工程教育认证下的微生物学教学改革

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摘要：工程教育专业认证具有完整的理论体系、培养理念和评价标准，高等学校积极开展专业的认证工作能够推进教学改革。在工程教育专业认证的背景和要求下，从微生物学课程角度介绍了课程目标、教学过程、课程质量评价和解决复杂工程问题能力培养等方面的注意事项与教学改革探索，提出了一些观点和建议。

关键词：微生物学；工程教育专业认证；教学改革

《华盛顿协议》成立的初衷是不同国家和地区之间的工程教育和工程师执业资格的互相认同，从1989年发起至今已经成为目前世界上最具权威性和国际影响力的工程教育本科专业学位互认协议。我国在2016年成为该协议的正式成员国，由中国工程教育认证协会具体组织实施认证工作。工程教育专业认证具有完整的理论体系、培养理念和评价标准，高等学校积极开展专业的认证工作能够推进教学改革，促进国际间交流合作，提升人才培养的质量与水平，对落实立德树人根本任务具有重要意义。2018年全国共有576个专业参加认证，464个专业进行了现场考查工作。北京化工大学是国内较早开展工程教育专业认证的高校之一，化学工程与工艺专业最早于2007年通过认证，生物工程专业2016年进行了首次认证并通过，2019年进行了第二次认证并通过[1]。微生物学是北京化工大学生物工程类专业的核心基础课程之一，通过讲授微生物学的基础知识、基本理论及典型的工农业生产应用实例和前沿科学研究等，培养学生分析问题和解决问题的能力，同时为学生进一步学习其他专业课程打下基础。以参加工程教育专业认证为契机，微生物学课程进行了一些教学改革的探索与实践，旨在进一步提升学生的创新意识，注重培养学生综合运用微生物学的基础知识和基本理论解决生物加工过程中复杂工程问题的能力，以适应工程教育专业认证的标准和要求。

1工程教育专业认证的核心理念和对专业课程的要求

工程教育专业认证的内涵是建立以产出为导向的人才培养体系并持续改进，核心理念包括三个方面的内容：以学生为中心、产出导向、持续性改进，最终实现人才培养质量的不断提高。在多年的实践中，工程教育专业认证在学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件等七大方面形成了一套通用标准[2]。以学生为中心要求学校的教学活动面向全体学生，按照制定的统一标准和体系进行培养，最终全体合格毕业生都能达成设定的培养目标和毕业要求。成果导向要求整个教学体系围绕合格毕业生培养目标和毕业要求的达成来设计，毕业要求能够合理支撑培养目标，教学过程围绕达成毕业要求开展，重点关注学生的学习成果，以学习成果的评价改进教学过程。持续改进要求建立培养目标与毕业要求的周期性评价机制和教学过程的质量监控机制，评价结果能够及时反馈到人才培养的各个环节，不断提高人才培养质量。

2设计合理的课程目标

在工程教育专业认证背景下，传统的课程教学存在着诸多问题，例如课程组织缺乏系统设计、课程着重于灌输知识而忽略能力培养、课程质量评价机制和教学质量监控不完善等。工程教育专业认证面向产出的评价机制要求人才培养过程要以学生发展为中心，课程体系、师资队伍和支持条件等要围绕学生发展的需求设定，根据学生学习效果进行评价和改进，从而促进教学过程由知识体系向能力体系转变。专业要以培养目标为基础设定明确、公开和可衡量的毕业要求，完全覆盖工程认证标准的十二个方面。毕业要求的分解充分体现培养目标和专业特色，各指标点的逻辑清晰且合理对应到相关课程，通过课程教学来实现毕业要求达成。在此基础上，课程的教学目标要围绕毕业要求指标点制定，形成合理有效的支撑关系，相互之间可以采取一一对应、一对多、多对一和互有交叉等多种形式，要面向学生的学习效果，有相应的教学内容和教学环节来支撑，并且能够很好的衡量和评价。微生物学教学内容多，涉及微生物相关的各个方面，部分学生对如何学好本门课程感到困惑。课程教学要以学生“学”非教师“教”为中心，以培养和提升学生能力为目标，促进每个学生的德智体美劳全面发展。课程教学首先要让学生明确本门课的教学目标，从而有针对性地开展教学活动，以课程目标为基础开展定期评价和持续性改进。在教学过程中，通过教师悉心指导，学生能够主动学习微生物学的基础知识、基本理论和典型的工农业生产应用实例，能够综合运用相关知识，分析微生物发酵相关的复杂工程问题；另一方面，学生能够在熟练掌握微生物生长、代谢和遗传变异基本规律的基础上，根据实际问题和工作需要，分析并获得对微生物进行有目的改造方案。

3教学过程围绕课程目标的达成开展

以学生为中心的教学理念将学生作为教学活动主体，教师在教学过程中起引导作用。课堂教学是实现培养目标和毕业要求达成的重要载体，工程教育专业认证要求对传统的课堂教学模式进行改革，更加关注学生的学习成果，形成学生主动学习的模式，促成教学和学习过程的持续互动改进。教学过程可采取互动式和研究型的方式，探索任务驱动和自主探究的学习模式，实施混合式教学和翻转课堂，将学生由被动的知识接受者变为自主学习者与自主探究者。很多高校已经开展了线上线下混合式教学的探索，北京化工大学也建立了完善的在线教育综合平台，微生物学教学团队已经建成完整的网络教学资源，包括电子版教材、课件以及全程的讲课视频等。学生能够充分利用这些教学资源，合理安排自主学习的时间，课下也能自主及时进行巩固，提高学习效率。学生除了在网络教学平台进行学习外，还可通过电子图书馆查阅文献等资源，解决学习过程中的疑问和困惑。微生物学是一门理论与实践结合十分紧密的课程，非常适合开展混合式教学和翻转课堂教学。例如，周德庆编著《微生物学教程》的营养物质运输部分没有涉及到代谢产物与蛋白质等的分泌问题，教师可以就此让学生利用网络资源等在课堂外进行自主学习，当学生需要指导时，教师提供必要的支持，帮助学生便捷地获取资源、利用资源和处理信息。在课堂教学环节，学生可以分组进行问题讲解，其他学生提问和讨论，教师进行补充总结，充分增加学生的互动时间，有助于增强学生的自主学习能力、思考问题能力以及团队合作精神，实现以“学”为主的教育方式转变。

4定期开展课程质量评价

工程教育专业认证的持续改进机制要求对培养目标、毕业要求和课程目标进行定期评价，不断推进教学改革。持续改进能够实现以培养和提升学生能力为中心，在培养目标、毕业要求、课程体系、师资队伍和支持条件等方面建立“评价-反馈-改进”闭环，掌握毕业生和社会需求，并对教学内容与方式等及时调整和修订。课程质量评价首先要对课程目标的达成情况进行评价与分析，从课程角度对学生的学习效果进行评价，为毕业要求的达成情况评价提供基础和证据。课程目标达成情况的具体评价方式可以根据实际情况选择，采取定量评价、定性评价和综合评价等。目前主要的评价方式还是基于各种考核环节的数据，因此设计合理的考核方式和内容对课程评价至关重要。不管是作业、课程论文等过程考核还是期末考试，考核内容要围绕课程目标设计，考核方式有利于判断课程目标的达成情况，能够覆盖全体学生并且便于操作实施，评价标准特别是“达成”标准要细致明确，充分体现层次差距。例如，在期末考试设计中，每一项考核内容都要与具体的知识点和能力点相对应，命题时预先根据课程目标设定相应的题目和分值比例等。微生物学具有很强的实践性和应用性，很多重要理论和技术与生产实践有着密切关系，考试可以侧重考察学生对知识的灵活运用能力和对实际问题的解决能力。课程质量评价还应该包括形成性评价。不同于作业和课程论文等过程考核，形成性评价是教学过程中为发现可能存在的问题、了解学生学习情况等进行的评价方式，以便教师能够及时得到学生对教学过程的反馈，做出相应的调整，改进教学内容和教学方法等。形成性评价可以采取非正式的考试、随堂测验或者调查问卷的方式进行。北京化工大学的在线教育综合平台提供了随堂测验和问卷调查等功能，教师在教学过程中使用这些工具能够非常方便地了解学生的学习效果，随堂测验也能够让学生及时知晓自己的课堂学习成效以及在班级中的成绩分布，这样也能激励学生的学习热情。

5重点关注解决复杂工程问题的能力培养

《华盛顿协议》对工程教育的基本定位是培养学生解决“复杂工程问题”的能力。复杂工程问题属于高水平问题，包括多个组成部分或者子问题，有的涉及多方面的技术、工程和其他因素以及不同的利益相关群体，没有明显的解决方法，需要创造性的分析和深入运用相关工程原理才能解决。培养学生解决复杂工程问题能力，应贯穿在专业课程的教学过程中，这就要求教师在授课时要从着重于解释原理转变为运用原理，从注重“教”转变为教与考并重，逐级推进能力培养。学生首先能够将自然科学的基本原理和数学建模等用于识别、表达和分析复杂工程问题，进一步能够将多个学科的知识用于分析、设计和研究本专业复杂工程问题，最终能够自主设计、综合评价和有效实现复杂问题的解决方案[6]。传统的教学模式以“教”为主，知识进行单向传递，学生对于知识的掌握主要是“填鸭式”教学，不利于培养解决复杂工程问题的能力。教师在课程讲授时可以设置一些实际问题，将相关的重要知识点全面覆盖。例如，开展项目探究式教学，设置研讨题目例如“土壤中产纤维素酶菌株的分离、筛选、鉴定与产酶能力提高研究”，涉及微生物的形态、构造、培养基、代谢、生长、遗传育种、鉴定等多个方面知识。通过学生自主学习与问题讨论，能够培养学生综合运用知识解决复杂工程问题的能力，学生提出的某些研究思路也有可能达到“教学促进科研”的良好效果。

6结语

面向产出的评价机制是工程教育专业认证理念的集中体现，针对课程的质量评价是面向产出的评价机制的核心。承担专业课程的教师需要根据工程教育专业认证的理念和标准深入思考课程建设中的相关问题，聚焦学生的学习成效，保证每名合格毕业生都能达成课程目标及其支撑的毕业要求。工程教育专业认证的理念与要求对提升专业办学水平具有重要推动作用。当前，在高等学校争创一流本科教育、建设一流专业和一流课程的背景下，广大教师要深入落实立德树人根本任务，对课程建设进行不断探索和实践，对教学内容和方式等进行持续性改进，不断强化学生利用学科基本理论来正确认识、全面分析和综合解决复杂工程问题能力的培养，必将提高我国工程教育水平，培养合格的工程师，为国家经济社会发展服务。

参考文献

[1]陈平.专业认证理念推进工科专业建设内涵式发展[J].中国大学教育，2014（1）：42-47.

[2]宋歌.《华盛顿协议》视域下的课程体系建构理念探析[J].高教研究与实践，2020，39（1）：60-63.

作者：李正军 刘军锋 曹辉 秦培勇 单位：北京化工大学