生物工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐

伍國(guó)強(qiáng) 李善家 鞏慧玲 袁惠君 李志忠

[摘 要]實(shí)踐教學(xué)體系是高等學(xué)校實(shí)現(xiàn)工程類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證。在多年的實(shí)踐探索中，蘭州理工大學(xué)生物工程專業(yè)構(gòu)建了以實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等為主要內(nèi)容的實(shí)踐教學(xué)體系，建立了較為完備的校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室以及穩(wěn)定的校外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，為該專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)搭建了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)。

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

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2018）06-0031-03

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

蘭州理工大學(xué)是一所具有98年辦學(xué)歷史的理工科高校，其生物工程專業(yè)于2002年開(kāi)始招生，在15年的專業(yè)建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中，始終肩負(fù)著為國(guó)家和地方發(fā)展培養(yǎng)應(yīng)用型生物高級(jí)專門人才的使命。在長(zhǎng)期的教學(xué)探索和實(shí)踐中，其立足國(guó)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(shì)，加強(qiáng)學(xué)科交叉與融合，大力推進(jìn)特色學(xué)科建設(shè)，累計(jì)為國(guó)家培養(yǎng)本科人才900余名。

實(shí)踐教學(xué)是高等學(xué)校實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，它對(duì)生物工程這一工科專業(yè)在提高學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)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(xué)為例，介紹生物工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)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(biāo)

根據(jù)蘭州理工大學(xué)人才培養(yǎng)的總目標(biāo)和社會(huì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)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(guò)深入行業(yè)企業(yè)、社會(huì)和兄弟院校調(diào)研，聘請(qǐng)校外企事業(yè)單位專家分析論證，在市場(chǎng)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(rèn)證的理念，我們明確了生物工程專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，確定了生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)：該專業(yè)培養(yǎng)具備化學(xué)、生物學(xué)和生物工程專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能，具有運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決生物產(chǎn)業(yè)復(fù)雜工程問(wèn)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(kāi)發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)檢疫、科學(xué)研究、教育教學(xué)和生產(chǎn)管理等工作，具有創(chuàng)新精神、國(guó)際視野和社會(huì)責(zé)任感的高級(jí)專門人才。

培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具備以下種幾種能力：一是能夠運(yùn)用化學(xué)、生物學(xué)與工程學(xué)知識(shí)，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)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(wèn)題的能力；二是具備科學(xué)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(kāi)展產(chǎn)品和技術(shù)開(kāi)發(fā)、工藝設(shè)計(jì)及科學(xué)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(xué)技術(shù)，具有一定的國(guó)際視野；五是具備較強(qiáng)的專業(yè)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任意識(shí)，擁有良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和交流溝通能力，具有終身學(xué)習(xí)能力。

二 、構(gòu)建生物工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系

高校實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建，應(yīng)以人才培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，以“知識(shí)-技能-素質(zhì)”為主線，將課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、科研訓(xùn)練等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)貫穿于培養(yǎng)學(xué)生的全過(guò)程，教學(xué)內(nèi)容前后銜接、循序漸進(jìn)、層次分明，有明確的教學(xué)要求和考核目標(biāo)[4][5]。在多年的實(shí)踐和探索中，蘭州理工大學(xué)生物工程專業(yè)構(gòu)建了以實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、設(shè)計(jì)教學(xué)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等為主要內(nèi)容的實(shí)踐教學(xué)體系（見(jiàn)圖1）。

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)由課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和單獨(dú)設(shè)課實(shí)驗(yàn)兩部分組成。生物工程專業(yè)含有課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的課程有機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電工學(xué)導(dǎo)論、化工原理、無(wú)機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和普通生物學(xué)等7門課程，總計(jì)78學(xué)時(shí)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)一般為隨課實(shí)驗(yàn)，主要是讓學(xué)生對(duì)所學(xué)基本知識(shí)、基本理論進(jìn)一步加深理解和記憶。單獨(dú)設(shè)課實(shí)驗(yàn)包括大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物工藝與分析實(shí)驗(yàn)、基因工程與酶工程實(shí)驗(yàn)和生物分離工程實(shí)驗(yàn)等7門實(shí)驗(yàn)課程，總計(jì)216學(xué)時(shí)（見(jiàn)表1）。實(shí)驗(yàn)課程一般在學(xué)校公共實(shí)驗(yàn)室或?qū)I(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，分別在第4～7學(xué)期開(kāi)設(shè)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從基礎(chǔ)到專業(yè)，循序漸進(jìn)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上，除大部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，還有一定量的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，這在保證基本實(shí)驗(yàn)技能和基本方法培養(yǎng)的同時(shí)，有益于提高學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和解決問(wèn)題的能力。

（二）實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)

實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)包括金工實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)，總計(jì)7學(xué)周。金工實(shí)習(xí)在第3學(xué)期開(kāi)設(shè)，一般在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行，主要培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力，體現(xiàn)學(xué)校的特色。認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)在第5學(xué)期開(kāi)設(shè)，是生物工程專業(yè)的一個(gè)承上啟下的教學(xué)環(huán)節(jié)，一般在校外實(shí)習(xí)基地進(jìn)行，通過(guò)組織學(xué)生對(duì)生物企業(yè)或公司進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課之后對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐和科研有初步的了解，并運(yùn)用已學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)認(rèn)知生產(chǎn)過(guò)程（工藝）中的一些基本原理和設(shè)備狀況，從而加強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)奠定基礎(chǔ)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)在第6學(xué)期暑假開(kāi)設(shè)，在4周的實(shí)習(xí)過(guò)程中，要求學(xué)生對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)精耕細(xì)作，讓學(xué)生“深入企業(yè)找問(wèn)題，帶著目標(biāo)回學(xué)?！?。這一方面可以提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，另一方面也為學(xué)生大四階段深入學(xué)習(xí)專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)。

（三）設(shè)計(jì)教學(xué)

設(shè)計(jì)教學(xué)系列由化工原理課程設(shè)計(jì)、專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生物工廠課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成，總計(jì)22學(xué)周?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)和生物工廠課程設(shè)計(jì)一般在學(xué)校課設(shè)室進(jìn)行，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，可培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程問(wèn)題的能力，進(jìn)一步鞏固加深學(xué)生所學(xué)專業(yè)課程的基本理論和知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化。專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一般在學(xué)校專業(yè)實(shí)驗(yàn)室或指導(dǎo)教師的研究室進(jìn)行，這是對(duì)學(xué)生4年所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本技能及學(xué)生分析和解決問(wèn)題能力的綜合檢驗(yàn)，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)研究，解決實(shí)踐中存在的實(shí)際問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程可以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生完成從事科研工作的初步訓(xùn)練。

（四）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)主要由開(kāi)放實(shí)驗(yàn)和科研訓(xùn)練Ⅰ-Ⅴ組成，在第3～7學(xué)期開(kāi)設(shè)，一般在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室或者專業(yè)研究室進(jìn)行。其以教師科研項(xiàng)目（課題）為載體，讓學(xué)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(xùn)練，以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力及創(chuàng)新能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。其主要教學(xué)內(nèi)容包括參與教師（組）課題調(diào)研、文獻(xiàn)檢索、專題研討、專項(xiàng)輔導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)（活動(dòng)）等，教學(xué)內(nèi)容每學(xué)期分散進(jìn)行，根據(jù)不同學(xué)期學(xué)生知識(shí)與能力水平進(jìn)行科學(xué)合理的安排。指導(dǎo)教師每學(xué)期初提交科研訓(xùn)練指導(dǎo)計(jì)劃，每學(xué)期末提交一份總結(jié)，學(xué)生按要求在教師科研訓(xùn)練指導(dǎo)計(jì)劃書(shū)指導(dǎo)下提交一份綜述、報(bào)告或?qū)嶒?yàn)分析或總結(jié)。

總之，蘭州理工大學(xué)生物工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)形成了從基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練、創(chuàng)新意識(shí)能力培養(yǎng)到綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰﹀憻挼闹饘优囵B(yǎng)體系。該體系優(yōu)化了學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)，鍛煉了學(xué)生獲取知識(shí)的能力，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力，提高了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的適應(yīng)能力、競(jìng)爭(zhēng)能力和創(chuàng)新能力。

三、建設(shè)完備的校內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件

完備的校內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保障[6]。生物工程專業(yè)所在的學(xué)院——生命科學(xué)與工程學(xué)院擁有省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，該中心設(shè)備較齊全，實(shí)驗(yàn)條件較好，能夠滿足生物工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。生物工程專業(yè)有3個(gè)實(shí)驗(yàn)室：微生物實(shí)驗(yàn)室、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，其中生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室被評(píng)為學(xué)校的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室。另外，生物工程專業(yè)還有7個(gè)不同研究方向的研究室，可供本科生進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技創(chuàng)新等實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。

四、建立穩(wěn)定的校外實(shí)習(xí)基地

實(shí)習(xí)基地建設(shè)是實(shí)習(xí)教學(xué)的前提，實(shí)習(xí)基地的條件直接影響實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量。近年來(lái)，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(jī)制，加強(qiáng)與明顯優(yōu)勢(shì)和鮮明特色的企、事業(yè)單位的合作，以產(chǎn)學(xué)研合作形式推動(dòng)校外實(shí)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(shí)習(xí)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(shí)習(xí)基地的建設(shè)，為學(xué)生工程訓(xùn)練和實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供了廣闊的舞臺(tái)。

五、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)的多年的實(shí)踐和探索，蘭州理工大學(xué)生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量得到大幅提升，學(xué)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(dá)到23.5%，特別是2015屆畢業(yè)生考研率高達(dá)36.8%，位居全校前列。這些考研的學(xué)生大部分被浙江大學(xué)、武漢大學(xué)、西北大學(xué)、東南大學(xué)、南京大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、蘭州大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)等重點(diǎn)大學(xué)錄取。就業(yè)方面，每年就業(yè)率高達(dá)97%以上，高于同類院校的就業(yè)率，培養(yǎng)的學(xué)生得到了用人單位的廣泛好評(píng)。在學(xué)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(xiàng)目的支持，40余名本科生獲得國(guó)家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)競(jìng)賽獎(jiǎng)勵(lì)。2014年，教研項(xiàng)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(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)施”獲得甘肅省教學(xué)成果三等獎(jiǎng)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：陳 明]