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摘 要：生物化学课程是生物工程专业的核心课程之一，是后续专业课程的理论基础。生物化学课程是一门理论性非常强的课程，且鲜有专门面向工科编撰的教材，在面向工程教育认证的教学设计、实施和评价中面临着很大的困难。本专业按照学生中心、成果导向、持续改进的理念进行了课程设计、实施、考核、评价等各环节持续的教学改革，保证了课程目标的实现，进而支持毕业要求的达成。
关键词：工程教育认证；生物化学；课程改革；反向设计
本文引用格式：宋玉竹，张阿梅，韩芹芹 , 等 . 工程教育认证背景下的生物工程专业生物化学课程改革 [J]. 教育现代化 ,2021,8(39):92-95.
biochemistry Curriculum reform of bioengineering Specialty under the background of Engineering Education Accreditation
SONG Yuzhu, ZHANG Amei, HAN Qinqin, WU Yuanshuang, PAN Hui, FENG Yang, CHEN Qi, ZHANG Qi, YU Xuya, LIN Lianbing
(School of Life Science and Technology, Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan)
Abstract: Biochemistry course is one of the core courses of bioengineering specialty and the theoretical basis of the follow-up professional courses. Biochemistry course is a very theoretical course, and there are few teaching materials specially compiled for engineering courses. It faces great difficulties in the teaching design, implementation and evaluation of engineering education accreditation. In accordance with the concept of student-centered, achievement oriented and continuous improvement, the major has carried out continuous teaching reform in the aspects of curriculum design, implementation, assessment and evaluation, which ensures the realization of curriculum objectives and supports the achievement of graduation requirements.
Keywords: engineering education accreditation; Biochemistry; curriculum reform; reverse design
一 引言
工程教育认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础 [1-2]。工程教育专业认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价。开展工程教育认证，有助于构建我国工程教育的质量监控体系 [3-4]，推进我国工程教育改革，进一步提高工程教育质量；有助于构建工程教育与企业界的联系机制，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性；有助于促进我国工程教育的国际互认，提升国际竞争力 [5-6]。2006 年起，我国开始启动工程教育专业认证工作，十多年来，认证工作取得了巨大成绩。2016 年 6 月加入《华盛顿协议》成为正式成员，截止 2019 年底已在各工科专业领域认证了 241 所高校的 1353 个专业。
昆明理工大学生物工程专业于 1995 年 12 月开始筹建，1997 年 9 月按“生物工程”开始招生。专业办学中，始终结合云南省地方经济发展的需求， 与企业、行业专家密切联系，以培养学生工程实践能力为导向。在学习了工程教育认证理念后，专业进一步明晰了学生中心、成果导向的教与学，并围绕涵盖校内、校外的评价结果进行教育教学的持续改进，为申报工程教育认证做好准备。2017 年成功通过首批生物工程专业工程教育认证。本文以昆明理工大学生物工程专业（以下简称本专业）课程改革为例，探讨在工程教育认证的背景下，理论性极强的生物化学课程如何有效地与具体工程问题结合，促进学生能力的达成，并有力地支撑毕业要求的达成。
二 传统的课程设计、实施与考核无法很好地满足工程教育认证的要求
传统的考核内容过分重视知识的传授，考核重点在于学生对所学课程知识的记忆、复述和基本理解。而这种考核内容的导向，造就了很多高分低能的高校毕业生。随着社会的不断发展，主流的教育理念从重视传授知识到传授知识与培养能力并重， 再到兼顾传授知识与培养能力的同时，更加注重提高素质，也反映出并逐渐适应社会经济发展对人才培养的内在要求 [7-8]。尽管教育理念在不断提升，但是课程考核的内容仍然很大程度的局限于教材中的基本知识和技能，缺乏对学生知识、能力和素质的全面考核，使得课程考核成为对死记硬背的一种激励，妨碍学生思维能力、分析能力、综合能力的培养和创新精神的形成。
在系统的学习工程教育认证相关理论和要求后，我们发现在学生中心、成果导向、持续改进的工程教育认证核心理念下，我们必须要面对的问题有很多，包括但不限于：我们是否转变为把学生作为主体对象？我们是否明确了学生的学习成果？我们怎样使学生取得这样的学习成果？我们如何有效地帮助学生取得这些学习成果？我们如何保障学生取得这些学习成果？我们如何知道学生已经取得了这些学习成果？我们如何保证学生的学习成果不断提升？这些问题的回答归根结底在于课程体系的设置、课程教学的设计与实施、课程的系统性综合性评价和持续改进，尤其是基于课程实施的系统综合性评价与持续改进，形成螺旋式上升的教学改进。
（一） 生物化学课程在生物工程专业课程体系中具有重要的作用
生物化学是生物工程专业的核心基础课程之一，为后续很多工程类专业课程奠定重要的理论基础。但是如何与工程类专业课程起到良好的配合是很重要的课题。生物化学作为先修课程，在教学工作和考核中尝试贯彻国际工程专业认证的理念，将理论教学与工程实践工作联合，培养学生以工程化的视角去理解基础知识。
（二） 基于工程教育认证理念的生物化学课程设计思路
基于工程教育认证理念的课程体系与课程建设一般遵循反向设计、正向实施的思路，基于毕业要求设置课程目标，进行课程设计与实施，并通过课程考核结果进行持续改进，形成闭环体系。一般来讲有多门课程共同支撑同一个毕业要求指标点的达成，也就是说，同一毕业要求指标点下不同的课程应该起到的作用应是与本课程联系在一起的，可能是该指标点下的全部内容也可能是部分内容 [9-10]。所以本专业在进行生物化学课程设计时，在毕业要求和课程目标之间添加了一个“能力解析”的层次， 来规定本课程具体需要培养学生什么能力，指导课程目标的设定，并作为持续改进的落脚点。本专业生物化学课程设计思路见图 1。
图 1 成果导向的生物化学课程设计思路
（三） 以能力达成为导向的课程设计、实施与考核
以上述课程设计思路为指导，本专业设置了生物化学课程设计与实施路径。如图 2 所示，生物化学课程支撑本专业二个指标点：掌握专业基础类知识，能够运用相关知识识别生物产品生产中出现的技术、工艺、质量等问题；能够应用生物技术原理设计适宜实验技术路线，掌握研究与开发生物工程新技术产品的能力。结合生物化学课程的实际情况， 我们将本课程可培养的能力归纳为四点：1）掌握基础知识；2）应用基础知识识别生物产业过程技术；3） 综合应用基础知识和技术的能力；4）解析具体工程问题，这四个能力涵盖了掌握知识、应用知识解决具体工程问题的不同层次。基于课程预期培养学生达成的能力培养，进一步明确本课程的具体教学目标，并围绕教学目标进行课程设计、实施以及考核， 三个环节互相对应，在课程教学、课堂练习、课后作业、课堂讨论、自学、文献阅读等所有环节中均设置有不同的考核形式。
在课程设计与实施中，不同的环节均具有各自的功能。一、课堂教学环节：课堂教学仍然不可避免的是课程的主体，但是教学中我们的重心由单纯的讲解理论知识向紧密结合实践、结合具体工程问题的讲授理论知识转变，如在讲解蛋白质的分离、纯化和表征时，结合生物技术药物的分离纯化实例进行讲解；在讲授酶结构与功能的关系时，联系酶工程相关应用进行讲解，加强与后续课程的联系， 培养学生用工程化的视角去学习理论知识，用理论知识去理解工程应用。二、课堂练习环节：课堂练习覆盖预习环节、即时知识掌握及应用、复习环节， 依托于雨课堂实现，并通过雨课堂的统计结果掌握学生学习情况，后续将掌握效果不佳的知识点进行强化复习。三、课后作业环节：总体原则是课后作业由单一形式向多种形式转变、由碎片化向综合化转变、由单纯课本知识向应用型知识转化，重点目的在于提高学生归纳总结能力。比如说在脂肪酸生物化学讲授中，布置学生课后去调查身边哪些食物富含反式脂肪酸，课上再以学生为主体讨论反式脂肪酸的结构、来源、危害等；在糖代谢部分，安排学生课后绘制糖代谢总图及调节总图。四、课堂讨论环节：一般为结合具体问题的讨论，包括与生物化学相关的生物学现象、知识的应用、具体的工程问题， 也包括针对课后作业的小讨论， 旨在提高学生思考和交流能力。如在讲解酶的化学本质时，请学生结合蛋白质相关知识，讨论下如何设计实验来证明酶是蛋白质。五、自学环节：将课程中核心知识点以雨课堂进行推送，培养学生自学能力。六、文献阅读：推荐给学生一些生物学经典文献、最新研究进展尤其是对生物学发展具有突破性价值的文献如人造生命、体细胞克隆猴等，希望培养学生创新的意识， 并辅助实现专业外语能力的提升。
图 2 生物化学课程设计与实施路径
考核环节改变了传统的试卷、出勤为主要形式的考查，变更为以能力达成为落脚点的综合性考核。一方面，考核环节涵盖了更多的层面。课程设计与实施的各个环节除文献阅读外均纳入到考核环节。文献阅读未纳入考核的环节主要是考虑到文献阅读希望达到的效果更多在于拓展知识结构，为未来奠定基础上。其他的环节中，课堂练习、自学环节均依托于雨课堂统计结果进行核定，课后作业和讨论记录均形成有效记录，记录学生能力的形成性。试卷考核仍然是客观、全面评价学习效果的主要手段， 我们将考核的重点由知识性向综合性转变、由理论性问题向实践性问题，不仅考查学生掌握基础知识的能力，更考察学生应用基础知识解析具体工程问题、识别生物产品生产中使用技术的能力。如柠檬酸循环是物质代谢核心知识点之一，在之前的基于理论的考核中，一般考核概念、场所、要点、关键酶及其调控、意义等，现在的考核结合工业上通过微生物生产柠檬酸的具体工程应用进行，直接指向基于理论解析实践能力的考察。
（四） 基于形成性考核的课程持续改进
我们将持续改进划分为师生共同参与的两个阶段的持续改进。第一个阶段是本次课程实施过程中基于过程考核、形成性考核的持续改进。一方面， 在上述各课程实施环节中均加强与学生的交流，将结果反馈给学生，使学生可以及时了解自身的学习状况、寻找课程学习的差距、不断优化学习方法、增强学习的有效性。如作业进行详细点评后发回给学生，使学生知道自己作业的不足在何处，同时也给予学生充分的鼓励和引导，知道自己该怎么学更好。另一方面，教师根据课程实施过程中各环节形成的阶段性成果对课堂教学进行调整，发现学生在知识掌握和能力发展方面存在的不足及问题，从而有的放矢地因材施教。第二个阶段是本次课程结束后的持续改进。教师针对每一道题目进行分析统计， 找出出错率较高的题目，分析原因，作为下一次课程教学中改进课程设计与实施的依据。与此同时， 通过在线讲解形式向同学讲解试卷考核中存在的问题，尤其是综合性、应用性的题目，使学生不仅仅看到的是一个试卷考核分数，而是让学生知道自己错在哪里、为什么错、怎么才能不犯错，为后续课程的学习奠定良好的基础。
三 结语
近年来，昆明理工大学生物工程专业生物化学课程改革始终围绕专业认证的毕业要求，从课程支撑毕业要求达成的分项指标点体系出发，逐步确立课程教学目标，根据课程内容、教学方式、达成要求、成果体现形式的多样性，建立灵活多样的课程考核方式，加强理论课与实践课的联动，课程考核方式向多样化转变、考核内容向注重综合能力考核转变、成绩评定向综合性转变，形成灵活多样的、可评价的、科学合理的综合考核机制，支撑毕业要求达成的评估，充分体现了学生中心、成果导向、持续改进的工程教育认证思想。
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