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【摘 要】在分析生物工程专业特点的基础上。结合我校的具体情况,提出了与地方工科院校生物工程专业相配套的融科学、教育、实践为一体的培养目标,构建宽口径、适应市场需求的和将科研成果引入实践环节的教学体系,并对该教学体系进行了探讨和实践。
【关键词】生物工程专业 培养目标 教学体系
当前,生命科学正在向揭示生命本质规律和控制生命过程方面快速发展,生物技术的重大突破正在农业、医药、能源等领域孕育和催生新的产业革命,生物制造、生物能源、生物环保、生物海洋等一批充满活力的新兴生物工程产业群正在形成,生物工程产业已成为一些发达国家和地区新的经济增长点及主导产业。我国已将生物工程作为产业发展的战略重点和新的经济增长点。目前,国家已建成80多个生物产业基地,形成了长江三角洲、珠江三角洲和京津冀三大产业密集区,展现了生物产业集聚发展的态势。生物工程产业是典型的密集型高技术企业,企业要在激烈的竞争中求得生存和发展就必须拥有一大批高素质的专业技术人才。于是,作为生物工程技术人才培养基地的高等教育成了令人关注的领地。
1998年,教育部将高校原有的发酵工程、生物制药、化学工程、生化工程等专业统一调并为生物工程专业,使之成为与理科的生物科学和生物技术专业并列的与生物学有关的工科专业。自正式设立专业以来,生物工程专业发展迅速,至2006年已有234所高校设立生物工程专业。然而,我国的生物工程专业由于各自来源的专业前期背景不同,因此各个高校教学体系差异很大,许多本科学校培养的学生大多重理论,忽视应用技术和创新能力的培养。这与生物工程产业实际的人才需求存在较大的矛盾。为此,我们就生物工程专业教学内容和课程体系进行了探索,形成了新一轮的人才培养计划,并在此后的办学过程中付之于实践。
一、确立融科学,教育,实践为一体的培养目标
生物工程代表着21世纪自然科学的前沿,包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、环境工程、新型发酵设备设计和生物传感器等多个领域,是我国孕育关键性突破的学科之一。它与现代工程技术相结合开发并利用生物(微生物和动植物细胞等)的特殊功能,生产人们所需的物质或直接应用于医药、保健、轻工、食品、农业、畜牧业、纺织、能源、石油开采、环境保护等众多行业。因此,在生物工程专业人才培养目标和培养要求的确定上,应考虑两个基本要素:一是生物工程学科及其相关产业发展的内在要求,二是我国社会主义现代化经济建设的基本实践。据此,我们确立的生物工程专业培养目标是:培养掌握现代生物技术及其产业化、工艺技术过程和工程设计等基本原理、基本技能,能在生物工程领域从事生产技术管理、品质控制、产品开发、科学研究、工程设计等方面工作的高级工程技术人才。这一培养目标,将科学、技术教育和工程实践融为一体。转变了过去纯粹传授知识的教育方法,注重培养学生获取知识的自觉性、主动性以及各种实践能力和创新能力,将过去只注重专业对口的技术教育转变为适应社会需求和发展的综合素质教育。
二、构建宽口径、适应市场需求的理论教学体系
现代科技与生产的发展,是以综合化为基本特征的,反映到高等教育中就是将基础教育和专业教育、应用研究和开发研究相互渗透,交叉进行,目的在于培养学生适应社会发展的需要和解决实际问题的能力。生物工程技术的内涵及其产业化所涉及的学科范围相当广泛,因此我们在课程改革上把纵向深入型课程设置转变为横向拓宽型,既重专业外延发展,又重专业内涵的建设。
目前,生物工程专业技术理论的核心知识,主要包括数理化知识、生物学知识、工程学知识等。在构建生物工程理论教学体系上,我们从三个方面进行实施:一是强化数理化知识体系在生物工程制品生产过程中的统计分析、过程计算中的应用。课程设置上按高等数学、工程数学和有机及分析化学等线路进行。二是重视专业基础课的学习,将微生物学、细胞生物学、分子生物学和生物化学设为基础课,使学生具备牢固的生物学知识功底,为专业课的学习奠定基础。三是使学生具有牢固的工程学知识基础,以适应大规模现代化生产中的工程设计,过程参数检测与控制,生物工业产品下游处理等技术需要。主要课程有化工原理、发酵工程和生化分离工程等。在此基础上,增设选修课,以适应市场需求。选修课设有酿造类、生物制品类和基因工程类课程等,使学生通过多选课程,拓宽专业口径,不断提高自身的素质和能力。
三、形成科研成果引入实践环节的教学体系
实践教学与理论教学既有密切联系,又相对独立。新时期不仅要求毕业生具有扎实的理论基础,还要求有较强的动手能力、实践能力、分析和解决问题的能力及创新能力等。教学体系的针对性和完整性与学生的实践能力、创新能力培养直接相关,同样也决定着学生走向社会后的竞争力和发展潜力。为了使毕业生能适应企业、社会的需求,需要在认真完成课程实验的基础上进一步强化实践性环节。为此,我们建立了较为完备的实践教学体系,包括生物工程课程实验、生物工程综合实验、工厂认识实习、科研训练及创新实践和毕业论文等在内的教学体系。该体系既包含有明确的验证型实验项目和感官认识项目,也包含有相关生物工程的学生兴趣实验和探索实验。此外,鼓励本科三年级学生进入教师研究室参与教师科研项目,培养学生研发能力。这样,既调动了学生学习生物工程的兴趣,又对提高学生的综合素质,培养创新精神与实践能力起到了理论教学不可替代的特殊作用。
四、教学体系突出特色、促进了创新人才的培养
经过三年多的实践,将基础课、专业课、实验课、毕业论文各环节合理衔接和优化,突出特色,丰富了教学体系,取得了一些成效。
1.提高了数理化的应用能力。在教学体系设置中,注重将数理化基础知识应用于专业课教学分析中,提高了学生数理化知的应用能力。我们以2005级生物工程专业学生为试验对象,在数学教学中注重微分、积分、行列式、矩阵和数理统计在生物工程相关专业中的应用,提高了学生对生物反应过程现象的分析、统计及反应过程中多尺度控制理论的理解和生化反应模型的构建等。在化学课程教育中注重三大守恒定律、熵变和焓变等基础知识在生物转化、生化反应、生态系统和混合菌发酵系统等中的应用,提高了学生对生物产品生产过程中涉及的化学过程和生物过程的认识。通过一系列的数理化强化教育,该专业同学普遍提高了对数理化学习的积极性,既能够从宏观上理解生物反应表型现象,又能够从分子水平上分析产生这种现象的机制。
2.拓展了生物工程专业知识面。现代社会对人才的要求是知识面广、一专多能。生物工程专业培养的人才除应用于传统的食品、发酵、生物轻化工等行业外,还可能从事农业、医药、环保等行业。因此,现代生物工程专业所涉及的知识面要更加广泛。基于此,我们在课程教学计划中,设置了不同的专业领域模块,学生可以根据自己的兴趣选择一个模块,还可以选择其他模块的课程作为选修课,既保证了学生对所学专业的了解,也保证了学生知识面的拓宽。
3.搭建了科技实践平台。一切生物的表型都是其基因组在特定环境下的共同作用结果。因此,如何让学生深入理解这一观点对学习以微生物细胞为催化剂的相关课程尤为重要。参与实践是理解这一观点的重要途径,也是培养学生实践能力的重要方面。在这次教学改革中我们重点加强了理论与实践环节衔接,为学生提供了良好的实践场所和仪器设备。课程计划中的工艺类课程、技术类课程都以实践为主,在实践中对学生进行理论教育。同时,开放实验室,让学生进行设计性实验。此外,鼓励学生参与老师的科研工作,多数高年级学生都跟老师做课,题,从而受到了较为系统的实践训练。
4.提高了创新能力。全面加强素质教育是培养创新型人才的基础。为实现创新性教育,我们鼓励学生自选导师,让学生完成基础课后进入实验室在导师的指导下进行专业课和拓展课程的学习,并参与科研项目、开展一定的创新实验。通过参与产学研项目,有利于结合生产实践,发现和提出生产中的问题,通过师生共同研究,使学生在知识面扩大的同时,创新意识和创新能力也得到提高。
经过几年的专业教学体系改革和实践,通过我们在课程体系建设、教学内容和培养方式中的不断完善,我校生物工程专业的学生在知识体系、实践能力、创新能力和综合素质等方面都有较大的提高,毕业生受到用人企业的好评。当然,在构建体系及方案实施过程中,也遇到一些矛盾和问题,需要进一步探索。
参考文献
[1]曹礼,王春辉,郝军元等高校生物工程专业教学改革与创新[J].
[2]吕虎,李素珍,游清徽等,关于生物工程专业(本科)教学改革之关键[J].
[3]吴茜茜,刘斌,吴克等我国生物工程研究进展与人才培养的特[J].
[4]杨华,路福平,王洪玲,生物工程专业教学体系的探索与实践[J].
【关键词】生物工程专业 培养目标 教学体系
当前,生命科学正在向揭示生命本质规律和控制生命过程方面快速发展,生物技术的重大突破正在农业、医药、能源等领域孕育和催生新的产业革命,生物制造、生物能源、生物环保、生物海洋等一批充满活力的新兴生物工程产业群正在形成,生物工程产业已成为一些发达国家和地区新的经济增长点及主导产业。我国已将生物工程作为产业发展的战略重点和新的经济增长点。目前,国家已建成80多个生物产业基地,形成了长江三角洲、珠江三角洲和京津冀三大产业密集区,展现了生物产业集聚发展的态势。生物工程产业是典型的密集型高技术企业,企业要在激烈的竞争中求得生存和发展就必须拥有一大批高素质的专业技术人才。于是,作为生物工程技术人才培养基地的高等教育成了令人关注的领地。
1998年,教育部将高校原有的发酵工程、生物制药、化学工程、生化工程等专业统一调并为生物工程专业,使之成为与理科的生物科学和生物技术专业并列的与生物学有关的工科专业。自正式设立专业以来,生物工程专业发展迅速,至2006年已有234所高校设立生物工程专业。然而,我国的生物工程专业由于各自来源的专业前期背景不同,因此各个高校教学体系差异很大,许多本科学校培养的学生大多重理论,忽视应用技术和创新能力的培养。这与生物工程产业实际的人才需求存在较大的矛盾。为此,我们就生物工程专业教学内容和课程体系进行了探索,形成了新一轮的人才培养计划,并在此后的办学过程中付之于实践。
一、确立融科学,教育,实践为一体的培养目标
生物工程代表着21世纪自然科学的前沿,包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、环境工程、新型发酵设备设计和生物传感器等多个领域,是我国孕育关键性突破的学科之一。它与现代工程技术相结合开发并利用生物(微生物和动植物细胞等)的特殊功能,生产人们所需的物质或直接应用于医药、保健、轻工、食品、农业、畜牧业、纺织、能源、石油开采、环境保护等众多行业。因此,在生物工程专业人才培养目标和培养要求的确定上,应考虑两个基本要素:一是生物工程学科及其相关产业发展的内在要求,二是我国社会主义现代化经济建设的基本实践。据此,我们确立的生物工程专业培养目标是:培养掌握现代生物技术及其产业化、工艺技术过程和工程设计等基本原理、基本技能,能在生物工程领域从事生产技术管理、品质控制、产品开发、科学研究、工程设计等方面工作的高级工程技术人才。这一培养目标,将科学、技术教育和工程实践融为一体。转变了过去纯粹传授知识的教育方法,注重培养学生获取知识的自觉性、主动性以及各种实践能力和创新能力,将过去只注重专业对口的技术教育转变为适应社会需求和发展的综合素质教育。
二、构建宽口径、适应市场需求的理论教学体系
现代科技与生产的发展,是以综合化为基本特征的,反映到高等教育中就是将基础教育和专业教育、应用研究和开发研究相互渗透,交叉进行,目的在于培养学生适应社会发展的需要和解决实际问题的能力。生物工程技术的内涵及其产业化所涉及的学科范围相当广泛,因此我们在课程改革上把纵向深入型课程设置转变为横向拓宽型,既重专业外延发展,又重专业内涵的建设。
目前,生物工程专业技术理论的核心知识,主要包括数理化知识、生物学知识、工程学知识等。在构建生物工程理论教学体系上,我们从三个方面进行实施:一是强化数理化知识体系在生物工程制品生产过程中的统计分析、过程计算中的应用。课程设置上按高等数学、工程数学和有机及分析化学等线路进行。二是重视专业基础课的学习,将微生物学、细胞生物学、分子生物学和生物化学设为基础课,使学生具备牢固的生物学知识功底,为专业课的学习奠定基础。三是使学生具有牢固的工程学知识基础,以适应大规模现代化生产中的工程设计,过程参数检测与控制,生物工业产品下游处理等技术需要。主要课程有化工原理、发酵工程和生化分离工程等。在此基础上,增设选修课,以适应市场需求。选修课设有酿造类、生物制品类和基因工程类课程等,使学生通过多选课程,拓宽专业口径,不断提高自身的素质和能力。
三、形成科研成果引入实践环节的教学体系
实践教学与理论教学既有密切联系,又相对独立。新时期不仅要求毕业生具有扎实的理论基础,还要求有较强的动手能力、实践能力、分析和解决问题的能力及创新能力等。教学体系的针对性和完整性与学生的实践能力、创新能力培养直接相关,同样也决定着学生走向社会后的竞争力和发展潜力。为了使毕业生能适应企业、社会的需求,需要在认真完成课程实验的基础上进一步强化实践性环节。为此,我们建立了较为完备的实践教学体系,包括生物工程课程实验、生物工程综合实验、工厂认识实习、科研训练及创新实践和毕业论文等在内的教学体系。该体系既包含有明确的验证型实验项目和感官认识项目,也包含有相关生物工程的学生兴趣实验和探索实验。此外,鼓励本科三年级学生进入教师研究室参与教师科研项目,培养学生研发能力。这样,既调动了学生学习生物工程的兴趣,又对提高学生的综合素质,培养创新精神与实践能力起到了理论教学不可替代的特殊作用。
四、教学体系突出特色、促进了创新人才的培养
经过三年多的实践,将基础课、专业课、实验课、毕业论文各环节合理衔接和优化,突出特色,丰富了教学体系,取得了一些成效。
1.提高了数理化的应用能力。在教学体系设置中,注重将数理化基础知识应用于专业课教学分析中,提高了学生数理化知的应用能力。我们以2005级生物工程专业学生为试验对象,在数学教学中注重微分、积分、行列式、矩阵和数理统计在生物工程相关专业中的应用,提高了学生对生物反应过程现象的分析、统计及反应过程中多尺度控制理论的理解和生化反应模型的构建等。在化学课程教育中注重三大守恒定律、熵变和焓变等基础知识在生物转化、生化反应、生态系统和混合菌发酵系统等中的应用,提高了学生对生物产品生产过程中涉及的化学过程和生物过程的认识。通过一系列的数理化强化教育,该专业同学普遍提高了对数理化学习的积极性,既能够从宏观上理解生物反应表型现象,又能够从分子水平上分析产生这种现象的机制。
2.拓展了生物工程专业知识面。现代社会对人才的要求是知识面广、一专多能。生物工程专业培养的人才除应用于传统的食品、发酵、生物轻化工等行业外,还可能从事农业、医药、环保等行业。因此,现代生物工程专业所涉及的知识面要更加广泛。基于此,我们在课程教学计划中,设置了不同的专业领域模块,学生可以根据自己的兴趣选择一个模块,还可以选择其他模块的课程作为选修课,既保证了学生对所学专业的了解,也保证了学生知识面的拓宽。
3.搭建了科技实践平台。一切生物的表型都是其基因组在特定环境下的共同作用结果。因此,如何让学生深入理解这一观点对学习以微生物细胞为催化剂的相关课程尤为重要。参与实践是理解这一观点的重要途径,也是培养学生实践能力的重要方面。在这次教学改革中我们重点加强了理论与实践环节衔接,为学生提供了良好的实践场所和仪器设备。课程计划中的工艺类课程、技术类课程都以实践为主,在实践中对学生进行理论教育。同时,开放实验室,让学生进行设计性实验。此外,鼓励学生参与老师的科研工作,多数高年级学生都跟老师做课,题,从而受到了较为系统的实践训练。
4.提高了创新能力。全面加强素质教育是培养创新型人才的基础。为实现创新性教育,我们鼓励学生自选导师,让学生完成基础课后进入实验室在导师的指导下进行专业课和拓展课程的学习,并参与科研项目、开展一定的创新实验。通过参与产学研项目,有利于结合生产实践,发现和提出生产中的问题,通过师生共同研究,使学生在知识面扩大的同时,创新意识和创新能力也得到提高。
经过几年的专业教学体系改革和实践,通过我们在课程体系建设、教学内容和培养方式中的不断完善,我校生物工程专业的学生在知识体系、实践能力、创新能力和综合素质等方面都有较大的提高,毕业生受到用人企业的好评。当然,在构建体系及方案实施过程中,也遇到一些矛盾和问题,需要进一步探索。
参考文献
[1]曹礼,王春辉,郝军元等高校生物工程专业教学改革与创新[J].
[2]吕虎,李素珍,游清徽等,关于生物工程专业(本科)教学改革之关键[J].
[3]吴茜茜,刘斌,吴克等我国生物工程研究进展与人才培养的特[J].
[4]杨华,路福平,王洪玲,生物工程专业教学体系的探索与实践[J].