化意識，聚集學生能力的產出，跟蹤學習過程，積極開展形成性評價，及時修正教學過程偏差，并加以改進。在專業工程教育認證大背景下，質量保障體系尤為重要，所有的教學活動必須在有效地監控下，才能對教學過程的信息和數據進行分析，從而達到持續改進的目的。以質量控制點為重點，在執行過程與監督過程形成一個循環閉合的教學活動。

四 ?教學實施過程

堅持立德樹人根本任務，按照學院推行的工程教育專業認證標準，堅持以“以學生為主體，成果為導向，持續改進”的教學理念。優化課程內容，突出學生能力培養；根據專業培養目標和教材特點，深入挖掘和貫穿課程思政元素；注重實踐教學，根據理論知識設計可操作的、綜合的實驗實訓內容，既做到知識點碎片化，又保持課程完整知識體系。實驗教學是實現課程目標中實踐能力培養的重要途徑，在此過程中，學生將學到的理論知識，外化于實際操作過程，要求學生態度認真、原理清楚、方法正確、數據準確和實驗報告工整等，充分鍛煉學生各項能力。生物分離工程實踐課包括3個課程綜合性實驗，包括槐米的粉碎及超聲波浸提、從番茄中提取番茄紅素和β-胡蘿卜素、銀杏黃酮的大孔樹脂吸附及解吸。在教師的指導下，按照實驗指導書要求，學生獨立或分組完成，并提交實驗報告。改革課程評價方法，從傳統的試卷評價方式，向“過程+結果”的評價轉變，注重學習過程，綜合評價每個學生的各項學習內容，使學生的學習情況及結果評價更加公正、客觀。

利用泛雅平臺建設課程，完善課程介紹、課件、試題庫和參考資料等資源建設。引導學生充分利用線上資源，開展線上、線下混合式教學實踐。運行班級5個，學生總數190人，截至2023年6月已累計頁面瀏覽量38 641次，互動次數11次。實現課堂內外進行自主學習和練習。

課程結束后，通過網上資源發布調查問卷共11題，調查內容包括課程的難度、實驗環節設計的合理性、激發學科興趣、線上資源建設、是否精心備課、聽課狀態、能力鍛煉、未來努力方向、教學效果和課程建議等。學生答題率為100%，并對每部分內容都給予較高的評價，也提出合理性建議和意見。例如：①你認為課程的實驗環節設計是否合理？能否鍛煉實踐能力？有93.7%的學生給予肯定回答。②你對本課程的實施有什么具體意見或建議？有學生提出可以增加翻轉課堂教學環節的次數和實踐課程的學時等。這些意見和建議有利于在后期課程建設中持續改進。

五 ?教學設計實施效果

（一） ?課程目標達成度分析

根據對應的畢業要求內涵指標點制定課程大綱，細化分解課程目標，通過課堂表現評價、檢測性評價、實驗性評價和考試性評價等制定評價標準，考核學生對課程目標的達成情況，一般認為超過目標達成度0.70達到預期學習效果，未達目標達成度0.70的認為沒有達到預期學習效果，需要持續改進[7]。

由圖1可知，2018級學生該課程3個課程目標達成度分別為0.712、0.742和0.726，平均為0.727。2019級學生該課程3個課程目標達成度分別為0.796、0.778和0.736，平均為0.770。2019級學生的課程目標1的達成度為0.796，明顯高于2018級學生的課程目標1的達成度0.712，高出11.80%。其他兩個課程目標2019級也明顯高于2018級。從持續改進的措施實施效果，可以看出2019級學生取得教學效果好于2018級學生。

圖1 ?2018—2019級學生生物分離工程課程目標達成度情況

（二） ?單個學生各個課程目標達成情況分析及改進措施 2018—2019級所有學生參與評價個體課程目標1達成度情況見表1，課程目標1優秀的學生從2018級的0人增加到2019級的8人，優秀比例從0%增加到16.33%；另外，2018級學生目標1達成不合格的同學數量相對較多，有8名學生。分析主要原因：僅片斷式地學習知識點，考慮因素不全面，不能將所學到的知識綜合運用在解決復雜實際生物分離工程問題的能力上來。針對上述問題后期持續改進，從身邊實例入手，篩選教學案例，合理設計教學重點內容、增加課堂討論等手段加強學生對相關知識點的認知和解析。經過實施有效措施，課程目標1的達成度在2019級有明顯改進。

表1 ?2018—2019級學生生物分離工程課程目標1的達成度情況

2018—2019級所有學生參與評價個體課程目標2達成度情況見表2，從該目標的達成度上看，學生對課程目標2掌握程度較好，2019級有6人達到優秀，比2018級多5人，所占比例從2%增加到12.24%；良好的比例增加了10.24%；及格比例降低了9.76%，說明2019級學生比2018級學生取得了更好的成績，另外2018級和2019級分別有4人和2人目標達成度低于0.6，不合格。不合格的主要原因：同學綜合運用知識解決復雜實際生物分離工程問題的能力仍有待加強，針對上述問題后期持續改進，通過學習通智慧教學手段，通過課前預習和課后作業，引入生物分離實際工程問題，通過案例分析，加強學生靈活運用生物分離的原理知識的能力。

表2 ?2018—2019級學生生物分離工程課程目標2的達成度情況

2018—2019級所有學生參與評價個體課程目標3達成度情況見表3，優秀學生比例偏少，部分學生對系統性、綜合性的基礎知識體系缺乏構建能力，不能考慮綜合的影響因素，對綜合性實踐操作能力欠缺。針對上述問題后期持續改進，通過增加真實項目設計和實踐操作。2個班級的達成度比例變化不大，說明現有的教學方式，沒能發揮更好的作用，需要進一步研究更好的措施，激發學生的學習主動性。

表3 ?2018—2019級學生生物分離工程課程目標3的達成度情況

六 ?教學反思

2018級課程目標達成度情況總體描述：從卷面上看，名詞解釋、簡答題、論述題答題較好，說明了學生對本門課程尤其是概念知識點掌握程度較好，填空題、計算題、設計題失分較多，說明同學對概念掌握程度不好，設計能力有待加強。課程目標1達成度為0.712，課程目標2達成度為0.742，課程目標3達成度為0.726，課程目標平均達成度為0.727（大于目標達成度0.700），達到了預期教學效果。2019級課程目標達成度情況總體描述：從卷面上看，名詞解釋、簡答題、論述題答題較好，說明了學生對本門課程尤其是概念知識點掌握程度較好，填空題、綜合題失分較多，說明同學對概念掌握程度不好，綜合運用能力有待加強。課程目標1達成度為0.796，課程目標2達成度為0.778，課程目標3達成度為0.736，課程目標平均達成度為0.770（大于目標達成度0.700），但是每個目標的優秀比例相比較去年有很大的進步，達到了預期教學效果。

持續改進：生物分離工程是一門實踐性很強的課程，普通的課堂教學局限性很大，如果能把課堂搬到生物分離工程現場，可能取得更好的效果。后期的教學更多借助網絡信息等多種手段，結合生物分離工程網絡課件，觸發學生學習的興趣點，加強與學生的互動；結合課程聯系企業，讓學生在具體工程項目中學習。

參考文獻：

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[3] 高云濤，武圣君，趙曉東，等.高校教學方法改革探究——以心理學為視角[J].高教學刊，2022，8（27）：142-145.

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[6] 蔡忠兵，葛新斌.高校教學方法改革“落實難”的利益因素剖析[J].黑龍江高教研究，2018，36（6）：37-40.

[7] 朱雙杰，苗文娟，劉丹，等.課程目標達成度評價方法研究與實踐——以“食品加工原理”課程為例[J].滁州學院學報，2021，23（2）：118-123.