生物制藥等非化工專業(yè)化工原理教改初探

蘇 婷，丁海燕

(煙臺(tái)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005)

生物制藥專業(yè)是煙臺(tái)大學(xué)2019年新增設(shè)的專業(yè)，是從事各種生物藥物的研究、生產(chǎn)和制劑的綜合性應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。《化工原理》是國(guó)內(nèi)外化學(xué)工程與工藝及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)課程，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著承前啟后的作用，是化工專業(yè)學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可或缺的“橋梁與紐帶”[1]。幫助生物制藥專業(yè)的學(xué)生學(xué)好《化工原理》，不僅可以幫助學(xué)生掌握化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)和化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的基本理論，更能提高學(xué)生面對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決能力，幫助學(xué)生樹(shù)立工程觀點(diǎn)及創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)于此生物制藥專業(yè)以及其他非化工專業(yè)如食品及釀酒等專業(yè)學(xué)生都大有裨益。然而，《化工原理》中課程復(fù)雜且偏向化工廠的操作及設(shè)備，與生物制藥專業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)相差較大；課程講授過(guò)程相對(duì)枯燥，導(dǎo)致尤其非化工專業(yè)的學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒；加之傳統(tǒng)的授課方式生硬單一，不能即時(shí)獲得學(xué)生反饋，對(duì)于工程基礎(chǔ)薄弱的生物制藥專業(yè)同學(xué)尤為困難。因此，如何利用新式“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)反饋方式重建教學(xué)結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，將死板的原理知識(shí)與藥物生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合，改革傳統(tǒng)的被動(dòng)接受式學(xué)習(xí)并提高學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，成為教學(xué)中亟待解決的首要問(wèn)題[2-3]。

教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程中的即時(shí)反饋是教師調(diào)控和改進(jìn)教學(xué)的重要依據(jù)，是師生交流信息的重要手段。傳統(tǒng)的教學(xué)反饋多以面對(duì)面交流，電話信息聯(lián)系等方式進(jìn)行，方式單一枯燥效率低、學(xué)生主動(dòng)性差覆蓋面窄、有效性真實(shí)性難以保證等缺點(diǎn)。有效的教學(xué)反饋是目前教學(xué)過(guò)程中亟待改善的重要環(huán)節(jié)，對(duì)促進(jìn)學(xué)生能力的培養(yǎng)和水平提高具有重要意義。目前，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)模式和方法相繼涌現(xiàn)，如翻轉(zhuǎn)課堂、同伴教學(xué)法、混合教學(xué)等，其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體地位，從而提高學(xué)生的表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新能力等。傳統(tǒng)教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效和教學(xué)過(guò)程的輸出，要求教師及時(shí)把握每個(gè)人的目標(biāo)、基礎(chǔ)和進(jìn)程。無(wú)論哪種教學(xué)模式或教學(xué)理念，都離不開(kāi)教學(xué)反饋。課堂教學(xué)內(nèi)容的組織離不開(kāi)學(xué)生的課前學(xué)習(xí)和課堂表現(xiàn)，教師要?jiǎng)?chuàng)造師生之間的信息反饋通道，并根據(jù)反饋信息及時(shí)調(diào)控教與學(xué)，實(shí)現(xiàn)因材施教，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展和能力培養(yǎng)，從而取得良好的教學(xué)效果。

本論文以生物制藥專業(yè)學(xué)生為例，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的教學(xué)反饋方法，結(jié)合生物制藥專業(yè)學(xué)生的背景，利用反饋教學(xué)法的原理對(duì)教學(xué)情況進(jìn)行反饋與調(diào)控；建立完善健全的生物制藥專業(yè)的課程教授模式，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展和能力培養(yǎng)；優(yōu)化課程教學(xué)思路，重視教學(xué)反饋與調(diào)控，使學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力得到全面提升。本項(xiàng)目的提出有望為非化工專業(yè)的化工原理教學(xué)提供系統(tǒng)有效的教學(xué)思路。

圖1 “互聯(lián)網(wǎng)+”反饋教學(xué)模型Fig.1 “Internet plus” feedback teaching model scheme

針對(duì)生物制藥專業(yè)《化工原理》教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了分層次的課前學(xué)情反饋→課中專業(yè)結(jié)合并獲得實(shí)際反饋→課后文字反饋及問(wèn)卷調(diào)查的模式，最終實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心、以結(jié)果為導(dǎo)向、利用結(jié)果進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)的專業(yè)教學(xué)體系。本論文將從以下方面分別探討教學(xué)改革的內(nèi)容及目的。

1 課前“翻轉(zhuǎn)課堂”式學(xué)情反饋

課前導(dǎo)引學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)并思考，對(duì)以上思考及要點(diǎn)總結(jié)并在課前進(jìn)行反饋，使學(xué)生在上課之前期盼并渴望課程的設(shè)計(jì)。增加學(xué)生自學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自由度及積極性。收集反饋結(jié)果，教師本身對(duì)反饋問(wèn)題及時(shí)思考并調(diào)整課程安排，完成學(xué)情反饋對(duì)課程的調(diào)控。

利用我校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)生物制藥專業(yè)的化工原理課前“翻轉(zhuǎn)課堂”，通過(guò)教材、教學(xué)視頻、參考書(shū)、微課等，課前導(dǎo)引學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)并思考，自主選擇適合本專業(yè)的學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)，對(duì)以上思考及要點(diǎn)總結(jié)并在課前進(jìn)行反饋，使學(xué)生在上課之前期盼并渴望課程的設(shè)計(jì)[4]。例如在進(jìn)行傳熱單元操作的講解時(shí)，利用在線課程提前給學(xué)生設(shè)置簡(jiǎn)單的問(wèn)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(shuí)傳熱快等，通過(guò)這些與生活實(shí)際相聯(lián)系的小問(wèn)題，提高學(xué)生對(duì)化工學(xué)習(xí)的興趣。設(shè)定通關(guān)過(guò)程使學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行自學(xué)環(huán)節(jié)，類似于打游戲一樣主動(dòng)完成學(xué)業(yè)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自由度及積極性。學(xué)生通過(guò)查詢網(wǎng)絡(luò)解決問(wèn)題并給予反饋結(jié)果，使學(xué)生對(duì)課程充滿期待。教師本身對(duì)反饋問(wèn)題及時(shí)思考并調(diào)整課程安排，擇優(yōu)選擇學(xué)生的反饋信息進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，完成學(xué)情反饋對(duì)課程的調(diào)控。

2 課中專業(yè)結(jié)合并獲得實(shí)際反饋

課堂講授過(guò)程中，隨時(shí)根據(jù)學(xué)生的反饋動(dòng)態(tài)進(jìn)行教學(xué)節(jié)奏及教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，將課前的反饋內(nèi)容有機(jī)融入課堂教學(xué)進(jìn)程中，隨時(shí)對(duì)教學(xué)過(guò)程的想法進(jìn)行記錄，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在學(xué)習(xí)的過(guò)程中發(fā)揮自己的主體地位，達(dá)到反饋調(diào)控的初期效果。課程中合理設(shè)置練習(xí)題，以練習(xí)題為載體為學(xué)生搭建“樓梯”，發(fā)揮思維定勢(shì)的積極作用。

在進(jìn)行課堂講授時(shí)，隨時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，及時(shí)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏及教學(xué)內(nèi)容，將學(xué)生的所思所想化作“橋梁”與教師的授課內(nèi)容聯(lián)通。考慮到生物制藥專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)，不能對(duì)所有的課程內(nèi)容采用“一刀切”的全面反饋，而應(yīng)實(shí)踐由“點(diǎn)”及“面”的方法。發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，隨時(shí)對(duì)教學(xué)過(guò)程的想法進(jìn)行記錄，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在學(xué)習(xí)的過(guò)程中發(fā)揮自己的主體地位，從“教什么學(xué)什么”的被動(dòng)填鴨式狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔蚁雽W(xué)我要學(xué)”的積極想法，達(dá)到反饋調(diào)控的初期效果。課程中合理設(shè)置練習(xí)題，以練習(xí)題為載體為學(xué)生搭建“樓梯”，發(fā)揮思維定勢(shì)的積極作用。讓學(xué)生在課堂上不再被動(dòng)的接受，而是做課堂的主人。練習(xí)題設(shè)置主要以回答原理性問(wèn)題，比如讓學(xué)生解釋為什么穿羽絨服會(huì)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(kāi)等等。

3 課后文字反饋及“科羅拉多”問(wèn)卷調(diào)查

在課程結(jié)束后，以雙重反饋的形式深化鞏固課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容：一為作業(yè)及章節(jié)測(cè)試的進(jìn)行，作業(yè)測(cè)試結(jié)束后及時(shí)在下次課上進(jìn)行解決，保障學(xué)生有足夠時(shí)間對(duì)課堂內(nèi)容理解消化或進(jìn)行討論；二進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和自我評(píng)價(jià)。結(jié)合教育部本科工程教育專業(yè)認(rèn)證的培養(yǎng)要求，建立系統(tǒng)的多元生物制藥專業(yè)的化工原理考核指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，充分發(fā)揮和提高學(xué)生主動(dòng)能力、自學(xué)能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力。

雙重反饋的機(jī)制構(gòu)筑，深化鞏固課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容：一為作業(yè)及章節(jié)測(cè)試的進(jìn)行，作業(yè)測(cè)試結(jié)束后及時(shí)在下次課上進(jìn)行解決，保障學(xué)生有足夠時(shí)間對(duì)課堂內(nèi)容理解消化或進(jìn)行討論；二進(jìn)行“科羅拉多”問(wèn)卷調(diào)查(CLASS)，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和自我評(píng)價(jià)[5]。比如在之前的授課過(guò)程中，我們對(duì)生物制藥的兩個(gè)班級(jí)采用此方法進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)對(duì)于學(xué)習(xí)態(tài)度調(diào)查表的回復(fù)中，學(xué)生對(duì)于正向積極的學(xué)習(xí)態(tài)度方面的人數(shù)較多，說(shuō)明通過(guò)教學(xué)改革能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)改革的進(jìn)行非常必要；在學(xué)習(xí)成績(jī)方面和自信心方面，不同學(xué)生的理解有一定差距，大部分同學(xué)都認(rèn)為，努力可以收獲知識(shí)，學(xué)好化工原理需要付出汗水。此調(diào)查能對(duì)學(xué)生的解題能力、努力程度與意義理解、對(duì)知識(shí)的應(yīng)用這三方面內(nèi)容有全面的了解。

實(shí)踐表明，建立全面的考核指標(biāo)，將反饋機(jī)制納入考核內(nèi)容，反向考察教師的實(shí)施深度與實(shí)踐程度，強(qiáng)調(diào)課前學(xué)習(xí)的重要程度。將教學(xué)內(nèi)容體系及實(shí)施方案根據(jù)實(shí)施難易程度分為基本反饋-調(diào)整和高級(jí)反饋-調(diào)節(jié)-再反饋-優(yōu)化整合兩種模式。結(jié)合教育部本科工程教育專業(yè)認(rèn)證的培養(yǎng)要求，建立系統(tǒng)的多元生物制藥專業(yè)的化工原理考核指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，充分表現(xiàn)出對(duì)獨(dú)立分析及解決問(wèn)題的能力與創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)方法。提高學(xué)生對(duì)課程的參與感，充分發(fā)揮和提高學(xué)生主動(dòng)能力、自學(xué)能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力。

4 補(bǔ)充與制藥生產(chǎn)相關(guān)的新技術(shù)

現(xiàn)今制藥業(yè)發(fā)展很快，每年有大批新藥上市。因此，制藥工程專業(yè)的化工原理課程，其教學(xué)內(nèi)容除了學(xué)習(xí)基本理論基礎(chǔ)外，還應(yīng)緊跟形勢(shì)，使學(xué)生了解現(xiàn)代藥物發(fā)展趨勢(shì)。在教學(xué)計(jì)劃中刪減一些陳舊、適應(yīng)性不強(qiáng)的內(nèi)容，通過(guò)查閱文獻(xiàn)，掌握現(xiàn)代藥物制備的最新動(dòng)態(tài)，向?qū)W生介紹本學(xué)科不斷涌現(xiàn)的新知識(shí)、新技術(shù)、新方法，使學(xué)生受到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的熏陶，更重要的是，通過(guò)對(duì)這些新技術(shù)的介紹，將十分有助于學(xué)生加深對(duì)已學(xué)知識(shí)更系統(tǒng)的理解。例如講授納濾不僅會(huì)涉及膜過(guò)濾技術(shù)的新概念，且可通過(guò)教師的引導(dǎo)，讓學(xué)生思考該技術(shù)的機(jī)理及曾經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的過(guò)濾此時(shí)如何運(yùn)用等問(wèn)題[6]。

鑒于非化工專業(yè)化工原理傳統(tǒng)教學(xué)中存在的“一刀切”問(wèn)題，將“互聯(lián)網(wǎng)+”反饋調(diào)節(jié)機(jī)制引入化工原理教學(xué)中重建教學(xué)結(jié)構(gòu)，將死板的原理知識(shí)與藥物生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，加深本專業(yè)與化工原理課程的聯(lián)系，改革傳統(tǒng)的被動(dòng)接受式學(xué)習(xí)并提高學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，樹(shù)立工程實(shí)踐觀念，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、解決工程問(wèn)題和走出實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)工作的能力。以學(xué)生為主角、以反饋結(jié)果為導(dǎo)向?qū)Ψ腔I(yè)的化工原理授課方法進(jìn)行改進(jìn)，尤其要求學(xué)生基于課程內(nèi)容主動(dòng)進(jìn)行思考專業(yè)相關(guān)問(wèn)題，學(xué)習(xí)總結(jié)并通過(guò)反饋加深學(xué)習(xí)，包括課前的問(wèn)題提出后聯(lián)系專業(yè)思考拓展并有效反饋、課中深化學(xué)習(xí)并強(qiáng)化理解、課后團(tuán)隊(duì)協(xié)作解決問(wèn)題并進(jìn)行反饋-調(diào)整的往復(fù)教學(xué)機(jī)制。在教學(xué)過(guò)程中突出對(duì)課程設(shè)計(jì)、反饋調(diào)整及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的探索，使化工原理課程滿足工程教育認(rèn)證強(qiáng)調(diào)的三大核心理念，對(duì)非化工專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)起到統(tǒng)領(lǐng)全局的作用。

通過(guò)對(duì)化工原理課程的分層次專業(yè)化設(shè)計(jì)，針對(duì)生物制藥專業(yè)，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”手段引入“翻轉(zhuǎn)課堂”及“科羅拉多”反饋機(jī)制的教學(xué)新思路，借助于信息技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)教師知識(shí)傳授和學(xué)生知識(shí)內(nèi)化在時(shí)間和空間上的調(diào)控，學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容及進(jìn)度以提升其主觀能動(dòng)性，通過(guò)有效反饋機(jī)制加深對(duì)不同專業(yè)學(xué)生教學(xué)安排的認(rèn)識(shí)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了分層次教學(xué)和因材施教。真正體現(xiàn)以學(xué)生為主角、以結(jié)果為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的工程教育專業(yè)認(rèn)證的基本理念。

生物制藥專業(yè)是煙臺(tái)大學(xué)2019年新增設(shè)的專業(yè)，目前專業(yè)學(xué)生近300人，專業(yè)特點(diǎn)強(qiáng)，與化工專業(yè)既有區(qū)別又有聯(lián)系。當(dāng)前的化工原理教學(xué)使得學(xué)生的思考惰性增強(qiáng)，學(xué)習(xí)變成了體力活。習(xí)近平總書(shū)記在2018年全國(guó)教育大會(huì)上指出，要教育和引導(dǎo)學(xué)生珍惜時(shí)光，心無(wú)旁騖地求知問(wèn)學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新思維。本論文基于反饋教學(xué)法的原理進(jìn)行教學(xué)改革，重視教學(xué)反饋與調(diào)控，以期改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考，運(yùn)用多種現(xiàn)代教學(xué)方式，提高學(xué)生的綜合能力和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新思維。本論文建議的實(shí)施可以穩(wěn)步漸進(jìn)地提高學(xué)生的綜合水平，從生物制藥專業(yè)出發(fā),提高全校非化工專業(yè)學(xué)生化工原理的學(xué)習(xí)效果和教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)能力的全面提升，落實(shí)立德樹(shù)人的根本任務(wù)。