基于成果导向理念的制药工程“生物化学”课程教学改革.pdf

年月第期吴海波黄锡金赵恒伯:人文社科类本科毕业论文之共性问题及破解策略A u g N o 基于成果导向理念的制药工程“生物化学”课程教学改革余平严喜鸾曾哲灵(南昌大学化学化工学院江西南昌 ;南昌大学药学院江西南昌 )摘要:O B E理念引入“生物化学”课程可以提升教学质量,助力制药工程专业人才培养.首先根据制药工程专业的内外需求,制定“生物化学”新的课程目标.接着重构教学内容,采用线上线下混合式教学、思维导图,案例法等教学方式支撑课程目标达成.最后围绕课程目标设置全过程的观测点,设计多样化的评价方式,评价其达成状态,辅以基于调查问卷的间接评价,发现教学中的不足并提出改进措施.关键词:成果导向理念;制药工程“生物化学”课程;教学改革中图分类号:G 文献标志码:A文章编号:()工程教育专业认证是国际通用的工程教育质量评估认证,为专业建设和人才培养提供质量保证,其具有以成果为导向、以学生为中心、持续改进三大特点,.工程教育专业认证核心是成果导向教育理念(O B E),这一理念是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果(L e a r n i n go u t c o m e s),即学生通过本阶段的学习后所达到的最大能力.根据华盛顿协议规定,本科工程教育最基本的要求是培养学生具备解决复杂工程问题的能力.中国于 年正式加入 华盛顿协议,国际实质等效的专业认证正在有力地推动着基于O B E的工程教育专业改革,进而推动中国工程教育专业认证从“形似”向“神似”的转变.实现这个转变的关键是O B E进课堂,这是中国工程教育专业认证的“最后一公里”.制药工程专业是化工与制药类普通高等学校本科专业,它是综合运用化学、药学(含中药学)、化学工程与技术、生物工程等相关学科的原理与方法,研究并解决药品规范化生产过程中的工艺、工程、质量与管理等问题的工学学科 .“生物化学”已成为工科院校制药工程专业课程体系中不可或缺的课程.“生物化学”课程内容包括生物体内各种物质的结构、性质与功能、物质代谢与能量代谢等.但该课程的教学普遍存在学时少(南昌大学制药工程专业“生物化学”只有 学时)、内容繁多的问题,这给教学带来了挑战.传统“老师讲,学生听”的灌输式教学模式,缺乏师生互动,很难调动学生的学习积极性,严重影响高素质制药工程专业人才的培养.为提高学生的学习积极性、培养学生解决复杂工程问题的能力,工程认证背景下基于O B E理念的“生物化学”课程教学改革显得十分迫切和必要.南昌大学制药工程专业于 年申请并通过国家工程教育专业认证.现基于工程教育专业认证的O B E理念,对南昌大学制药工程“生物化学”课程从以下三个方面进行教学改革进行探讨.一、重新设定课程目标O B E教学设计以产出为导向,宏观设计的逻辑起点为内外需求,依次确定培养目标、毕业要求;微观设计的逻辑起点是毕业要求,将毕业要求逐一落实到具体的课程中,形成课程矩阵,从而确定课程的教学目标,.根据南昌大学“厚基础、宽口径、重德行、强能力”的人才培养思路及定位、学生的职业收稿日期:作者简介:余平(),男,江西南昌人,讲师,从事制药工程研究;严喜鸾(),女,江西南昌人,教授,从事药学研究.基金项目:年南昌大学教学改革研究立项课题“基于O B E理念的 生物化学 课程教学改革与实践”(编号:N C U J G L X ).年月第期豫章师范学院学报J o u r n a l o fY u Z h a n gN o r m a lU n i v e r s i t yA u g N o 年月第期豫章师范学院学报A u g N o 期望等内部需求,结合制药行业持续呈现平稳、高效、环保的发展态势,依据江西省提出要把生物医药产业列为江西集中力量培育的六大支柱产业之一及学生家长对子女成才的期望等外部需求,南昌大学制药工程教研室确定了专业培养目标.而专业人才培养目标的实现需要毕业要求来支撑,毕业要求体现了人才培养过程中在能力、知识、工程方面的具体要求,是人才培养过程中各教学环节遵循的准则.结合本专业实际,教研室构建了一套较全面的毕业要求,分为 项.这 项毕业要求与国家工程教育专业认证的通用 条毕业要求的内容一一对应,完全覆盖了工程教育认证要求.例如,本专业毕业要求中的工程知识(掌握数学、自然科学、工程基础和制药专业知识,能够运用其原理和方法解决制药及相关领域中的复杂工程问题)与国家工程教育专业认证要求的通用标准(工程知识)相对应.作为“生物化学”课程的主讲教师,笔者参与了制药工程教研室组织的培养方案修订,深入了解毕业要求的内涵.通过多次讨论,明确了“生物化学”课程所支撑的毕业要求指标点,及其对指标点的贡献度.例如,针对毕业要求下属的指标点“能运用自然科学和药学知识分析制药工程领域复杂工程问题”,教研室选取了“生物化学”等四门课程支撑其达成,其中“生物化学”权重为 .根据课程体系给出的“生物化学”课程对毕业要求的支撑关系,笔者重新确定了“生物化学”的课程目标:目标是掌握构成生物体的各类化学物质的结构、性质、功能、代谢、遗传信息传递的基本概念、基本原理和基本技术;目标是具备运用生物化学世界观和方法论发现、分析制药工程领域的复杂工程问题的能力.根据布卢姆教育目标分类学,这两个课程目标均属于认知领域.从认识向度来看,课程目标属于记忆、理解层次,课程目标属于应用、分析层次.这两个课程目标的核心是掌握生物化学基本知识,分析复杂工程问题.这可以支撑毕业要求下属的指标点.二、调整教学内容与教学方式根据O B E理念,课程教学内容要能支撑课程教学目标的达成,课程教学内容要与教学方式 相适应,按照工程教育专业认证要求,还要体现以学生为中心和复杂工程问题特征.针对新设定的课程目标,笔者重新设计了“生物化学”的教学内容和教学方式.“生物化学”的教学内容主要分为两个层次:一是针对课程目标,使学生掌握“生物化学”的基础概念、基本原理、基本技术,包括静态生物化学和动态生物化学两个模块,这是低阶的记忆、理解知识的能力,这可以通过讲授及学生自学的方式实现;二是针对课程目标,使学生能够从分子水平对制药工程领域的工程问题进行分析和判断,这是高阶的运用知识分析、评价的能力,这就需要采用案例法等专题研究的训练方式实现.在训练过程中要强调学生的主体地位,而教师扮演导向的角色.为了更好地支撑课程目标的达成,笔者选用了适用于工科专业的张洪渊、万海清主编的 生物化学 作为主要参考书,其内容简洁,框架清晰,可读性强.尤其是这本书有相关知识和技术在工业生产领域的应用,可以开阔工科学生的学习视野,活跃学生的思维.笔者调整了授课内容,课程教学内容聚焦于支撑课程教学目标的达成,不拘泥教材安排的内容及先后顺序,进行合理取舍.一方面要依据课程矩阵,检查所有课程之间的联系和交叉,避免重复.例如,单糖的分子结构这部分内容,就在“有机化学”课程中学过,所以这部分内容就不再讲解.另一方面还要突出对课程目标的支持,细化每一单元的教学预期成果,既突出解决行业工程问题的实用性,又保证知识体系的相对系统完整性.例如酶是生命功能的执行者,绝大部分是由蛋白质组成,对于生命活动非常重要.由酶催化的生化反应网络奠定了生命活动的核心基础,这是生物化学的世界观和方法论的重要一环,在分析制药工程行业问题中具有重要作用.蛋白质化学、酶化学这部分就是生物化学的重点教学内容,需要学生充分理解和灵活运用.例如在蛋白质化学这一内容,由于课时有限,需要对教学内容进行重构,集中于支撑课程目标的教学内容(掌握氨基酸、肽和蛋白质的结构、性质、功能和分离纯化等相关知识)和支撑课程目标的教学内容(运用氨基酸、蛋白质的性质特点分析其工业应用,运用蛋白质分离纯化与测定方法分析相关工艺).将更多的课时用在蛋白质的结构、性质及分离纯化等知识在行业的应用上,让同学更好地理解与制药工业生产密切相关的重点,难点内容.为了更好地支撑课程目标的达成,笔者采用线上线下混合并结合思维导图的教学模式.随着信息技术的发展,在线教育平台应运而生,为老师教学 年月第期余平严喜鸾曾哲灵:基于成果导向理念的制药工程“生物化学”课程教学改革A u g N o 和学生学习课程知识提供了更广阔的空间,不再受空间和时间的限制 .在线教育平台可以帮助学生打破学习的时空局限,实现课程预习和全程检测.思维导图是一种可视化的组织性思维工具,利用特定符号和线条体现教学内容之间的内在逻辑联系,将分散的知识点融合为一体,构建知识体系 .生物化学课程知识点繁多,通过思维导图可以使零散的知识更系统,更直观简练,条理清晰 .教师课前在平台发布课件、视频、简单测试题等资料,引导学生完成课前自主学习,绘制出课程内容的思维导图的主干;课堂教学精炼内容、突出主线,剖析学生课前自主学习所发现的薄弱知识点和重难点知识点;课后在平台发布相关作业,检查学习成果,督促学生完善思维导图的次干和枝叶次序内容.网络教学的数字课程资源与课堂内容紧密结合,分层次构建思维导图培养学生的主动学习、主动思考的能力,使之能循序渐进地建立知识体系.笔者发现学生做的思维导图形式丰富多样、图文并茂,有的采用手绘方式制图,有的学习了相关软件后采用软件制图.学生对这种学习方式表现出较高的积极性.面对复杂工程问题,学生可以通过思维导图,直观迅速地看到相关知识点之间的联系,这对后期分析复杂工程问题大有裨益.为了更好地支撑课程目标的达成,笔者采用线上线下混合结合案例法进行生物化学研讨型教学.案例教学是通过教师引导学生对案例的剖析研究、积极讨论,从而调动学习积极性.目前案例法已经在“生物化学”课程中应用,但是实践工程相关的案例较少,大部分都是生活实例或病例等相 关案例 ,.笔者查阅相关资料,根据典型、具有时代特征、应用广泛的原则设计、编写生物化学相关工程案例库,以期提升教学效果.案例法可以让学生置身于制药生产过程中,以工程师的角色对生产过程中的典型事件进行分析和判断,寻找解决方法和途径.这一训练过程可以充分提升学生分析复杂工程问题的能力,具体环节如下.首先,案例的选择.选择合适的案例,设置适宜的问题是案例教学的基本要求,要选取典型、实用、富有启发性、真实的案例,而且案例需要突出教学大纲规定的重点和难点内容,还能提供足够的思考与讨论 的空间 .据此,笔者综合选择了静态生物化学和动态生物化学相关的个典型工程案例并从中找出切入点、设计相关问题.其次,案例分析讨论.案例法是一种启发式、讨论式、互动式的教学模式,对案例的分析讨论是整个过程的核心.在这个过程中,学生是主体,教师发挥引导作用,在实施过程中采用线上线下混合教学模式.在课前阶段,教师通过网络教学平台进行案例背景及问题的发布,鼓励学生查阅相关资料自学,寻找答案.在课中阶段,展示案例及问题,通过教师与学生在课堂上的交流讨论,激发学生对相关案例问题的探究,进行深入的思考.在这过程中设置相关问题,学生进行分组讨论,再进行总结发言.教师最后再给予相应的点评,指出分析问题的思路是否正确和案例涉及的概念、原理及工艺.教师要善于捕捉学生发言过程中出现的思想火花,鼓励学生积极思考与交流,在互动讨论中达到培养学生运用生物化学世界观和方法论分析工程问题的目的.在课后阶段,教师上传相关案例的实际工艺方案内容至网络教学平台,学生对自己不熟悉的部分可以在课后反复学习,帮助学生课后巩固与提高.三、改进课程教学评价从工程认证角度出发,专业必须建立内部评价机制,而该机制的核心就是课程教学评价.O B E理念下,课程教学评价是面向课程教学目标的评价,包括直接评价和间接评价,评价的目的已经不是传统的教学内容的掌握情况,而是评价课程教学目标的达成状态,从而判断学生的学习效果,并对评价依据进行合理性判断,.O B E理念下,课程教学评价设计的原则是围绕课程目标,依据教学环节逐项设置明确具体的观测点进行考核,考核方式与课程目标属性相适应,考核权重与教学内容相匹配,评价标准明晰细化.直接评价法一般基于标准化测验、课程作业/报告和学习过程表现等直接判据,由教师对学生的学习成效做出量化或分级评定 .根据“生物化学”的课程教学目标,笔者改革了以往一考定终身、以记忆性为主的考核模式,进行多样化全过程的考核.如学生成绩由平时成绩、期中测试成绩和期末考试成绩三部分组成,在总成绩占比分别为 .“生物化学”的两个课程目标在过程考核、期末考试等考核内容中都有体现,而且更加重视高阶思维能力的考核.例如在期末考核中,课程目标的考核内容占比为.采用多种方式进行全过程评价,年月第期豫章师范学院学报A u g N o 以此让学生改变考前临时抱佛脚的学习方式.如采用超星网络平台的“随堂练习”“投票/问卷”“分组任务”“签到”“作业”“讨论”等控件,进行课堂内外的互动,采用线上限时反馈的方式,保证学生在学习过程中的跟进,教师可以及时了解教学效果.课程目标侧重于记忆、理解知识的能力,在平时笔者设置了简单的预习作业和随堂练习进行考核.在平时和考试中对照生物体的各类化学物质的结构、性质、功能、代谢方面的基本概念、基本原理和基本技术的相关内容,设置知识点考核内容,并确定评分标准.题型的设计,多采用选择题、判断题、填空题等客观题和少量简答题考查学生课程目标的达成情况.课程目标侧重于知识应用、分析的能力,这属于高阶的认知能力.笔者采用分析工程案例相关问题的方式,引导学生更多地向掌握生物化学世界观和方法论分析工程问题的能力发展.案例的选题来源于工程实际或横向科研项目等,是一种情景创设,使得学生能够感受到实际的工程问题,并细化了案例分析的评价要素及所占权重,从而实现对学生分析工程问题的专业能力的考核.如在半合成青霉素工艺案例中,设置了“能分析每一步纯化工艺是酶的哪种性质确定的”“能分析影响酶活力的因素”“能分析酶固定化后性质的变化”等详尽明确的观测点作为案例式教学实施效果的评估依据,并提出了细化的评分标准.在题型的设计中,多采用计算题、简答题和案例综合分析题等主观题考查学生课程目标的达成情况.采用上述考核材料作为课程目标达成度直接评价依据.根据考核内容所对应的课程目标,计算课程目标达成度,定量地描述分析达成度的情况,着重分析生物化学课程目标的完成情况及存在的问题.课程目标达成度计算方法如下:课程教学目标中其中一个评价依据的目标分值为A,其样本的平均成绩为B,该样本的得分率为CB/A,则课程教学目标评价值D i为评价该目标样本的得分率乘以其权重的和除以参与评价该目标的权重和.具体计算公式如下.式中n i为该课程各教学活动的权重.课程总达成度的评价值E计算.课程所承担的各课程目标D i的平均值为该课程的达成度评价值.E:式中m为该课程承担的课程目标的数目.以南昌大学制药工程专业 级“生物化学”课程为例(共 位学生参与课程,有一位学生申请缓考,故有 位学生的成绩进行达成度评价),课程目标达成度为 课程目标达成度为 ,均达到了预期教学目标(达成度不低于 )(图).说明通过调整授课内容,采用思维导图、线上线下混合式教学,可以使学生构建生物化学的知识体系,达成课程目标.而通过案例法进行研讨型教学、线上线下混合式教学等方法可以培养学生发现、分析制药工程领域的复杂工程问题的能力,达成课程目标.对比分析课程目标、的达成度(图),相对课程目标,课程目标的达成度略低.从图、图、图中可以看出,课程目标达成度超过 的学生人数为 人,大大低于课程目标的 人,而且有名学生课程目标的能力目标达成度甚至低于 .而课程目标的达成度均大于 ,故课程目标为达成度短板.这一方面说明学生利用生物化学的世界观和方法论的能力相对较弱,另一方面说明高阶认知向度的达成具有一定难度.在后续的教学过程中,应通过进一步加强生物化学相关工程实际应用案例讲解、鼓励每一位同学参与讨论等途径帮助每一位学生提高对生物化学知识的运用能力,以培养学生发现、分析复杂工程问题的能力.图制药工程 级“生物化学”课程目标达成情况图图制药工程 级“生物化学”课程目标达成度分布图 年月第期余平严喜鸾曾哲灵:基于成果导向理念的制药工程“生物化学”课程教学改革A u g N o 图制药工程 级“生物化学”学生个体课程目标达成度分布图图制药工程 级“生物化学”学生个体课程目标达成度分布图间接评价法则多采用访谈、调查等形式进行,此时所获得的信息或数据不再来自对评价对象学习行为及其结果的直接观测,故属于一种间接判据 .通过向学生发放调查问卷的形式进行间接评价,是基于学生对课程目标达成的自我评价的主观结果,是课程教学达成情况的辅助评价方法,为课程教学的持续改进提供重要参考 .学生以主观的学习体验出发回答按照课程目标设计的级量表形式的问题,个答案选项为非常认可、认可、一般、不认可、完全不认可,分别被赋值为、分,根据调查结果统计加权平均值(G P Ai)计算课程目标达成情况,计算公式如下 :G P Ai(各等级人数/总人数)(等级分数/最高等级分值)最后将所有课程目标达成度的平均值作为本课程的达成度评价结果.仍然以南昌大学制药工程 级“生物化学”课程为例,通过发放调查问卷,回收量化统计得到间接评价的课程目标达成度值.学生自评课程目标的达成度为 ,课程目标的达成度为 .学生自评结果均稍低于课程成绩的直接评价结果,自评结果课程目标的达成度高于课程目标的达成度(图).结果表明学生整体认为达到课程目标,直接评价与间接评价两者之间的差异较小,一致性较高,说明该课程教学具有较好的效果.同时发现学生对掌握生物化学基本知识和对生物化学知识的运用能力的达成认可程度偏低,对其具有更高的期待值.因此,在后期教学中应更加注重学生帮助构建生物化学的知识体系,加大案例讨论的思维训练,调动每一位学生学习的主观能动性,加强对学生发现、分析复杂工程问题的能力培养;同时改进评价观测点的设置和评价方式,更准确地评价达成状态.图分别采用直接评价与间接评价计算的“生物化学”课程目标达成度对比图在O B E教育理念下,笔者提出并探讨了“生物化学”课程教学改革方式,包括重新设定课程目标、调整课程教学内容与教学方式、改进课程教学评价等方面的改革,建立培养学生解决制药工程领域的复杂工程问题能力为导向的教学模式.该课程教学改革方法获得了较好的教学效果.学生对“生物化学”课程的兴趣增强,学习的积极性、主动性提高,课堂气氛活跃.在学习通上布置的预习题,随堂练习,课后作业完成率达到 以上.针对老师布置的案例,学生积极参与分析,并能进行有效互动.学生对生物化学知识的掌握水平和运用生物化学知识分析工程问题的能力进一步提高.制药工程 级的综合成绩平均分较 级进一步提高了分左右,超过 分的学生数量也较 级增加了人.在对学生进行的问卷调查结果也表明,采用本教学模式,学生整体认为达到课程目标,直接评价与间接评价之间一致性较高,说明该课程教学具有较好的效果.新的教学模式不只教给学生知识,更重要的是教给学生学习和运用知识的方法.学生的创新思维能力以及分析能力、设计能力得到培养,有越来越多 年月第期豫章师范学院学报A u g N o 的学生参与竞赛中,取得了不俗的成绩:名制药工程 级的同学获得第五届全国大学生化工实验大赛华东赛区一等奖;名同学获得全国三维创新设计大赛二等奖.学生从事科学研究和创造发明实践的热情提高,有 名制药工程 级同学组队参与了南昌大学 科研训练项 目.有 名制药 工程 级同学组队参与了南昌大学大学生国家级、省级、校级创新创业训练计划项目.该课程教学改革方法为本科工程教育课程教学改革提供借鉴和参考.参考文献:林健工程教育认证与工程教育改革和发展J高等工程教育研究,()李志义解析工程教育专业认证的成果导向理念J中国高等教育,()林健新工科人才培养质量通用标准研制J高等工程教育研究,()李志义中国工程教育专业认证的“最后一公里”J高教发展与评估,()教育部高等教学指导委员会普通高等学校本科专业类教学质量国家标准M北京:高等教育出版社,李志义,王泽武成果导向的课程教学设计J高教发展与评估,()王永泉,胡改玲,段玉岗,等产出导向的课程教学:设计、实施与评价J高等工程教育研究,()常冰梅,赵虹,王玉瑶,等打造线上线下混合式“金课”:医学生物化学与分子生物学在线精品课程建设的探索与实践J生命的化学,()李慧娟,崔志芳,李桂江,等思维导图结合案例教学法在生物化学教学中的探索J广州化工,()南文滨,郝永伟,井长勤思维导图用于药学专业生物化学教学效果的评价J基础医学教育,()朱艳凌,王顺,杨菁,等案例讨论式教学在生物化学教学中的实践J基础医学教育,()韩海棠以“脂肪酸氧化”为例探讨案例法在生物化学教学中的应用J生命的化学,()刘向华,袁栎,李仲,等 C B L翻转课堂在生物化学与 分 子 生 物 学 教 学 中 的 实 践 J基 础 医 学 教 育,()卫吉良,吴建虎,李桂峰基于C B L教学法的“食品工厂设计”课程教学改革与实践J农产品加工,()李桂兰,陈书明,李宝钧,等基于学习通平台的P B LC B L教学法在地方农业院校 动物生物化学 教学中的应用J畜牧兽医科技信息,()王永泉工程教育专业认证“底线”问题的解析与释疑:从课程目标达成评价谈起J高等工程教育研究,()张晓青,王君大学课程目标达成度的组合评价方法研究J现代教育管理,()T e a c h i n gr e f o r mo fB i o c h e m i s t r yc o u r s e i np h a r m a c e u t i c a le n g i n e e r i n gb a s e do nO B Ec o n c e p tYUP i n gYANX i l u a nZ E NGZ h e l i n g(S c h o o l o fC h e m i s t r ya n dC h e m i c a lE n g i n e e r i n g,N a n c h a n gU n i v e r s i t y,N a n c h a n g,J i a n g x i,C h i n a;S c h o o l o fP h a r m a c y,N a n c h a n gU n i v e r s i t y,N a n c h a n g,J i a n g x i,C h i n a)A b s t r a c t:T h e i n t r o d u c t i o no fO B Ec o n c e p t i n t o t h eB i o c h e m i s t r yc o u r s e c a n i m p r o v e t h e t e a c h i n gq u a l i t ya n da s s i s t t h e c u l t i v a t i o no f p h a r m a c e u t i c a l e n g i n e e r i n g t a l e n t s F i r s t o f a l l,a c c o r d i n g t o t h e i n t e r n a l a n de x t e r n a l n e e d so f t h ep h a r m a c e u t i c a l e n g i n e e r i n gm a j o r,an e wc u r r i c u l u mo b j e c t i v eo fB i o c h e m i s t r yc o u r s ew a sf o r m u l a t e d t h et e a c h i n gc o n t e n tw a sr e c o n s t r u c t e d A n do n l i n ea n do f f l i n eh y b r i dt e a c h i n g,m i n dm a p p i n g,c a s e b a s e dt e a c h i n ga n do t h e r t e a c h i n gm e t h o d sw e r eu s e dt os u p p o r tt h ea c h i e v e m e n to f t h ec o u r s eo b j e c t i v e s F i n a l l y,t h eo b s e r v a t i o np o i n t so f t h ew h o l ep r o c e s sw e r es e t a r o u n dt h ec o u r s eo b j e c t i v e s,a n dd i v e r s i f i e de v a l u a t i o nm e t h o d sw e r ed e s i g n e d,t h e a c h i e v e m e n t s t a t u so f c o u r s eo b j e c t i v e sw e r e e v a l u a t e d,s u p p l e m e n t e db y i n d i r e c t e v a l u a t i o nb a s e do nq u e s t i o n n a i r e s,a n dt h ed e f i c i e n c i e si nt h ec o u r s et e a c h i n gp r o c e s sw e r ef o u n da n dt h ei m p r o v e m e n tm e a s u r e sw e r ec l a r i f i e d K e yw o r d s:O u t c o m e sB a s e dE d u c a t i o n;B i o c h e m i s t r yc o u r s e i np h a r m a c e u t i c a l e n g i n e e r i n g;t e a c h i n gr e f o r m(责任编辑:邓乐)