生物工程專業實踐教學體系的構建與實踐

伍國強 李善家 鞏慧玲 袁惠君 李志忠

[摘 要]實踐教學體系是高等學校實現工程類專業人才培養目標的重要保證。在多年的實踐探索中，蘭州理工大學生物工程專業構建了以實驗教學、實習實訓、課程設計和創新創業等為主要內容的實踐教學體系，建立了較為完備的校內實驗室以及穩定的校外實習實訓基地，為該專業創新型人才培養搭建了堅實的平臺。

[關鍵詞]生物工程；實踐教學；課程體系；創新能力；人才培養模式

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）06-0031-03

生物工程是一門由微生物學、化學、生物化學、分子生物學、化學工程和信息科學等相互交叉結合而成的新興、復合型的交叉學科[1]。我國生物工程本科專業于1998年設立，至今全國已有300余所高校設立了該專業[2]。20 年來，該專業為我國生物行業及領域輸送了大批人才，為我國的生物產業發展做出了巨大貢獻。

蘭州理工大學是一所具有98年辦學歷史的理工科高校，其生物工程專業于2002年開始招生，在15年的專業建設和發展過程中，始終肩負著為國家和地方發展培養應用型生物高級專門人才的使命。在長期的教學探索和實踐中，其立足國家生物產業發展戰略和“一路一帶”戰略，不斷豐富專業建設內涵，發揮理工科優勢，加強學科交叉與融合，大力推進特色學科建設，累計為國家培養本科人才900余名。

實踐教學是高等學校實現人才培養目標的重要環節，它對生物工程這一工科專業在提高學生綜合素質，培養學生實踐操作能力及創新能力方面發揮著極其重要的作用[3]。筆者以蘭州理工大學為例，介紹生物工程專業實踐教學體系的構建，以期為其他同類院校生物工程專業的建設提供借鑒。

一、確定生物工程專業人才培養目標

根據蘭州理工大學人才培養的總目標和社會區域經濟發展對生物工程專業人才的需求，依據教育部本科專業要求，通過深入行業企業、社會和兄弟院校調研，聘請校外企事業單位專家分析論證，在市場人才需求分析及畢業生跟蹤調查的基礎上，按照工程教育專業認證的理念，我們明確了生物工程專業培養標準，確定了生物工程專業人才培養目標：該專業培養具備化學、生物學和生物工程專業基礎知識、基本理論和基本技能，具有運用所學知識分析和解決生物產業復雜工程問題的能力，能夠在生物工程、生物化工、食品及生物醫藥等相關領域從事新技術和新產品開發、工藝設計、檢驗檢疫、科學研究、教育教學和生產管理等工作，具有創新精神、國際視野和社會責任感的高級專門人才。

培養的學生應具備以下種幾種能力：一是能夠運用化學、生物學與工程學知識，同時考慮經濟、環境保護等因素分析、解決生物及相關領域的復雜工程技術問題的能力；二是具備科學研究及創新能力，能夠在生物工程及相關專業領域開展產品和技術開發、工藝設計及科學研究等工作；三是具備良好的信息獲取及應用、現代工具使用、組織管理和環境適應能力；四是能夠捕捉、跟蹤和適應現代生物工程及相關領域科學技術，具有一定的國際視野；五是具備較強的專業素養和社會責任意識，擁有良好的團隊協作精神和交流溝通能力，具有終身學習能力。

二 、構建生物工程專業實踐教學體系

高校實踐教學體系的構建，應以人才培養目標為依據，以“知識-技能-素質”為主線，將課程實驗、課程設計、認識實習、生產實習、科研訓練等實踐教學環節貫穿于培養學生的全過程，教學內容前后銜接、循序漸進、層次分明，有明確的教學要求和考核目標[4][5]。在多年的實踐和探索中，蘭州理工大學生物工程專業構建了以實驗教學、實習實訓、設計教學和創新創業等為主要內容的實踐教學體系（見圖1）。

（一）實驗教學

實驗教學由課內實驗和單獨設課實驗兩部分組成。生物工程專業含有課內實驗的課程有機械設計基礎、電工學導論、化工原理、無機及分析化學、有機化學、物理化學和普通生物學等7門課程，總計78學時。課內實驗一般為隨課實驗，主要是讓學生對所學基本知識、基本理論進一步加深理解和記憶。單獨設課實驗包括大學物理實驗、生物化學實驗、微生物學實驗、細胞生物學實驗、生物工藝與分析實驗、基因工程與酶工程實驗和生物分離工程實驗等7門實驗課程，總計216學時（見表1）。實驗課程一般在學校公共實驗室或專業實驗室進行，分別在第4～7學期開設，實驗項目從簡單到復雜、從基礎到專業，循序漸進。在實驗內容的安排上，除大部分驗證性實驗外，還有一定量的綜合性和設計性實驗，這在保證基本實驗技能和基本方法培養的同時，有益于提高學生獨立實驗和解決問題的能力。

（二）實習實訓

實習實訓包括金工實習、認識實習和生產實習等教學環節，總計7學周。金工實習在第3學期開設，一般在校內實訓基地進行，主要培養學生的工程素養和工程實踐能力，體現學校的特色。認識實習在第5學期開設，是生物工程專業的一個承上啟下的教學環節，一般在校外實習基地進行，通過組織學生對生物企業或公司進行參觀學習，使學生在學習專業基礎課之后對生產實踐和科研有初步的了解，并運用已學到的基礎知識認知生產過程（工藝）中的一些基本原理和設備狀況，從而加強感性認識，為進一步學習專業知識奠定基礎。生產實習在第6學期暑假開設，在4周的實習過程中，要求學生對企業生產的各個環節精耕細作，讓學生“深入企業找問題，帶著目標回學校”。這一方面可以提高學生的實踐動手能力，另一方面也為學生大四階段深入學習專業課程奠定基礎。

（三）設計教學

設計教學系列由化工原理課程設計、專業產品設計、生物工廠課程設計和畢業設計（論文）等教學環節構成，總計22學周。化工原理課程設計和生物工廠課程設計一般在學校課設室進行，通過課程設計，可培養學生綜合運用所學知識解決工程問題的能力，進一步鞏固加深學生所學專業課程的基本理論和知識，使之系統化、綜合化。專業產品設計和畢業設計（論文）一般在學校專業實驗室或指導教師的研究室進行，這是對學生4年所學基礎理論知識、基本技能及學生分析和解決問題能力的綜合檢驗，學生在教師的指導下綜合運用所學知識進行工藝設計或實驗研究，解決實踐中存在的實際問題。這個過程可以培養學生分析問題和解決問題的能力，讓學生完成從事科研工作的初步訓練。

（四）創新創業教育

創新創業主要由開放實驗和科研訓練Ⅰ-Ⅴ組成，在第3～7學期開設，一般在開放實驗室或者專業研究室進行。其以教師科研項目（課題）為載體，讓學生在導師的指導下接受從事專業科研工作的初步訓練，以培養學生分析和解決問題的能力及創新能力，進一步提高學生的綜合素質。其主要教學內容包括參與教師（組）課題調研、文獻檢索、專題研討、專項輔導、實驗（活動）等，教學內容每學期分散進行，根據不同學期學生知識與能力水平進行科學合理的安排。指導教師每學期初提交科研訓練指導計劃，每學期末提交一份總結，學生按要求在教師科研訓練指導計劃書指導下提交一份綜述、報告或實驗分析或總結。

總之，蘭州理工大學生物工程專業實踐教學形成了從基本實驗技能訓練、創新意識能力培養到綜合實驗能力鍛煉的逐層培養體系。該體系優化了學生知識結構，鍛煉了學生獲取知識的能力，增強了學生的實踐能力，提高了學生分析問題、解決問題的能力，培養了學生的適應能力、競爭能力和創新能力。

三、建設完備的校內實驗條件

完備的校內實驗條件是實現人才培養目標的重要保障[6]。生物工程專業所在的學院——生命科學與工程學院擁有省級實驗教學示范中心，該中心設備較齊全，實驗條件較好，能夠滿足生物工程專業學生實踐能力的培養。生物工程專業有3個實驗室：微生物實驗室、生物化學實驗室和專業實驗室，其中生物化學實驗室被評為學校的標準化實驗室。另外，生物工程專業還有7個不同研究方向的研究室，可供本科生進行產品設計、畢業設計、科技創新等實踐教學活動。

四、建立穩定的校外實習基地

實習基地建設是實習教學的前提，實習基地的條件直接影響實習教學質量。近年來，我們積極探索和企、事業單位、科研院所等聯合培養人才的新機制，加強與明顯優勢和鮮明特色的企、事業單位的合作，以產學研合作形式推動校外實踐基地建設。截至目前，我們與省內外30余家企事業單位、科研院所建立了實習基地，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）農墾股份有限公司等。這些校外實習基地的建設，為學生工程訓練和實踐能力的培養提供了廣闊的舞臺。

五、結語

經過的多年的實踐和探索，蘭州理工大學生物工程專業人才培養質量得到大幅提升，學生的考研率和就業率顯著提高。近3年，畢業生考研率平均達到23.5%，特別是2015屆畢業生考研率高達36.8%，位居全校前列。這些考研的學生大部分被浙江大學、武漢大學、西北大學、東南大學、南京大學、西北工業大學、蘭州大學、西北農林科技大學等重點大學錄取。就業方面，每年就業率高達97%以上，高于同類院校的就業率，培養的學生得到了用人單位的廣泛好評。在學生科技創新方面，先后有100余名本科生獲得各類創新創業項目的支持，40余名本科生獲得國家級、省級、校級競賽獎勵。2014年，教研項目“地方高校生物工程及相關專業創新型本科生培養的實踐教學體系構建與實施”獲得甘肅省教學成果三等獎。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李自剛. 基于生物工程專業分析的學科專業建設探討[J]. 河南化工，2016（7）：62-64.

[2] 劉立明. 生物工程專業實踐教學體系構建與實踐[J]. 廣東化工，2010（1）：179-180.

[3] 謝火木，劉李春，鐘杰，翁挺. 構建“一體四翼”實踐教學體系 加強本科生實踐創新能力培養[J].中國大學教學，2017（8）：40-44.

[4] 余有貴，曾傳廣，王放銀，趙良忠，曹智華. 地方院校生物工程專業實踐教學體系的創新與實踐[J]. 今日湖北：理論版，2007（2）：100-101.

[5] 吳劍榮.高等學校生物工程專業教學改革：從生物產業發展和大學生就業分析探討[J].教育教學論壇，2014（23）：42-44.

[6] 張藝，郭艷，楊華，王岳，周浩，路福平. 生物工程特色專業實踐教學體系的構建[J].中國輕工教育，2010 （6）：73-75.

[責任編輯：陳 明]