優化整合生物工程專業課程實驗 建立綜合大實驗課程體系

黃金林，潘志明，李求春，陳 祥，周福才，殷月蘭

（揚州大學 生物科學與技術學院，江蘇 揚州 225009）

優化整合生物工程專業課程實驗 建立綜合大實驗課程體系

黃金林，潘志明，李求春，陳 祥，周福才，殷月蘭

（揚州大學 生物科學與技術學院，江蘇 揚州 225009）

以強化培養生物工程專業學生的工程能力和創新能力為目標，以國家生物醫藥產業政策為背景，研究提出優化整合我校生物工程專業課程實驗體系，建立綜合大實驗課程以適應當前社會發展的生物工程專業卓越工程師培養，形成科學的生物工程專業課程實驗體系，并加以實施，培養出具有扎實工學科學基礎和生物工程專業技術能力基礎，較強生物工程開發、設計與實踐能力，知識更新與自我完善能力、良好溝通與組織管理能力和國際視野的生物工程專業優秀人才。

生物工程；課程實驗；體系；思考

黨的十八次代表大會勝利召開了，報告中明確要求“加強生態文明制度建設，保護生態環境必須依靠制度，要把資源消耗、環境損害、生態效益納入經濟社會發展評價體系，建立體現生態文明要求的目標體系、考核辦法、獎懲機制”。2012年12月29日，國務院印發了《生物產業發展規劃》，明確了生物產業是國家確定的一項戰略性新興產業，必須推進我國生物產業持續快速健康發展。可以說，生物產業進入了新的發展階段。生物工程作為一個新興應用學科，發展迅速、行業規模不斷擴大，其中生物制藥、發酵工程領域尤為突出，以長三角地區為例，目前已經形成了相當規模的生物醫藥產業集群（上海張江生物醫藥高科技產業園、無錫馬山生物藥谷、泰州中國醫藥城、江陰生物醫藥園等），生物產業的發展，對生物工程創新型、應用技術型人才的需求量大，就業和學科前景好。

2010年6月教育部啟動和實施了“卓越工程師教育培養計劃”，該計劃是積極貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》在工程教育上的重點項目，同時也是促進我國由工程教育大國轉變為工程教育強國的重要措施。“卓越工程師教育培養計劃”的目的就是要培養造就一大批創新能力和工程能力強、能夠適應目前我國經濟發展方式轉變所需要的高質量各類型工程人才，為我國走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略做出積極的貢獻。“卓越工程師教育培養計劃”具有三大特點，一是強化培養學生的工程能力和創新能力，二是學校按通用標準和行業標準培養工程人才，三是行業企業深度參與培養過程。

2011年我校生物工程專業入選教育部“卓越工程師教育培養計劃”，但同時由于生物工程專業建設時間，還存在專業實驗課程設置不完善、學生的專業技能培養缺乏等問題，迫切需要強化對學生的工程能力和創新能力的培養，從而為培養創新型生物工程人才提供理論指導和實踐創新模式。本文就如何利用“卓越工程師教育培養計劃”，優化整合生物工程專業課程實驗，建立綜合大實驗課程體系，進一步提升學生的素質和能力談一些體會和思考。

一、我校生物工程專業課程實驗的現狀

生物工程課程實驗是實現專業教學目標、培養學生動手能力的重要課程。一直以來，我校生物工程專業的課程實驗主要包括學科基礎課、專業課和專業選修課的教學，實驗設置是根據各課程要求，為單元操作實驗，各課程實驗項目相互之間為獨立上課，實驗內容以驗證性或演示性實驗為主。實驗課程的開設一般是課前教師提出教學內容、實驗輔助人員做好實驗準備（試劑、材料及實驗設備等），學生根據實驗教材對內容做好預習，上課時學生按講解的實驗步驟，按部就班完成操作即可，一般都能有比較明確的實驗結果。

這種實驗教學方式顯然存在以下幾方面的不足和缺陷：（1）有利于培養學生的基本實驗技能，但不利于激發學生了解與掌握生物工程的知識與技術；（2）有利于實驗課程的設置與實驗材料的準備，但不利于學生創新思維的培養，實驗過程中興趣不足、對操作過的實驗印象不深、知識點掌握膚淺；（3）生物工程課程交叉性強、涉及領域多，實驗教學內容與項目可選擇余地大，以課程設置實驗內容在一定程度上導致了對生物工程專業實驗教學內容體系理解的差異，實驗項目之間重復多、實驗內容以偏概全，甚至與生物技術專業實驗混同。

二、我校生物工程專業課程實驗的內在特征

生物工程是20世紀70年代初開始興起的一門新興的綜合性應用學科，是以生物學及其相關學科的理論和技術為基礎，采用化工、機械、電子計算機等現代工程的方法，生產大量有用代謝產物或獨特生理功能活性物質的工程技術領域。生物工程由微生物學、分子生物學、生物化學工程、以及酶工程、細胞工程、基因工程、發酵工程等多學科相互交叉融合、滲透、發展而成的新興工程技術學科。1998年中國教育部對高等學校的本科專業目錄進行了大規模調整修訂，將微生物工程生化工程、發酵工程等專業合并建立了生物工程專業。我校生物工程專業人才培養目標是培養學生具有生命科學的基本知識，掌握生物技術及其產業化的科學原理，工藝技術過程和工程設計等基礎理論、基本技能，能在生物技術與工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才。圍繞專業培養目標，并按照卓越工程師要求，必須明晰我校生物工程專業課程實驗的內在特征和要求。

（一）培養目標和培養方案的工程化

我校生物工程專業結合學校生物技術和學科交叉優勢，將其培養目標定位為“培養掌握生物制藥、微生物與發酵工程、細胞與酶工程和生態工程等技術專業領域堅實的基礎理論和寬廣的專業知識，具有較強的解決實際問題的能力，能夠承擔專業技術或管理工作、具有良好的職業素養的應用型專門人才”。在培養過程中，應注重過程管理、強化實踐環節、特別是在專業實驗訓練方面，工程化訓練應放在重中之重的位置。

（二）課程實驗教學的系統化

生物工程是通過合適的生物反應器對“工程菌”或“工程細胞株”進行大規模的培養，以生產大量有用代謝產物或發揮它們獨特生理功能的一門新興技術。生物工程課程實驗教學符合這一特征，統籌兼顧生物工程的上、中、下游技術安排，在上游技術的菌種選育、利用基因工程、分子生物學、遺傳學等的菌種改造等，中游的微生物發酵工藝、動物細胞大規模培養、植物細胞組織培養等，下游生物活性物質的分離、純化、濃縮和干燥等，通過系統化的課程實驗教學，學生實踐和創新必將得到提升。

（三）課程實驗教學內容的特性化

生物工程課程實驗教學內容應該專門化，具備特性性，以區別于生物技術、生物技術或化學制藥工程等鄰近專業屬性。緊緊圍繞發酵工程、細胞工程、酶工程和基因工程的核心內容體系，在要求學生掌握生物工程基本原理的基礎上，重點培養學生設計、研發、生產和管理生物產品的能力，尤其要突出產業化思維和實踐能力。

三、我校生物工程專業課程綜合大實驗課程體系的設計

生物工程是一門實驗科學，專業課程實驗教學是培養工程化人才的前期環節。實驗教學不僅能培養學生專業技能，也是學生創新意識形成的主要培養途徑，是本科教學體系的不可缺少的組成部分。在生物工程專業課程綜合大實驗課程體系教學實踐中，應緊扣專業特色和內涵，圍繞行業發展趨勢，以基礎實驗依托實驗中心、專業實驗依托科研團隊的綜合大實驗模式，突出寬基礎、創新思維，促進學生實踐能力培養。

（一）基礎實驗依托實驗中心

2007年我院實驗教學中心被教育部遴選為國家級實驗教學示范中心建設單位，2012年底通過了教育部組織的驗收。“中心”秉承“學必期于用，用必期于地”的辦學理念，按照“厚基礎、寬口徑、強能力、揚個性、求創新”的人才培養思想，注重理論與實踐相結合，逐步形成了“以學生為本，以能力培養為核心，發揮學科交融和資源共享的優勢，分層次、分階段、分類型、系統的培養學生實驗技能、科學思維和創新能力”的實驗教學理念。

充分利用國家級實驗教學示范中心優勢，開設生物工程專業學科基礎課的實驗，多讓學生在開放性實驗教學中學習生物工程專業實驗的相關基礎知識、驗證理論和掌握實驗、操作技能。

（二）專業實驗依托科研團隊

創新性的綜合性、設計性實驗是培養學生真正具有獨立動手能力、良好科學素質以及分析解決問題的重要手段。如何設計綜合性、設計性實驗呢？我們結合自身實際情況，不斷進行專業實驗課教學改革，建立將實驗教學與科研相結合的開放教學體系。

我院生物工程專業結合學校生物技術和學科交叉優勢，形成了生物制藥、微生物與發酵工程、細胞與酶工程和生態工程等四個特色鮮明的技術專業領域，并建立了相應的科研團隊。通過不斷完善教學大綱，充分實現實驗教學與科學研究的結合，將專業課程的理論教學與實驗教學相分離，學生在大三上半學期完成專業理論課的學習，隨后按照技術專業領域將學生分配到相關的科研團隊，讓學生融合到科研團隊中，達到理論與實踐的完美結合。從事一線科研工作的研究人員、教師進行啟發和引導。

（三）多種形式的實踐教學是綜合大實驗課程體系的重要組成部分

企業實習是生物工程專業課程實驗教學很重要的環節，是將課程理論、專業知識與實際應用相結合的實踐過程。學生通過企業實習，能夠深化理解、鞏固專業知識，從企業生產中發現、分析和解決問題，同時，提高學生解決實際問題的能力。根據我院生物工程專業四個技術專業領域，結合教育部“卓越工程師教育培養計劃”，建立20余家實習、見習基地，如：國家級泰州醫藥高新技術產業園、上海杰隆生物制品股份有限公司、上海轉基因動物育種與制藥工程技術研究中心、青島易邦生物工程有限公司、青島啤酒（揚州）有限公司等。

全面實施本科生全程“導師制”和研本“1+1”互動制。本科生在一年級就與教師、研究生一對一結對，參與教師科研工作，培養創新意識，提高研究能力。建立大學生科技創新實驗室，學生在其中通過三種方式得以鍛煉，包括實體實驗室的研究性實驗、虛擬實驗室的全天后開放，以及實驗室的自主管理等。學校、學院設立“大學生課外科技創新基金”，每年都資助學生進行立項科研，在此基礎上積極申報各級創新項目。積極參加“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽和中國大學生創業計劃競賽。近5年以來，學生在全國“挑戰杯”競賽中取得優異成績，獲特等獎1項，連續4次獲“挑戰杯”一等獎（歷史上共9次獲得一等獎），學校總成績位列全國高校前列。

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G642.0

A

1674-9324（2014）26-0176-03

揚大教改課題（YZUJX2013-31B、YZUJX2012-3A）。

黃金林（1969—），男，碩士，教授，從事生物工程方面的教學研究工作。