基于OBE理念的发酵工程课程教学改革探索

摘要 发酵工程课程是生物技术专业人才培养的一门核心课程。将OBE理念融入发酵工程课程教学过程的各个环节，以产出为导向，重新构建课程目标，进行反向设计教学。对课程内容、教学方式及考核评价体系等多个环节进行改革与探索，持续提高发酵工程教学质量，调动学生的学习积极性和主观能动性，培养学生的应用能力和终身学习能力。

关键词 发酵工程;OBE理念;课程目标;课程改革

中图分类号 S-01   文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）17-0259-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.17.065

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Exploration on the Teaching Reform of Fermentation Engineering Course Based on OBE Concept

JIANG Huan-huan， LI Sai-nan， OU Bing-ming et al

（School of Life Sciences， Zhaoqing University， Zhaoqing，Guangdong 526061）

Abstract Fermentation engineering course is a core course of biotechnology major. Outcome-based education（OBE） concept was integrated into each link of the teaching process of fermentation engineering， which was oriented by output. We reconstructed the course objectives and conducted reverse designed teaching. The reform and exploration of course contents， teaching methods and assessment system were carried out， so as to  improve the teaching quality of fermentation engineering continuously，  mobilize students’ learning enthusiasm and subjective initiative， and cultivate students’ application ability and lifelong learning ability.

Key words Fermentation engineering;OBE concept;Curriculum objectives;Teaching reform

生物技术专业侧重于应用基础研究和应用技术开发，其主要任务是为新兴生物技术产业提供人才、技术、产品和服务。目前，生物技术在人类可持续发展进程中正显示着巨大的优势，对应用型人才的需求也逐年增加[1]。发酵工程是利用微生物的代谢规律及某些特定功能制备有用的产品，或直接将微生物应用在工业生产过程中的一种新技术，是其他生物技术实现产业化的关键[2]。发酵工程课程是生物技术专业非常重要的专业核心课程之一，是基因工程、细胞工程、蛋白质与酶工程等生物技术实现产业化的桥梁，具有涉及领域宽、覆盖范围广、实践性强等特点。基于发酵工程教学过程中存在的问题，采用先进的教育理念对发酵工程课程进行教学改革与实践，提高教学质量很有必要。另外，随着越来越多具有生物技术背景的高新技术企业出现，对生物技术人才的需求量也越来越大。为了培养高质量的生物技术应用型本科人才，对生物技术专业核心课程——发酵工程进行改革具有重要的现实意义。

成果导向教育（outcome-based education，OBE）是一种基于学习产出的教育理念，强调成果导向、学生中心、持续改进[3]。成果导向教育是追求教育教学卓越的正确方向，受到各国大学的广泛重视[4-5]。OBE理念强调学生通过学习掌握实用性专业技术与技能。目前，企事业单位越来越重视毕业生解决实际问题的能力，运用OBE理念引导发酵工程课程教学改革，提高发酵工程课程的教学质量，提升生物技术专业学生的实践能力[6-7]。

在“建设特色鲜明的高水平应用型综合大学”办学定位的指引下，根据学校生物技术专业的培养方案，针对发酵工程课程传统教学中存在的问题，进行教学改革。笔者将OBE理念贯穿于发酵工程课程教学的各个环节，制定OBE理念的教学目标，并以此为导向，设计教学内容与教学方法，改革考核方式，旨在使学生通过课程学习具有主观能动性和创新思维，既具有持续学习的能力，又具有在发酵工程实践中的应用能力。

1 传统发酵工程课程教学中存在的问题

发酵工程是生物技术专业一门非常重要的专业核心课程。肇庆学院生命科学学院2002年设置生物技术专业，2005年开设发酵工程专业课，理论课48学时，在专业培养方案中通常安排在第五、六学期。发酵工程课程涵盖的内容包括基础与应用两部分，涉及知识点多、范围广[8]，要求学生既要掌握发酵工程原理，又要熟悉常见生物产品的制备技术与关键工艺环节的控制，因此发酵工程课程是一门综合性及应用性都很强的专业核心课程。发酵工程课程是基因工程、细胞工程、蛋白质与酶工程等生物技术实现产业化的桥梁[9]。但是，该课程传统教学中存在一系列问题，课堂教学效果不佳。

（1）传统教学过程中，往往忽视学习产出这一根本教学目标，无法满足应用型人才培养背景下生物技术专业就业岗位的要求。传统教学只是根据教学大纲，按照既定的教学计划完成教学工作。教学目标倾向于基础知识和概念的记忆与理解，没有明确学生应取得哪些学习成果。学生学习往往只是为了应付考试，无法真正掌握相关课程的知识和能力，导致学生往往不了解学习这门课程所需掌握的知识和能力[10]。

（2）传统课程教学内容滞后、缺乏逻辑性，不能与实践很好地结合。以往教学按照教材内容顺序开展，教学内容烦琐、逻辑性不强，学生只是片面接受知识，不能系统掌握发酵工程体系。教学过程中仅是参考指定教材，很少引入先进的发酵工程技术内容。另外，教学内容与实践脱轨，学生只是在课堂上学习理论知识，不能掌握实际生产技能。

（3）传统的发酵工程教学采用教师课堂讲授为主的填鸭式教学方式。这种以教师为中心的教学模式忽略了学生的主体地位。学生在课程学习过程中被动接受知识点，缺乏学习兴趣。另外，课程教学手段单一。在课堂教学过程中，面对实践性很强的章节（例如发酵工业中氧的供需、发酵过程控制等内容），单纯利用PPT课件进行知识传授，学生对所学知识缺乏直观了解，很难切实掌握所学内容，容易失去学习兴趣。

（4）教学考核是教学过程的一个重要环节。传统的考核标准只关注学生平时的出勤率与期末考试成绩。期末考试试题也倾向于考核死记硬背的基础知识，很多学生为了考试而考试，不能很好地反映学习成果。这也会导致学生的专业素养及能力不够，无法胜任工作岗位对专业技术能力的需求[11-12]。传统发酵工程教学中存在这些问题，最终导致学生的专业素养及实际应用能力较差，无法满足企业对生物技术应用型人才的需求。

2 基于OBE 理念的课程教学思路

基于OBE 理念的课程教学思路强调以学生为中心的原则，以产出为导向，反向设计教学。课程目标是课程教学的起点，也是终点，形成一个闭环式的教学理念流程图（图1）。这种基于 OBE 理念的反向教学设计科学、合理，有利于学生各方面能力素质的培养。因此，按照基于OBE理念的课程教学思路，进行了发酵工程教学改革的设计与研究。笔者所在课题组成员对发酵工程技术人才的需求源进行了调查，并对往届学生毕业工作后对专业知识的运用情况和能力进行了跟踪。从企业等用人单位的角度出发，结合学生的发展及学校定位制定课程培养目标。从教学内容、教学方式、考核评价体系方面进行发酵工程课程教学改革，持续改进教学质量，不断提高人才培养质量。

3 基于OBE理念的发酵工程教学改革

3.1 基于产出导向的发酵工程课程目标制定

笔者所在课题组成员对发酵工程技术人才的需求源进行了调查，从企业等用人单位的角度出发，结合学生发展及学校定位，同时考虑目标的可达成性、可量化以及学生未来发展，以社会需求为导向，重新梳理并制定课程教学目标（表1）。这样可以明确课程内容每一章节的预期产出，也可以方便后续教学方法的实施及考核评价，最终实现产出导向。

3.2 基于课程目标的发酵工程课程教学内容改革

基于OBE理念，以目标为导向，反向设计教学内容。基于课程目标达成度的发酵工程课程教学内容设计如图 2所示。对教学内容模块化整合，同时明确具体教学内容对各课程目标的支撑。改变过去按照教材内容教学的做法，对课程教学内容进行梳理，打破教材章节的限制，进行模块化整合。将教学内容按照发酵工艺流程划分为上游工程技术、中游工程技术、下游工程技术三部分内容。学生通过学习能够清晰了解课程主线，系统掌握课程知识脉络。另外，应将课程教学内容与典型案例分析相结合。学生在学完每一章内容后，教师进行案例精选与分析，在课堂上多与学生交流，促进学生对发酵工程内容的理解与应用。例如：“绪论”这一章引入“青霉素发现”的例子，讲述发酵工程发展史;“发酵过程控制”这一章，结合企业经常遇到的染菌案例，介绍不同染菌情况和防治办法。明确每一个知识点的目标产出，能够增强学生对理论知识的运用能力，并能指导实践。此外，应在课堂讲授过程中融入思政元素。例如，讲授“发酵工业育种”章节时，以诺贝尔奖得主屠呦呦为例，增强学生的民族自豪感。在讲授“发酵产物的提取与精制”这一章时，可以具体产品为例。例如，醋、抗生素和谷氨酸等我国产量均位居第一，让学生了解我国是发酵大国。但是，我国并不是发酵强国，从反面增强学生的爱国情怀，激励他们为中华民族伟大复兴而努力学习。

3.3 基于课程目标的发酵工程课程教学方式改革

教学方式是向学生传递教学内容的有效载体。针对课程内容理论与实践相关知识点，采取网络教学与交互式教学等教学方式，精准施策。①针对知识难度不大的章节，比如“工业发酵培养基设计”“发酵工业的种子制备”部分内容，按照“明确目标、布置专题—合理分工、资料查找—PPT制作、撰写报告—专题汇报、教师点评”的模式开展教学活动。改变传统以教师为中心的方式讲授课程，学生通过查找资料掌握文献检索的能力，同时拓宽知识范围，锻炼学生制作PPT的能力及语言组织表达能力，增强了学生学习的自主性及团队协作能力。②针对与实践相关的知识点，走入实验室及发酵工厂进行现场实践教学。例如，“发酵罐的放大与设计”这一章节的内容，讲述发酵罐的结构及操作原理等。课堂教学没有直观的感受，学生很难想象发酵罐的三维立体结构及具体设计比例。因此，走进实验室，学生分组观看机械搅拌通风发酵罐各部分构造，并完成“发酵罐拆卸与检修”等实验，进一步熟悉其构造并掌握相关操作。引入虚拟仿真平台，进一步利用“发酵罐3D虚拟仿真软件”操作。③注重网络资源的利用，引导学生学习中国MOOC大学的精品课程，作为课堂知识的延伸，拓宽学生的知识面。教学过程中，增加模拟动画、工厂生产视频，使原本抽象的内容能够直观地展现在学生面前，实现“以学生为中心”的教学理念，培养学生的科技创新能力和实践动手能力。

3.4 基于课程目标的发酵工程课程考核方式改革

围绕课程目标的达成，该课程建立了过程考核与多元化考核的质量评价体系。其中，过程考核占总成绩的30%，包括平时的课堂考勤、平时作业及虚拟仿真操作;另外，学生自学网络课程所获得学分也计入考核内容，主要考查学生的知识掌握能力及运用能力。多元化考核占总成绩的20%，学生通过查找资料文献、以小组的形式完成指定课程内容的PPT制作并撰写设计报告，实现考核方式作品化，以达到可量化、可评定的标准。期末考试成绩占比为50%。期末考试采取基础知识与知识运用能力相结合的方式，增加综合分析试题分数，主要考查学生对基础知识的综合理解及掌握程度。