生物工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)生態(tài)教學體系的構建

高云　方志剛　徐英黔等

摘要 生態(tài)教學指運用生態(tài)學理論來研究教學問題，注重以一種生態(tài)的角度和方法來思考、解釋復雜的教學問題，并且用生態(tài)的方式來進行教學實踐?；谏鷳B(tài)教學理念，在生物工程專業(yè)教學體系中進行了具有探索性的改革。以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為本位，搭建了生態(tài)教學整體平臺，激發(fā)了學生學習的興趣，體現(xiàn)了“知識、技能、過程、情感”的統(tǒng)一，既有利于學生的全面發(fā)展，又有利于教師教學能力提升。

關鍵詞 生物工程專業(yè)；創(chuàng)新人才培養(yǎng)；生態(tài)教學體系

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）05-01587-03

Abstract Ecological instruction refers to teaching research based on ecology theory， emphasizes that the complex problem of instruction can be studied and explained with ecological insist， and instruction practice can be carried out with ecological method. Based on the teaching idea of questioninquiry teaching method，the exploratory reform on the teaching links in the teaching system of biological engineering was conducted. The allround platform of ecological teaching should be constructed based on creative ability training，can stimulate students' learning interests and have a better embodiment on the integration of knowledge， technology， procedure and emotion， which will be beneficial not only to the comprehensive development of students， but also to improve the teaching ability of teachers.

Key words Biological Engineering； Innovative personnel training； Ecological teaching system

生物工程是一門既古老又年輕的學科，專業(yè)設置源于1998年，將發(fā)酵工程、生物化工、生物制藥等專業(yè)調整為生物工程專業(yè)，學科背景涉及到生物學的理論與技術，結合了化工、物理、機械、計算機等現(xiàn)代工程技術[1]。作為一門新興的綜合性及實踐性很強的專業(yè)，要求培養(yǎng)具有一定知識、能力和綜合素質，面向生產、建設、管理、開發(fā)等具有可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ母呒墤眯腿瞬臶2]。生態(tài)化教學即運用生態(tài)學理論研究教學問題，注重以一種生態(tài)的角度和方法來思考、解釋復雜的教學問題，并且用生態(tài)的方式來進行教學實踐，是一種系統(tǒng)觀、整體觀、均衡觀下的教學，是一種充分體現(xiàn)和不斷運用生態(tài)智慧的教學[3]。生態(tài)理念是生態(tài)學中非常重要的概念，其意義不僅只限于純生物生態(tài)，也為高校教學研究提供了新視角[4]。隨著生物技術產業(yè)的蓬勃發(fā)展，對人才的需求量逐漸增長，并且隨著技術進步，企業(yè)對畢業(yè)生的實驗技能經驗和工程問題解決能力提出了更高的要求。目前我國高校生物工程專業(yè)畢業(yè)生卻在一定程度上面臨就業(yè)難的問題。基于生態(tài)教學觀有針對性地搭建生態(tài)教學整體平臺，可以有效解決此問題。遼寧科技大學以生物工程專業(yè)為主要對象，把生態(tài)教學理念與高校教學體系進行有機結合，開辟了高校新型教學體系構建的新視角，為學生創(chuàng)新能力及綜合素質能力培養(yǎng)提供很好的借鑒。

1 生物工程專業(yè)創(chuàng)新人才生態(tài)優(yōu)化培養(yǎng)目標的確立

生態(tài)發(fā)展注重群落內部，各種物種的平衡整體發(fā)展。從生態(tài)角度理解高校教學目標，要求我們遵循高校教育規(guī)律，尊重學生成長規(guī)律，以個體的成長特性為基礎，以社會的發(fā)展為主導，把學生培養(yǎng)成現(xiàn)代社會所需要的全面發(fā)展的創(chuàng)造型人才。生物工程涉及到人類發(fā)展的方方面面，與綠色產業(yè)、可持續(xù)發(fā)展關系十分密切，而且還與現(xiàn)代工程技術相結合，應用于輕工、食品、醫(yī)藥、保健、環(huán)保、農業(yè)、畜牧業(yè)等眾多領域。這就要求我們在教育教學中必須將科學、工程技術教育和人文、工程實踐融為一體，加強培養(yǎng)學生獲取知識的自覺性、主動性以及創(chuàng)新的能力，轉變過去只強調專業(yè)對口的專業(yè)教育為適應社會需求的現(xiàn)代工程師的基本素質教育[5]。經過多方調研，制藥和食品行業(yè)始終是民需的行業(yè)，每年需要大量畢業(yè)生。在教學體系上設立生物制藥和食品生物技術兩個專業(yè)方向，修訂好生物工程專業(yè)本科教學計劃，分別設置教學環(huán)節(jié)，開發(fā)體現(xiàn)專業(yè)核心能力的教學課程體系。在人才培養(yǎng)上體現(xiàn)我校的特色：培養(yǎng)實踐能力強的高級專門人才，主要培養(yǎng)生產第一線的高級工程應用型人才。要強化工程意識的培養(yǎng)，強化理論與實踐的結合，強化實踐教學和突出工程訓練。培養(yǎng)學生畢業(yè)后到醫(yī)藥、農藥、獸藥、食品加工、食品檢驗領域從事生產、技術、科研開發(fā)工作。

2 生物工程專業(yè)創(chuàng)新生態(tài)理論教學體系的構建

要創(chuàng)新必須先給學生減負。根據(jù)在各高校調研的結果和我校的實際情況，并深入了解了遼寧省地區(qū)相關企業(yè)、事業(yè)單位對人才的需求，對現(xiàn)有的教學計劃進行了修訂，修訂的基本原則是適應區(qū)域經濟發(fā)展和社會進步的需要，體現(xiàn)為振興遼寧老工業(yè)基地服務。

2.1 依據(jù)需求制定教學計劃

教學計劃要體現(xiàn)“注重基礎、拓寬專業(yè)、加強創(chuàng)新能力”的原則。在“素質高、知識面寬”兩方面多下功夫。在構建生態(tài)理論教學體系上，我們主要從4個方面進行實施。

（1）建立扎實的基礎知識體系。課程設置上主要有高等數(shù)學、無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、生物化學等。這些基礎知識的積累為后續(xù)的專業(yè)知識及工程知識的提高提供了有力的保障。

（2）建立牢固的專業(yè)知識體系，開設的課程有細胞生物學、分子生物學、微生物學、現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)、食品工藝學、生物制藥工藝學等。內容包括細胞結構與功能，細胞特性、營養(yǎng)、生長，代謝途徑與代謝調節(jié)，微生物生長與代謝產物等，便于學生由淺入深理解掌握。

（3）建立廣博的工程知識體系，以適應大規(guī)?，F(xiàn)代化生產中的工程設計，參數(shù)測控，生物工業(yè)產品下游處理，工藝過程的動態(tài)優(yōu)化等技術需要。課程有工程制圖、化工原理、電工學、生物工程設備、生物分離工程、生化儀器分析等。

（4）建立多樣化的素質知識體系，加強人文社科、經濟管理、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識的培養(yǎng)和教育。針對不同的專業(yè)方向，增設選修課，如計算機在生物工程中的應用、生物制藥、酶工程、遺傳學、環(huán)境生物工程、發(fā)酵工廠設計、食品加工技術、食品質量與安全等，使學生在系統(tǒng)掌握專業(yè)基礎知識的基礎上，通過多選課拓寬專業(yè)面，不斷提高自身素質與能力[5]。

2.2 壓縮學時劃分模塊課程

生物工程專業(yè)教學計劃嚴格控制總學時數(shù)在2 500學時以內，總學分在180左右。給學生留出充分時間和空間參加大學生科研創(chuàng)新項目或選修其他課程[6]。課程區(qū)分為核心課程、目標控制課程和普通課程3個模塊。

（1）核心課程確定為考試課程，主要有高等數(shù)學、無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、生物化學、化工原理、微生物學、食品工藝學、生物制藥工藝學等，考核方式大多采用全程性，多元化方式。

（2）計算機基礎和大學外語兩門課程為目標控制課程，要求學生參加全國大學外語四六級考試及全國計算機等級考試（NCRE），允許學生在4年內達標。

（3）其他均為普通課程，可按不同方式進行考查和考核。如大學物理、細胞生物學、分子生物學、酶工程、發(fā)酵工廠設計、食品加工技術、食品質量與安全等。

3 生物工程專業(yè)創(chuàng)新生態(tài)實踐教學體系的構建

我校生物工程專業(yè)的實踐教學體系內容主要包括實驗室進行的實驗課程、校內外實習基地進行的各種實習、畢業(yè)論文或畢業(yè)設計，此外還包括大學生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等環(huán)節(jié)，具有明確的實驗項目、實踐內容和訓練體系，構成一個完整的教學體系。使學生從大一開始分階段、按步驟接受包括實驗、實習、課程設計、科研創(chuàng)新訓練、畢業(yè)設計等一系列實踐訓練，根據(jù)經濟社會發(fā)展需要，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力強、社會適應能力強的合格人才[5]。

3.1 構建創(chuàng)新生態(tài)實驗教學體系

3.1.1 創(chuàng)新生態(tài)實驗教學的基礎平臺。

遼寧科技大學化工學院擁有核磁共振儀、高效液相/質譜聯(lián)用儀、紫外/可見/近紅外分光光度計，全自動制備液相系統(tǒng)、全自動微波合成儀、模擬移動床等先進的儀器設備，為進行高水平的科研項目搭建了先進的平臺。目前享有省級基礎化學實驗室、省級分離工程實驗中心；校外企業(yè)實習基30多個；校內擁有理論化學實驗室、生物工程綜合實驗室、生物化學實驗室、微生物實驗室等多個專業(yè)實驗室。在實驗教學中注重實驗技術的規(guī)范和創(chuàng)新，將現(xiàn)代化新型儀器設備的使用引入實驗項目，將有特色的科研項目充實到實驗課中。這樣既完成了實驗課程要求的實踐任務，又增加了創(chuàng)新性和工程性，充分調動了學生的興趣和學習主動性，提高學生的的動手機會，提升學生的實驗技能[7]。

3.1.2 創(chuàng)新生態(tài)實驗教學的教學方法。

與理論教學不同，在實驗教學中，學生可將學到的理論知識融入到實驗過程中，通過親自動手操作，培養(yǎng)和強化學生動手能力；通過觀察實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題和發(fā)現(xiàn)問題的能力；通過實驗數(shù)據(jù)處理和撰寫報告，掌握初步的科學研究思路，奠定一定的科研基礎；通過實驗中互相幫助、共同討論問題，培養(yǎng)其團隊精神和協(xié)作能力；在實驗教學中采用生態(tài)多樣的教學方法，注重教與學的互動、生成與實效，使教學達到自然天成的境地。加大學生的參與度，給學生提供一個無心理壓力的生態(tài)課堂環(huán)境，提高教學效果。教學方法不僅是教法，而且是學法，兩者相互聯(lián)系。學生通過剖析失敗實驗原因，體會科學實驗方法，磨練堅韌不拔意志；通過學生對實驗方案的自主設計，建立新思路，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和科學的世界觀。

3.1.3 創(chuàng)新生態(tài)實驗教學的管理模式。

自主選題、設計的實驗創(chuàng)新教學模式需要有創(chuàng)新性的實驗教學管理模式與之配套。實驗選題的多樣性決定了實驗時間的不確定性和內容的多樣性，我們采用了開放型實驗教學模式，對實驗時間、實驗內容和實驗主體進行一個或多個維度的開放，學生可以在實驗室開放的時間，根據(jù)實驗室提供的條件，有選擇地預約登記上課。實行開放式實驗教學的根本目的是提高實驗教學質量。為了保證開放式實驗教學的順利進行，保證開放式實驗教學的質量，就要建立健全一系列開放式實驗室管理制度、實驗教學質量考核標準，以及實驗教學質量監(jiān)控系統(tǒng)，將質量意識和質量控制措施自始至終地貫穿于整個實驗教學過程中[8]。

3.2 構建創(chuàng)新生態(tài)實習教學體系

3.2.1 創(chuàng)新生態(tài)實習基地建設。

創(chuàng)新生態(tài)實習基地建設旨在充分利用地域優(yōu)勢，通過優(yōu)化校內外實踐教學資源，構建有大中型國有企業(yè)、中小型民營企業(yè)、校內實驗室等不同層面的多元化高素質應用型人才培養(yǎng)的實踐教學基地，積極挖掘和充分發(fā)揮其擁有的軟硬件資源優(yōu)勢，滿足學生工程實踐知識和工程實踐能力及創(chuàng)新精神培養(yǎng)與訓練的目的，實現(xiàn)校企合作培養(yǎng)人才的新模式，為新形勢下的高校實踐教學改革實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，使培養(yǎng)計劃既符合教學規(guī)律又能體現(xiàn)企業(yè)生產對用人的需要。

經過多年的校企合作建設，遼寧科技大學化學工程學院生物工程專業(yè)共建設有30多個“校企合作”單位，包括國有大型企業(yè)有東北制藥集團、哈爾濱制藥集團、華北制藥集團股份有限公司、沈陽紅梅味精股份公司等，民營企業(yè)有遼寧恒生生物制藥有限公司、完達山乳業(yè)有限公司、沈陽豐收農藥有限公司等，以及鞍山市藥品檢驗所、遼寧省食品藥品監(jiān)督檢驗所等研究單位，這些企業(yè)為學生實踐教學提供了重要的教學基礎條件。生物工程專業(yè)的學生可在這些單位進行各種實習和畢業(yè)環(huán)節(jié)，積極探索學、研、產合作教育模式，使實踐教學產生良好的經濟效益和社會效益，并為企業(yè)提供人才來源和技術支持[9]。

3.2.2 創(chuàng)新生態(tài)實習方式建設。

傳統(tǒng)教學環(huán)境大多限制甚至遏制學生個性和潛能的發(fā)揮、發(fā)展。生態(tài)教學的環(huán)境從尊重、激發(fā)學生個性的角度去創(chuàng)建，可以有效地彌補傳統(tǒng)教學的這一缺憾，促進學生個性的發(fā)展、潛能的發(fā)揮。[10]高校教師應以生態(tài)和諧的方式尊重理解、平等對待學生，激發(fā)學生學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性，引導他們實現(xiàn)自身發(fā)展；關心學生的發(fā)展，結合社會需求，培養(yǎng)具有多層次的適應創(chuàng)新社會經濟的特色人才、地區(qū)性服務人才及行業(yè)專業(yè)人才。我們對不同追求的學生采取不同的實習方式。

（1）對不愿考研究生的學生采取以下措施：大學一、二學年學習完成基礎課，大學第三學年完成專業(yè)課程學習，并根據(jù)市場調研，將專業(yè)方向設置為企業(yè)目前或預測未來幾年實際需求的方向；大學第3學年的暑期及大學第4學年學期初的生產實習、畢業(yè)實習甚至畢業(yè)（論文）設計結合起來，到企業(yè)實踐教學實習就業(yè)基地進行工廠化崗前培訓或稱就業(yè)實習。實習結束正值企業(yè)招聘活動開始，經過企業(yè)與學生的實地交流，雙方認可，即可簽訂就業(yè)協(xié)議，同時，也為學生下一步的工作打下基礎。

（2）對于參加研究生考試的學生（其中還有一部分暑期實習后沒有被企業(yè)選中的學生），可采取大學第4學年的寒假時間到企業(yè)實踐教學基地實習（尤其農藥企業(yè)基本是每年的10月1日至次年的5月1日生產），而空出大學第3學年的暑期為其考研準備時間。同樣利用寒假時間實習，為其一旦考研落榜，經過企業(yè)與學生的實地交流，雙方認可，即可簽訂就業(yè)協(xié)議。

4 結語

把生態(tài)教學理念與高校教學體系進行有機結合，開辟了高校新型教學體系構建的新視角，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為本位，搭建了生態(tài)教學整體平臺，使創(chuàng)新教育貫穿整個教學過程。在課堂教學中，對教學內容和教學方法進行了生態(tài)化改革；在實驗教學中，注重學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不斷提高綜合性、設計性和創(chuàng)新性實驗比例；積極開展創(chuàng)新基地建設，與企業(yè)導師共同指導課外創(chuàng)新活動。遼寧科技大學生物工程系與創(chuàng)新教育基地企業(yè)導師合作承擔的各類科研課題20多項，不僅提升了企業(yè)的技術水平，又提高了企業(yè)經濟效益，科研合作成果為合作企業(yè)帶來超過千萬元的經濟效益，真正實現(xiàn)了校企合作互利共贏的生態(tài)合作關系。近3年生物工程專業(yè)學生考研率超過25%，就業(yè)率超過95%，取得了很好的效果。

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