生物工程專業人才培養的跨學科融合教育研究

摘"要：本文旨在探討生物工程專業人才培養過程中跨學科融合教育的實施策略及其效果。在當前科學技術日新月異的背景下，生物工程作為融合生物學、工程學等多學科知識的交叉領域，對人才培養的跨學科能力提出了更高要求。本文首先分析了生物工程專業人才培養的現狀與問題，進而提出了構建跨學科融合教育體系的必要性；其次詳細論述了跨學科融合教育的實施路徑，包括課程設置、實踐教學、師資建設等方面的改革建議；最后通過實證研究，驗證了跨學科融合教育在提升生物工程專業學生綜合素質和創新能力方面的積極作用。本研究不僅為生物工程專業教學改革提供了新的思路，也為培養具備跨學科素養的生物工程人才提供了有益的參考。

關鍵詞：生物工程；人才培養；跨學科融合

中圖分類號：G640

近年來，基因測序［13］、基因合成［45］、基因編輯［6］等底層技術發展迅猛。與生物技術密切相關的分子生物學、發育生物學等基礎理論研究也進展迅速，如基因操作技術［7］、胚胎克隆技術［8］、基因治療技術［9］等取得了一系列重大突破。生物技術是一個高度專業化的領域，也是高度創新的領域，需要從業人員具備扎實的基礎知識，掌握先進的生物技術技能。同時，從業人員需要不斷更新自己的知識和技能體系，探索新的技術方法和應用領域，推動生物技術不斷進步和應用；需要具備強烈的社會責任感，遵守科研道德和行業規范，尊重生命、保護環境，積極推動生物技術的健康發展。生物技術行業涉及多個學科領域，如生物學、醫學、化學、計算機科學等。將不同學科的知識和技術進行有機融合，解決復雜的生物技術問題是生物工程專業學生培養的難點之一。

跨學科融合可以綜合運用多學科的知識和方法，從而產生創新的技術解決方案，推動生物技術領域的突破性進展。跨學科融合教育有諸多優勢［10］，具體內容如下。

（1）可以使學生接觸到不同學科的知識和思維方式，拓寬他們的知識視野。這有助于培養學生的綜合素質和創新能力，使他們能夠更好地適應生物技術行業的需求。

（2）可以培養學生的跨學科素養，使他們具備綜合運用不同學科知識解決問題的能力。這種能力在生物技術行業中尤為重要，因為許多問題都需要綜合運用多個學科的知識來解決。

（3）可以激發學生的創新思維，使他們能夠從不同的角度思考問題，提出創新的解決方案，這對于生物技術行業的創新發展具有重要意義。隨著生物技術行業的快速發展，對高素質、專業化人才的需求日益迫切。跨學科融合教育可以培養出具備跨學科素養、創新能力和綜合素質的生物工程人才，滿足行業的需求。

本文針對當前生物工程專業教育中跨學科融合的現狀與不足進行分析，明確存在的問題和挑戰。研究國內外成功的跨學科融合教育案例，提煉其成功的關鍵因素和教育模式。結合生物工程專業的特點和行業需求，提出針對性的跨學科融合教育策略和方法。本研究不僅為生物工程專業提供教育改革的方向，也為其他工程類專業或綜合性大學的教育改革提供有益的參考和借鑒。通過實施跨學科融合教育，可以提升生物工程專業人才的國際競爭力，為我國在全球生物技術領域的地位提升做出貢獻。

一、生物工程專業跨學科融合教育的理論基礎

跨學科融合教育是一種新型教育模式，它打破了傳統學科的界限，將不同學科的知識、方法、思維方式等進行有機結合，以促進學生對知識的全面理解和應用［11］。這種教育模式旨在培養學生的綜合能力，包括創造力、合作精神和問題解決能力等，使學生能夠更好地適應復雜多變的社會環境［12］。

跨學科融合教育的理論基礎主要包括知識整合理論和系統論，這些理論為跨學科融合教育提供了堅實的理論支撐和指導。知識整合理論強調知識的相互關聯和整合，認為知識不是孤立存在的，而是相互依存、相互影響的。在跨學科融合教育中，知識整合理論主要體現在以下幾個方面。

（1）知識的交叉融合。不同學科之間的知識存在交叉和融合，通過跨學科的學習和研究，可以將不同學科的知識進行有機結合，形成新的知識體系。

（2）知識的綜合應用。知識整合理論強調知識的綜合應用，認為學生應該能夠運用所學知識解決實際問題。在跨學科融合教育中，學生需要綜合運用不同學科的知識和方法，解決實際問題，從而提高其綜合素質和能力。

（3）知識的深度理解。知識整合理論鼓勵學生深入理解知識，掌握知識的本質和內在聯系。在跨學科融合教育中，學生需要通過跨學科的學習和研究，深入理解不同學科之間的內在聯系和相互作用，從而更好地掌握和應用知識。

系統論是研究系統結構、行為、功能及其演變規律的科學理論。在跨學科融合教育中，系統論主要體現在以下幾個方面。

（1）系統的整體性。系統論認為系統是由多個要素組成的有機整體，這些要素之間相互聯系、相互作用，共同構成系統的整體功能。在跨學科融合教育中，學生需要將不同學科的知識看作一個整體系統，理解它們之間的內在聯系和相互作用，從而更好地掌握和應用知識。

（2）系統的動態性。系統論強調系統的動態性和變化性，認為系統是一個不斷發展和變化的過程。在跨學科融合教育中，學生需要認識到知識的動態性和變化性，不斷更新自己的知識和技能，以適應社會的快速發展和變化。

（3）系統的開放性。系統論認為系統是一個開放的系統，與外界環境存在物質、能量和信息的交換。在跨學科融合教育中，學生需要保持開放的心態，積極吸收和借鑒不同學科的知識和方法，不斷拓寬自己的知識視野和思維方式。

二、生物工程專業跨學科融合教育的現狀分析

跨學科融合教育在生物工程專業中逐漸得到應用。生物工程專業已經引入了如“生物信息學”“生物醫學工程”等跨學科課程，能夠為學生提供更為全面和深入的學習體驗。通過整合不同學科的知識和方法，使學生能夠在學習過程中形成更為完整和系統的知識體系。

盡管跨學科融合教育在生物工程專業中取得了一定的成效，但仍面臨諸多挑戰和問題。

（1）師資力量不足，缺乏跨學科背景的教師。當前，許多生物工程專業的教師主要在自己的專業領域內擁有深厚的學術背景，但缺乏跨學科的知識和經驗。這導致在教授跨學科課程時，教師可能難以全面、深入地講解和引導學生。實驗教師隊伍力量薄弱：在生物工程專業中，實驗技術人員往往扮演著重要的角色。然而，由于實驗技術人員聘用要求較低，他們的地位和待遇相對較低，這導致實驗教師隊伍建設面臨困難，難以吸引和留住具有豐富實踐經驗和技術能力的實驗人員。

（2）教學資源缺乏，跨學科教材建設滯后，實驗設備更新和維護困難。由于跨學科融合教育在生物工程專業中的實施時間相對較短，相關的教材建設尚未完善。現有的教材往往難以滿足跨學科教學的需求，需要不斷更新和完善。生物工程專業的實驗課程需要大量的實驗設備和器材。然而，由于資金和技術等方面的限制，一些高校難以及時更新和維護實驗設備，導致實驗教學質量受到影響。

（3）學生認知度不高，對跨學科融合教育的重要性認識不足，難以適應跨學科學習的挑戰。一些學生認為生物工程專業主要是學習生物學和工程學的知識，對跨學科融合教育的意義和價值缺乏認識，這可能導致學生對跨學科課程的學習興趣和動力不足。跨學科融合教育需要學生具備較高的綜合素質和創新能力。然而，由于傳統教育體制的影響，一些學生可能習慣于被動接受知識，缺乏主動學習和探索的精神，這可能導致他們在跨學科學習中面臨較大的挑戰和困難。

三、生物工程專業跨學科融合教育的實踐探索

實踐教學環節實施時，應先進行組織動員，向學生介紹實踐項目的背景、目標和意義，激發學生的參與熱情。組織學生分組，明確各組的任務分工和協作要求。學生在教師的指導下，按照實踐項目的計劃和要求開展實驗或實踐活動。教師定期組織學生進行項目進展匯報和討論，及時發現和解決問題，鼓勵學生發揮主動性和創造性，嘗試新的方法和思路，培養創新精神和實踐能力。在項目實施過程中，組織中期檢查，評估學生的實踐成果和進展情況。根據檢查結果，及時調整項目計劃和實施方案，確保項目能夠順利完成。在項目結束時，組織結題驗收，對學生的實踐成果進行全面評價和總結。鼓勵學生將實踐成果轉化為學術論文、研究報告或發明創造等成果形式，并進行展示和交流。最后，通過問卷調查、座談會等方式收集學生對實踐教學的反饋意見。認真分析學生的反饋意見，找出實踐教學中存在的問題和不足。針對問題和不足，制定改進措施和方案，不斷提高實踐教學的質量和效果。

在生物工程專業跨學科融合教育的實踐探索中，建立評價體系與激勵機制是至關重要的，它們可以推動教育的持續發展，激發學生的創新能力和實踐動力。首先，需要明確跨學科融合教育的評價目標，包括學生的跨學科知識掌握程度、創新能力、實踐能力和團隊協作能力等。其次，設計多元評價指標。通過考試、作業、項目報告等方式評估學生對跨學科知識的掌握情況；通過科研競賽、創新實驗、項目設計等活動評估學生的創新能力和思維水平；通過實驗操作、實習實訓、社會實踐等方式評估學生的實踐能力和動手能力；通過團隊項目、小組討論等方式評估學生的團隊協作能力和溝通能力。除了結果性評價外，還應注重過程性評價，關注學生在學習過程中的表現、進步和反思，為學生提供及時的反饋和指導。還可以邀請企業、行業專家等外部評價主體參與評價，從行業和社會的角度評估學生的跨學科能力和素質。

為提高學生的積極性和配合度，還建立激勵機制。設立獎學金、優秀項目獎、創新實驗獎等獎項，對在跨學科融合教育中表現優秀的學生進行表彰和獎勵，激發他們的學習積極性和創新動力。同時，將跨學科課程納入學分體系，鼓勵學生選修跨學科課程，提高他們的跨學科知識水平和綜合素質。建立導師制度，為學生提供個性化的指導教師，幫助他們解決學習和科研中的問題，促進他們的成長和發展。學校也要為學生提供豐富的學術資源和實踐平臺，如實驗室、圖書館、科研基地等，滿足他們的學習和科研需求。另外，還要加強與其他學院、企業和研究機構的合作與交流，為學生提供更多的學習和實踐機會，拓寬他們的視野和思路。

評價體系和激勵機制的建立不是一蹴而就的，需要隨著教育的發展和變化進行持續改進和完善。可以充分利用現代信息技術手段，收集和分析學生的學習和科研數據，為評價體系和激勵機制的優化提供數據支持。學校和教育部門應加強對跨學科融合教育的引導和支持，提高師生對跨學科融合教育的認識和重視程度，推動其深入發展。通過以上措施的實施，可以建立一個科學、全面、有效的評價體系和激勵機制，為生物工程專業跨學科融合教育的實踐探索提供有力保障。

四、生物工程專業跨學科融合教育的展望與建議

生物工程作為一門綜合性極強的學科，未來將更加注重與醫學、計算機科學、物理學、化學、材料科學、環境科學等多學科的交叉融合。這種交叉融合將促進生物工程技術的創新，拓寬研究視野，為解決復雜問題提供新思路。隨著合成生物學、基因編輯、生物信息學等技術的快速發展，生物工程專業將更加依賴于跨學科研究。這些技術的發展不僅要求工程師具備深厚的生物學背景，還需要其掌握多領域的知識。隨著全球化的深入發展，生物工程專業將深入與國際接軌。通過積極引進國際先進的教育理念和教育資源，鼓勵學生參與國際交流、合作研究和國際競賽等活動，提高學生的國際競爭力和跨文化交流能力。跨學科融合教育不僅助力學生的學術研究，還支撐學生的終身學習和職業發展。高校將為學生提供更多的職業規劃和就業指導服務，幫助學生了解行業動態和市場需求，制定合適的職業發展規劃，實現個人價值和社會價值的最大化。

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課題來源：基于農副產品生物轉化與資源化利用的新農科建設研究與實踐，河南省新農科研究與改革實踐項目（NO.2020JGLX143）

作者簡介：劉超英（1992—"），女，漢族，河南安陽人，博士研究生，講師，主要從事動物生殖障礙與納米藥物研發。

*通信作者：李恩中（1974—"），男，漢族，河南駐馬店人，博士研究生，教授，研究方向：生物工程。