基于卓越工程師計劃的生物工程專業人才培養模式探索與實踐

蔡 悅，常 飛，夏 明，張 凝，王儲炎，吳茜茜

（合肥學院生物食品與環境學院，安徽 合肥 230601）

目前，我國已進入新型工業化建設的關鍵時期，面臨世界范圍內新一輪科技變革和產業革命的嚴峻挑戰，需要通過進一步深化改革推動技術創新，進而引領產業的轉型升級。因此，黨的十八大做出了創新驅動發展、建設創新型國家的戰略部署。為貫徹落實《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）》，實現我國從工程教育大國向工程教育強國轉變[1]，教育部于2010年啟動“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）[2]。卓越計劃旨在基于高校與企業深度合作的基礎上，培養一批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高素質復合型工程技術人才，為建設創新型國家、實現工業化和現代化奠定堅實的人力資源基礎[3]。

合肥學院被譽為中國高等教育改革的“小崗村”，在應用型人才培養和應用型高校建設方面發揮了重要的示范引領作用。2014年，學校被推選為全國應用型本科高校專門委員會副主席單位、長三角地區應用型本科高校聯盟主席單位和安徽省應用型本科高校聯盟常任主席單位。長期以來，學校樹立了“工程化為中心，應用型為導向，校企實踐互動”的教育教學理念，緊扣“地方性、應用型、國際化”辦學定位，借鑒德國應用科學大學培養應用型人才的成功經驗，積極探索應用型人才培養模式，逐步發展出一條培養適應地方經濟社會發展需要的高素質應用型人才之路。2010年成功入選教育部首批61所“卓越計劃”試點高校，軟件工程、機械設計制造及其自動化2個專業率先進入建設階段。此后，自動化、化學工程與工藝和環境工程專業也相繼進入實施階段，“卓越計劃”試點專業范圍不斷擴大。生物工程專業前身為中德共建的應用微生物專業，2000年開始招生（中德合作辦學專業）。2008年獲批國家級特色專業建設點、安徽省微生物學重點學科，2012年列入安徽省專業綜合改革試點，2017年進入安徽省“本科第一批次”招生，2018年獲批安徽省卓越工程師教育培養計劃。以合肥學院生物工程專業為例，對卓越計劃建設思路和實施方案進行綜述，并分析開展過程中存在問題和實踐對策，為深入開展基于卓越計劃的應用型人才培養提供參考。

1 生物工程卓越計劃建設思路

1.1 總體思路

隨著學校高質量快速發展和教育教學改革不斷深入，生物工程專業以“卓越計劃”通用標準為基礎，緊密結合學校定位及發展目標，圍繞安徽省生物產業建設與人才重大需求，服務地方經濟建設發展需要，培養德智體美勞全面發展，具有正確世界觀、人生觀和價值觀，具備數學、自然科學、生物學與工程學基礎知識，掌握生物產品大規模制造的科學原理，熟悉產品加工過程和工程設計等基礎理論技能，能在生物制造和生物材料等領域從事設計、研發、生產與管理等復雜工程實踐活動的應用型人才。學院堅持面向市場、服務發展、促進就業的培養理念，深化產教融合、校企合作[4]，先后與安徽華恒生物科技股份有限公司、安徽安科生物工程（集團）股份有限公司、合肥瀚科邁博生物技術有限公司和安徽中盛溯源生物科技有限公司等10多家相關企業建立了長期穩定的產學研合作關系。搭建“管理方式一體化、產學研一體化、實習就業一體化”教學模式[5]，鼓勵學生在合作企業完成認知實習、畢業實習和畢業設計（論文）等實踐環節，既培養學生實踐能力，又為企業發展儲備人才，調動起相關企業參與人才培養的積極性。同時，緊跟現代生物工程產業發展方向，關注合作企業對人力資源的需求，在校內培養時引入合肥市及周邊地區生物工程、生物制藥等高新技術企業項目，并貫穿到整個教學實踐環節中。

1.2 進度安排

建設進度主要由準備階段、分流培養階段和總結階段組成。首先，合肥學院生物食品與環境學院成立“卓越計劃”校企合作領導工作小組，學習制訂（修訂）相關政策、項目配套措施，指導卓越計劃項目實施。根據“卓越計劃”建設的核心內容、關鍵問題到相關院校、行業、企業調研，結合工程教育認證標準、生物工程類教學質量國家標準及行業標準，共同研討商定生物工程卓越計劃建設總體思路。對項目總體目標進行分解和細化，把相關工作落實到具體負責人，從而建立合理有效的項目推進方案與階段目標評價體系。在此基礎上，針對進入“卓越計劃”的學生制定相關培養環節的具體要求；監督教學計劃的實施、管理，監控各教學環節，審核學生畢業資格等。同時，加強與行業內企業的交流與合作，與企業聯合制定生物工程專業“卓越計劃”人才培養標準，共同制訂培養目標，共建模塊體系和教學內容，為下一步實施培養過程、評價培養質量奠定基礎，初步形成校企聯合培養人才模式。

第一階段完成后，生物工程專業在2019級2個班中統計以就業為目標的學生名單，并選拔15～30名學生，由領導工作小組審核批準后進入“卓越班”學習，上報學校備案并嚴格按照“卓越計劃”進行培養。培養方式采用學校和企業聯合培養模式，學習過程分為校內和企業2個部分，其中在校累計學習3年，在企業累計完成1年以上實踐環節學習。卓越班在校期間，適當調整公共課時比例，調整部分專業基礎課、專業課開課學期，整合實踐性教學環節，主要包括認知實習、畢業實習、企業項目實訓、畢業設計（論文）等，保證完成1年以上的企業培養環節[6]。通過與企業聯合培養學生，不斷完善模塊培養目標、規范實踐教學環節、注重工程實踐能力提升，逐步建立完善的實踐教學體系，形成一整套規范的卓越工程師人才培養模式。學院將在此階段加強工程師資培訓，強化“雙能型”師資隊伍建設。一方面，要求專業教師參與工程實踐能力的培訓，按計劃選派核心模塊教師在企業掛職至少半年；另一方面，從合作企業聘請工程管理和工程技術骨干作為兼職教師或企業導師，承擔專業模塊教學、指導學生實習實踐和畢業設計（論文）等任務，以滿足“卓越計劃”人才培養的需要。

最后，對卓越計劃項目實施的全過程進行總結，重點依據卓越工程師后備人才的培養情況，依據聯合培養企業人士、項目參與專業教師及學生的反饋意見和建議，總結項目實施的經驗及不足。通過建立畢業要求達成情況分析的學校內部評價機制和畢業生就業質量情況跟蹤及校外相關企事業單位參與的外部評價機制，對“卓越計劃”培養方案進行持續改進，并將經驗向全校和全省推廣。

2 生物工程卓越計劃建設方案

按照教育部《關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見》和《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》等文件精神，進行生物工程專業“卓越計劃”建設。通過加強與企事業單位合作，結合生物類專業教學質量國家標準和行業企業標準，開展應用型專業、課程、師資隊伍和人才培養體系改革，進行應用型人才培養模式探索與實踐。

2.1 制定完善生物工程專業“卓越計劃”培養方案

生物工程專業人才培養方案按照教育部“卓越計劃”標準和生物工程類教學質量國家標準及相關行業標準來設計。以實現人才培養目標的“素質、知識、能力”三大要素為中心，設置相應的理論模塊和實驗、實踐等教學環節。培養方案以教育部、合肥學院整體教育改革和發展規劃為背景，樹立“面向工程、面向未來、面向世界”的教學理念，充分利用學校多年來與德國應用科學大學全面合作和專業共建的優勢，進一步落實“地方性、應用型、國際化”的辦學定位。在具體制定時，以社會需求為導向，以實際工程為背景，以工程技術為主線，堅持生物制造、生物材料等專業方向，聯合研究所和行業企業制定產教融合、學科融合的模塊化人才培養方案。逐步形成多主體參與、產學研融合的協同育人模式，滿足新興產業和新經濟需要的高素質工程師人才培養需求。

卓越計劃人才培養方案修訂示意圖見圖1。

圖1 卓越計劃人才培養方案修訂示意圖

2.2 改革專業課程體系

按照“卓越計劃”實施方案，充分考慮行業對工程型人才需求的多樣性，以強化工程實踐、工程設計能力為重點，重構模塊化課程體系和教學內容[7]。根據“卓越計劃”主要目標，通過對行業企業崗位群進行深度調查研究，確定支撐卓越工程師應具備的專業能力，再將專業能力具體分解為不同的能力要素。對不同的能力要素進行優化組合，形成能力培養單元，以各個能力單元及其對應的要素（知識和能力）構建形成模塊，并依據循序漸進的培養原則將若干個相關模塊有機組合，構建“卓越計劃”人才教育培養的模塊化教學體系。在此基礎上，借鑒德國應用型人才培養經驗，系統推進生物工程專業教育教學改革，最終完成以產出為導向（OBE理念）[8]的模塊化教學改革。實踐教學是培養專業工程師的重要環節，是理論轉化為實際生產力的重要途徑。專業根據工程師后備人才培養的需要，以能力培養為主線，在內部優化的基礎上將現有實踐課程重新組合成有機結合、循序漸進、互相滲透的實踐新體系。新模塊全面開展項目式教學改革，減少驗證性實驗，增加綜合性和設計性實驗比例，并通過自主學習項目考查實踐教學效果，在激發興趣的同時提高學生實踐能力[9]。著力推動基于問題、基于項目、基于案例等多種開拓性學習方法，畢業設計（論文）真題真做，訓練學生創新實踐能力。以強化學生的工程素質和工程實踐能力為重點，努力培養有創新意識、適應行業發展需要的復合型現場工程師人才。

以模塊池為載體的人才培養體系見圖2。

圖2 以模塊池為載體的人才培養體系

2.3 提升實踐條件，建立校企聯合培養“3+1”機制

實踐是工程的靈魂和根本，產學研結合是工程教育的重要特征和本質要求。在校內實踐中，專業按照行業企業人才培養需求，以培養學生工程實踐和工程設計能力為重點，合理整合實踐教學資源，重構滿足行業人才需求的實踐教學體系。通過申請相應的實驗室建設項目保證和提升實踐條件，保證經費投入，逐步建立滿足超前培養工程型人才的實踐教學平臺。校內實驗室及其相應設備在數量和功能上應充分滿足培養工程型人才的教學需求，安排專職管理人員保證實驗室有良好的維護更新機制，方便學生使用。在實習和實訓期間，通過預約的方式定期開放生物工程與技術虛擬仿真實驗教學中心（平臺），在明確學習任務后引導學生自主操作虛擬仿真軟件。例如，土霉素生產工藝仿真、青霉素發酵工藝仿真等，有針對性地幫助學生了解生物制造領域涉及的工段和相應的生產工藝設備，通過提高感性認識，了解生產過程和儀器設備，為實踐設計并完成培養目標奠定基礎。構建“能力培養、虛實結合”的實踐教學體系[10]，與實踐基地共同規范模塊教學計劃、環節、方法、考核標準和評價機制等，確保不同層次、不同階段、不同就業方向的實訓要求。

“卓越計劃”遵循“行業指導、校企合作、分類實施、形式多樣”的原則，指導高校與企業在共同提出行業領域的人才培養需求，并通過多種合作途徑聯合培養人才，建立高校和企業共同制定人才培養目標、共同實施培養過程的新機制。行業企業深度參與培養過程成為“卓越計劃”成功的關鍵[11]。經過多年不懈的努力，生物學院和生物工程專業已與多家行業內企業合作共建校企合作教育基地，并以此為契機積極開展產學研合作，努力探索服務社會經濟發展和促進校企合作的人才培養新模式。本著“優勢互補，資源共享，互惠雙贏，共同發展”的原則，與企業聯合制定“卓越計劃”人才培養方案，共建模塊化教學體系，企業深度參與培養過程并評價培養質量，采取多種方式培養現場工程后備人才。在生產許可的前提下，合作企業優先承擔學校師生實習（實訓）任務。企業提供的實習項目、崗位及工種等應與生物工程類專業一致或相近，具體人數根據崗位需求、學生情況等因素，由校企雙方協商決定，盡可能讓學生接觸更多類型的生產管理、過程控制、質量監控和產品研發崗位，強化應用型人才培養。在項目建設過程中，逐步實現校企業務融合和文化融合，對集中性實踐教學環節實施“企業化管理，市場化運作”的管理模式。在項目實施過程中，企業定期安排管理技術人員參與專業教學活動，逐步形成學校和企業共同培養工程實踐型人才的新模式。

卓越計劃采取“3+1”模式，學生在校累計學習3年，在企業累計完成1年以上實習、畢業設計（論文）等實踐教學環節的學習。實習崗位采用專業統一安排或學生自行聯系加專業審核的方式進行，要求必須與生物工程專業相關，同時要頂崗實習。卓越計劃在大四學年采用畢業實習+企業項目實訓的學習模式，安排學生在企業工作人員的指導下進入生產線操作，了解工作崗位特點，進行團隊協作，進而加深對生產和技術實踐的理解，端正學習和就業觀念，培養學生的專業能力和探索精神，強化質量與職業意識。在實習結束后，根據培養要求鼓勵學生繼續在企業完成畢業設計（論文），完成“理論、實踐、再實踐”的過程。就是學生帶著問題到企業實踐，解決問題后再總結經驗，并繼續到企業進行創新。主要培養在現場從事產品設計、生產、運行和維護的專業技術人才，全面提升解決實際問題能力。學校幫助卓越計劃專業建立持續改進機制，針對實踐教學中存在的問題和薄弱環節，采取有效的糾正和預防措施，不斷提升卓越班教學質量。生物工程專業將進一步加強與相關企業的產學研合作，向學校申報籌建嵌入式實驗室建設項目，為開展實踐教學環節提供保障，切實提升學生的工程實踐能力和創新意識。

2.4 建設高水平的工程教育師資隊伍

依據工程教育認證標準和新版國標要求，卓越計劃高校要建設具有一定工程背景的高水平專、兼職教師隊伍。為適應專業發展需求，專業建有一支理論聯系實際，知識結構較為合理，以教授、博士為中堅力量，學術水平較高、治學嚴謹、思想活躍的教師隊伍。現有教授5人，副教授3人，講師8人，實驗師2人，30%以上教師具有工程實踐背景。

為保證“卓越計劃”順利實施，合肥學院生物食品與環境學院成立“卓越計劃”校企合作領導工作小組，實施教師聘任上崗制度、教學研討制度、青年教師試講制度等。學院在經費上對掛職進修，從事產學研合作、工程設計與開發、社會服務等活動予以支持。鼓勵教師參加實踐教學方法和技能培訓，提高教師教學水平和實踐能力。通過引進人才和控制招生規模等方式保證卓越計劃班生師比在15∶1以內。定期選送核心模塊教師到合作企業掛職鍛煉，完成企業實際項目，積累工程實踐經驗。同時聘請合作企業中政治思想好、業務水平高、責任心強的工程技術和管理人員擔任校外兼職導師，負責理論和實踐教學或指導畢業設計（論文）等任務，并參與制定實習方案、指導學生實習和管理等實踐環節。實行校內、企業雙導師制，進一步建設一支數量足夠、素質優良、相對穩定的“雙能型”教師隊伍[12]。在此基礎上，引導專業教師逐步形成穩定的科研方向，將科研與實踐教學緊密結合，以科研促進專業人才培養質量。結合工程教育專業認證，明確工程認證標準的基本內涵、產出目標、支撐體系和評價機制，促使教師提高責任意識，理解專業認證和卓越計劃的目的和聯系，明確應承擔的責任并進行持續改進。對專業教師的職務聘任與考核從側重評價理論研究和發表論文為主，轉向評價工程項目設計、專利、產學合作和技術服務等方面為主，以滿足卓越計劃和工程認證的基本需求。

3 存在問題

3.1 企業參與“卓越計劃”的積極性不高

人才培養是高校義不容辭的責任和義務，企業則主要以營利為目的，通過提供產品或服務換取更多的收入。因此，如果不能把培養人才和獲取利潤間的關系梳理清楚，“卓越計劃”將無法正常實施[13]。應當認識到，實施“卓越計劃”對大多數企業沒有吸引力和束縛力，大批學生到企業實踐，反而給企業增加了管理和培訓成本，還要承擔責任風險，企業沒有義務無條件地為“卓越計劃”服務。因此，卓越計劃是一項系統工程，必須理清培養后備工程師和企業間的關系，幫助企業解決人力資源的實際困難和問題，才會有后續有效的校企合作。

3.2 校企合作機制缺乏有效支持

企業沒有為學校培養人才的義務，教育部或高校單方面提倡“卓越計劃”，無法有效促進校企合作協同育人。卓越計劃項目實施經費的主體來自學校預算內撥款，普遍存在經費投入不足的問題，這已經成為制約卓越計劃進一步發展的瓶頸。在政策上，很多企業在參加卓越計劃后無法獲得財政金融政策支持，校企合作政策機制尚不完善，有些項目合作中產生的正常經費因缺乏政策依據無法使用。因此，單純通過學?；蚪處熒鐣P系達成校企間的合作是無法長久的，必須通過相關政策和機制來確保校企合作的正常運行，調動企業參與合作育人項目的積極性。這對企業自發自愿參與校企聯合培養，以及教師和學生積極投入卓越計劃至關重要。

3.3 師資隊伍工程實踐能力有待加強

盡管生物工程專業師資隊伍實力較為雄厚，但是中青年教師的工程和指導學生實踐能力還有待進一步提高。近年來，生物工程專業引進了一批年輕博士，其中很多是從高校畢業直接來學校就業，自身的實踐能力還很欠缺，而且普遍缺乏工科專業背景，要想勝任卓越班學生綜合工程能力的培養比較吃力[14]。

4 實踐對策

4.1 建設校企合作實踐基地

在卓越計劃實施過程中，學校應以建立校企合作實踐基地為契機，加強與工業企業界的合作，不斷制定和完善管理體系，爭取更多的激勵政策和經費，形成基地和企業共同培養工程實踐型人才的新模式。學校向合作企業優先推薦卓越班畢業生，企業優先錄用畢業生，確保卓越計劃可持續發展。在建設期內，將實踐基地打造為培訓實踐技能、提升實踐能力和指導創業就業的場所，與合肥學院共同培養社會和企業需求的，具有較高專業素質、較強綜合能力的高級工程技術和管理人才。

4.2 完善多方參與的校企合作機制

卓越計劃需要多個部分的理解和支持，政府、學校和企業等應聯手籌措“卓越計劃”的保障經費，抓緊研究制訂鼓勵行業企業人員參與卓越計劃人才培養工作的政策，不斷協同育人機制，從制度上約束和保障“卓越計劃”的順利實施。例如，德國通過制定一系列職業教育法律，從政策上保證校企合作的制度性，一方面在宏觀上號召企業參與雙元制教育；另一方制訂具體的獎懲措施，保證企業參與教育的積極性和合法性，逐步促使企業轉變觀念，把培養學生當作日常事務的一部分。學校和企業之間相互扶持、共同受益，形成可持續發展的校企合作平臺[15]。近年來，我國在推動高等教育改革及高校轉型的過程中，發布了一系列的合作政策，但在教育教學改革的具體實施過程中缺少必要的法律保障，實際操作性不強。此外，參與企業也是校企合作經費的重要來源，可通過簽訂勞動協議形式，約定企業為頂崗實習的學生發放工資津貼等。高校還可以利用出色校友捐贈拓寬經費來源渠道等[16]。

4.3 構建具有工程背景的高水平專兼職教師隊伍

學院應遵循“走出去，引進來”的原則，一方面加大應用型師資培養力度，按計劃選派參與“卓越計劃”教師到企業掛職鍛煉，參與企業實際工程和研發項目，增強專業教師的工程實踐能力；另一方面，聘請合作企業高級管理人員和優秀工程技術人員作為兼職導教師。明確外聘企業兼職教師的工作職責，如深度參與人才培養目標、規格、課程體系與培養方案的制定與修訂，承擔專業課教學任務或擔任聯合導師，負責指導、評價學生工程素質與能力培養質量，為專業教師開展企業管理、團隊精神、職業生涯規劃等方面的報告講座等。通過“外聘內培”提高具有工程實踐經歷的授課教師比例。學校也應在經費上保證師資培訓和企業聯合培養等方面的支出，為通過卓越計劃構建具有工程背景的高水平專兼職教師隊伍提供切實保障。同時，繼續拓寬專業實習實訓渠道，形成一定數量、相對穩定的校內外實踐教育基地，不斷滿足卓越計劃人才培養和師資培訓需求。

5 結語

當前正是國家與地方經濟高速穩健發展時期，行業和企業對能夠在生產、管理、建設等一線崗位，直接從事解決實際問題的高素質工程型人才的需求非常迫切。鑒于此，要求高校人才培養需與行業、企業結合，與地方經濟社會發展需要結合。合肥學院作為地方同類高校第一方陣的“排頭兵”，近年來持續探索“新型應用型大學”建設，積極改革應用型人才培養模式，圍繞“卓越計劃”的開展和實施做了大量創新性工作，在進行本科層次“卓越計劃”建設中積累了較為豐富的經驗。以合肥學院生物工程專業為例，系統闡述了卓越計劃的建設思路和建設方案，進而分析存在問題和實踐對策。生物工程專業將緊密圍繞學校辦學地位，借鑒德國應用科學大學培養工程師的成功經驗，以實際工程為背景，以工程技術為主線，通過與企業密切合作，強化培養學生的工程實踐和工程設計能力，努力發展應用特色鮮明的本科層次卓越工程師教育，促進卓越計劃人才培養模式改革與創新。