基于工程教育專業認證的“生物化學”課程改革

李 亮 李 斯 殷 昊 周麗亞

（河北工業大學化工學院 天津 300130）

自從2013年6月我國加入教育互認協議——《華盛頓協議》之后，工程教育專業認證制度在我國快速發展。工程教育專業認證制度可大力推進我國工業化進程，為我國建設創新型國家，培養大量復合型、高素質科技人才提供制度保障。在當今全球化浪潮和經濟一體化的發展趨勢下，構建國際認可、實質等效的高等工程教育模式是我國高等工程教育改革的必然選擇。

工程教育專業認證強調以學生為中心，其核心理念是要培養具備創新能力、發展潛力和國際競爭力的高校畢業生，保證學生培養質量滿足從事相應職業的要求。河北工業大學于2019年12月順利通過了生物工程專業的工程教育專業認證申請，以此為契機，著力推進工程教育改革，積極建設和發展該專業。同時，學生培養方案中無論是基礎課還是專業課的設置都圍繞著能否達成學生的最終培養目標而進行。

“生物化學”課程是生物工程專業一門重要的專業基礎課。通過對該課程的學習，可以使學生系統掌握現代生物化學的基本理論、基本知識、基本實驗技術，培養學生從分子水平認識生命現象的能力與技術。因此，該課程是一門集教學與實踐相結合的綜合性課程。“生物化學”課程既是生物工程專業的專業基礎課，也是工程教育專業認證體系的核心課程。

1 “生物化學”課程教學的現狀

“生物化學”課程作為理論先導課，為生物工程專業后續的專業課程，如“細胞生物學”“微生物學”“分子生物學”“發酵工程”“基因工程”等奠定了重要的理論基礎。該課程無論是在創新思維培養還是在工程實踐能力鍛煉的過程中都發揮重要作用。在理論課的教學過程中，主要是利用現代化教育手段（多媒體）進行基礎知識的傳授，而生物化學實驗是通過實驗，使學生訓練并掌握生物化學實驗的基本技能，培養學生觀察實驗現象的能力，掌握基礎的實驗操作技巧和分析解決實驗中所遇到問題的能力。同時加深對生物化學理論知識的認識，有助于對“生物化學I”課程的學習。

1.1 教師教學方法單一，過于傳統

“生物化學”課程難度較大，涉及的知識面廣泛，在生物大分子物質的結構與功能知識模塊中闡述了核酸、蛋白質、糖類、脂類等大分子以及此類大分子的代謝活動過程，還包括分子生物學部分的基礎知識等。學生對微觀世界中生物大分子復雜的空間結構及組成的理解難度大，即使通過實驗也很難用肉眼觀察到，學習難度增加。通過調查，學生普遍認為該課程知識點抽象，知識面寬泛，透徹理解難度大，學生面對該課程容易產生畏難情緒，而教師授課也受到學時的限制以及傳統教學模式的影響，少量的課時要完成大量的知識點，教師學生都會浮躁，另外，傳統教學模式提不起學生的學習興趣。結果就是作為工程教育專業認證核心課程之一，“生物化學”課程無法有效支撐畢業生知識和能力的培養。

1.2 學生缺乏先修課程理論知識

學好生物化學需要具備一定的生物、化學基礎知識，如普通生物學和有機化學等。由于我國不同省區的高考規則不同，部分考生在高中時未選修生物或化學，相關方面的基礎知識比較薄弱，從沒有基礎的狀態面對生物化學這門課程就會顯得吃力和產生畏懼心理，如果一段時間不能調整過來，就會對該課程失去信心和興趣。因此，學生基礎薄弱是一個影響根本的問題，亟待解決。工程教育專業認證強調以本為本，學生的能力達成是關鍵環節，在“生物化學”教學過程中，教師要充分考慮每一個學生的個體差異，創造條件使得每個學生都享有平等的機會來完成學習任務，從而達成該門課程的學習效果。工程教育專業認證關注的是所有學生的學習成果的達成，而不是突出某些優秀學生的品質，因此，基于這樣的工程教育理念，教師在講授該課程時，要充分考慮到個別學生背景的差異，只有讓每個學生都達成了“生物化學”課程設置所要實現的目標才能反映專業建設的成就和專業人才培養的成績。

工程教育專業認證旨在實現我國的工程學位（學歷）和工程師資格得到國際認可，我國工程師可以越來越多地參與國際項目，具有國際競爭力。但就目前“生物化學”課程教學現狀而言，為了把知識點講授清楚，課程安排上還是理論課時較多，誠然，隨著生物工程專業培養方案的不斷持續改進，目前“生物化學”實驗教學的課時數也逐漸增加，但是總體上看，學生主要通過死記硬背掌握概念、原理等，“生物化學”實驗課程相對簡單，驗證性多于研究性，教學反饋就是學生們對知識掌握的比較死板，對于解決生物工程相關實際問題缺乏靈活運用，不能將所學知識融會貫通地用到實際工程中，這樣的結果顯然不能實現專業認證對畢業生生物工程能力培養的目標要求。

2 基于工程教育專業認證的“生物化學”課程改革

2.1 改變教學模式

在進行工程教育專業認證的新形勢下，“生物化學”教學模式改革是大勢所趨。“生物化學”傳統教學填鴨式教育，對學生采取直接的知識灌輸是不可取的方式。教師應該轉變教學觀念，強調以學生為主體，通過設置問題，引導學生主動思考，解決問題，教師可以采取靈活多樣的教學方式如智慧課堂，翻轉課堂等形式，對學生的學習起到輔助和引領的作用，引導學生自主學習。另外，“生物化學”實驗課方面要增加有難度的實驗項目，可利用虛擬仿真項目提高學生對生物工程領域最新技術的學習和掌握，尤其是微觀領域的實驗如“外源基因的原核表達”。充分利用大數據，通過線上線下混合教育方式，加深對生物工程領域關鍵問題的理解和掌握。

2.2 針對學生主體的不同采取措施

以學生為本作為工程教育的主旨思想要體現到各門課程的培養目標中。教的最終目的是為了學，在“生物化學”的教學過程中，要結合課程本身的難度以及學生不同教育背景的差異，因材施教。河北工業大學生物工程專業部分學生在高中時未選修化學，基礎薄弱，進入大學后，面對強度和難度都比較大的生物化學學習時，會比較困難。教師在教學時要充分考慮到這一特點，在學生進入大學階段后，對于化學基礎薄弱的學生，要有針對性地強化他們化學課程的學習。可以組成互幫互助學習小組，通過“傳幫帶”的方式幫助基礎薄弱的學生趕上來；老師可以通過增設“補修班”的方式有針對性的提高部分學生的學習進度。

2.3 激發學生學習興趣

“生物化學”課程知識點冗而繁：對于生物大分子的學習比較抽象，偏理論而少應用。如果授課不與生物工程實踐相結合，就會讓學生越發感到晦澀難懂，難以學以致用，進一步的，容易使學生失去學習興趣，會將該課程的學習變成負擔。興趣是最好的老師。激發學生的學習興趣和求知欲是老師們工作的關鍵點。首先，教師在引入新課的時候，要有方法，要和生活相結合。其次，對于理解困難的生物大分子的空間結構和代謝過程，可結合圖片、動畫或視頻等教學手段，充分利用大數據及多媒體課件，多角度地幫助學生理解生物大分子的空間構想及動態的代謝過程等，甚至可利用各種機會介紹生物工程領域的發展及前沿以激發學習的興趣和動力。

2.4 注重學生工程實踐能力的培養

首先，“生物化學”理論學習結束后，可以引入生物制品生產中的實際問題，比如可引入和生活息息相關的味精的發酵生產，通過微生物的轉化反應以及產物的提取純化等引導學生利用所學知識來解決時實際問題，讓學生體會到理論和實踐相結合的重要作用。從而增強了學生分析、歸納問題的能力，學會思考并與實踐相聯系。其次，“生物化學”實驗教學是驗證理論知識并培養學生創新能力的關鍵環節，實驗教學更能貼合工程認證的核心理念。在傳統的“生物化學”實驗教學，主要是讓學生機械地驗證一些實驗原理，這種方式不利于培養學生的綜合能力。以工程認證背景下的“生物化學”實驗教學改革也是課程改革的必經之路。教師可以提出總的實驗目標，學生根據掌握的知識點，研究設計實驗思路并制定實驗流程，通過實施實驗以及評價實驗效果來評估實驗目標的實現。這種實驗教學方式能極大地鼓舞學生的主動思考，解決問題的綜合能力，為培養將來能在生物工程領域解決相關問題的畢業生奠定基礎。再次，好的“生物化學”實驗教學效果能培養學生熱愛科研的情操，生物化學實驗結束后，可以趁熱打鐵，老師們積極地為學生進實驗室參與科研課題提供機會。生物工程的科研項目多數以生物化學教學為基礎，在教學的基礎上進一步提升和凝練，很好地支撐本科教育，學生們在參與科研活動的過程中，既能加強理論基礎知識，又能利用理論解決實際問題。這對于提高學工程實踐能力具有重要意義。

3 結語

基于工程教育專業認證的“生物化學”課程改革對于培養高水平的有國際競爭力的應用型人才具有重要意義。生物工程專業要以工程教育專業認證的框架體系和核心理念為指導和工作目標：切實關心每個學生，針對每個學生的學習問題，因材施教，促進每個學生積極主動地、生機勃勃地發展，為學生提供最適合的教育。在教學過程中，尊重教育規律和學生身心發展規律，結合專業認證對學生的畢業要求，逐條對標，以學生為中心，持續教學改革，優化教學模式，切實培養學生工程能力，真正做到提升生物工程專業畢業生的質量，為培養出能和國際接軌，國際認可和具有國際競爭力的新型高素質生物工程人才做出應盡的貢獻。