《生物反應工程》研究性教學探索

姚璐曄　徐兵　周靜亞　徐忠傳　蘇永春

摘 要： 《生物反應工程》是生物工程專業的學位必修課，在教學中注重培養學生運用已有專業知識解決實際生產中的問題。采用研究性教學思路，指導學生帶著問題學習內容，在知識傳授過程中，完成問題答案的尋找。通過研究性教學的實施，學生對本門課程的學習積極性提高，學習效果顯著增強；同時有意識地將所學專業知識與實際生產相聯系，符合學校“應用型人才”培養要求。

關鍵詞： 生物反應工程 研究性教學 應用型人才培養 教學效果

當前，大學生的“就業難”與企業的“用工荒”現象并存，供求矛盾日益尖銳，說明學生在學校學到的知識與企業所需的工程實踐嚴重脫節，不能實際應用。而多數企業不愿意承擔應屆大學生崗前培訓的社會責任，希望招聘進來即能頂崗的專業技術人才。為適應社會需求，應用型人才應運而生。應用型人才既不同于理論基礎寬厚的學術型人才，更不同于職業技能型人才，它是介于學術型人才和技能型人才之間的一種復合型人才[1]。在這一背景下，作為地方本科院校的常熟理工學院開始轉變人才培養模式，走應用型人才培養道路。

在學校培養應用型人才的大前提下，對部分專業課程的教學建設改革勢在必行，《生物反應工程》是其中一門立項改革的課程。它是一門生物工程的專業學位課程；以生物化學、微生物學、物理化學等課程為基礎，運用工學知識發展而來的一門綜合性專業必修課程。由于這門課程涉及高等數學、化工原理、物理化學等難度較大的學科，學生在學習中普遍反映難以掌握，考試成績一度出現班級平均分不及格現象。針對這些情況，課程組成員通過與學生溝通交流，在內容的選擇、重點知識的講解方式上做出調整，引入研究性教學思路。

本文通過對課程的研究性教學實踐和考試情況的分析，對教學過程中的方式方法進行歸納總結，并在此基礎上探索、完善研究性教學方法。

一、《生物反應工程》研究性教學實踐探索

1.教材的準備

由于本校之前開設的工科類課程很少，同時網絡上關于本門課程的資料大多針對研究型大學的學生，因此適用于本校學生教學的參考資料有限，也沒有合適的教材。學生普遍反映原教材知識內容太多，無法把握重點內容，無從下手。因此，組織編寫一部完整的，集知識性、科學性、系統性于一體，同時適合本校學生學習能力的教材勢在必行。

自編教材有其優勢，那就是內容的新穎性和實踐性較強，教學內容較為靈活[2]。由于所有教學內容都需要任課教師長期的知識積累、搜集、匯總而成，在自編教材的過程中，任課老師會根據當今學科發展趨勢和前沿知識，通過專業期刊、學術文獻和網絡資源大量查閱，靈活選取教學內容，使教學更與時俱進和貼近現實行業的現狀。

2.研究性教學的思路

《生物反應工程》是一門工學學科，教學的主要目的在于引導學生根據已有生物學知識，運用數學手段建立模型，計算解決生產實際中的問題；因此，它是一門鏈接專業基礎和實際應用的學科。在應用型人才培養的大環境下，該課程教授的成功與否至關重要。

圖1 研究性教學的基本思路

課程的研究性教學思路如圖1所示，以專業培養要求和企業需求為大背景，根據本校學生的實際特點，量身制定教學大綱；在此基礎上，制訂教學計劃、課件和教案。采用自編教材進行課堂教學，同時指定相關參考書，拓寬學生對學科的認知度，提高其對專業的熟識度。整個教學過程穿插隨機提問、課后作業布置講評、課堂測驗和課后輔導；注重與學生的交流，及時得到準確的教學反饋信息。基于之前的教學經驗，研究性課堂教學已經實施，后續重點將進行考試改革，旨在將死記硬背的應試轉變為靈活掌握的工科考試，使學生真正領悟工科知識；繼續貫徹研究性教學思路，同時達到“應用型人才”培養要求。

3.研究性教學的實施

研究性教學作為一種以問題為中心的教學，意味著這種教學是創生性的，而不是按部就班的過程。教學并不只是教師把預先設計的、屬于教師知識范圍之中的知識圖景有效地、按部就班地傳輸給學生的過程，而是在師生既有知識、經驗的相互溝通的基礎上尋找、發現問題，借助于一定的新知識傳授，師生共同謀求解決問題的辦法，在師生的積極交流與合作中，共同走上思想問題之路[3]。教師不是傳聲筒，而是一個帶有理智的與學生平等的個體，參與到超越簡單知識傳授的、深層次的、充滿問題的教學情景的創造性建構之中。以“均相酶催化反應”的米氏方程為例實施研究性教學，如圖2所示。

圖2 以“均相酶催化反應”的米氏方程為例的研究性教學

對于學生已有知識“酶的特點”，采用課前作業的形式讓學生溫故知新，通過資料查找，了解酶在工業中的應用。工業化生產講究低成本、高效率，因此，學生很容易聯想到生物制劑酶與傳統化工催化劑相比，其具體優勢如何顯現，而數據的表現更加直觀。隨之引入基于穩態學說的米氏方程的推導。這是大綱規定的重點內容，因此，除了正常的課堂教學外，還采用課后作業及當堂測驗，加強學生對此的理解及掌握。米氏方程的應用可用于解釋之前的問題，并隨之引導學生在實際生產中借鑒米氏方程的后續推導獲得工藝參數。整個教學過程一環扣一環，學生始終帶著問題學習，提高其學習新知識的興趣；通過反復講解及做題，幫助學生鞏固新學知識，并加以實際應用。因此，學生學習的自主性明顯提高，教學效果顯著。

4.研究性教學的效果

目前，國內對教師的課堂講授效果和對學生學習效果的檢測大都是通過期末考試實現的。期末考試可以把每個學生的學習效果量化，也是學校考評教師和學生最直觀、公正的方法。對本校生物工程專業2009級、2010級和2011級，共224位學生的本門課程期末考試成績進行了分析，結果如表1所示。

表1 2009級、2010級和2011級生物工程專業《生物反應工程》考試成績分析

從表1可以看出，隨著研究性教學的實施，學生考試成績整體呈上揚趨勢，且分值分布趨于合理的正態分布，平均分的標準差縮小，表明實施的研究性教學思路具有正確性，效果顯著。但是，從分析表中可以發現，達到優良的學生比例并不高（<12%），說明學生缺乏靈活運用知識解決問題的能力，而這是應用型人才培養的重點，這一問題有待后續教學的調整解決。

二、《生物反應工程》研究性教學后續探討

在前期教學實踐中，《生物反應工程》的研究性教學已取得了一定成效；帶著問題進行教學，引導學生在教學過程中發現答案，極大地提高了學生學習的興趣和自主性；對于公式的繁瑣推導，學生也由一開始的恐懼害怕到后期的順利掌握，達到期末考試成績普遍提高。同時，學生對于自己專業的認識逐漸清晰，能夠根據企業市場需求及自身特點規劃今后的就業發展，體現應用型人才培養宗旨。

在對試卷情況的分析中，不難發現學生靈活運用已有知識解決實際問題的能力欠缺。為此，在后期探索中，除了加強課堂教學的引導，重點應放在考試的改革上；將原本單一知識點的應試轉變為應用綜合知識解決問題的工科考試，考試形式也會向半閉卷轉變。應發揮考試指揮棒的作用，引導學生不再死記硬背知識，而是通過自行查閱資料、運用已有學科知識，分析、解決實際生產中出現的問題，真正達到學校應用型人才培養的要求。

參考文獻：

[1]李德勛，于坤.關于大學生就業難與企業用工荒并存問題的研究[J].咸寧學院學報，2012，32（5）：35-36.

[2]郝彥菊.《水產養殖專業英語》課程教學與考試實踐探索[J].安徽農學通報，2014，20（06）：130-132.

[3]張福安，胡孔法，王愚.研究性教學模式在數據庫課程教學中的實施[J].中國科教創新導刊，2013，02：54-55.

基金項目：常熟理工學院教學建設項目——研究性課程建設

項目編號：jxnh2014017