《生物反应工程》研究性教学探索
当前，大学生的“就业难”与企业的“用工荒”现象并存，供求矛盾日益尖锐，说明学生在学校学到的知识与企业所需的工程实践严重脱节，不能实际应用。而多数企业不愿意承担应届大学生岗前培训的社会责任，希望招聘进来即能顶岗的专业技术人才。为适应社会需求，应用型人才应运而生。应用型人才既不同于理论基础宽厚的学术型人才，更不同于职业技能型人才，它是介于学术型人才和技能型人才之间的一种复合型人才[1]。在这一背景下，作为地方本科院校的常熟理工学院开始转变人才培养模式，走应用型人才培养道路。
在学校培养应用型人才的大前提下，对部分专业课程的教学建设改革势在必行，《生物反应工程》是其中一门立项改革的课程。它是一门生物工程的专业学位课程；以生物化学、微生物学、物理化学等课程为基础，运用工学知识发展而来的一门综合性专业必修课程。由于这门课程涉及高等数学、化工原理、物理化学等难度较大的学科，学生在学习中普遍反映难以掌握，考试成绩一度出现班级平均分不及格现象。针对这些情况，课程组成员通过与学生沟通交流，在内容的选择、重点知识的讲解方式上做出调整，引入研究性教学思路。
本文通过对课程的研究性教学实践和考试情况的分析，对教学过程中的方式方法进行归纳总结，并在此基础上探索、完善研究性教学方法。
一、《生物反应工程》研究性教学实践探索
1.教材的准备
由于本校之前开设的工科类课程很少，同时网络上关于本门课程的资料大多针对研究型大学的学生，因此适用于本校学生教学的参考资料有限，也没有合适的教材。学生普遍反映原教材知识内容太多，无法把握重点内容，无从下手。因此，组织编写一部完整的，集知识性、科学性、系统性于一体，同时适合本校学生学习能力的教材势在必行。
自编教材有其优势，那就是内容的新颖性和实践性较强，教学内容较为灵活[2]。由于所有教学内容都需要任课教师长期的知识积累、搜集、汇总而成，在自编教材的过程中，任课老师会根据当今学科发展趋势和前沿知识，通过专业期刊、学术文献和网络资源大量查阅，灵活选取教学内容，使教学更与时俱进和贴近现实行业的现状。
2.研究性教学的思路
《生物反应工程》是一门工学学科，教学的主要目的在于引导学生根据已有生物学知识，运用数学手段建立模型，计算解决生产实际中的问题；因此，它是一门链接专业基础和实际应用的学科。在应用型人才培养的大环境下，该课程教授的成功与否至关重要。
图1 研究性教学的基本思路
课程的研究性教学思路如图1所示，以专业培养要求和企业需求为大背景，根据本校学生的实际特点，量身制定教学大纲；在此基础上，制订教学计划、课件和教案。采用自编教材进行课堂教学，同时指定相关参考书，拓宽学生对学科的认知度，提高其对专业的熟识度。整个教学过程穿插随机提问、课后作业布置讲评、课堂测验和课后辅导；注重与学生的交流，及时得到准确的教学反馈信息。基于之前的教学经验，研究性课堂教学已经实施，后续重点将进行考试改革，旨在将死记硬背的应试转变为灵活掌握的工科考试，使学生真正领悟工科知识；继续贯彻研究性教学思路，同时达到“应用型人才”培养要求。
3.研究性教学的实施
研究性教学作为一种以问题为中心的教学，意味着这种教学是创生性的，而不是按部就班的过程。教学并不只是教师把预先设计的、属于教师知识范围之中的知识图景有效地、按部就班地传输给学生的过程，而是在师生既有知识、经验的相互沟通的基础上寻找、发现问题，借助于一定的新知识传授，师生共同谋求解决问题的办法，在师生的积极交流与合作中，共同走上思想问题之路[3]。教师不是传声筒，而是一个带有理智的与学生平等的个体，参与到超越简单知识传授的、深层次的、充满问题的教学情景的创造性建构之中。以“均相酶催化反应”的米氏方程为例实施研究性教学，如图2所示。
图2 以“均相酶催化反应”的米氏方程为例的研究性教学
对于学生已有知识“酶的特点”，采用课前作业的形式让学生温故知新，通过资料查找，了解酶在工业中的应用。工业化生产讲究低成本、高效率，因此，学生很容易联想到生物制剂酶与传统化工催化剂相比，其具体优势如何显现，而数据的表现更加直观。随之引入基于稳态学说的米氏方程的推导。这是大纲规定的重点内容，因此，除了正常的课堂教学外，还采用课后作业及当堂测验，加强学生对此的理解及掌握。米氏方程的应用可用于解释之前的问题，并随之引导学生在实际生产中借鉴米氏方程的后续推导获得工艺参数。整个教学过程一环扣一环，学生始终带着问题学习，提高其学习新知识的兴趣；通过反复讲解及做题，帮助学生巩固新学知识，并加以实际应用。因此，学生学习的自主性明显提高，教学效果显著。
4.研究性教学的效果
目前，国内对教师的课堂讲授效果和对学生学习效果的检测大都是通过期末考试实现的。期末考试可以把每个学生的学习效果量化，也是学校考评教师和学生最直观、公正的方法。对本校生物工程专业2009级、2010级和2011级，共224位学生的本门课程期末考试成绩进行了分析，结果如表1所示。
表1 2009级、2010级和2011级生物工程专业《生物反应工程》考试成绩分析
从表1可以看出，随着研究性教学的实施，学生考试成绩整体呈上扬趋势，且分值分布趋于合理的正态分布，平均分的标准差缩小，表明实施的研究性教学思路具有正确性，效果显著。但是，从分析表中可以发现，达到优良的学生比例并不高（<12%），说明学生缺乏灵活运用知识解决问题的能力，而这是应用型人才培养的重点，这一问题有待后续教学的调整解决。
二、《生物反应工程》研究性教学后续探讨
在前期教学实践中，《生物反应工程》的研究性教学已取得了一定成效；带着问题进行教学，引导学生在教学过程中发现答案，极大地提高了学生学习的兴趣和自主性；对于公式的繁琐推导，学生也由一开始的恐惧害怕到后期的顺利掌握，达到期末考试成绩普遍提高。同时，学生对于自己专业的认识逐渐清晰，能够根据企业市场需求及自身特点规划今后的就业发展，体现应用型人才培养宗旨。
在对试卷情况的分析中，不难发现学生灵活运用已有知识解决实际问题的能力欠缺。为此，在后期探索中，除了加强课堂教学的引导，重点应放在考试的改革上；将原本单一知识点的应试转变为应用综合知识解决问题的工科考试，考试形式也会向半闭卷转变。应发挥考试指挥棒的作用，引导学生不再死记硬背知识，而是通过自行查阅资料、运用已有学科知识，分析、解决实际生产中出现的问题，真正达到学校应用型人才培养的要求。
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