生物工程专业实践教学体系的改革与探索

生物工程专业实践教学体系的改革与探索⁽¹⁾

林建国　王常高　蔡　俊　胡家俊

（湖北工业大学生物工程学院，湖北武汉430068）

摘　要：生物工程专业应用性强，对学生的实践能力和创造能力要求高。本文分析了生物工程专业实践教学的现状及暴露出来的问题，提出了优化实践教学体系的基本思路和具体实施办法，改变了实践教学依附于理论教学的人才培养模式，重新构建了一套科学高效的实践教学体系。通过实践教学的改革，教学质量得到明显提高，学生工程能力得到明显加强。

关键词：生物工程　实践教学　人才培养

1　引　言

生物工程是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科。它是以生物学（特别是其中的微生物学、遗传学、生物化学和细胞学）的理论和技术为基础，结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术，充分运用分子生物学的最新成就，自觉地操纵遗传物质，定向地改造生物或其功能，短期内创造出具有超远缘性状的新物种，再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养，以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能的一门新兴技术。生物工程作为21世纪的前沿学科，主要以生物技术为主导推动着社会经济的迅速发展，依赖于生物技术的产业已经成为经济发展的重要支撑点。因此，各大院校纷纷开设生物类专业，以顺应社会的发展。生物产业前景广阔，但是生物类专业学生的就业却不如人意。例如，许多毕业生很难适应工厂生产，只好转而从事非本专业的工作。究其根本原因，主要是因为学生在动手能力、创新能力、工程实践能力等方面有所欠缺，不能满足社会对生物工程领域人才的要求。

湖北工业大学生物工程专业是湖北省品牌专业和国家特色专业，是湖北工业大学彰显轻工特色的专业，其主要依托于发酵工程教育部重点实验室、工业微生物湖北省重点实验室、湖北省食品发酵工程中心等研发平台。通过近几年的改革和实践，湖北工业大学生物工程专业的人才培养形成了以发酵工程为主线，坚持“以深化教学改革为动力，不断优化人才培养方案；以课程建设为纽带，促进师资队伍建设；以培养创新人才为目标，改革实验实践教学体系”的指导思想，加强专业基本建设，初步形成了“重视生物科学的基础教育，强化下游技术的工科专业建设，注重现代生物技术的融合渗透，实现传统发酵工程的改造提升”的优势与特色。

2　生物工程专业实践教学体系发展及其现状

2.1　实践教学在整个教学体系中的地位

“实践才是工程专业的根本”已成为国际高等工程教育界的共识。国家中长期教育改革和发展规划纲要指出，高等教育要以提高人才培养质量为中心，支持学生参与科学研究，强化实践教学环节。

在人才培养层面上来说，实验技能是生物技术发展和生物工程产品开发的第一推动力，实践能力也是衡量一个工程技术人才能力的重要标准。生物工程专业实践教育的目的不仅是为了巩固专业课理论知识，学以致用，更重要的是，要培养学生的动手能力、独立思考能力、创新思维和团队精神。生物工程专业培养出来的人才应具备扎实的理论基础，同时受过严格的实验技能训练，熟悉生物工程工艺原理及过程，了解生物工程设备原理及控制。实践教学是理论教学的进一步延伸，更是理论教学的归宿。

从经济发展层面上来说，生物工程技术的原理、方法随着生物工程学科的发展而日新月异，如果我们培养的工程技术人员不具备与时俱进的创新能力和实践能力，那么在研究中便不可能有技术性的突破，无法进行技术革新适应日新月异的科技进步趋势，这将制约一个国家经济的发展。

所以，实践教学在整个教学过程中占有重要地位，是培养人才的重要手段，也是促使知识向能力、素质转化的有效途径，有着理论教学不可替代的作用。生物工程专业的实践教学更是教学环节中的中心环节，也是培养应用型人才的关键，因此，加强实践教育环节改革已迫在眉睫。

2.2　国内高校对实践教学改革的探索与实践

高校的人才培养欲与社会接轨，就必须注重培养学生的实践能力。合肥工业大学主张在专业方向课程设计教学过程中培养学生的综合设计能力、创新能力，该措施实施后，显著提高了课程的教学质量。吉林农业科学学院通过整合部分专业课程内容，改革原有专业课程体系，构建了生物工程综合实践教学创新体系，对生物工程综合实践的教学内容、教学方法和手段、实践教学考核方法进行了改革。西南石油大学则从实验室建设、教学手段、课外活动等方面对生物工程专业实践性教学环节中实验、实习和工程设计进行了改革，并取得了喜人的成就。

湖北工业大学在吸取兄弟院校改革经验的基础上，结合学校实际，在已制定的生物工程专业人才培养方案的框架下，构建了新的实践教学质量保证体系，对于提高学生的动手能力、创新精神与工程实践能力，具有十分重要的意义。

2.3　实践教学在改革中暴露出的问题

实践教学是与理论教学紧密联系，是相对于理论教学独立存在的一系列教学活动的总称。随着经济发展，技术革新，现有的实践教学体系开始不能满足社会对创新型人才的需要，暴露出了许多制约人才培养、阻碍科学进步的问题。目前，我国实践教学体系暴露出来的主要问题有以下几个方面。

（1）对实践教学缺乏足够重视，实践教学教育思想不成熟，表现为教师对实践教学的重视度不一致，导致教学质量参差不齐。学生缺乏实践观念，走马观花，参观者多，实践者少，难以达到预期的教学效果。

（2）生物工程教学缺乏系统性，实践教学体系缺乏整体性。学生的理论知识满足不了实践需要，知识结构不完善，难以独立完成实习任务。

（3）实践内容陈旧，教学内容脱离实际。

（4）实践教学学时少，训练强度不够。

（5）教学资源稀缺，工厂实习未得到落实，教学计划与教学实施相距甚大。

因此，摸索出一套适合新时期的实践教学模式，尤其是制定出一套行之有效的实践教学标准化操作流程，对于提高实践教学的效果是毋庸置疑的，也是目前实践教学改革的发展趋势。

3　生物工程实践教学的改革与探索

3.1　优化实验课程体系，提高实验教学质量

以建立学生知识的系统性，提高学生解决实际问题的能力为总体思路，合理制定实践教学方案，完善生物工程专业实践教学体系，是培养学生工程实践能力的关键。为了优化实践教学体系，提高实践教学质量，采取了以下具体措施。

1.转变教师教育思想，深化学生实践学习观念

实践教学改革首先应该从指导思想入手，深入实践学习的学习观念，确保教学质量。虽然教师对实践教学的重要性已经是耳熟能详，但是在实际教学过程中，依然对提高学生的实践能力缺乏足够重视，实践教学常常依附于理论教学而存在，不利于学生工程实践能力的培养。

2.实现专业课程的系统化，提高学生实践实习能力

生物工程专业涵盖的知识面广，各学科既有区别又有交集，在解决实际问题时，需要学生具有扎实的理论基础。为了培养学生解决实际问题的能力，必须强调知识的系统性，使学生对实验过程有全局观念，联系知识的应用，为学生的实践学习奠定基础。因此，各大学院应对生物工程专业课程进行调整和改革，将生物化学、微生物学、分子生物学、基因工程、生物工程工艺原理、生物工程设备、生化技术、发酵工厂设计概论、专业分析等专业课设置成一个有专业特色的教学系统，紧密联系各学科，科学安排课时，系统地开设实验课。

3.建立实践、实习标准化流程，确保学生的实习效果

为建立实践教学标准化流程，完善实践教学体系，湖北工业大学生物工程专业将整个实践教学系统划分为基础实验、专业实验、综合实验、认知实习、生产实习、毕业设计6个阶段，并将各个阶段有机联系起来，成为一个独立的教学系统，有计划、有层次地对学生进行训练。

基础实验阶段，以促使学生掌握基本实验方法，巩固理论知识为目标，对学生的基本实验操作进行集中训练。专业实验阶段，增加探索性实验的比重，培养学生的钻研精神和创新精神。综合性实验阶段，以培养学生解决实际问题的能力为目标，培养学生的综合实验能力。认知实习阶段，主要以工厂参观为主，让学生了解工厂的生产流程，促使学生找出自身知识结构的不足之处，有目的地完善自身的知识系统。生产实习阶段，学生以小组为单位，分配到车间，与车间工人、技术人员一起工作。毕业设计阶段是对学生四年学习成果的考察，其形式多样，可依照学生的兴趣选题。

4.完善学生考勤制度，优化教学评估系统

优化教学评估系统是指学校成立实践教学专门管理小组，对校内外学生实践进行管理，完善考勤制度，确保实践教学流程的健康运行。

5.建立开放和半开放实验室，鼓励学生进入实验室

这一举措是指学校选择性开放一些实验室，在实验室管理制度的约束下，允许学生进入实验室进行观摩、实验，对学生进行仪器操作的培训，提高学生的实验技能。学生经过培训后，实验技能得到了很大提高，在“湖北省首届实验技能大赛”中，该校多名学生参赛并获奖。

3.2　建立校内模式化产品生产基地和校外工厂实习基地

这一举措是指整合校内教学资源，联系学校分子生物学实验室、发酵工程实验室、膜技术研究所，建立校内模式化产品生产基地。基地建成后，学校将有能力完成生物产品的研发和生产，可让在校学生在最短的时间内熟悉生物产品从研发到生产的全部过程，实现理论和实践的无缝对接，培养学生的工程实践能力。

同时，学校还与校外工厂合作，建立实习基地和研究基地，定向培养专业人才，并成立专项管理小组，聘用技术和管理顾问，确保基地的健康运行。

3.3　鼓励和指导学生参加课外科研活动

大学生科技立项是一种鼓励学生进入实验室，参与科学研究的良好的教学形式。学生可根据兴趣和实验室条件，选择指导老师，自主撰写项目申请书，经学校批准，便着手实验，结题后，还可发表科研论文、申请专利。为确保有更多学生在该活动中受益，学校增加了科研项目和科研经费，支持学生的科学研究，同时鼓励老师对学生的课外科研活动进行指导。

在开展大学生科技立项活动以来，许多学生拥有了自己的研究成果。例如，该校学生的科研项目“湖北省特色资源——小龙虾制备甲壳素-壳聚糖的清洁生产工艺”，获得了湖北省第八届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛“特等奖”。

3.4　以科研促进实践教学，以教学协助科研

这一举措是指老师邀请本科生进入实验室，协助老师或研究生进行科学研究活动。各实验室老师可根据实验室资源，选聘本科生成为实验室助理，为学生建立广阔的科研平台。学生可以通过这种方式学习最新的实验方法，了解最新的学术动态，开拓视野，增强科研能力，也可以使既有科研能力、又有科研兴趣的人才脱颖而出，实现实验教学的层次化。

4　改革成果

4.1　注重综合能力培养，教学质量得到提高

实践教学改革新方案得到实施后，学生的动手能力、创新能力、工程实践能力等方面都得到了提高，进一步激发了学生的创新精神和科研能力。实践环节已经成为培养学生综合能力和创新能力的载体。与此同时，实践环节强化了学生的思维分析能力，培养了学生的团队协作精神，为学生适应社会奠定了坚实的基础。

4.2　教学与实践对接，就业状况明显好转

生物工程专业主要培养从事生物发酵、制药以及食品加工等过程和设备的生产、研究、开发、设计等工作的高级工程技术人才，对综合能力要求特别高。通过实践教学改革，实现了教学与工厂对接，学校根据工厂需要培养出了一批基础知识扎实、实践能力强、有创新精神的毕业生。这些毕业生基本上具备了独立分析问题、解决问题的能力，能很好地适应社会的需要。毕业生的就业状况得到好转，并在行业内受到广泛的好评，学校也获得了“全国毕业生就业典型经验高校”荣誉称号。

参考文献

杨华，贾士儒.加强生物工程专业实践教学环节的探索与实践［J］.中国轻工教育，2010（4）：59～61.

柴柯，吴进怡.论生物技术实验教学改革的必要性［J］.实验科学与技术，2007（8）：59～61.

周亚平，金卫根，陈传红，等.地方院校生物类专业实践教学体系的构建与实践［J］.东华理工大学学报（社会科学版），2008（3）：87～90.

赵妍嫣，杨英，姜绍通.生物工程专业方向课程设计的教学改革与探索［J］.合肥工业大学学报（社会科学版），2010（10）：58～60.

徐亚维.生物工程专业综合实践教学创新体系的构建［J］.化学工程与装备，2010（10）：201～206.

邹长军，吴雁，兰贵红，等.加强实践教学，提高生物工程专业教学质量［J］.实验科学与技术，2008（4）：95～97.

徐静姝，张剑秋.应用型本科教育实践教学体系的研究［J］.黑龙江教育（高教研究与评估），2008（6）：64～66.

【注释】

(1)本课题由湖北省教育厅教学研究项目（项目编号：省2008235）和湖北工业大学教学研究项目（项目编号：校200908，200909）资助。