基于OBE理念的兴趣导向工科大学生个性化发展的专业综合实验教学模式初探

邢荣莲 陈丽红 张洪霞

(烟台大学生命科学学院，山东 烟台 264005)

截至2013年，我国普通高校工科毕业的学生人数超过280万人，在读本科工科学生人数多达490余万人，工科本科专业布点数达到15733个，总规模已位居世界第一[1][2]。随着我国于2013年6月正式成为《华盛顿协议》的签约成员以来，工程教育专业认证工作被不断推进和发展。我国的工业化进程中，形成与发展了门类齐全、独立完整的工业体系，工程教育发挥了无可替代的作用[2]。

成果导向、以学生为中心和持续改进被工程教育专业认证遵循为三个基本理念[3]。工科专业建设与教学改革、工程教育人才培养质量的保障与提高，受到这些理念的引导和工程教育专业认证举足轻重的促进作用，使以学生为中心的教学理念被充分体现在我国工程教育专业认证标准中。只有充分认识和正确把握以学生为中心的教学理念和原则，才能科学实施以学生为中心的教学模式和采取合理的教学评价改革，这一过程前提需要教师转变传统的以教师为中心的教学向以学生为中心的教学观念[4][5]。

以学生为中心的教学观念，需要在教学内容设计、教学行为过程以及教学结果评价中考虑学生需要学什么、怎样学以及学得如何等问题。教学的主体在于将以学生为中心作为教学原则[5][6]。因此，一定要明确学生是教学过程中的主体，只有将学生学习的自觉性、主动性和创造性充分调动出来，激发他们学习愿望紧迫感、学习动机强烈感、学习热情高涨感、学习态度专注感;促使他们能够从知识的认知结构、个人的兴趣爱好、主观的未来需要出发，主动接受新的知识学习，并通过自己适合的方式将其整合到已有知识认知结构中，达到丰富、改造、发展、完善已有的认知结构[5]。学生主体地位是自觉性、主动性和创造性特征的具体体现，正如教育家叶圣陶先生所述：“学习是学生自己的事，无论教师讲得多好，不调动学生学习的积极性，不让他们自学，不培养自学能力，是无论如何学不好的。”[6]

一、兴趣驱动以学生为中心的个性化发展

尽人皆知，学生学习的自觉性和主动性源于兴趣，学生对专业兴趣提高了，就会采取主动式的发现学习，从而取代传统的被动式接受学习，提高大学生个性化发展的教学质量，关键所在是让学生主动地、自愿地进行求知探究。因此，高度认识和重视兴趣在学习过程中的驱动作用，是提升个性化发展培养质量的重要前提。一方面，学生在浓厚的兴趣驱动下，个性化发展的教育才能得到长期稳步持续进行，学生也会自愿、主动地投入专业知识的探索求知，潜力才能被得到最大的挖掘。另一方面，学习兴趣的培养同样需要教学过程各环节与其协同发展，每个教学环节的改进和提高反过来均应是有助于更好激发学生的学习兴趣[7]。

目前，大学生个性化发展培养主要在培养模式、管理制度、评价制度等方面的研究报道更多，而兴趣驱动作为切入点对大学生个性化发展教学过程的子环节进行的研究很少，尤其是工科专业的综合实验教学研究更少。

二、在教学过程中学习兴趣驱动层面上存在不足

以学习兴趣驱动开展学生个性化发展的培养，在教学过程中各个环节都须与之相统一协调，然而在实践过程中发现学习兴趣与专业方向选择、教学的方式、教学的环境之间都分别存在不协调的关系，因此，现有教学过程中学习兴趣驱动层面上存在一定的不足[7]。

(一)学习兴趣与专业方向选择

学生的职业规划和个人价值的体现与个人的兴趣爱好有着密不可分的关系，而选择的专业方向在其中起到举足轻重的作用[7]。个性化心理、兴趣爱好、认知定位等特性与不同类型的专业方向要求是相互吻合的，学习兴趣极大地影响了专业方向的选择。大学生的知识储备、知识水平层面有限，自我评价、认知定位不够清晰明确，因此学生通常是根据市场对专业方向的需求和收入的高低来选择所要学习的专业方向，很少能正确地根据自身的个性优势和兴趣来选择更合适、更优化的专业方向，对自己专业未来的发展方向认识不够清晰[6]。

(二)学习兴趣与教学方式

学生的个性发展倾向差异较大，致使各自对教学的方式表现出不同喜好，对喜好的某一种教学方式就会强烈表现出对其高度接受、浓厚兴趣。通常情况，根据学校发展定位，在教学过程中制定相应的教学方式，例如应用型大学一般采取以培养实践操作能力为主的教学方式；而研究型大学一般采取培养提高创新、创造思维能力的教学方式。通常，某种教学方式在整个学校基本是以一个粗放的定位为导向来整体分类，并没有按照不同专业、不同社会需求甚至是学生为中心，根据学生的兴趣爱好及个人发展来灵活地运用不同类型的教学方式，自然会出现学生的学习兴趣不强、学习效率不高、学习能动性不够等问题[7][8]。

(三)学习兴趣与教学环境

良好、个性化的教学环境为人才培养提供了条件。教学资源的多类型优化综合统一到某个主题性的教学环境中，为个性化人才培养提供完善良好的配套教学环境，势必有助于将学生的学习兴趣充分激发出来，大大提高学生的学习能动性[7]。通过组建校企合作项目攻关小组、创意工作室、创新实验室、创业模拟场景等，为学生个性化发展提供不同的教学环境。同时，在这些个性化教学环境培养大学生个性化发展过程中，也培养学生的实践操作能力、创新思考意识、创造发明能力、表达交流能力、组织领导能力、团队协作能力等多种个性素质综合能力，但这些能力仅凭单一的课堂教学环境无法调动学生的兴趣和积极性。现有配套的教学环境多元化层级不够，无法形成逐级递进的教学环境运行机制，学生的学习很容易出现阶段性高度断层现象，教学环境的不连续衔接呈现出较低的教学资源利用率。

三、专业综合实验培养学生的综合能力

创新型国家的建立需要大量的创新创业型人才，高校是培养人才的基地，应采取重要举措开展相关的教育培养创新创业型人才，促进创新型国家的建设。在高校工科专业开展综合实验，是符合国家对培养创新创业型人才需求的重要课程设计[8]。烟台大学作为省属高校，以对接服务地方的高质量发展为目标，需要培养具有综合能力的应用型人才，以满足社会的需求，也符合工程教育专业认证的OBE理念。生物工程专业综合实验课程开设的目的是培养本科生运用不同学科与领域的知识来分析和解决实际专业技术问题的能力，为培养生物工程专业具有自主创新能力的优秀应用型人才提供保障[9]，但目前培养过程仍存在一定问题:(1)教学过程系统化不足。目前开设的实验课多涵盖生物工程中、下游的实践工程训练，上游技术操作训练不足，学生没能受到全面的系统训练。(2)学生自主参与兴趣不高。学生对生物工程专业实验只停留在教材和教师的讲解中，并没有自己独特的见解和参与意识，学生参与兴趣不高，问题提出和实验设计不够。(3)考核体系不够完善。学生按要求完成实验操作和实验报告，实验过程包括许多烦琐细致的环节，而且实验报告步骤方法、实验结果存在互相抄袭雷同的现象，不能结合所学知识综合运用深入地分析实验结果，提出解决方案，因此，仅通过实验报告难以呈现出学生的综合成绩。单一形式的考核方式未能客观公正地评价学生平时学习、操作、协作和合作等效果，也不能充分体现出真实的教学效果，缺乏多元化考核方式[9][10]。

针对在教学过程中学习兴趣驱动层面上存在的不足，本研究提出了基于OBE理念的兴趣驱动下工科大学生个性化发展的专业综合实验教学培养模式，以激发学生的学习兴趣为理念，个性化发展为目标，从专业方向实验选择、实验教学方式、实验教学环境、实验考核体系等四个方面，研究专业综合实验教学过程中如何推动教学各环节与学习兴趣的协调发展，提高个性化发展教学的质量和效率，培养应用型综合人才。

四、教学模式内容和举措

学习兴趣驱动下的学生个性化发展培养过程，需要在教学过程中各环节采取相应的方法和措施。从调查问卷摸底学生兴趣开始，教师指导组通过调查问卷分析引导学生按兴趣倾向选择相关专业方向实验，并从实验系统、教学方式、教学环境以及考核方式等四个方面完成设计(图1)，达到学生个性化发展培养的目的[7，9-12]。

图1 教学模式设计方案

(一)专业综合实验系统设计

通过系统设计完整的专业综合实验体系，囊括生物工程的上游、中游和下游的工程技术操作训练，使学生受到比较系统化的训练培养。系统化体系中设计不同专业方向和不同类型实验模块，学生依据兴趣选择专业发展方向的适合度，同时完成综合实验和拓展实验技术，学生在兴趣驱动下受到个性化训练培养。

生物工程专业综合实验课程通过上中下游多模块设计，如发酵工程实验模块、生化分离技术实验模块、合成生物学实验模块、细胞培养实验模块、海洋生化工程模块以及拓展实验模块等。每个模块设置若干个实验项目。前四个模块为综合性实验模块，后两个实验模块为设计性实验模块，模块内实验均是围绕基因工程、发酵工程、酶工程、生化分离技术等上中下游知识内容开展实验项目设计。

通过调查问卷摸底学生的兴趣，专业综合实验教研室老师对学生兴趣与专业方向契合度综合分析归类并将结果反馈于学生，学生将个人专业方向选择再反馈给老师，直至学生自愿选择完毕。

(二)教学方式灵活设计

根据与学生多次反馈的兴趣明晰，分析学生隶属的人才类型，按照学术型、工程型、应用型、技师型等类型人才，尽量达成学生的兴趣与个性发展的契合，通过灵活分类运用不同教学方式，在学生各自更加有兴趣的教学方式下开展学习和实验操作，从而不断提高学生的学习兴趣，自主性提高学习效率。

按照人才分类的个性化教学方式，根据学生兴趣、专业方向选择、人才类型，在综合实验过程中，适度调整和改进各类教学方式的比例，例如实验操作的专业理论知识讲述教学方式、视频演示教学方式、个人动手实际操作教学方式等在不同类型人才培养各自占比不同，要满足学生兴趣对个性化教学的需要。对于学术研究有兴趣的学生，实验项目考虑多设计科学创新、问题导向、科技探索方面的教学方式比例；对于工程技术感兴趣的学生，实验项目设置教学方式应侧重增加综合能力、实践操作能力、项目构建的比例;对于创新创业感兴趣的学生，将创业因素涵盖于创新教学方式中。

(三)教学环境层次设计

基于学习兴趣、人才类型、专业方向选择、学生的专业知识水平程度，设计专业综合实验进度的层次教学环境，将实验项目进度分为阶梯式递进层次，层次等级高的学生，可以使用教学资源更丰富的教学环境。学生通过阶梯递进层次的教学环境，增加学习好奇心，驱动学生的学习进度逐次递进层次式良好发展，将课堂专业理论知识逐渐转化衔接为实际运用的能力，同时也为学生提供了未来进入企业、职场的场景模拟。

根据学生学术型、工程型、应用型、创新创业型等个性化的需求，分别建设研讨交流室、设备技术室、校企联合项目小组、创新创业竞赛小组等多种相应类型不同层次的教学环境，配备相应专长教师和教学资源，激发学生兴趣和探索好奇心，促使学生运用课堂所学理论知识的同时，更能深刻感受到运用专业知识解决实际问题的魅力和成就感，进一步提升学生对专业知识学习的兴趣和能动性。

(四)考核方式多元设计

在专业综合实验每个实验预习设计报告、实验操作过程、实验报告、实验期末考试等教学环节设计多元考核方式。多以现场考核为主，包括实验报告多数采用随堂提交方式，杜绝抄袭。督促学生从实验设计、准备、操作到结果报告这一过程都需要秉承认真态度、工程伦理意识和良好习惯养成，并掌握扎实的实验操作基本技能；树立学生实事求是、诚实的科学态度，并具有工程人的责任使命担当意识。考核学生独立完成实验操作的能力和严谨态度。

实验操作过程的考核。通常以平常操作为主考量学生平时操作的规范性。需要在实验课过程中，教师不断地巡回督查、指导、解答学生操作中出现的各种问题，根据学生的改进程度、规范性、效率、良好习惯、团队合作等多方面考核。

实验报告考核。针对学生提交的实验目的、原理、步骤、结果以及讨论等报告内容给予评价，有时包括图表等内容，实验报告尽量要求随堂完成，在离开实验室前提交。对学生提交的实验报考，教师应及时、认真、负责地批改，及时纠正存在的问题，并及时反馈于学生，避免下次实验时学生出现同样的问题，适当追踪学生改进程度。

期末实验考试考核。根据之前实验课基本操作技能、操作流程、操作熟练程度等内容对学生进行考查。设置指定题目和自选题目，各占50%。指定题目实验操作考试通过题库由学生抽签决定，自选题目由学生自己提出感兴趣的操作，可以采取合作方式，这也极大诠释了兴趣驱动引导学生个性化发展的专业综合实验教学理念。通过量化操作指标，考核学生完成实验操作的基本能力、科学态度和良好习惯等。至少由两名教师对同一学生考核给出成绩，教师评分的均值作为学生考核分。

五、效果和分析

通过兴趣导向的专业综合实验教学实践改革，学生的学习主动性、积极性明显提高。通过对2017级84名本科生无记名调查问卷结果显示，90%以上的学生认为专业综合实验课的课程设计、教学方式、教学环境以及考核方式等基本合理，80%以上的学生认为课程设计对未来考研和就业有很大帮助。学习兴趣驱动的实验教学模式适当满足了学生对个性化发展的需求，受到广大学生的欢迎和认可。

个性化发展的教学方式，极大激发了学生学习和创新的潜能，主动进行探索和求知欲增强。在实施过程中，学生的团队协作、动手动脑、交流表达等多方面能力均有所提升。近三年，生物工程专业本科学生参加各种创新创业大赛并获奖10余项，国家级4项。低年级学生通过参与高年级学长带队的比赛，也不断培养了浓厚的学习兴趣，提高了各项技能，形成了良好的传帮带学习氛围，学校校训好学、力行精神不断得到传承。

通过课程系统设置，也促使了课程组教师勇于探索教学与科研、科研与企业、企业与产业等有机结合的方式和方法，将科学问题融入实验教学，实验教学反补科学研究，两者相辅相成；实验教学与企业工程密切衔接，显著提升了任课教师的科研能力、教学能力、工程实践能力以及创新创业培养能力。

工科学生个性化发展、创新实践能力的培养与时俱进，以学生为中心，充分调动学生兴趣，发挥学生的主体地位，将培养学生的科学精神、责任担当、创新意识等贯彻实验教学的全过程，帮助学生瞄准个性化发展定位，提高适应社会需求的能力，符合当代社会对大学生的要求。通过学习兴趣与个人发展相结合、科学研究与实验教学相结合、企业需求与工程实践相结合，不仅为实验教学提供了合理补充，同时也提升了学生未来就业的竞争实力，值得推广到其他实验课程的教学改革中。