培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的生物工程專業(yè)實踐教學(xué)改革與探索

張紊瑋 王毅 贠建民 李永才

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 甘肅 蘭州 730070

生物工程是一門應(yīng)用性、實踐性很強的專業(yè)，實踐教學(xué)對于生物工程專業(yè)建設(shè)的重要性不言而喻[1]。雖然目前各院校都在開展實踐教學(xué)，相比理論教學(xué)實踐教學(xué)依然是教學(xué)過程中的薄弱環(huán)節(jié)。從實踐教學(xué)的效果來看，不是非常理想，仍處于探索階段[2,3]。隨著加快建設(shè)創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略舉措的提出，如何培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強、具有創(chuàng)新意識的工程人才，成為擺在我們面前的一項極為重要和亟待解決的課題。本文在分析地方院校生物工程專業(yè)實踐教學(xué)弊端的基礎(chǔ)上，依托甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程、葡萄與葡萄酒工程省級實驗教學(xué)示范中心，對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的生物工程專業(yè)實踐教學(xué)改革進行初步探討。

1. 生物工程實踐教學(xué)存在的問題

1.1 理論實踐脫節(jié)，課程設(shè)置安排不當(dāng)

現(xiàn)今生物工程實踐教學(xué)存在一些問題，具體表現(xiàn)在：理論課和實驗課的開設(shè)是孤立的，教師習(xí)慣于理論教學(xué)，沒有將理論知識和實踐相聯(lián)系，學(xué)生也不能很好把抽象知識應(yīng)用于實踐。一些教師研究方向和授課內(nèi)容不一致，沒有把新知識和新技術(shù)引入實踐教學(xué)中，造成實驗內(nèi)容單一，方法落后。實驗教學(xué)開設(shè)的課程主要是驗證性實驗，綜合性實驗、研究性實驗以及設(shè)計性實驗所占比例較少，忽略了對學(xué)生實踐能力和自主創(chuàng)新性的培養(yǎng)。此外，授課教師之間缺乏應(yīng)有的交流，造成實驗項目分散甚至重復(fù)，從而降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，始終處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，基礎(chǔ)知識與技能掌握不扎實，創(chuàng)新能力未得到培養(yǎng)。

1.2 教育理念落后，重視程度相對不夠

受到傳統(tǒng)“重理論、輕實踐”觀念的影響，認為實踐教學(xué)是理論教學(xué)的補充，是驗證理論課的一種手段，具體表現(xiàn)在：實踐教學(xué)目標不明確，實踐教學(xué)考核評價體系過于簡單，制度不嚴格，受傳統(tǒng)教育觀念影響，實驗系列教師一直不被重視，盡管從事實踐教學(xué)的教師普遍已由低學(xué)歷擴充到高學(xué)歷，然而進修機會少、工作量認定和職稱評定不合理的情況，導(dǎo)致實驗教師工作熱情不高，嚴重影響了實踐教學(xué)的質(zhì)量。許多學(xué)生片面認為，學(xué)習(xí)最重要的是書本知識，而實踐環(huán)節(jié)往往被認為不重要，部分學(xué)生為了爭取獎學(xué)金，而將自己的大部分精力用于理論課的學(xué)習(xí)中，實踐教學(xué)受到輕視。

1.3 校外企業(yè)難尋，學(xué)生動手機會偏少

由于食品、生物制品的特殊性，對加工人員的健康衛(wèi)生狀況及生產(chǎn)環(huán)境有嚴格要求，再加上學(xué)生數(shù)量成倍增加，綜合考慮，企業(yè)在學(xué)生實習(xí)崗位安排上難度增加，不太愿意接受學(xué)生直接進入車間進行操作實習(xí)，一般要求通過參觀通道去了解生產(chǎn)情況，沒有給學(xué)生提供一線實習(xí)的機會[4]。同時，生產(chǎn)線上大型生產(chǎn)裝置自動化程度越來越高，學(xué)生只能對其外貌進行大概了解，無法對生產(chǎn)進行深入和具體學(xué)習(xí)，生產(chǎn)實習(xí)中很難將所學(xué)理論與實踐很好地結(jié)合起來，使實習(xí)流于形式，這樣大大影響了生產(chǎn)實踐的效果。

1.4 實習(xí)監(jiān)控不力，成績評價方式欠妥

傳統(tǒng)的實踐教學(xué)成績評價方式是教師對學(xué)生的實驗報告、課堂考勤進行綜合評價，這種評價方式只能考查學(xué)生是否參與實習(xí)，而在實習(xí)過程中是否親自動手、直接參與操作及對關(guān)鍵環(huán)節(jié)原理的掌握程度并不能進行有效監(jiān)控，致使大多數(shù)學(xué)生走馬觀花、濫竽充數(shù)。學(xué)生的實習(xí)成績依賴于學(xué)生提交的實習(xí)報告，由于學(xué)生對實習(xí)不重視，參與程度低，結(jié)果提交的實習(xí)報告深度不夠，且雷同率很高[4]。有些學(xué)生實習(xí)報告內(nèi)容完整，細看照搬于課本甚至復(fù)制于網(wǎng)絡(luò)，所以單一以實習(xí)報告來評價學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)的成績，具有一定的片面性和隨意性，不能真實全面考核學(xué)生實習(xí)態(tài)度和知識掌握、能力獲得的程度。

2. 構(gòu)建合理的創(chuàng)新型生物工程人才實踐教學(xué)體系

2.1 合理設(shè)置培養(yǎng)體系

學(xué)院充分利用省級實驗教學(xué)示范中心、校內(nèi)生產(chǎn)實訓(xùn)中心、科研實驗室及固定的校外教學(xué)實習(xí)基地，構(gòu)建多層次的實踐教學(xué)平臺，形成從大一到大四，從課內(nèi)到課外，從校內(nèi)到校外的全程化、漸進式的“四層次、三階段”實踐教學(xué)體系[5]。“四層次”即基本實驗技能、專業(yè)實驗技能、專業(yè)綜合實踐能力和專業(yè)創(chuàng)新能力?！叭A段”指達到上述四項能力在培養(yǎng)中必須經(jīng)歷的三個階段：第一階段主要在第一、二學(xué)年度通過通識教育、專業(yè)認知實習(xí)、基礎(chǔ)課程實驗、專業(yè)課程實驗和專業(yè)課程設(shè)計等培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和專業(yè)技能；第二階段在第三學(xué)年度通過專業(yè)綜合實驗、生產(chǎn)實習(xí)、社會實踐等培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)綜合能力；第三階段主要在第四學(xué)年度通過大學(xué)生科研訓(xùn)練項目、畢業(yè)論文（設(shè)計）等培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)創(chuàng)新能力。另一方面本著培養(yǎng)“工程+技術(shù)”專業(yè)人才，著重提高學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力、就業(yè)能力為目標，探索和實踐“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合人才培養(yǎng)模式”和“訂單式人才培養(yǎng)模式”，來提高學(xué)生的實踐能力。

2.2 重視專業(yè)實驗教學(xué)

為培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)基本操作技能的掌握和獨立思考的能力，學(xué)院對教學(xué)大綱進行修訂，設(shè)置了以學(xué)生為主體的驗證性基礎(chǔ)實驗，保證每個學(xué)生都有獨立動手的機會。通過動手實踐與獨立思考進行實驗知識點的驗證，所獲得的技能知識點與教師課堂講授的理論知識點相交叉，不僅能加深理論知識的理解，也培養(yǎng)了學(xué)生實驗基礎(chǔ)技能。在學(xué)生掌握實驗基本技能和理論知識的基礎(chǔ)上，增加融合多門課程知識的綜合實驗，對學(xué)生的實驗技能和方法進行綜合訓(xùn)練。綜合性實驗是將分散、單一的實驗，根據(jù)其內(nèi)在聯(lián)系，將實驗內(nèi)容表現(xiàn)為至少兩個學(xué)科之間交叉的一種復(fù)合性實驗。例如發(fā)酵工藝綜合實驗，實驗內(nèi)容包括：谷氨酸菌種活化、谷氨酸一級種子的制備、谷氨酸發(fā)酵實驗、谷氨酸發(fā)酵液的檢測、檸檬酸發(fā)酵一級種子的制備、檸檬酸發(fā)酵綜合實驗、檸檬酸發(fā)酵液的檢測，實驗內(nèi)容表現(xiàn)出連貫性，是《發(fā)酵工程》、《氨基酸工藝學(xué)》和《生物分離工程》等課程之間的復(fù)合性實驗。

2.3 鼓勵倡導(dǎo)創(chuàng)新實驗

創(chuàng)新實驗依托于大學(xué)生科研訓(xùn)練項目、畢業(yè)論文（設(shè)計）、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等來提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和科研興趣。在科研訓(xùn)練項目中，學(xué)生自主選題并由教師指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻、設(shè)計方案進行實驗。在畢業(yè)論文中，結(jié)合教師的科研課題，學(xué)生與教師實行雙向選擇，確保一人一題。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽由學(xué)生自由組隊，自主選題并由教師輔助指導(dǎo)。在學(xué)校首屆“彤笙杯”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽30個獲獎項目中，學(xué)院有6個項目獲獎，其中一等獎3項、二等獎2項、三等獎1項。2017年，在甘肅省教育廳主辦的第三屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽甘肅賽區(qū)決賽中，生物工程專業(yè)學(xué)生參賽的“?？颇翀觥表椖恳猿鮿?chuàng)組第一名的成績獲得金獎，同時獲得國賽參賽資格。在這些過程中，學(xué)生了解了科研過程，培養(yǎng)了學(xué)生實踐創(chuàng)新必備的素質(zhì)。

2.4 建設(shè)校內(nèi)實訓(xùn)基地

為了更好地實現(xiàn)教學(xué)與生產(chǎn)的對接，學(xué)院專門成立了生產(chǎn)實訓(xùn)中心，負責(zé)管理和維護校內(nèi)實訓(xùn)基地的啤酒生產(chǎn)線、果汁生產(chǎn)線、葡萄酒生產(chǎn)線的正常運行。啤酒生產(chǎn)線由糖化系統(tǒng)、發(fā)酵系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)組成，主要包括糊化鍋、糖化鍋、過濾槽、煮沸鍋、旋沉槽、板式換熱器、發(fā)酵罐、蒸汽鍋爐、中央數(shù)控臺等設(shè)備。啤酒生產(chǎn)過程中的每一個環(huán)節(jié)，學(xué)生都可以在生產(chǎn)線上得到動手實踐。葡萄酒生產(chǎn)線分為葡萄除梗壓榨區(qū)、發(fā)酵區(qū)、罐裝區(qū)、發(fā)酵監(jiān)測區(qū)等，擁有氣囊式壓榨機、除梗破碎機、冷凍機、不銹鋼發(fā)酵罐、罐裝機等設(shè)備，是一個微型的葡萄酒廠，也是目前國內(nèi)為數(shù)不多的用于葡萄酒教學(xué)的中試車間。果汁生產(chǎn)線主要由預(yù)處理、精細加工和滅菌包裝系統(tǒng)組成，配有鮮果清洗、破碎、榨汁、酶解、均質(zhì)、脫氣、濃縮、滅菌等設(shè)備，學(xué)生在各個生產(chǎn)線上實踐能力得到了極大的鍛煉。

2.5 建立科學(xué)評價體系

傳統(tǒng)的實踐教學(xué)評價方式既不能準確的評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也不能反應(yīng)教師的指導(dǎo)水平?？茖W(xué)的實踐教學(xué)質(zhì)量評價包括兩個方面，一是教師對學(xué)生的評價，二是教學(xué)督導(dǎo)和學(xué)生對教師的評價。教師對學(xué)生的實踐教學(xué)考核，主要包括實習(xí)現(xiàn)場考核、過程表現(xiàn)和實習(xí)答辯、實習(xí)報告組成，現(xiàn)場考核和實習(xí)過程表現(xiàn)由校內(nèi)或校外指導(dǎo)教師評價；實習(xí)答辯由專業(yè)負責(zé)人為小組成員進行評價。這樣全面系統(tǒng)的考核不僅真實地反映了學(xué)生的實踐效果，還有助于學(xué)生對知識進行系統(tǒng)梳理和回顧。學(xué)校督導(dǎo)都是聘請的教學(xué)經(jīng)驗豐富的一線老教師，學(xué)院的督導(dǎo)是各系聘請的學(xué)科帶頭人，學(xué)校和學(xué)院督導(dǎo)每學(xué)期分別對實踐教學(xué)課隨機聽課至少8學(xué)時，對授課教師進行一個全面、客觀的評價。此外，學(xué)生也參與了教師的課堂評價，綜合評價的結(jié)果作為教師在實踐課表現(xiàn)和評優(yōu)的重要依據(jù)。

3. 結(jié)束語

生物工程作為21世紀的三大前沿學(xué)科之一，是生命科學(xué)通向應(yīng)用領(lǐng)域的橋梁學(xué)科。作為一門實踐性及應(yīng)用性很強的專業(yè)，加強實踐教學(xué)不僅能加深學(xué)生對專業(yè)理論知識的理解，而且能全面培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、工程應(yīng)用能力及分析問題和解決問題的能力，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研能力。創(chuàng)新型生物工程人才實踐教學(xué)體系在本校生物工程專業(yè)近幾年進行了實踐，已經(jīng)在實際教學(xué)中產(chǎn)生了良好的效果，學(xué)生的課堂積極性提高了，綜合實驗?zāi)芰σ灿辛撕艽蟮倪M步，從已經(jīng)畢業(yè)參加工作和讀研的學(xué)生中也收到了較好的反饋。實踐教學(xué)改革的空間還很大，我們還要根據(jù)實際要求不斷地進行教學(xué)手段的調(diào)整，以更好地為整個專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)服務(wù)。