OBE理念下生物工程设备课程改革探析

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2021年11月29日18:13:07 评论

OBE理念下生物工程设备课程改革探析

摘要:基于OBE理念,对生物工程设备与设计课程改革进行研究,从课程改革必要性、课程设计、教学体系构建等三方面对课程进行重构。实践表明,提出的改革措施有利于学生综合素养和创新能力的提升,对提升课堂教学效果和应用型人才培养质量具有促进作用。

关键词:OBE理念;生物工程设备与设计;课程改革

OBE(Outcomebasededucation)也称成果导向教育,是以学生通过教育过程取得学习成果,为进行教学设计和达到教学实施目标的一种新型教育模式,其实施过程强调教学活动以成果为导向、以学生为中心。生物工程设备与设计作为生物制药专业的专业必修课程,是在专业基础课之后开设的与生物反应和生物制药设备原理、结构、设计及应用相关的一门专业课,是将药理学、药剂学、生物制药工艺学等理论性课程知识应用于药物生产,进行科研成果转化时必须使用的一门课程,对培养学生生物制药工程化的能力具有其他课程不可替代的作用[1]。因此,要将OBE理念应用于生物工程设备与设计课程改革当中,使之贯穿于教学各环节,通过制定基于OBE理念的课程目标、教学大纲、教学内容,改革课堂教学模式和考核体系,突出实践能力和创新能力培养,使课程建设服务于社会发展需求和专业人才培养,这具有十分重要的现实意义。

1课程改革的必要性

从近三年来大庆地区制药企业用人单位的反馈情况来看,毕业生普遍存在以下问题:一是实际应用能力较差,理论与实际脱离,不能迅速达到岗位需求;二是缺乏综合创新能力,无法有效解决企业的实际问题。这说明在人才培养过程中更加注重理论知识的传授,对学生的工程素质培养尚不够深入。因此,要在教学实践活动过程中探索出一种新的、合理的专业课教学模式,突出“以学生为中心”和“以产出为导向”,从“教得好”向“学得好”转变,激发学生的学习兴趣和潜能,增强学生的社会责任感、创新精神和实践能力,使学生毕业后进入企业即能够胜任相关工作。

2基于OBE教学理念的课程设计

大庆师范学院作为一所地方应用型本科高校,生物制药专业的人才培养要求毕业生既能在生物医药企业从事药品的生产、研究、营销和质量管理,也能够胜任医院、药检和药事管理相关部门的分析、检验、管理和监督等方面的工作[2]。基于OBE理念、人才培养目标和毕业要求,确定了四个课程目标:一是了解生物制药工业中生物工程设备的共性,认识生物工程设备在生物制药中的重要地位和发展现状;二是强化工程思维,能够将工程知识应用于生物药物设备的新技术开发和工程设计当中;三是掌握生物药物分离纯化过程中各设备的原理、结构、操作方法和选用原则,能够对生物药物生产的工艺流程进行设计、对比和优选流程;四是能够依据所学知识,根据原料药和药剂生产要求,选择和研究路线、设计可行的实验方案。课程目标是课程教学模式的核心,须在教学过程中贯彻始终,根据课程目标调整教学内容,进行教学设计,持续关注学生的学习成果,以学生为中心进行课程教学改革,培养学生的工程思维及素质。要使学生能够掌握不同类型的生物产品生产设备的结构及工作原理,具备应用这些基本理论去分析和解决生产过程中具体问题的能力,培养学生改造原有生产过程使其更符合客观规律的创新能力,如图1所示。

3“54321”教学体系的构建

3.15部分教学内容的制定

作为现代生物工程技术成果转化为现实生产力的关键环节,生物工程设备与设计是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体[3],在制药行业中起到承接上游研发和指导下游生产的作用,具有发展快、形制多、要求严等特点,有比较鲜明的工程和应用特色。因此,其教学内容既要体现应用面广、实用性强、工程实践性强的特点,又要支撑以下毕业要求:能够根据复杂生物制药问题的目标提出有针对性的设计,开发初步解决方案;能够用设计图纸、研究报告等形式呈现设计/开发成果;能够运用专业知识就复杂生物制药问题与业界同行和社会公众进行书面和口头的有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令;理解并掌握生物制药管理原理与经济决策方法,并能在生物制药实践中应用。因此,根据课程目标,结合大庆福瑞邦医药有限公司和大庆志飞等多家大庆地区制药生产企业的实际案例和就业需求,进行资料整理和内容梳理,建设自用讲义,全面介绍生物产品生产各个阶段的设备结构及原理,将企业生产的实际案例融入到教学内容中,并在教案中明确标示出与企业结合的位置,真正做到将企业生产要求和行业标准与教学内容、目的、要求、课堂组织相结合,将实用、有效、先进原则和一纲多本的理念进行切实贯彻。将教学内容分为生物反应设备、提取精制设备、物料输送设备、公共辅助设备、药剂生产设备五大部分,共计20个章节,其章节内容与实践结合方式如下:3.1.1将理论课堂搬进工厂———工厂见习、现场讲解。组织学生到企业去,以工厂见习的形式,将部分章节的授课地点设在企业车间,通过现场参观、技术人员讲解的方式将第1章绪论、第5章膜分离设备、第9章蒸发与干燥设备、第10章结晶设备、第11章物料输送设备、第12章物料灭菌设备、第13章气体除菌净化设备、第14章制药用水生产设备、第15章换热和制冷设备、第16章药用包装设备的内容进行现场讲解,提高学生对生物工程设备的整体性认识,加深其在整个制药产业中的重要性认知,提升职业自豪感。3.1.2将工厂应用搬进教室———企业讲坛、案例讲练。聘请企业技术人员到学校来,以企业讲坛的形式讲授第2章生物反应器的实际应用、第3章固液分离设备的操作注意事项;在理论教学过程中以案例讲解的形式,分别在第6章萃取分离设备、第7章色谱分离设备、第8章蒸馏设备、第20章中药提取生产设备中将酒花浸膏生产过程、黄芪多糖精制加工、精油提取生产工艺和双黄连口服液生产与理论知识相结合,强化学生工程思维,增强对比和优选流程的能力,为今后生物药物生产的工艺流程设计打好基础。3.1.3充分调动学生积极性———在线互动、自主总结。以学习效果为驱动力,利用学校教学平台和网络交流平台,以资料查阅和分组互动的形式,指导学生查阅相关资料,讨论和总结第4章气固分离设备的分离原理、第17章口服固体制剂生产设备、第18章注射剂生产设备、第19章其他制剂生产设备的生产过程,使学生们在未来的工作学习中,能够依据所学知识,根据原料药和药剂生产要求,选择和研究适当路线、设计可行的实验方案。

3.24个教学模块的设计

基于课程目标和教学内容,结合前期的教学效果调查和学生反馈,将原有的单纯课堂讲授方式改为线上线下、校内校外多向并举的方式,即将原本的单一教学模块创新性调整为课堂理论(线下)、网络平台(线上)、工厂见习(校外)、案例设计(校内)四个教学模块。通过基本理论的课堂讲授、实地参观设备运行情况和工程技术人员的讲解,激发学生对生物制药设备知识的学习兴趣,引导学生的课下调查方向向着深入药物生产过程,满足实际生产需求的方向前进。

3.33个“三分之一”教学体系的建立

根据生物工程设备与设计课程的特点,利用课程教学目标和内容将学校、学生、企业三方有机联合在一起,充分利用大庆地区生物药物生产企业设备的先进性、厂区的综合性、地理的便利性,按课程内容的深浅渐进,分阶段带领学生到车间参观见习,安排企业内技术人员现场讲解,开展企业讲坛,实施企业车间内实地教学、学校课堂内案例讨论、课下行业调查分析的三方多管齐下的开放联合式教学,以工学理念指导学生学习。其具体设计为3个“三分之一”:课堂讲授占三分之一,在不间断课程建设的基础上,结合自编讲义和课后作业,精炼课堂理论讲解内容和重难点,便于学生理解和记忆;平台教学占三分之一,建设网络教学平台,在平台中上传相关案例和阅读参考资料、习题等,便于学生查阅和巩固所学知识;工厂见习占三分之一,组织学生到相关工厂企业见习参观,加强理论和实践操作间的联系,给予学生直观感受。同时,以学生的学习和发展为核心、以学生的学习效果为目标,改革教学方法、创新教学手段。采用问题式、启发式、互动式教学,调动学生学习积极性,使学生达到对知识的理解性掌握,真正做到能够应用于实践,并在实践中成长,更全面、灵活地掌握生物工程设备与设计课程的相关内容,为其将来就业打下良好基础。

3.42个网络平台的建设

在微课、慕课等网上教学快速发展的时代,分别打造网络学习和交流两个平台,一是具备丰富教学视频、音频、课件、典型案例、题库、素材库、重点难点指导等课程资源,可促进学生自主学习、拓展学习的网络学习平台;二是以QQ群和微信群为主体,可实现学生、教师、技术人员的实时交流互动,便于群组协商完成作业,方便课后答疑和讨论,充分发挥学生主动性的网络交流平台。要实现学习过程的即时管理,进行师生在线互动,调动学生学习积极性,从根本上激励学生自己去探索、去求证、去发现,真正做到一课多样。

3.51套强化过程考核的评价体系

以课程目标为基础,制定一套强化过程考核的评价体系,改革评价标准、评价方式和评价维度。运用有效的技术手段,对教学活动的过程及其结果进行考核。学生的学习评价结果最终以多项考核为基础进行综合评定,即将考试方式向多样化转变,以评价学生的综合分析能力和解决实际问题的能力为主,由知识考核向能力考核转变,破除“高分低能”的积弊。生物工程设备与设计的考核,根据课程内容实行多种形式、多个阶段、多种评定方法的考试制度,将理论部分的课堂教学、实践部分的校外实习、教学平台的自主学习三套考核方法进行整合,明确成绩构成,将原本期末考试占总成绩70%的终结性评价课程考核模式改变为期末考试占50%、见习报告占10%、出勤占5%、平台作业占15%、课堂互动占20%的过程性评价考核体系,并在期末试卷中增加与工厂见习相联系的应用性题型,灵活化参考答案与评分标准。这从根本上改变了学生在平时学习过程中普遍存在的“作业上网找、实验临时搜、考前拼命背、考后全都忘”的情况,增加了学生自主表现机会,使教师能够及时发掘和合理开发学生的个性特征,为真正达到因材施教奠定基础。经过三年的考核体系建设,平均成绩提升效果也比较显著,从14级生物制药专业学生平均成绩的76.44,提高到16级平均成绩的81.98。

4结语

基于OBE理念,构建了生物工程设备与设计课程的“54321”教学体系,极大增强了理论知识与生产实际的结合,提升了学生学习的主动性,为学生提供了更宽阔的增长见识的平台,将枯燥的理论知识以更形象和生动的方式教授给学生们,提升了学生对生物工程设备原理及相关知识的学习兴趣。学生通过对本门课程知识的学习和掌握,能够完成相关实验室开放、创新创业项目和毕业论文。参加学科竞赛等实践活动,对提高学生综合创新能力有很大的帮助,利于学生们在生物制药相关行业和领域开拓创新,提高学生的就业生存能力。

参考文献:

[1]陈小举,晏娟,蒋慧慧,等.“生物工程设备与工厂设计”课程教学改革探索与实践[J].巢湖学院学报,2019,21(06):153-158,164.

[2]张志国,李铭,张虹,等.生物制药专业应用技术型人才培养方案的构建[J].安徽农业科学,2015,43(23):376-377.

[3]陈必链,郑毅,陈建平,等.提高生物工程设备课程教学质量的探索与实践[J].微生物学通报,2007,(04):822-825.

 

 

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