生物制药等非化工专业化工原理教改初探

苏 婷，丁海燕

(烟台大学化学化工学院，山东 烟台 264005)

生物制药专业是烟台大学2019年新增设的专业，是从事各种生物药物的研究、生产和制剂的综合性应用技术科学。《化工原理》是国内外化学工程与工艺及相关专业的基础技术课程，在基础课和专业课之间起着承前启后的作用，是化工专业学科知识结构中不可或缺的“桥梁与纽带”[1]。帮助生物制药专业的学生学好《化工原理》，不仅可以帮助学生掌握化工产品设计和化工过程开发的基本理论，更能提高学生面对实际问题的解决能力，帮助学生树立工程观点及创新意识，对于此生物制药专业以及其他非化工专业如食品及酿酒等专业学生都大有裨益。然而，《化工原理》中课程复杂且偏向化工厂的操作及设备，与生物制药专业的实际生产相差较大；课程讲授过程相对枯燥，导致尤其非化工专业的学生容易产生畏难情绪；加之传统的授课方式生硬单一，不能即时获得学生反馈，对于工程基础薄弱的生物制药专业同学尤为困难。因此，如何利用新式“互联网+”教学反馈方式重建教学结构，激发学生的学习兴趣和学习动机，将死板的原理知识与药物生产实际结合，改革传统的被动接受式学习并提高学生的主动学习能力，成为教学中亟待解决的首要问题[2-3]。

教学活动进程中的即时反馈是教师调控和改进教学的重要依据，是师生交流信息的重要手段。传统的教学反馈多以面对面交流，电话信息联系等方式进行，方式单一枯燥效率低、学生主动性差覆盖面窄、有效性真实性难以保证等缺点。有效的教学反馈是目前教学过程中亟待改善的重要环节，对促进学生能力的培养和水平提高具有重要意义。目前，基于“互联网+”的教学模式和方法相继涌现，如翻转课堂、同伴教学法、混合教学等，其优点是强调学生在教学过程中的主体地位，从而提高学生的表达能力、团队协作能力、创新能力等。传统教育强调学生的学习成效和教学过程的输出，要求教师及时把握每个人的目标、基础和进程。无论哪种教学模式或教学理念，都离不开教学反馈。课堂教学内容的组织离不开学生的课前学习和课堂表现，教师要创造师生之间的信息反馈通道，并根据反馈信息及时调控教与学，实现因材施教，促进学生的个性发展和能力培养，从而取得良好的教学效果。

本论文以生物制药专业学生为例，利用“互联网+”背景下的教学反馈方法，结合生物制药专业学生的背景，利用反馈教学法的原理对教学情况进行反馈与调控；建立完善健全的生物制药专业的课程教授模式，促进学生个性发展和能力培养；优化课程教学思路，重视教学反馈与调控，使学生分析问题解决问题的能力得到全面提升。本项目的提出有望为非化工专业的化工原理教学提供系统有效的教学思路。

图1 “互联网+”反馈教学模型Fig.1 “Internet plus” feedback teaching model scheme

针对生物制药专业《化工原理》教学内容的特点，设计了分层次的课前学情反馈→课中专业结合并获得实际反馈→课后文字反馈及问卷调查的模式，最终实现以学生为中心、以结果为导向、利用结果进行持续改进的专业教学体系。本论文将从以下方面分别探讨教学改革的内容及目的。

1 课前“翻转课堂”式学情反馈

课前导引学生进行主动学习并思考，对以上思考及要点总结并在课前进行反馈，使学生在上课之前期盼并渴望课程的设计。增加学生自学环节，提高学生学习自由度及积极性。收集反馈结果，教师本身对反馈问题及时思考并调整课程安排，完成学情反馈对课程的调控。

利用我校网络教学平台建设生物制药专业的化工原理课前“翻转课堂”，通过教材、教学视频、参考书、微课等，课前导引学生进行主动学习并思考，自主选择适合本专业的学习侧重点，对以上思考及要点总结并在课前进行反馈，使学生在上课之前期盼并渴望课程的设计[4]。例如在进行传热单元操作的讲解时，利用在线课程提前给学生设置简单的问答题目，比如使用暖宝宝利用了什么样的传热方式，铁和木头谁传热快等，通过这些与生活实际相联系的小问题，提高学生对化工学习的兴趣。设定通关过程使学生主动进行自学环节，类似于打游戏一样主动完成学业，提高学生学习自由度及积极性。学生通过查询网络解决问题并给予反馈结果，使学生对课程充满期待。教师本身对反馈问题及时思考并调整课程安排，择优选择学生的反馈信息进行设计优化，完成学情反馈对课程的调控。

2 课中专业结合并获得实际反馈

课堂讲授过程中，随时根据学生的反馈动态进行教学节奏及教学内容的调整，将课前的反馈内容有机融入课堂教学进程中，随时对教学过程的想法进行记录，让学生学会在学习的过程中发挥自己的主体地位，达到反馈调控的初期效果。课程中合理设置练习题，以练习题为载体为学生搭建“楼梯”，发挥思维定势的积极作用。

在进行课堂讲授时，随时了解学生学习进度，及时调整教学节奏及教学内容，将学生的所思所想化作“桥梁”与教师的授课内容联通。考虑到生物制药专业的专业特点，不能对所有的课程内容采用“一刀切”的全面反馈，而应实践由“点”及“面”的方法。发挥学生的主观能动性，随时对教学过程的想法进行记录，让学生学会在学习的过程中发挥自己的主体地位，从“教什么学什么”的被动填鸭式状态转变为“我想学我要学”的积极想法，达到反馈调控的初期效果。课程中合理设置练习题，以练习题为载体为学生搭建“楼梯”，发挥思维定势的积极作用。让学生在课堂上不再被动的接受，而是做课堂的主人。练习题设置主要以回答原理性问题，比如让学生解释为什么穿羽绒服会暖和，为什么双层玻璃保温效果更好，为什么在高原烧水烧不开等等。

3 课后文字反馈及“科罗拉多”问卷调查

在课程结束后，以双重反馈的形式深化巩固课堂学习内容：一为作业及章节测试的进行，作业测试结束后及时在下次课上进行解决，保障学生有足够时间对课堂内容理解消化或进行讨论；二进行问卷调查，了解学生的学习态度和自我评价。结合教育部本科工程教育专业认证的培养要求，建立系统的多元生物制药专业的化工原理考核指标评价体系，充分发挥和提高学生主动能力、自学能力、综合应用能力和创新能力以及团队合作能力。

双重反馈的机制构筑，深化巩固课堂学习内容：一为作业及章节测试的进行，作业测试结束后及时在下次课上进行解决，保障学生有足够时间对课堂内容理解消化或进行讨论；二进行“科罗拉多”问卷调查(CLASS)，了解学生的学习态度和自我评价[5]。比如在之前的授课过程中，我们对生物制药的两个班级采用此方法进行调查，发现对于学习态度调查表的回复中，学生对于正向积极的学习态度方面的人数较多，说明通过教学改革能够有效提高学生的学习兴趣，教学改革的进行非常必要；在学习成绩方面和自信心方面，不同学生的理解有一定差距，大部分同学都认为，努力可以收获知识，学好化工原理需要付出汗水。此调查能对学生的解题能力、努力程度与意义理解、对知识的应用这三方面内容有全面的了解。

实践表明，建立全面的考核指标，将反馈机制纳入考核内容，反向考察教师的实施深度与实践程度，强调课前学习的重要程度。将教学内容体系及实施方案根据实施难易程度分为基本反馈-调整和高级反馈-调节-再反馈-优化整合两种模式。结合教育部本科工程教育专业认证的培养要求，建立系统的多元生物制药专业的化工原理考核指标评价体系，充分表现出对独立分析及解决问题的能力与创新能力的评价方法。提高学生对课程的参与感，充分发挥和提高学生主动能力、自学能力、综合应用能力和创新能力以及团队合作能力。

4 补充与制药生产相关的新技术

现今制药业发展很快，每年有大批新药上市。因此，制药工程专业的化工原理课程，其教学内容除了学习基本理论基础外，还应紧跟形势，使学生了解现代药物发展趋势。在教学计划中删减一些陈旧、适应性不强的内容，通过查阅文献，掌握现代药物制备的最新动态，向学生介绍本学科不断涌现的新知识、新技术、新方法，使学生受到现代科学技术的熏陶，更重要的是，通过对这些新技术的介绍，将十分有助于学生加深对已学知识更系统的理解。例如讲授纳滤不仅会涉及膜过滤技术的新概念，且可通过教师的引导，让学生思考该技术的机理及曾经学习过的过滤此时如何运用等问题[6]。

鉴于非化工专业化工原理传统教学中存在的“一刀切”问题，将“互联网+”反馈调节机制引入化工原理教学中重建教学结构，将死板的原理知识与药物生产实际结合，激发学生的学习兴趣和学习动机，加深本专业与化工原理课程的联系，改革传统的被动接受式学习并提高学生的主动学习能力，树立工程实践观念，培养学生独立分析、解决工程问题和走出实验室继续工作的能力。以学生为主角、以反馈结果为导向对非化工专业的化工原理授课方法进行改进，尤其要求学生基于课程内容主动进行思考专业相关问题，学习总结并通过反馈加深学习，包括课前的问题提出后联系专业思考拓展并有效反馈、课中深化学习并强化理解、课后团队协作解决问题并进行反馈-调整的往复教学机制。在教学过程中突出对课程设计、反馈调整及结构优化的探索，使化工原理课程满足工程教育认证强调的三大核心理念，对非化工专业的学生学习起到统领全局的作用。

通过对化工原理课程的分层次专业化设计，针对生物制药专业，基于“互联网+”手段引入“翻转课堂”及“科罗拉多”反馈机制的教学新思路，借助于信息技术来实现教师知识传授和学生知识内化在时间和空间上的调控，学生自主选择学习内容及进度以提升其主观能动性，通过有效反馈机制加深对不同专业学生教学安排的认识，在一定程度上实现了分层次教学和因材施教。真正体现以学生为主角、以结果为导向、持续改进的工程教育专业认证的基本理念。

生物制药专业是烟台大学2019年新增设的专业，目前专业学生近300人，专业特点强，与化工专业既有区别又有联系。当前的化工原理教学使得学生的思考惰性增强，学习变成了体力活。习近平总书记在2018年全国教育大会上指出，要教育和引导学生珍惜时光，心无旁骛地求知问学，培养学生的综合能力和创新思维。本论文基于反馈教学法的原理进行教学改革，重视教学反馈与调控，以期改变学生的学习态度，促使学生主动学习和思考，运用多种现代教学方式，提高学生的综合能力和学习兴趣，培养学生的批判性思维和创新思维。本论文建议的实施可以稳步渐进地提高学生的综合水平，从生物制药专业出发,提高全校非化工专业学生化工原理的学习效果和教学质量，实现人才培养能力的全面提升，落实立德树人的根本任务。