生物工程專業應用型人才培養課程體系的構建

(懷化學院 生命科學系，湖南 懷化 418008)

近年來，社會對高素質的生物工程人才需求量越來越大，但應用型本科院校生物工程專業畢業生普遍感到就業難[1].據調查，因就業難，近一半的畢業生選擇了繼續深造讀研，已就業的畢業生大多到公司從事產品營銷、產品質量檢驗等工作，專業對口的少.究其原因，一方面人才培養沒有瞄準市場需求，甚至與市場脫節;另一方面沒有突出工程素質和專業技能的培養，導致畢業生眼高手低.因此，適應市場需求，突出應用型本科院校特色，制定科學的人才培養方案，構建合理的課程體系顯得尤為重要.

1 生物工程專業課程體系基本概況及存在的問題

應用型本科院校生物工程專業主要是培養專業相關的制藥、食品、環境、農業等領域的技術人才，其教育內容通常分為通識教育、專業教育和綜合教育三部分.課程體系構建的重點在于專業教育部分的主干課程和選修課程的設置，主干課程應覆蓋專業教育核心內容，選修課程則體現專業知識拓展深化、應用技能實踐訓練等[2].開設生物工程本科專業的應用型本科院校很多，由于不少院校是各類專科學校升格的本科，專業發展歷史不同，且辦學基礎和辦學理念存在差異，從而導致生物工程專業特色各不相同.各校生物工程專業設置的核心課程大體相同，主要有生物化學、微生物學、細胞生物學、化工原理、工程制圖、發酵工程、基因工程、分子生物學、生物分離工程、生物工程設備與設計等;其他專業課程及選修課程則更多體現學校特色及區域經濟發展特點.比如長江師范學院工程專業就偏重發酵工程方向，開設了發酵工藝學、發酵工程實驗、發酵工廠設計、工業發酵分析實驗等課程.懷化學院生物工程專業偏重植物資源和發酵工程方向，開設了植物資源學、植物活性成分提取與產品加工、植物成分利用技術綜合實驗、植物資源調查與鑒定;發酵工藝學、生物產品市場營銷、工程咨詢概論等課程，等等.

在調查中了解到，不少院校的生物工程專業是在理科專業基礎上建設起來的，由于辦學時間較短、“雙師型”教師少、對市場需求把握不準，導致人才培養與市場需求不相適應，在人才培養和課程體系上存在以下幾個問題:

1.1 課程體系設置重理輕工

生物工程涉及的技術范疇屬于生物工程技術與化學工程技術，廣泛應用于醫藥、輕工、食品、化工等領域，生物工程專業是理工管結合的工科專業[3].生物工程主要是解決生物技術產業化過程中的問題，生物工程師不僅需要懂一些生物學方面的知識及其相關的數理化基礎知識，還要精通工程技術方面的知識，例如工程數學、電工學、工程制圖與CAD、化工原理，生物工程設備、生物分離工程、生物工程工廠工藝設計等.應用型本科院校為了發揮以前辦學的優勢條件，課程設置偏向理科，生物學方面的課程設置較多，工程課程相對較少.

1.2 實踐環節過程控制薄弱

生物工程專業應用型人才大多充實到生產、經營、管理第一線崗位，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，要求具有扎實的專業知識和很強的實踐能力.在本科教學階段要注意適度拓寬專業面，強調工程實踐，重視學生實踐能力的培養.生物工程專業的實踐環節包括實驗課、課程設計、見習、畢業論文(設計)和畢業實習等，其中化學實驗、生物化學實驗、微生物學實驗等主要是讓學生掌握常規儀器的使用、設備維護保養等基本技能，化工原理實驗、發酵工程實驗、課程設計等主要是提升學生的工程素質，培養學生分析問題的能力，見習、畢業論文和畢業實習等主要是加深學生對社會、企業的認知，掌握生產工藝流程、生產設備及檢測等知識.但目前偏遠省份生物工程領域的相關企業較少，生產見習、畢業實習成了走馬觀花，見習中見到的重要環節、核心生產車間很少，實習中真正參與生產的時間短、動手機會少，收效甚微.

1.3 基礎理論教學求全求深且重復交叉

應用型本科院校培養的工程專業主要培養應用型人才，基礎理論知識應該“以應用為目的，以夠用為度”，但長期以來各門課程都追求完善的教學體系，形成了大而全的課程格局，課本越寫越厚、內容越寫越多，這與培養目標不相適應[4].而且許多課程之間有內容交叉、重復現象，如有機化學與生物化學、生物化學與微生物、微生物與遺傳、生物化學與分子生物學之間就有很多知識點重復，很多知識點在幾門課程里都要講授.而為了解決內容多學時少的矛盾，授課教師把其它課程涉及到的一些內容省略不講了，結果可能幾門課程都沒有講解同一內容，這樣學生學到的知識就有了重復或者欠缺.

2 生物工程專業應用型人才培養課程體系構建思路

生物工程專業人才培養目標是大力培養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和基本技能，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[5].課程體系的構建必須圍繞人才培養目標，以學生畢業后的職業方向為依據，優化課程體系，重視專業基礎和實踐教學，強調個性教育，提升學生的能力素質，實現學生由學校到社會的無縫鏈接.

2.1 夯實專業基礎

按照“寬口徑、厚基礎”的培養思路，課程體系要保證專業課程的學分比重，適當增加工程類課程的比例[6]，加強對學生工程素質的培養，培養學生的工程能力，使學生具有牢固的工程學基礎知識，以適應大規模現代化生產中的工程設計、參數檢測、過程控制、產品的下游處理等工作，滿足企業崗位的需要.專業課程設置要注重系統性，在教學過程中，要協調各門課程之間的教學，妥善解決交叉重復內容的授課問題，讓學生在有限的時間內學有所用、合理夠用.在夯實學生專業基礎知識的同時，可將專業教育和應用能力及開發研究能力的培養結合起來，培養學生適應社會發展和解決實際問題的能力.

2.2 重視實踐教學

實踐教學一直是應用型本科院校的短板，生物工程專業課程設置中，要增加實踐教學的比重，按由易到難、從校內走向校外的步驟組織實踐教學，構建由實驗課程、專業見習、畢業設計和畢業實習等組成的實踐教學體系，將有關實驗內容分散到各階段的教學中，逐步規范學生的實驗操作，提高實踐技能，培養學生綜合運用知識的能力和創新思維.實踐證明，這種實踐教學能夠激發學生學習的主動性和創新精神，培養學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力，同時還可以促進教師對教學理念和教學方法的更新[7].

2.3 凸顯自身特色

應用型本科院校都有各自的發展軌跡，其專業設置經過長期的發展;學校在所地區經濟結構、發展水平、產業特色也各不相同，因此，生物工程專業課程設置既要發揮學校師資力量、實驗條件、學科發展的綜合優勢，又要適應經濟發展和社會市場的需求，使課程設置具有鮮明的特色.在制訂課程體系時，專業方向課開設應凸現個性化教育，這是提升專業內涵的主要手段.比如開設生化生產工藝學、代謝工程、環境生物技術、計算機輔助生物過程設計、生物制藥工藝學、藥劑學、食品發酵工程、酶工程、企業管理等課程.這些課程分別涉及環境、制藥、輕工、食品、管理、生物等多個方向，對專業知識范圍進行拓寬，也增強學生的興趣和適應就業的需求.

3 生物工程專業應用型人才培養課程體系的構建

生物工程專業是建立在生物學、化學、工程學等多學科基礎上的復合型專業.課程設置必須以人才培養目標為總攬，堅持知識、能力、素質和個性協調發展的原則，強調知識的整體性、系統性和綜合應用，強調學生的人文素質、工程素質和動手能力的培養，構建培養高素質的應用型生物工程人才的課程體系.

3.1 構建符合培養目標的課程體系

培養滿足市場需求的應用型生物工程人才，需結合自身實際，充分發揮課堂教學、實驗實訓和校園文化活動三個培養平臺，按照公共能力、專業能力和發展能力三個模塊對生物工程專業進行課程構建，每個模塊又由幾部分組成，具體的課程體系可設置為:

3.1.1 公共能力培養課程 公共能力包括價值判斷、交流溝通、身心調適和信息處理等能力.價值判斷能力培養課程包括思想道德修養與法律基礎、中國近現代史綱要、毛澤東思想和中國特色社會主義理論、馬克思主義基本原理、形勢與政策、思想政治理論課實踐等;交流溝通能力培養課程包括大學英語、大學語文等;身心調適能力培養課程包括基礎體育、健康運動項目訓練、職業生涯設計與創業就業指導、國防教育與軍事訓練、勞動技能訓練等;信息處理能力培養課程包括大學計算機、計算機操作訓練等.各個模塊還要開設相應的素質拓展活動項目和選修課程.

3.1.2 專業能力培養課程 專業能力包括自然科學與工程學基礎、生物學知識、生物工程工藝研發、專業綜合實踐等能力.自然科學與工程學基礎知識培養課程包含高等數學、無機分析化學及實驗、有機化學及實驗、物理化學及實驗、電工學、工程制圖與CAD、化工原理及實驗、工程數學等;生物學知識培養課程包含生物化學及實驗、微生物學及實驗、分子生物學及實驗、基因工程及實驗、細胞生物學及實驗等;生物工程工藝研發能力培養課程包括發酵工程、酶工程、生物分離工程、生物工程綜合實驗、生物分離工程實驗及其他方向課程等;專業綜合實踐能力培養課程包括專業認知實習、專業技能測試、企業家講座、社會實踐調查、產品設計、畢業實習、畢業論文(設計)等.

3.1.3 發展能力培養課程 發展能力培養課程須根據學校的教學特色和學生的發展需要進行開設，不同專業方向的課程設置有所不同.例如，發酵方向設置生物工程設備、生物工程工廠工藝設計概論、發酵工藝學及實驗、發酵過程控制與檢測、生物制品質量監控等.生物制藥方向設置藥物化學、藥物分析、藥劑學、藥理學、生物制藥工藝學、生物技術制藥、生物藥物分離與檢測技術等;食品方向食品營養學、食品工程原理、食品分析、食品機械與設備、食品工藝學等.

以上課程又分為理論教學、實驗實訓、綜合實踐三種不同的課程類別.這些課程緊緊圍繞工程素質的培養分層次、分年級循序漸進地開設.

3.2 加強實踐環節的教學管理和過程控制

根據專業培養目標，充分發揮校內實驗、實訓平臺和校外實習基地作用，構建由實驗課程、課程設計、專業見習、畢業設計和畢業實習組成的“分階段、多層次”的實踐教學體系，并制定相應的考核標準.

第一層次:基本技能實驗，包括無機分析化學實驗、有機化學實驗、生物化學實驗、物理化學實驗、化工原理實驗、微生物學實驗等.通過這些實驗課程讓學生掌握常用儀器設備的基本操作、使用技能、維護保養，學會生物大分子和微生物的分離純化、定量測定、性質鑒定等.重點是基本操作技能和規范化訓練，培養嚴謹求實的科學態度和工作作風.

第二層次:專業綜合實驗，包括生物工程綜合實驗、生物分離工程實驗、發酵工藝學實驗、發酵過程控制與檢測、生物制品質量監控、藥學綜合實驗、食品工藝學綜合實驗等.生物工程專業的實驗教學內容應該專門化，具有特性，以區別于生物技術和化學制藥工程等鄰近專業[8]，但又要兼顧到不同專業方向的需要.通過這些實驗要求學生學會利用微生物發酵生產某種產品，掌握發酵原料的成分分析、原料制備、發酵過程控制與檢測、成品處理等，進一步鞏固提高學生的實驗技巧、獨立思考和分析問題、解決問題的能力.

第三層次:應用研究實踐，包括創新性實驗、見習、產品設計、畢業論文(設計)、畢業實習等.通過見習使學生了解工廠的生產流程;通過產品設計讓學生能夠選擇合適的方法、技術設計某種產品的生產工藝，并生產出產品，如“啤酒生產”、“抗生素生產”、“特色酸奶的生產”等;通過畢業論文使學生獨立查閱文獻，制定實驗方案，完成實驗，進行數據處理和分析，培養學生綜合應用知識的能力和創新意識.畢業實習使學生了解經濟發展和企業改革的實際情況，參與各類生物制品的研制、生產和質控過程，掌握一般的生物工程產品的工藝設計、過程，為今后的工作打下基礎.

所有這些環節都與培養學生的動腦動手能力、掌握各種專業技能是分不開的，任何一個環節都是非常重要的，只有加強各個環節的考核，才能為社會輸送技術過硬的應用型人才.

3.3 整合部分專業課程，統籌交叉內容的教學安排

在強調素質教育的今天，公共能力培養課程、素質拓展活動占據了學生大量的時間，專業能力、發展能力培養課程的課堂教學時間越來越少，要在有限的時間讓學生學到“有用、夠用、實用”的基礎知識，一定要根據專業特點進行專業課程的重組和整合，統籌交叉學科、交叉內容的教學安排.如可以將分子生物學、基因工程整合為分子生物學與基因工程一門課程，細胞生物學、細胞工程整合為細胞與細胞工程學一門課程，相應的實驗課整合為分子生物學及基因工程實驗、細胞與細胞工程實驗;發酵工程、酶工程、生物分離工程、工業發酵分析的實驗內容整合為一門生物工程綜合實驗，這樣便于構建系統完整的、內容不重復的教學體系.生物化學、分子生物學、微生物學里都有關于“操縱子”的內容，細胞生物學、生物化學里都有“光合作用”，有機化學、生物化學里都有“糖、脂”的相關內容，因此有時幾門課程都在講解相同的內容，重復學習，耽誤了有限的學習時間;有時幾門課程都不講，以為在其他課程里會學習，結果導致相關知識缺乏，不夠用.在實際工作中要進行充分的論證，以“有用、夠用、實用”為原則，構建每門課程的最合適的教學體系.

[1]劉石泉，趙運林，雷存喜.地方院校生物工程專業復合型人才培養體系淺析[J].廣州化工，2011，39(2):133-135.

[2]馮唐鍇，韓文華.以地方經濟發展需求為導向的生物工程本科專業課程體系研究[J].景德鎮高專學報，2013，28(6):20-21.

[3]李常健，黃光文.新建本科院校生物工程專業應用型人才培養模式研究[J].湖南科技學院學報，2007，28(12):31-33.

[4]孫蘭萍，許暉，王娣.生物工程本科人才培養方案及課程體系改革的研究[J].農產品加工·學刊，2009，(8):88-91.

[5]黃進勇，王愛萍.以課程體系建設推進“生物工程”專業創新人才培養[J].中國校外教育，2010，(8):49-50.

[6]劉悅萍，劉遙，李奕松，等.農業院校生物工程專業課程建設與教學發展對策[J].安徽農業科學，2010，38(30):17316-17318.

[7]陳學紅，汪世華，林文雄，等.生物工程專業課程體系構建與優化研究[J].內蒙古農業大學學報(社會科學版)，2011，13(2):150-152.

[8]黃金林，潘志明，李求春，等.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[J].教育教學論壇，2014，(26):176-178.