基于創新能力培養的生物工程專業一體化實驗課程體系構建

朱龍寶,陶玉貴,湯斌,葛飛,魏勝華,李婉珍

摘 要：針對生物工程專業人才培養特點，遵循由淺入深，循序漸進的教育規律，構建一體化多層次的實驗教學體系，形成循序漸進、前后銜接、交叉滲透，由單一到綜合，自主設計至研究開發四個層次的實驗教學課程體系。實踐結果表明，采用一體化的實驗課程設置后，學生創造性思維和綜合素質有較大程度的提高。

關鍵詞：生物工程；實驗教學體系；創新能力培養

中圖分類號：G642.0文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）08-0273-02

引言

在深化高等教育改革中，培養學生綜合素質和創新能力是一個根本性的指導思想，實驗教學是高等學校整個教學活動中的重要環節，它包含實驗、實踐、課程設計實習等一系列實訓性教學環節，具有很強的直觀性和操作性，是對理論教學的補充和拓展，是為學生提供一個將書本知識轉化為行為能力的重要場所。實驗是培養學生創新的基礎，因此，實驗教學是實施創新教育的最重要環節，也是創新能力培養的關鍵環節。而傳統的“重理論、輕實踐”的教學理念培養出來的人才專業理論知識較扎實，但動手能力、適應能力、創新能力較差，特別在生物工程領域對人才的創新能力和實驗能力要求較強的行業，尤其需要學生在有穩固的專業理論知識的同時，強化創新精神和實踐能力的培養。

當前生物工程專業實驗課程設置存在以下幾個方面的不足：各門實驗課自成體系，為了各自的系統性和完整性，實驗內容重復龐雜；驗證性實驗占的比例大，綜合性、設計性實驗少；內容陳舊，經典驗證性實驗多，研究、探討型實驗少，不利于學生的創新精神和創新能力的培養；教學方法單一，抑制了思維和創造能力的發揮。為此，我校生物工程專業進一步深化課程改革，構建新型的實踐課程體系，進一步提高教學質量。

一、構建一體化多層次實訓課程體系

一體化的實驗教學體系，是整合各實驗教學環節，把培養學生綜合實踐能力的實訓教學作為一個整體考慮，制定實驗教學計劃與大綱，構建綜合實踐能力整體培養目標體系，培養學生創新意識、創新思維、創造能力和分析解決問題能力，遵循由淺入深，循序漸進的教育規律，加強基礎與專業實驗的內在聯系、相互滲透和整體設計，減少驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗，開設自主性、研究性實驗。依據學生不同階段的學習要求和學習能力，設置了由兩類課程、三個階段、四個層次構成的實驗教學課程體系，形成循序漸進、前后銜接，交叉滲透，由單一到綜合到自主設計至研究開發，貫穿整個本科教育過程的縱向教學體系。可以從四個層次來構建：

第一層次：

對低年級學生首先通過理論教學建立學科的系統概念，在實驗教學體系中以過程認知教學為主，通過大量的基礎實驗（以演示性實驗、驗證性實驗為主），使學生對學科有初步的感知、掌握基本儀器的使用及基本實驗方法，訓練其基本技能，培養學生科學、規范的研究習慣與方法。

第二層次：

在第一層次的基礎上增加專業課程的學習，逐步減少實驗教學體系中演示性、驗證性實驗的比例，同時加大綜合性、設計性實驗的比例。

此時，學生在掌握了一定基礎知識和專業知識的基礎上，加上實驗課程對學生的綜合能力、創新能力的訓練力度加大，作為進一步的措施和發揮，一方面學校向學生開放實驗室，鼓勵學生自主創新，逐步接觸科學研究；另一方面，學校可以組織學生到校外的教學基地去見習，讓學生熟悉專業學科在實際生產中的應用及整個生產流程。

第三層次：

主要針對高年級學生，這類學生對專業知識有相當程度的掌握，主要教學目標為在基本實驗技能、方法的基礎上，促進科學思維和創新能力的提高，強調基礎性、綜合性、設計性實驗相結合，全面培養學生的綜合能力，因此在實驗教學當中可以適當穿插跨課程甚至是跨學科的綜合性大實驗，促使不同課程間的知識融合；同時，進一步增加設計性實驗的比例，培養的學生的創新精神和創新能力。

學生在有一定科研基礎訓練的情況下，專業導師進一步引導學生學習科研論文的寫作方法，鼓勵學生在課余時間廣泛涉獵相關專業的科研論文，關注學科的發展，完成綜述，嘗試將設計性實驗或實驗室開放所完成的實驗課題形成論文，并鼓勵學生積極發表，完成從基礎、專業知識積累到專業實踐訓練的過渡。

第四層次：

此時，學生進入實習階段，通過校內校外、專業實習畢業實習等多層次的實習，畢業論文（設計）等綜合實驗環節，充分培養學生分析、解決問題的能力和實驗能力。此階段，學校各級實驗室向學生開放、充分利用教學基地的資源來完成畢業論文（設計）將是工作的重點。通過該層次的訓練，學生不但能體會自身知識、能力如何在科學研究和生產實踐中得到應用與發揮，而且完成了學以致用的過渡，也了解了學科的技術進步與發展動向、科研論文的研究和寫作方法等。

以上四個層次的一體化實驗教學體系構建過程中，從基礎教學逐步過渡到專業實驗教學以及最后的畢業實習階段，理論教學與實驗教學貫穿整個教學階段，必須樹立培養創新型、應用型人才的帶教意識；無論是理論教學還是實驗教學，都必須堅持啟發式、問題式的教學方法，以教師為主導、學生為主體，促進學生自主學習、鼓勵學生自主實驗。

二、基于創新能力培養的實驗課程體系構建

構建一體化多層次的實驗教學體系，堅持理論教學、實驗教學與科學研究三位一體（橫向滲透），分層次全程培養學生的能力（縱向滲透），逐步推進體系內各個模塊的實施和完善，注重實驗教學體系各層次教學質量的保證，全面推進創新型、應用型人才的培養。

結束語

安徽工程科技學院生物工程專業是省示范專業，對如何培養具有創新能力的高素質人才進行了積極的探索。該專業通過對實驗教學環節改革，探討了提高生物工程專業學生工程實踐能力和綜合素質、強化工程設計等教學理念。通過幾年的教學嘗試和改革實踐，顯著提高了學生在實驗中的動手能力、創新能力。2006年，生物工程專業構建了兩個學生實驗平臺和一個生物參數檢測中心。其中，一個是耗氧發酵平臺，學生利用三聯發酵罐模擬生產天然色素、酶制劑、氨基酸、抗生物等生物工程產物，掌握耗氧生物反應過程控制、產品提取整套生產技術；另一個是利用厭氧平臺發即啤酒實訓系統模擬生產啤酒、功能性發酵食品。通過校內模式生化產品生產裝置實習基地的建立，學生克服了現場實習缺乏動手操作的局限。在實驗基礎上進行工程設計，能夠強化學生設計能力和工程意識，也對學生思維能力、分析判斷能力和綜合運用知識能力起到了良好的促進作用。

參考文獻：

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