生物工程專業(yè)實踐教學體系的構(gòu)建與實踐

伍國強 李善家 鞏慧玲 袁惠君 李志忠

[摘 要]實踐教學體系是高等學校實現(xiàn)工程類專業(yè)人才培養(yǎng)目標的重要保證。在多年的實踐探索中，蘭州理工大學生物工程專業(yè)構(gòu)建了以實驗教學、實習實訓、課程設(shè)計和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等為主要內(nèi)容的實踐教學體系，建立了較為完備的校內(nèi)實驗室以及穩(wěn)定的校外實習實訓基地，為該專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)搭建了堅實的平臺。

[關(guān)鍵詞]生物工程；實踐教學；課程體系；創(chuàng)新能力；人才培養(yǎng)模式

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）06-0031-03

生物工程是一門由微生物學、化學、生物化學、分子生物學、化學工程和信息科學等相互交叉結(jié)合而成的新興、復(fù)合型的交叉學科[1]。我國生物工程本科專業(yè)于1998年設(shè)立，至今全國已有300余所高校設(shè)立了該專業(yè)[2]。20 年來，該專業(yè)為我國生物行業(yè)及領(lǐng)域輸送了大批人才，為我國的生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻。

蘭州理工大學是一所具有98年辦學歷史的理工科高校，其生物工程專業(yè)于2002年開始招生，在15年的專業(yè)建設(shè)和發(fā)展過程中，始終肩負著為國家和地方發(fā)展培養(yǎng)應(yīng)用型生物高級專門人才的使命。在長期的教學探索和實踐中，其立足國家生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和“一路一帶”戰(zhàn)略，不斷豐富專業(yè)建設(shè)內(nèi)涵，發(fā)揮理工科優(yōu)勢，加強學科交叉與融合，大力推進特色學科建設(shè)，累計為國家培養(yǎng)本科人才900余名。

實踐教學是高等學校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)，它對生物工程這一工科專業(yè)在提高學生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學生實踐操作能力及創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著極其重要的作用[3]。筆者以蘭州理工大學為例，介紹生物工程專業(yè)實踐教學體系的構(gòu)建，以期為其他同類院校生物工程專業(yè)的建設(shè)提供借鑒。

一、確定生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標

根據(jù)蘭州理工大學人才培養(yǎng)的總目標和社會區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展對生物工程專業(yè)人才的需求，依據(jù)教育部本科專業(yè)要求，通過深入行業(yè)企業(yè)、社會和兄弟院校調(diào)研，聘請校外企事業(yè)單位專家分析論證，在市場人才需求分析及畢業(yè)生跟蹤調(diào)查的基礎(chǔ)上，按照工程教育專業(yè)認證的理念，我們明確了生物工程專業(yè)培養(yǎng)標準，確定了生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標：該專業(yè)培養(yǎng)具備化學、生物學和生物工程專業(yè)基礎(chǔ)知識、基本理論和基本技能，具有運用所學知識分析和解決生物產(chǎn)業(yè)復(fù)雜工程問題的能力，能夠在生物工程、生物化工、食品及生物醫(yī)藥等相關(guān)領(lǐng)域從事新技術(shù)和新產(chǎn)品開發(fā)、工藝設(shè)計、檢驗檢疫、科學研究、教育教學和生產(chǎn)管理等工作，具有創(chuàng)新精神、國際視野和社會責任感的高級專門人才。

培養(yǎng)的學生應(yīng)具備以下種幾種能力：一是能夠運用化學、生物學與工程學知識，同時考慮經(jīng)濟、環(huán)境保護等因素分析、解決生物及相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程技術(shù)問題的能力；二是具備科學研究及創(chuàng)新能力，能夠在生物工程及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域開展產(chǎn)品和技術(shù)開發(fā)、工藝設(shè)計及科學研究等工作；三是具備良好的信息獲取及應(yīng)用、現(xiàn)代工具使用、組織管理和環(huán)境適應(yīng)能力；四是能夠捕捉、跟蹤和適應(yīng)現(xiàn)代生物工程及相關(guān)領(lǐng)域科學技術(shù)，具有一定的國際視野；五是具備較強的專業(yè)素養(yǎng)和社會責任意識，擁有良好的團隊協(xié)作精神和交流溝通能力，具有終身學習能力。

二 、構(gòu)建生物工程專業(yè)實踐教學體系

高校實踐教學體系的構(gòu)建，應(yīng)以人才培養(yǎng)目標為依據(jù)，以“知識-技能-素質(zhì)”為主線，將課程實驗、課程設(shè)計、認識實習、生產(chǎn)實習、科研訓練等實踐教學環(huán)節(jié)貫穿于培養(yǎng)學生的全過程，教學內(nèi)容前后銜接、循序漸進、層次分明，有明確的教學要求和考核目標[4][5]。在多年的實踐和探索中，蘭州理工大學生物工程專業(yè)構(gòu)建了以實驗教學、實習實訓、設(shè)計教學和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等為主要內(nèi)容的實踐教學體系（見圖1）。

（一）實驗教學

實驗教學由課內(nèi)實驗和單獨設(shè)課實驗兩部分組成。生物工程專業(yè)含有課內(nèi)實驗的課程有機械設(shè)計基礎(chǔ)、電工學導(dǎo)論、化工原理、無機及分析化學、有機化學、物理化學和普通生物學等7門課程，總計78學時。課內(nèi)實驗一般為隨課實驗，主要是讓學生對所學基本知識、基本理論進一步加深理解和記憶。單獨設(shè)課實驗包括大學物理實驗、生物化學實驗、微生物學實驗、細胞生物學實驗、生物工藝與分析實驗、基因工程與酶工程實驗和生物分離工程實驗等7門實驗課程，總計216學時（見表1）。實驗課程一般在學校公共實驗室或?qū)I(yè)實驗室進行，分別在第4～7學期開設(shè)，實驗項目從簡單到復(fù)雜、從基礎(chǔ)到專業(yè)，循序漸進。在實驗內(nèi)容的安排上，除大部分驗證性實驗外，還有一定量的綜合性和設(shè)計性實驗，這在保證基本實驗技能和基本方法培養(yǎng)的同時，有益于提高學生獨立實驗和解決問題的能力。

（二）實習實訓

實習實訓包括金工實習、認識實習和生產(chǎn)實習等教學環(huán)節(jié)，總計7學周。金工實習在第3學期開設(shè)，一般在校內(nèi)實訓基地進行，主要培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)和工程實踐能力，體現(xiàn)學校的特色。認識實習在第5學期開設(shè)，是生物工程專業(yè)的一個承上啟下的教學環(huán)節(jié)，一般在校外實習基地進行，通過組織學生對生物企業(yè)或公司進行參觀學習，使學生在學習專業(yè)基礎(chǔ)課之后對生產(chǎn)實踐和科研有初步的了解，并運用已學到的基礎(chǔ)知識認知生產(chǎn)過程（工藝）中的一些基本原理和設(shè)備狀況，從而加強感性認識，為進一步學習專業(yè)知識奠定基礎(chǔ)。生產(chǎn)實習在第6學期暑假開設(shè)，在4周的實習過程中，要求學生對企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)精耕細作，讓學生“深入企業(yè)找問題，帶著目標回學校”。這一方面可以提高學生的實踐動手能力，另一方面也為學生大四階段深入學習專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)。

（三）設(shè)計教學

設(shè)計教學系列由化工原理課程設(shè)計、專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、生物工廠課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計（論文）等教學環(huán)節(jié)構(gòu)成，總計22學周。化工原理課程設(shè)計和生物工廠課程設(shè)計一般在學校課設(shè)室進行，通過課程設(shè)計，可培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決工程問題的能力，進一步鞏固加深學生所學專業(yè)課程的基本理論和知識，使之系統(tǒng)化、綜合化。專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計（論文）一般在學校專業(yè)實驗室或指導(dǎo)教師的研究室進行，這是對學生4年所學基礎(chǔ)理論知識、基本技能及學生分析和解決問題能力的綜合檢驗，學生在教師的指導(dǎo)下綜合運用所學知識進行工藝設(shè)計或?qū)嶒炑芯浚鉀Q實踐中存在的實際問題。這個過程可以培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，讓學生完成從事科研工作的初步訓練。

（四）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)主要由開放實驗和科研訓練Ⅰ-Ⅴ組成，在第3～7學期開設(shè)，一般在開放實驗室或者專業(yè)研究室進行。其以教師科研項目（課題）為載體，讓學生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下接受從事專業(yè)科研工作的初步訓練，以培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力及創(chuàng)新能力，進一步提高學生的綜合素質(zhì)。其主要教學內(nèi)容包括參與教師（組）課題調(diào)研、文獻檢索、專題研討、專項輔導(dǎo)、實驗（活動）等，教學內(nèi)容每學期分散進行，根據(jù)不同學期學生知識與能力水平進行科學合理的安排。指導(dǎo)教師每學期初提交科研訓練指導(dǎo)計劃，每學期末提交一份總結(jié)，學生按要求在教師科研訓練指導(dǎo)計劃書指導(dǎo)下提交一份綜述、報告或?qū)嶒灧治龌蚩偨Y(jié)。

總之，蘭州理工大學生物工程專業(yè)實踐教學形成了從基本實驗技能訓練、創(chuàng)新意識能力培養(yǎng)到綜合實驗?zāi)芰﹀憻挼闹饘优囵B(yǎng)體系。該體系優(yōu)化了學生知識結(jié)構(gòu)，鍛煉了學生獲取知識的能力，增強了學生的實踐能力，提高了學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)了學生的適應(yīng)能力、競爭能力和創(chuàng)新能力。

三、建設(shè)完備的校內(nèi)實驗條件

完備的校內(nèi)實驗條件是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的重要保障[6]。生物工程專業(yè)所在的學院——生命科學與工程學院擁有省級實驗教學示范中心，該中心設(shè)備較齊全，實驗條件較好，能夠滿足生物工程專業(yè)學生實踐能力的培養(yǎng)。生物工程專業(yè)有3個實驗室：微生物實驗室、生物化學實驗室和專業(yè)實驗室，其中生物化學實驗室被評為學校的標準化實驗室。另外，生物工程專業(yè)還有7個不同研究方向的研究室，可供本科生進行產(chǎn)品設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、科技創(chuàng)新等實踐教學活動。

四、建立穩(wěn)定的校外實習基地

實習基地建設(shè)是實習教學的前提，實習基地的條件直接影響實習教學質(zhì)量。近年來，我們積極探索和企、事業(yè)單位、科研院所等聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機制，加強與明顯優(yōu)勢和鮮明特色的企、事業(yè)單位的合作，以產(chǎn)學研合作形式推動校外實踐基地建設(shè)。截至目前，我們與省內(nèi)外30余家企事業(yè)單位、科研院所建立了實習基地，如甘肅健順生物科技有限公司、甘肅省金南瓜生物高科有限公司、蘭州名德生物工程中心、蘭州大得利生物制藥有限公司、青島啤酒（甘肅）農(nóng)墾股份有限公司等。這些校外實習基地的建設(shè)，為學生工程訓練和實踐能力的培養(yǎng)提供了廣闊的舞臺。

五、結(jié)語

經(jīng)過的多年的實踐和探索，蘭州理工大學生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量得到大幅提升，學生的考研率和就業(yè)率顯著提高。近3年，畢業(yè)生考研率平均達到23.5%，特別是2015屆畢業(yè)生考研率高達36.8%，位居全校前列。這些考研的學生大部分被浙江大學、武漢大學、西北大學、東南大學、南京大學、西北工業(yè)大學、蘭州大學、西北農(nóng)林科技大學等重點大學錄取。就業(yè)方面，每年就業(yè)率高達97%以上，高于同類院校的就業(yè)率，培養(yǎng)的學生得到了用人單位的廣泛好評。在學生科技創(chuàng)新方面，先后有100余名本科生獲得各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的支持，40余名本科生獲得國家級、省級、校級競賽獎勵。2014年，教研項目“地方高校生物工程及相關(guān)專業(yè)創(chuàng)新型本科生培養(yǎng)的實踐教學體系構(gòu)建與實施”獲得甘肅省教學成果三等獎。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李自剛. 基于生物工程專業(yè)分析的學科專業(yè)建設(shè)探討[J]. 河南化工，2016（7）：62-64.

[2] 劉立明. 生物工程專業(yè)實踐教學體系構(gòu)建與實踐[J]. 廣東化工，2010（1）：179-180.

[3] 謝火木，劉李春，鐘杰，翁挺. 構(gòu)建“一體四翼”實踐教學體系 加強本科生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].中國大學教學，2017（8）：40-44.

[4] 余有貴，曾傳廣，王放銀，趙良忠，曹智華. 地方院校生物工程專業(yè)實踐教學體系的創(chuàng)新與實踐[J]. 今日湖北：理論版，2007（2）：100-101.

[5] 吳劍榮.高等學校生物工程專業(yè)教學改革：從生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展和大學生就業(yè)分析探討[J].教育教學論壇，2014（23）：42-44.

[6] 張藝，郭艷，楊華，王岳，周浩，路福平. 生物工程特色專業(yè)實踐教學體系的構(gòu)建[J].中國輕工教育，2010 （6）：73-75.

[責任編輯：陳 明]