地方本科院校生物化工大實驗課程改革

劉曉霞，羅小芳，廖云輝，王宗成，覃佐東 (湖南科技學院化學與生物工程學院，湖南 永州 425199)

0 引言

自2015 年教育部、國家發展改革委和財政部聯合印發《關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見》以來，地方高等院校向應用型轉變已正式進入實施階段。地方本科院校承擔著為地區及周邊區域經濟提供技術服務和應用創新型人才培養的任務，如何樹立高素質復合應用型人才培養的理念和探索符合地方區域產業結構和行業特色發展需要人才的培養模式已迫在眉睫[1]。當前，已建成的大規模高等教育體系在推動我國的現代化建設過程中起著重要的作用。隨著經濟的快速轉型發展，使人才供需結構發生重大的變化，經濟結構進行了調整，產業升級的步伐不斷加快，推動了社會文化建設的不斷進步，尤其是實施的創新驅動發展戰略，這使得高等教育的結構性矛盾日益凸顯，存在畢業生就業難、就業質量低等問題。而生產服務于一線緊缺的復合型、創新型和應用型人才的培養的體制機制仍需要繼續完善，人才培養的結構和質量與產業升級和經濟結構調整的要求需要繼續適應。因此，只有找準轉型發展的突破口和著力點，才能增強地方高校服務區域經濟社會發展的能力。隨著生命科學技術的不斷突破，為人類面臨的食品、能源、資源、環境和健康等重大問題的解決提供了積極有效的措施，因此，國家和地方政府都已將生物產業作為未來經濟發展的主導產業[2-6]。近年來，生物技術產業在全球的產值成倍數增長的趨勢，而我國特別是改革開放以來其發展已進入了一個嶄新的階段，這使得對生物工程相關專業應用型人才的需求不斷增加[7]。因此，地方本科院校生物工程專業應用人才培養的目標是：依托原有生物工程專業優勢，結合地方特色資源，注重生物工程理論知識與地方區域產業結構和行業特色相適應的應用能力的培養，使得培養的人才能在地方經濟社會發展和產業改造中發揮作用。

生物化工是生物技術、化學和工程學等多個學科交叉融合研究領域，是有生物體或者具有生物活性的物質參與過程中的基本理論與工程相關技術[9-10]。它是一級學科化學工程與技術重點發展的二級學科分支之一，在實現生物技術產業化的過程中起著重要作用[11-13]。實驗教學不僅是理論課程內容的拓展和延伸，更是高等院校生物工程專業高素質綜合應用型人才培養的重要環節之一。實驗課形式的實踐教學通過培養學生實驗操作技能和發展能力，強化理論教學與實驗實訓教學的結合。生物化工大實驗是對學生進行生物化工領域基礎知識和專業技能的系統性訓練，以往的課程內容設計存在創新乏力、跨學科交叉不足和科研與教學融合少等現象，導致課程教學和專業建設難以反映學科發展的前沿，不能更好適應區域經濟社會發展對復合型應用人才的需求。人才培養模式的變革是地方本科院校向應用型轉變的核心，而教學內容的設計是人才培養模式變革的關鍵因素之一。我校為地方本科院校，結合永州豐富的農業資源形成有地方特色的教學與科研體系是我校向應用型大學轉變的關鍵。本文以生物工程專業的生物化工大實驗教學為例，探討基于課程內容設計的地方本科院校應用人才培養的教學改革。

1 地方本科院校生物實踐教學現狀

專業實驗教學是實現培養高素質綜合應用型人才教學目標的重要載體，然而“實踐操作能力差”是目前地方本科院校生物類畢業生普遍存在的問題，除受實驗條件、學生實踐操作機會少和師資交叉整合不夠等客觀因素影響外，其課程內容的設計也存在很多問題，主要包括：(1)實驗教學條件落后于實際教學的需求。部分教學儀器設備陳舊和不足，現有的教學設備和耗材不能滿足實際教學的需求，導致實驗課多為教師的“演示課”，學生自己動手操作的機會很少。(2)教學大綱制定不合理，存在與實際教學相脫離的現象。部分實驗項目的內容充實，受實際的實驗教學條件所限不能完全開出，有些實驗內容簡單，計劃課時超出實際教學時，致使學生動手和科研能力的提高效果有限。(3)學生考核機制不完善[14-15]。以學生實驗報告和平時考勤作為學生實驗成績的主要評價指標的方式缺乏相對客觀性，部分學生做實驗時不認真、學習態度不端正，實驗報告存在抄襲和撰寫不規范的現象，導致實驗成績得分高而實踐動手操作能力差的情況突出。

2 生物化工大實驗教學改革的探索

針對課程內容的設計存在的問題，結合自身的教學實踐，我校生物化工大實驗課程進行了5 個方面教學改革的嘗試。

2.1 更新教學內容，完善課程結構

生物化工是以實驗研究為基礎，通過實驗教學使學生不僅能鞏固和強化所學習的專業理論知識，還能提高基本實驗操作、綜合分析和解決問題的能力，進一步培養創新性思維。以往生物化工大實驗的課程內容設計缺乏整體連貫性和實驗項目更新不及時，滯后于地方生物產業的發展，限制了學生實踐動手能力和創新性精神的培養。為使實驗教學內容與應用型人才的培養相契合，我校組織生物學、醫藥學和化學等專業的教師共同編寫實驗教材，將教師的最新科研成果融入到實驗課程內容設計中，通過結合地方特色生物資源構建以突出基礎、注重實踐操作能力和科研素質培養為特點的課程體系，引入生物學領域的新技術和新方法，激發學生對生命科學探索的興趣和愛好，使學生盡快掌握專業前沿知識。

2.2 充分利用現有實驗教學條件，體現地方特色

將教師的科研與專業實驗課程相結合是地方本科院校綜合應用型人才培養的基本方式，這不僅能在充分利用學?，F有的硬件條件下保證實驗課程教學內容的先進性及新穎性，還能使教師和學生共同組合成一個致力于尋求科學真理的學術共同體。永州是湘南地區的農業大市，擁有豐富的生物資源，在實驗內容的選擇上立足于永州地方特色資源，開設的生物多肽活性研究、生物多肽洗手液的制備、葛根素的提取和純化、葛根素的改性研究實驗、酵母發酵過程中培養參數的測定、油茶果殼中纖維素的提取和生物質材料的制造與分析等都是源于教師的省部級以上研究課題的科研成果。通過結合地方特色資源與教師科研協同培養應用型人才，不僅能解決實驗室儀器設備不足問題，還能提高學生的學習興趣。

2.3 跨學科教師承擔教學，豐富教學手段

以往的生物化工大實驗都是由生物專業的教師承擔教學，所開設的實驗內容較單一，驗證性實驗較多，綜合性和設計性實驗項目少，導致學生缺乏學習積極性，教學效果較差，束縛了學生主動學習能力和創新性能力的發展。因此轉變教學方式，啟發學生思維、激發主動探索、提升實踐操作能力和綜合素質是當前生物化工大實驗的當務之急。我校建立以學生為主體的“學生自由選擇+自主設計+分組討論+綜合訓練”教學模式，并組織擁有生物學、醫藥學和化學等相關研究背景的教師團隊承擔生物化工大實驗的教學，打破不同學科間的壁壘以豐富學生的知識層面，全面開展實驗項目的理論和實踐教學，提升學生的綜合應用能力和人才培養的質量。

2.4 合理分組，提高教學和科研水平

生物化工大實驗教學采用分組的方式進行，現有的班級人數一般在30～45 人左右，單憑一位教師指導不過來，導致實際教學效果不理想。我校充分尊重學生意愿，由3～4 個學生自愿組成一個實驗小組，最后在小組的基礎上將整個班級分為2 個大組，分別由不同專業背景的教師共同交叉指導。除開設相同實驗內容的項目外，開放性實驗項目學生均以小組為單位組合成一個小型科研團隊進行自主選題，在教師指導下學生進行合作調研、利用網絡和圖書館進行相關文獻資料的查詢、分析整理歸納所搜集的文獻資料、提出實驗設計方案、動手完成實驗、對實驗結果進行分析與討論、規范撰寫實驗報告和研究論文等學習過程。通過開放實驗項目的師生互動討論、方案的構思與設計、實驗操作的開展、結果的分析與討論、實驗報告及研究論文的撰寫過程，引導學生主動去學習，使學生對待生物化工大實驗課程由“要我學”轉變為“我要學”，提高學生的學習積極性、科研能力和團隊合作精神。

2.5 完善考核機制

結合我校生物化工大實驗的教學實踐情況，完善并形成科學的平時成績(60%)和期末考試成績(40%)的課程成績評價方法。實驗報告是一種用于描述、記錄整個實驗開展的過程與結果的科技文體，同時也是平時成績的重要組成部分，其評定主要包括實驗報告的撰寫是否認真規范、客觀記錄實驗結果和撰寫實驗討論等基本內容。平時成績的考核除實驗報告外，還增加開放實驗項目的報告答辯及可行性分析等方式，通過組內自評和組間互評等多種評定方法相結合促進學生學習形式的多樣化，轉變學生的學習態度。期末考試由理論和操作考試兩個部分組成，并采用隨機抽取考題的形式。理論考試以實驗小組為單位隨機抽取2 項簡答題，組內同學共同討論完成考題作答，按分組打分；操作考試每人完成1～2 項實驗基本操作，根據每個學生操作的熟練程度及實驗結果記錄與分析給予打分。通過期末考試，使學生對生物化工大實驗課程的基礎理論知識和操作技術起到鞏固的作用，學生的應用能力得到一定的提升。

3 教學實踐效果

3.1 豐富學生的知識層面，提高學生利用理論知識分析和解決問題的能力

跨學科教師承擔教學后，生物化工大實驗打破了不同學科之間的界限，將生物學、醫藥學和化學等專業的科學和思維方法相融合，體現了多學科的知識和技能的交叉及綜合運用，使學生在碰到實踐問題時思維不僅局限于某一門課程或學科領域，從而更利于形成生物技術、化學和工程學的整體概念。特別是在開放性實驗項目的自主選擇上，學生要對項目從團隊的協作、資料的查閱、方案的設計、可行性分析、項目的開展、結果的分析與討論、實驗報告和研究論文的撰寫等整個學習過程涉及的相關理論知識需有深入理解，才能制定合理可行的實驗方案，以提高學生分析和解決問題的綜合能力。

3.2 激發學生的科研興趣，促進創新性應用人才的發展

生物化工大實驗的教材是由我校教師編寫實驗教材，開設的實驗內容源于教師的省級以上科研項目，同時結合地方特色生物資源，學生主動學習積極性很高，由原來的“要我學”轉變為“我要學”。在實驗課程結束后，部分學生對科研產生了極大的熱情，主動聯系任課教師進行后續的研究。學生通過實驗課程的學習進行舉一反三，對生化產品開發和生產的過程有了感性的認識，為畢業后從事生物專業相關工作打下良好的基礎。

3.3 初步建立了教師科研與專業實驗水平相促進的模式

生物化工大實驗開設的專業實驗內容都是建立在教師科研課題的基礎上，由于任課老師對實驗項目內容和學科研究前沿非常熟悉，在指導學生實驗過程中對學生可能會出現的各類問題有充分把握。通過與學生的深入探討，引導學生發現、分析和解決問題，從而提高實驗課程的教學效果。另一方面學生在參與教師的科研項目工作中，隨著實踐操作的進一步深入新問題將不斷呈現，由此激發學生獲取新知識和探索科學奧秘的熱情，對專業實驗課程的教學也起到了事半功倍的效果。

4 結語

我校通過生物化工大實驗課程內容設計的教學改革，構建了培養服務地方區域經濟社會發展的創新型應用人才的課程體系、教學內容、技術操作和方法。綜合性、設計性和開放性實驗項目的開展突出對生物工程專業學生創新思維、實踐動手能力、分析和解決問題等綜合素質的培養，拓寬學生自主學習的領域和踐行以學生綜合能力培養為核心的教學理念，進一步推動我校向應用性大學建設的轉變和人才培養質量的提高。盡管我校生物化工大實驗的課程改革取得了一些經驗但教改的路程還很長，仍需在教師自身的專業水平和業務能力的提高以及生物專業實驗室的硬件設備條件完善的前提和保障下，通過不斷研究與實踐，探索出適合我校生物工程專業特色的對學生綜合應用能力培養的教學模式，以滿足現代生物產業對生物工程專業人才的需求。