基于CDIO理念的地方高校生物工程專業實踐教學改革研究*

◆李莉梅 歐陽樂軍 韋明肯 韓寒冰 尹愛國 曾霞

基于CDIO理念的地方高校生物工程專業實踐教學改革研究*

◆李莉梅 歐陽樂軍 韋明肯 韓寒冰 尹愛國 曾霞

從傳統實驗教學存在的問題以及樹立創新、創業一體化的教育理念和CDIO工程教育理念入手，以廣東石油化工學院生物工程專業為例，闡述構建新型實驗教學模式的構建目標、基本思路、構建原理和實驗教學體系的創新，構建一種基于創新能力、創業能力培養的，與現代經濟社會直接對接的生物工程專業實踐教學改革思路。

CDIO；生物工程；實驗教學；實踐教學

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.14.141

CDIO教育理念是近年來提出的一種全新的教育理念。CDIO代表的是集構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）與運作（Operate）于一體的一種教育模式。它以產品從研發到運行的生命周期為載體，讓學生采用主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式來學習知識，進而提高學生的綜合實踐能力。CDIO模式把培養目標融入整個課程體系中，每一個能力點都要具體落實到課程和課外活動中。CDIO為學生提供一種學習經驗和情境，使學生在學習學科知識的同時，養成個人能力、人際交往能力以及產品系統構思、設計、實施、運行能力。更重要的是提出了系統的能力培養、全面的實施指導以及實施過程和結果檢驗的相應標準，具有可操作性，為工程教學改革提供了模板。

本文以廣東石油化工學院生物工程專業為例，從本專業教學內容、教學方法、考核體系等方面，對基于CDIO理念的生物工程專業實驗教學進行較為詳細地的論述。結果表明，運用CDIO模式“做中學”的教育理念 指導生物工程專業的實驗教學，可以提升實驗教學的質量，且有助于培養學生的開拓創新能力和團隊協作精神。

1　基于CDIO模式實驗教學改革的意義

隨著現代教育技術的迅猛發展，大量先進科學理念與科學技術不斷涌入大學校園，但實踐教學所占比例仍然較低，學生的動手操作能力，分析問題、解決問題的能力不足，多數畢業生在走上工作崗位后，用人單位反饋學生的動手能力和創新能力不足，嚴重影響了學生的就業和發展。而CDIO教育理念自形成之日起，便被廣泛應用于高校工程技術型專業人才的培養項目。近年來，全世界已有近百所著名大學加入CDIO國際教育組織。目前，國內各級各類高校根據自身特點及專業發展需求開展 了一系列教學改革，旨 在實現CDIO的應用 本土化。其中研究成果較為卓著的當屬清華大學工業工程系的CDIO專業課程體系建設。另外，此教育理念對高校人才培養、專業建設、課程教學改革等研究也具有積極指導意義。

面對用人單位對應用型人才的需求，生物工程專業的學生只有具備較強的實踐能力，才有可能具有較強的創新能力，符合社會對人才質量的要求。生物工程專業實踐課教學的目標就是培養學生實踐理念和創新能力，充分發揮學生的主觀能動性，激發學生的創新性思辨潛能。因此，在當前教育教學大改革的背景下，探索符合當代生物學發展規律和適應生物學生發展特點的實驗教學模式勢在必行，從實際出發，勇于實踐，推陳出新，是改革和強化生物工程專業實踐教學的必由之路。

2　地方高校生物工程專業實踐教學現狀

教材與教學方法問題 生物工程專業實驗教學存在沒有完全系統地根據專業需求開設課程，課程之間存在內容重復或遺漏等問題。在教學環節中，不重視調研環節，“現學現賣”造成設計雷同。傳統的生物實驗教學模式，教師對實驗的相關內容進行講解，然后演示實驗操作步驟；學生按照教師的講解與要求去重復實驗過程，碰到問題就求助于教師，自主思考的機會很少。在實驗教學過程中以教師為中心，而不是以學生的自主實驗為重點。

重理論、輕實踐，理論與實踐脫節 生物工程專業的人才培養目標是培養具有生物科學基本知識、生物技術基本技能和生物工程基本原理以及其產業化工程技術，能在工業、生物、食品等企事業單位和行政管理部門從事與生物工程領域有關的設計、生產、管理和新技術研究與新產品開發等工作的高素質應用型人才，對學生實踐創新能力的要求較高。受重理論、輕實踐傳統教學思想影響，造成理論與實踐脫節，學非所用，學生的實踐創新能力很難得到真正的培養和提高。

實驗實訓條件有待于進一步改善 實驗教學環境包括實驗室、實驗設備等建設，是實施素質教育，培養學生創新精神和實踐動手能力的根本前提。生物工程是一門多學科交叉融合、理論與實踐并重的新型綜合性學科，實踐性、應用性、前沿性都很強，而專業的實驗性和實踐性是需要大筆資金做基礎的。廣東石油化工學院是以石油化工為特色的工科院校，按照有所為有所不為的建設策略，生物工程專業的實驗實訓條件都很難得到滿足，以工程實踐能力培養的創新教育和創業教育在較長一段時間里難以得到體現。

綜合性、設計性、創新性實驗項目設置較少 由于實驗條件的限制以及專業、院系間的壁壘，跨系、跨領域的跨域交融、大實踐觀教學運行模式，并以項目實現為載體，以學生現代工程技術能力培養為龍頭，以突出學生的綜合素質和創新、創造、創業能力培養為主線的現代實踐教學運行模式無法實施，大課堂、大教學的一體化育人體系也尚未建立。實驗室開放也無相應制度，實驗室資源利用效率不高，這些都直接導致生物工程專業的綜合性、設計性、創新性實驗項目設置較少。

學生對生物實驗課學習積極性不高 由于應試教育的原因，本科學生在中學階段幾乎很少開設生物學實驗課，即使少數學校開設了生物實驗課，也沒有被單獨作為一門課程進行考核。從總體上來說，學生的生物實驗基礎較差，導致在本科階段剛開始就會覺得實驗課很難，從而對實驗課的學習沒興趣甚至是反感，還會造成惡性循環。有的學生害怕做實驗，對自己也沒信心，依賴性很強，同一小組往往只有部分學生親自動手完成實驗。這樣的實驗教學難以取得理想的教學效果。

實驗教學的考核不到位 實驗考核是督促學生學習的手段，同時也是考核學生實驗技能的有效方法。目前，地方高校實踐教學考核只注重結果的考核，沒有對實踐的過程進行考核，不能真正考核學生的真實水平；沒有對實驗過程中吃苦耐勞、團隊合作等職業素質的考核，而這些恰是當前多數企業重要的用人標準之一。

3　基于CDIO理念的生物工程專業實踐教學改革主要內容

強化課程交融，實現實驗教學體系模塊化 建立專業模塊課實驗教學體系， 打破課程界限，以強化學生的工程實踐和創新能力培養為主線，按照專業模塊課的屬性、課程地位、實驗項目目的及技能培養要求，將課程實驗分為基礎知識層實驗、專業技能層實驗和綜合 性、創新設計層實驗三個 層次，每個層次對應若干專業模塊課程，并由若干實驗項目構成專業實驗教學內容的總體框架。

整合和優化實驗教學內容 根據專業課程的屬性和地位，整合和優化課程實驗教學內容，獨立設置實驗課，從而將“課實驗”轉變為“實驗課”，不僅增加了實驗學時的機動性，而且加強了相關課程知識間的交融和關聯，避免了相關實驗在不同專業課程中重復開設。對于工程學來說，新型的科研成果對學習有著很大的幫助。將科 研成果編寫出書引入教學，可以根 據CDIO的教學理念，實現從理論到實踐的過程，或將科研成果直接通過實驗的形式展現出來，使得學生可以近距離感受科學的魅力，激發創造能力。

樹立以學生為本的實驗教學理念，完善教學手段，增強實驗教學效果 課程教學以“以學生興趣為中心”“研究性、探索性、協作性學習”等現代教育理念來指導教學改革，在教學方法上用“學生自主、探索和合作的學習方式”逐步改變“以教師為中心，以課堂為中心，以書本為中心”的傳統教學方法，以創新教育和實驗教學為理念，促進學生創新 意識的 提高；靈活運用虛擬實驗教學等手段，調動學生學習積極性，以促進學生學習能力的發展；重視在實驗和實踐教學中培養學生的動手能力和獨立思考能力。堅持理論教學與實驗教學并重，重視在實驗和實踐教學中培養學生的動手能力和獨立思考能力。

實行“三結合”的實踐教學模式，培養學生創新能力科研帶動了生物工程行業的發展，沒有科研就沒有創新。生物工程專業實驗教學過程中應積極開展以專業為依托，以學術導師為指導，以學生為主體，以開放性探究實驗、課外學術科技競賽以及本專業課程教師的科研課題和學生畢業論文為實踐教學第二課堂的主要研究內容，堅持把本專業實踐教學與指導教師的科研課題研究相結合，與各類創新培養訓練項目相結合，與各類課外學術競賽活動相結合的“三結合”模式，形成不同學科知識的交叉融合，探索培養學生創新能力的有效途徑。

開放實驗室，加強學生工程實踐能力培養 近年來，廣東石油化工學院生物工程專業建立健全了《開放實驗室學生負責制》《開放實驗室安全管理規則》《開放實驗室儀器設備管理辦法》《開放實驗室儀器損壞賠償辦法》等規章制度，通過擴大開放和強化管理，鼓勵學生根據所學知識及課程要求自主設計實驗項目；再結合項目研究需要，與研究室的負責教師聯系，預約實驗時間和實驗設備，并請教師進行指導，從而有效調動學生學習的主動性，使其真正成為實驗教學的主體，以加強工程實踐及創新能力的培養。

轉變教育觀念，建立跨課程、跨學科、跨領域的教學運行模式 以現有實踐性教學環節為基礎，并以項目實現為載體，以學生現代工程技術能力培養為龍頭，以突出學生的綜合素質和創新、創造、創業能力培養為主線的現代實踐教學運行模式是培養學生知識、能力、素質全面發展的根本保證。在教育過程中，對學生進行工程系統的構思、設計、實施、運行，讓學生在理論的基礎上進行實踐，為其提供更多的工作上的經驗，使學生成為新產品或系統創造和執行過程中的領導者，也使得他們意識到自己工作的重要性。

實施基于實驗過程的評價體系與形式多樣的考核方法考核評價不僅要看學生實驗的結果，更要重視得出實驗結論的過程。比如在中分階段，按課題任務或進度來進行評價，保證每一個評價階段都能讓學生明確已完成的內容、未完成的內容、方案的制訂、改進等。另外， 根據課堂內實驗完成情況，課堂外設計綜合型實驗和創新型實驗的參與項目數以及完成情況，對每一位學生進行綜合評價，使學生通過項目實戰，激發創造性思維，提升發現問題、解決問題的能力。建立科學的評價體系，也引入“第三方（企業/用人單位）”評價機制，通過學校、企業、學生對學生的工程實踐能力進行綜合評價。

4　結語

在地方高校生物工程專業實踐教學中，教師應根據學校應用型人才培養目標和學科專業發展的特點，精心構建實踐教學內容體系，促使學生在實踐操作過程中更加注重實驗操作技能的提高，注意實驗結果的總結與問題討論分析，提高學生的創新思維能力，取得良好的教學效果?！?/p>

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G642.0

B

1671-489X（2016）14-0141-03

*基金支助：廣東石油化工學院生物化學校級精品資源共享課項目以及廣東石油化工學院2015年度校級教研項目與實驗教學改革項目支助，廣東石油化工學院創新實驗區（204376）、校級質量工程項目（214122）支助，以及廣東省高職教改項目（201401011）、廣東高校質量工程項目（粵教高函〔2015〕133號）。

作者：李莉梅，廣東石油化工學院環境與生物工程學院實驗師，主要從事生物化學實驗教學與研究；歐陽樂軍（通訊作者）、韋明肯、韓寒冰、尹愛國、曾霞，廣東石油化工學院環境與生物工程學院（525000）。