用卓越工程師教育理念構(gòu)建生物工程專業(yè)新的實踐教學(xué)體系

高夢祥，夏 帆，余知和

(長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

用卓越工程師教育理念構(gòu)建生物工程專業(yè)新的實踐教學(xué)體系

高夢祥，夏 帆，余知和

(長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

從卓越工程師教育計劃的目標(biāo)出發(fā)，在闡述生物工程專業(yè)的專業(yè)特點和人才培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上， 提出了構(gòu)建以卓越工程師教育計劃為指導(dǎo)思想的生物工程專業(yè)實踐教學(xué)體系，即實踐教學(xué)目標(biāo)體系、實踐教學(xué)內(nèi)容體系、實踐教學(xué)管理體系和實踐教學(xué)條件體系，以及實踐教學(xué)運行安排。

卓越工程師教育；生物工程；實踐教學(xué)體系

為了提高大學(xué)生工程技術(shù)能力，美國政府在2006年2月公布了旨在通過加強(qiáng)科研投資、教育質(zhì)量和人才培養(yǎng)從而繼續(xù)在“基礎(chǔ)研究方面領(lǐng)先世界、在人才和創(chuàng)造力方面領(lǐng)先世界”的《美國競爭力計劃》。隨后，麻省理工學(xué)院于2007 年開始實施的 Gordon 工程領(lǐng)導(dǎo)力計劃，即在提高工程和科技教育的質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)力方面的新的改革措施。而普渡大學(xué)早在2004 年就在工程學(xué)院成立了工程教育系，該系由新生工程學(xué)系與跨學(xué)科工程部合并而成，專門致力于工程教育師資的培養(yǎng)，并提出了工程人才培養(yǎng)的三大支柱體系，并希望普渡的工程教育能夠在 2020 年之前達(dá)到此目標(biāo)。加州大學(xué)伯克利分校為了提高學(xué)生的工程設(shè)計、工程研發(fā)和工程應(yīng)用能力，構(gòu)建了“大工程課程模式”[1]。

在德國，應(yīng)用科技大學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)掌握科學(xué)的方法、擅長動手解決實際問題的工程技術(shù)專門人才，其課程體系和教學(xué)模式面向職業(yè)和實踐，采取了學(xué)校與企業(yè)緊密結(jié)合的人才培養(yǎng)方式，實踐教學(xué)的過程與管理均以企業(yè)為主。這一教學(xué)模式使得德國應(yīng)用科學(xué)大學(xué)培養(yǎng)了德國將近70%的工程師以及半數(shù)的企業(yè)管理人員和計算機(jī)信息技術(shù)人員[2]，也使得德國應(yīng)用科學(xué)大學(xué)成為德國高等教育體系不可分割的一部分。

我國雖然在過去的60年中，工程教育取得了巨大的成就，但是，重理論輕實踐、重規(guī)范輕創(chuàng)新、重研究輕應(yīng)用、工程實訓(xùn)缺乏、教育資金匱乏等依然是困擾我國高等教育發(fā)展的瓶頸。鑒于此， 近年來我國政府教育部門積極支持一些大學(xué)與德國應(yīng)用科學(xué)大學(xué)開展國際合作教育以借鑒德國應(yīng)用科學(xué)大學(xué)的辦學(xué)模式，并提出實施“卓越工程師培養(yǎng)計劃”(卓越計劃)，卓越計劃旨在為建設(shè)新型工業(yè)化和創(chuàng)新型國家做工程技術(shù)人才儲備[3-4]。

卓越計劃的關(guān)鍵是企業(yè)實踐學(xué)習(xí)能否取得實效。首先，企業(yè)作為用人單位，最清楚本行業(yè)需要的工程人才最好具備哪方面的素質(zhì)，這也體現(xiàn)企業(yè)在工程人才培養(yǎng)中重要性。其次，企業(yè)擁有最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和制造技術(shù)，企業(yè)擁有管理生產(chǎn)、開發(fā)技術(shù)、開拓市場等一整套的特有的現(xiàn)實運行模式，企業(yè)擁有工程經(jīng)歷豐富和實踐能力強(qiáng)的工程技術(shù)人才，這些都是培養(yǎng)工程人才能力的最好的 真實的條件，是工程人才未來工作的工程環(huán)境，也是作為教學(xué)單位的高校所無法達(dá)到的[3-4]。因此，創(chuàng)立了高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制，使企業(yè)由單純的用人單位變成共同培養(yǎng)單位，充分發(fā)揮企業(yè)在整個工程人才培養(yǎng)過程中的指導(dǎo)作用，這樣培養(yǎng)出來的工程人才能在知識、能力和素質(zhì)方面達(dá)到卓越工程師培養(yǎng)計劃的培養(yǎng)目標(biāo)。

基于以上背景，為提高生物工程專業(yè)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，本研究提出并構(gòu)建了以“卓越計劃”為指導(dǎo)思想，充分考慮高校和企業(yè)在培養(yǎng)人才體系中的各自作用，使企業(yè)充分發(fā)揮其指導(dǎo)作用，真正成為人才的共同培養(yǎng)單位的新的實踐教學(xué)體系。

1 生物工程專業(yè)的專業(yè)特點和人才培養(yǎng)目標(biāo)

1.1 專業(yè)特點

生物工程專業(yè)是化學(xué)、生物學(xué)、工程學(xué)等多學(xué)科交叉，以工為主，以理為輔，工理管結(jié)合的復(fù)合型專業(yè)。由于生物技術(shù)產(chǎn)品具有研發(fā)周期長，需經(jīng)過小試、中試、臨床實驗和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等多個步驟，對資源和設(shè)備的依賴性強(qiáng)等特點，使得對該專業(yè)學(xué)生除了要求有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識外，對實驗技能、工程問題解決能力和實踐經(jīng)驗提出了更高要求[5-7]。

1.2 培養(yǎng)目標(biāo)

生物工程專業(yè)通過掌握生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)原理、工藝技術(shù)過程和工程設(shè)計等基礎(chǔ)理論和基本技能，能在醫(yī)藥、食品、環(huán)保、商檢等部門中生物產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品性能檢測分析和新產(chǎn)品開發(fā)的高級工程技術(shù)人才[5-7]。

2 生物工程專業(yè)新的實踐教學(xué)體系的主要內(nèi)容

2.1 實踐教學(xué)目標(biāo)體系

實踐教學(xué)目標(biāo)分為：認(rèn)知目標(biāo)、技能目標(biāo)和思想目標(biāo)。通過系統(tǒng)的實踐訓(xùn)練，鞏固理論知識，強(qiáng)化專業(yè)技能，提高知識技能的綜合應(yīng)用能力，結(jié)合工程設(shè)計、產(chǎn)品制造工藝和檢測的執(zhí)行等過程中的實際問題，培養(yǎng)能夠靈活應(yīng)用本專業(yè)的基礎(chǔ)理論知識，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識與解決實際問題能力。

(1)認(rèn)知目標(biāo) 通過實踐教學(xué)活動，認(rèn)識生物工程專業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用，了解生物行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，熟悉生物產(chǎn)品的生產(chǎn)、管理和營銷的各個環(huán)節(jié)[8-9]。

(2)技能目標(biāo) 通過參與實踐活動，使學(xué)生掌握生物工程專業(yè)的基本知識與技能，能從事生物產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)、組織管理、新產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計及市場營銷。具有創(chuàng)新意識和從事科學(xué)研究、科技開發(fā)的初步能力[8-9]。

(3)思想目標(biāo) 具有良好的道德品質(zhì)和健康的心理素質(zhì)。具有很好的集體意識、團(tuán)隊協(xié)作精神和奉獻(xiàn)精神，具有一定的組織管理能力、較強(qiáng)的表達(dá)能力和人際交往能力以及在團(tuán)隊中發(fā)揮作用的能力。具有較強(qiáng)的社會適應(yīng)能力，能應(yīng)對生產(chǎn)中的危機(jī)與突發(fā)事件發(fā)生時的心理承受能力、對危機(jī)或突發(fā)事件的處理能力。

2.2 實踐教學(xué)內(nèi)容體系

2.2.1 工程實訓(xùn)

工程實訓(xùn)由學(xué)校機(jī)械工程中心統(tǒng)一安排，在第二學(xué)期安排1～2周，讓學(xué)生直接參加鉗工、車工、焊工、鑄工等金工各工種的生產(chǎn)實踐。由機(jī)械工程中心組織實施。工程實訓(xùn)是在工程制圖課程學(xué)習(xí)后安排的，是對工程制圖理論的進(jìn)一步加深和理解，是培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)械加工的各工種、各個環(huán)節(jié)和工序的認(rèn)識和感受，也有利于后續(xù)工程類課程理論的理解，亦是鍛煉動手能力的重要手段。

2.2.2 認(rèn)知實習(xí)

認(rèn)知實習(xí)是實踐教學(xué)的前期感性認(rèn)識階段，包括社會實踐和生物類工廠的認(rèn)知實習(xí)，由專業(yè)教師指導(dǎo)。社會實踐活動在第一、二、三學(xué)年暑假各安排一周，進(jìn)行社會現(xiàn)象、生物行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及人才需求調(diào)查，了解社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。生物類工廠的認(rèn)知實習(xí)安排第三學(xué)期，旨在到醫(yī)藥、啤酒、白酒等生物類企業(yè)實地考察其生產(chǎn)和經(jīng)營狀況及特點，通過感性認(rèn)識，鞏固專業(yè)思想。

2.2.3 技能訓(xùn)練

包括課程實驗、課程設(shè)計、課程實習(xí)、科研訓(xùn)練、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(論文)等。

(1)實驗課 實驗課教學(xué)旨在鞏固學(xué)生所學(xué)理論知識，加強(qiáng)學(xué)生采集和處理實驗數(shù)據(jù)、繪制實驗圖表、撰寫實驗報告等基本技能的訓(xùn)練，鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力，以形成實事求是的科學(xué)態(tài)度[9]。

(2)課程設(shè)計和課程實習(xí) 結(jié)合生物工程技術(shù)所需的工程科學(xué)基礎(chǔ)，包括化工原理、發(fā)酵工程、生化反應(yīng)工程、分離工程等相關(guān)學(xué)科的知識和生物工程專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，包括細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程、遺傳學(xué)等以及生物產(chǎn)品生產(chǎn)過程、工藝過程原理與檢測技術(shù)，包括生物原理與工藝、生物計算、生物工藝流程及工廠設(shè)計基礎(chǔ)、生物產(chǎn)品設(shè)計原理和現(xiàn)代設(shè)計方法等，應(yīng)用工程制圖基本理論和工程圖樣表示方法，進(jìn)行工藝方案(如抗生素生產(chǎn)、啤酒生產(chǎn))的設(shè)計、生產(chǎn)流程和車間平面布置設(shè)計，并能根據(jù)設(shè)計合理的選用與設(shè)計生產(chǎn)裝備。參觀相關(guān)企業(yè)，了解工廠的布局、生產(chǎn)流程和車間布局和運行，并與企業(yè)技術(shù)骨干交流，通過課程實習(xí)，結(jié)合課程設(shè)計，完善設(shè)計內(nèi)容，提升理論知識的實際運用能力。

(3)科研訓(xùn)練 一般安排在專業(yè)課開設(shè)的第三、第四學(xué)年，分小組，集中2周時間，在實驗室完成。同時，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，采取自愿的形式，可參與教師的科研課題或結(jié)合生產(chǎn)實際問題選題，在教師的指導(dǎo)下，完成相關(guān)內(nèi)容后寫出論文或報告。一般安排在第三學(xué)年進(jìn)行。

(4)生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(論文) 生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)安排學(xué)生到企業(yè)參加頂崗實習(xí)。要求學(xué)生通過在主體車間的現(xiàn)場實踐學(xué)習(xí)，全面地了解所在企業(yè)的具體情況，包括企業(yè)規(guī)模、發(fā)展歷程、機(jī)構(gòu)設(shè)置、主要產(chǎn)品及特點、產(chǎn)品生產(chǎn)方法及全流程、環(huán)保及安全措施、企業(yè)管理模式等。熟悉該車間各工作崗位的技術(shù)和管理特點。掌握所在車間的詳細(xì)工藝流程、主體設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理、操作規(guī)程﹑技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及主要產(chǎn)品的質(zhì)量控制方法，熟悉發(fā)生事故的現(xiàn)象和處理手段。熟悉車間的管理體制與方法，結(jié)合現(xiàn)代管理理論對企業(yè)的現(xiàn)有管理模式進(jìn)行分析和討論。畢業(yè)設(shè)計(論文)以某一生產(chǎn)系統(tǒng)或工程項目為對象，由企業(yè)高級工程技術(shù)人員與骨干教師指導(dǎo)小組成員進(jìn)行項目的開發(fā)或工藝的改進(jìn)等工作；撰寫開題報告、項目進(jìn)展分析報告等。通過前期工程的訓(xùn)練，對生產(chǎn)線工程、車間設(shè)計改進(jìn)、產(chǎn)品工藝改進(jìn)等的設(shè)計和試驗進(jìn)行歸納總結(jié)，按大學(xué)本科要求撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，并組織相關(guān)專家進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計論文答辯。

2.3 實踐教學(xué)管理體系

學(xué)院成立以教學(xué)院長為組長的實踐教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)實踐教學(xué)的全程宏觀管理。實踐教學(xué)實行目標(biāo)管理、責(zé)任到人。根據(jù)實習(xí)性質(zhì)(課程實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等)和企業(yè)特點安排詳盡的實習(xí)內(nèi)容和相關(guān)實習(xí)指導(dǎo)教師。學(xué)院實踐教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)小組成員負(fù)責(zé)監(jiān)督和協(xié)調(diào)實踐教學(xué)的實施以及運行質(zhì)量的評估，最后把實施運行情況以書面形式向?qū)W院實踐教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)小組匯報[8-9]。

2.4 實踐教學(xué)條件體系

把企業(yè)中生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員聘任為兼職教師，同時，提高專任教師的工程實踐技能。如長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院近年來以實驗室啤酒生產(chǎn)線為依托，要求學(xué)生掌握啤酒生產(chǎn)的各工序的基本操作，并參加相關(guān)發(fā)酵類企業(yè)如宜都市東陽光實業(yè)發(fā)展有限公司、潛江永安藥業(yè)股份有限公司、華潤雪花啤酒(湖北)有限公司、英博金龍泉啤酒(湖北)有限公司、湖北白云邊酒業(yè)股份有限公司、枝江酒業(yè)股份有限公司等的頂崗實習(xí)，完成化工原理、發(fā)酵工程和微生物工程等教學(xué)內(nèi)容的理解和提升。該學(xué)院還以為期2周分子生物學(xué)全程實驗訓(xùn)練為基礎(chǔ)，結(jié)合在相關(guān)企業(yè)和研究所如北京吉比愛生物有限公司、天津華大基因、北京農(nóng)林科學(xué)院、江蘇同人生物科技有限公司和湖北省農(nóng)科院等單位的頂崗實訓(xùn)和參與具體課題，完成細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)等教學(xué)內(nèi)容的理解和提升。同時，結(jié)合畢業(yè)論文的要求，部分學(xué)生在這些單位完成畢業(yè)論文。該學(xué)院與這些單位的多年合作，已建立了友好關(guān)系，這些單位也已經(jīng)成為該學(xué)院穩(wěn)固的實踐教學(xué)基地。

3 生物工程專業(yè)新的實踐教學(xué)運行安排

生物工程專業(yè)對學(xué)生實踐技能及創(chuàng)新性和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，分為3個階段。

第一階段為認(rèn)知實習(xí)階段。安排在1～2年級，以社會實踐和生物類工廠的認(rèn)識實習(xí)為主線。

第二階段為技能訓(xùn)練階段。安排在3年級，以課程設(shè)計、課程實習(xí)、科研訓(xùn)練為主線。

第三階段為技能訓(xùn)練強(qiáng)化提高階段。安排在4年級，以生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(論文)為主線，走向社會，走向生產(chǎn)第一線。

4 結(jié)語

通過以上的實踐教學(xué)改革，能達(dá)到國家卓越工程師培養(yǎng)計劃的要求，使培養(yǎng)的生物工程專業(yè)畢業(yè)生具有扎實自然科學(xué)和生物工程專業(yè)基礎(chǔ)知識，良好的人文科學(xué)素養(yǎng)，較強(qiáng)生物工程開發(fā)與設(shè)計實踐能力、知識更新與自我完善能力、良好溝通與組織管理能力的生物工程專業(yè)優(yōu)秀人才，成為大中型生物骨干企業(yè)高級工程人才和后備管理人才。

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2012-09-20

長江大學(xué)教學(xué)研究項目(JY2011006)。

高夢祥(1971-)，男，陜西武功人，博士，教授，主要從事食品科學(xué)和微生物發(fā)酵的教學(xué)與研究。

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.10.015

G642.0

A

1673-1409(2012)10-S056-04