優(yōu)化整合生物工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn) 建立綜合大實(shí)驗(yàn)課程體系

黃金林，潘志明，李求春，陳 祥，周福才，殷月蘭

（揚(yáng)州大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009）

優(yōu)化整合生物工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn) 建立綜合大實(shí)驗(yàn)課程體系

黃金林，潘志明，李求春，陳 祥，周福才，殷月蘭

（揚(yáng)州大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009）

以強(qiáng)化培養(yǎng)生物工程專業(yè)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，以國家生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)政策為背景，研究提出優(yōu)化整合我校生物工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)體系，建立綜合大實(shí)驗(yàn)課程以適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的生物工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)，形成科學(xué)的生物工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)體系，并加以實(shí)施，培養(yǎng)出具有扎實(shí)工學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)和生物工程專業(yè)技術(shù)能力基礎(chǔ)，較強(qiáng)生物工程開發(fā)、設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力，知識更新與自我完善能力、良好溝通與組織管理能力和國際視野的生物工程專業(yè)優(yōu)秀人才。

生物工程；課程實(shí)驗(yàn)；體系；思考

黨的十八次代表大會(huì)勝利召開了，報(bào)告中明確要求“加強(qiáng)生態(tài)文明制度建設(shè)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境必須依靠制度，要把資源消耗、環(huán)境損害、生態(tài)效益納入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展評價(jià)體系，建立體現(xiàn)生態(tài)文明要求的目標(biāo)體系、考核辦法、獎(jiǎng)懲機(jī)制”。2012年12月29日，國務(wù)院印發(fā)了《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確了生物產(chǎn)業(yè)是國家確定的一項(xiàng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，必須推進(jìn)我國生物產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速健康發(fā)展。可以說，生物產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。生物工程作為一個(gè)新興應(yīng)用學(xué)科，發(fā)展迅速、行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，其中生物制藥、發(fā)酵工程領(lǐng)域尤為突出，以長三角地區(qū)為例，目前已經(jīng)形成了相當(dāng)規(guī)模的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)集群（上海張江生物醫(yī)藥高科技產(chǎn)業(yè)園、無錫馬山生物藥谷、泰州中國醫(yī)藥城、江陰生物醫(yī)藥園等），生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對生物工程創(chuàng)新型、應(yīng)用技術(shù)型人才的需求量大，就業(yè)和學(xué)科前景好。

2010年6月教育部啟動(dòng)和實(shí)施了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，該計(jì)劃是積極貫徹落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》在工程教育上的重點(diǎn)項(xiàng)目，同時(shí)也是促進(jìn)我國由工程教育大國轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探逃龔?qiáng)國的重要措施?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃”的目的就是要培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力和工程能力強(qiáng)、能夠適應(yīng)目前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變所需要的高質(zhì)量各類型工程人才，為我國走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略做出積極的貢獻(xiàn)?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃”具有三大特點(diǎn)，一是強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，二是學(xué)校按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才，三是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程。

2011年我校生物工程專業(yè)入選教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，但同時(shí)由于生物工程專業(yè)建設(shè)時(shí)間，還存在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置不完善、學(xué)生的專業(yè)技能培養(yǎng)缺乏等問題，迫切需要強(qiáng)化對學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從而為培養(yǎng)創(chuàng)新型生物工程人才提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐創(chuàng)新模式。本文就如何利用“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，優(yōu)化整合生物工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)，建立綜合大實(shí)驗(yàn)課程體系，進(jìn)一步提升學(xué)生的素質(zhì)和能力談一些體會(huì)和思考。

一、我校生物工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀

生物工程課程實(shí)驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)專業(yè)教學(xué)目標(biāo)、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的重要課程。一直以來，我校生物工程專業(yè)的課程實(shí)驗(yàn)主要包括學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)課和專業(yè)選修課的教學(xué)，實(shí)驗(yàn)設(shè)置是根據(jù)各課程要求，為單元操作實(shí)驗(yàn)，各課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相互之間為獨(dú)立上課，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性或演示性實(shí)驗(yàn)為主。實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)一般是課前教師提出教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)輔助人員做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（試劑、材料及實(shí)驗(yàn)設(shè)備等），學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)教材對內(nèi)容做好預(yù)習(xí)，上課時(shí)學(xué)生按講解的實(shí)驗(yàn)步驟，按部就班完成操作即可，一般都能有比較明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式顯然存在以下幾方面的不足和缺陷：（1）有利于培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，但不利于激發(fā)學(xué)生了解與掌握生物工程的知識與技術(shù)；（2）有利于實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置與實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備，但不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)過程中興趣不足、對操作過的實(shí)驗(yàn)印象不深、知識點(diǎn)掌握膚淺；（3）生物工程課程交叉性強(qiáng)、涉及領(lǐng)域多，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與項(xiàng)目可選擇余地大，以課程設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在一定程度上導(dǎo)致了對生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系理解的差異，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間重復(fù)多、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以偏概全，甚至與生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)混同。

二、我校生物工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在特征

生物工程是20世紀(jì)70年代初開始興起的一門新興的綜合性應(yīng)用學(xué)科，是以生物學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，采用化工、機(jī)械、電子計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代工程的方法，生產(chǎn)大量有用代謝產(chǎn)物或獨(dú)特生理功能活性物質(zhì)的工程技術(shù)領(lǐng)域。生物工程由微生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)工程、以及酶工程、細(xì)胞工程、基因工程、發(fā)酵工程等多學(xué)科相互交叉融合、滲透、發(fā)展而成的新興工程技術(shù)學(xué)科。1998年中國教育部對高等學(xué)校的本科專業(yè)目錄進(jìn)行了大規(guī)模調(diào)整修訂，將微生物工程生化工程、發(fā)酵工程等專業(yè)合并建立了生物工程專業(yè)。我校生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具有生命科學(xué)的基本知識，掌握生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)原理，工藝技術(shù)過程和工程設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)理論、基本技能，能在生物技術(shù)與工程領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和新技術(shù)研究、新產(chǎn)品開發(fā)的工程技術(shù)人才。圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，并按照卓越工程師要求，必須明晰我校生物工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在特征和要求。

（一）培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案的工程化

我校生物工程專業(yè)結(jié)合學(xué)校生物技術(shù)和學(xué)科交叉優(yōu)勢，將其培養(yǎng)目標(biāo)定位為“培養(yǎng)掌握生物制藥、微生物與發(fā)酵工程、細(xì)胞與酶工程和生態(tài)工程等技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和寬廣的專業(yè)知識，具有較強(qiáng)的解決實(shí)際問題的能力，能夠承擔(dān)專業(yè)技術(shù)或管理工作、具有良好的職業(yè)素養(yǎng)的應(yīng)用型專門人才”。在培養(yǎng)過程中，應(yīng)注重過程管理、強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)、特別是在專業(yè)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練方面，工程化訓(xùn)練應(yīng)放在重中之重的位置。

（二）課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)化

生物工程是通過合適的生物反應(yīng)器對“工程菌”或“工程細(xì)胞株”進(jìn)行大規(guī)模的培養(yǎng)，以生產(chǎn)大量有用代謝產(chǎn)物或發(fā)揮它們獨(dú)特生理功能的一門新興技術(shù)。生物工程課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)符合這一特征，統(tǒng)籌兼顧生物工程的上、中、下游技術(shù)安排，在上游技術(shù)的菌種選育、利用基因工程、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等的菌種改造等，中游的微生物發(fā)酵工藝、動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)、植物細(xì)胞組織培養(yǎng)等，下游生物活性物質(zhì)的分離、純化、濃縮和干燥等，通過系統(tǒng)化的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新必將得到提升。

（三）課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的特性化

生物工程課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該專門化，具備特性性，以區(qū)別于生物技術(shù)、生物技術(shù)或化學(xué)制藥工程等鄰近專業(yè)屬性。緊緊圍繞發(fā)酵工程、細(xì)胞工程、酶工程和基因工程的核心內(nèi)容體系，在要求學(xué)生掌握生物工程基本原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和管理生物產(chǎn)品的能力，尤其要突出產(chǎn)業(yè)化思維和實(shí)踐能力。

三、我校生物工程專業(yè)課程綜合大實(shí)驗(yàn)課程體系的設(shè)計(jì)

生物工程是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)工程化人才的前期環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能，也是學(xué)生創(chuàng)新意識形成的主要培養(yǎng)途徑，是本科教學(xué)體系的不可缺少的組成部分。在生物工程專業(yè)課程綜合大實(shí)驗(yàn)課程體系教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)緊扣專業(yè)特色和內(nèi)涵，圍繞行業(yè)發(fā)展趨勢，以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)依托實(shí)驗(yàn)中心、專業(yè)實(shí)驗(yàn)依托科研團(tuán)隊(duì)的綜合大實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑怀鰧捇A(chǔ)、創(chuàng)新思維，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)。

（一）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)依托實(shí)驗(yàn)中心

2007年我院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心被教育部遴選為國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)單位，2012年底通過了教育部組織的驗(yàn)收?！爸行摹北小皩W(xué)必期于用，用必期于地”的辦學(xué)理念，按照“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、揚(yáng)個(gè)性、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)思想，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，逐步形成了“以學(xué)生為本，以能力培養(yǎng)為核心，發(fā)揮學(xué)科交融和資源共享的優(yōu)勢，分層次、分階段、分類型、系統(tǒng)的培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)思維和創(chuàng)新能力”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。

充分利用國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心優(yōu)勢，開設(shè)生物工程專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課的實(shí)驗(yàn)，多讓學(xué)生在開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)習(xí)生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)基礎(chǔ)知識、驗(yàn)證理論和掌握實(shí)驗(yàn)、操作技能。

（二）專業(yè)實(shí)驗(yàn)依托科研團(tuán)隊(duì)

創(chuàng)新性的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生真正具有獨(dú)立動(dòng)手能力、良好科學(xué)素質(zhì)以及分析解決問題的重要手段。如何設(shè)計(jì)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)兀课覀兘Y(jié)合自身實(shí)際情況，不斷進(jìn)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革，建立將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研相結(jié)合的開放教學(xué)體系。

我院生物工程專業(yè)結(jié)合學(xué)校生物技術(shù)和學(xué)科交叉優(yōu)勢，形成了生物制藥、微生物與發(fā)酵工程、細(xì)胞與酶工程和生態(tài)工程等四個(gè)特色鮮明的技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域，并建立了相應(yīng)的科研團(tuán)隊(duì)。通過不斷完善教學(xué)大綱，充分實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究的結(jié)合，將專業(yè)課程的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相分離，學(xué)生在大三上半學(xué)期完成專業(yè)理論課的學(xué)習(xí)，隨后按照技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域?qū)W(xué)生分配到相關(guān)的科研團(tuán)隊(duì)，讓學(xué)生融合到科研團(tuán)隊(duì)中，達(dá)到理論與實(shí)踐的完美結(jié)合。從事一線科研工作的研究人員、教師進(jìn)行啟發(fā)和引導(dǎo)。

（三）多種形式的實(shí)踐教學(xué)是綜合大實(shí)驗(yàn)課程體系的重要組成部分

企業(yè)實(shí)習(xí)是生物工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)很重要的環(huán)節(jié)，是將課程理論、專業(yè)知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)踐過程。學(xué)生通過企業(yè)實(shí)習(xí)，能夠深化理解、鞏固專業(yè)知識，從企業(yè)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，同時(shí)，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。根據(jù)我院生物工程專業(yè)四個(gè)技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域，結(jié)合教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，建立20余家實(shí)習(xí)、見習(xí)基地，如：國家級泰州醫(yī)藥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園、上海杰隆生物制品股份有限公司、上海轉(zhuǎn)基因動(dòng)物育種與制藥工程技術(shù)研究中心、青島易邦生物工程有限公司、青島啤酒（揚(yáng)州）有限公司等。

全面實(shí)施本科生全程“導(dǎo)師制”和研本“1+1”互動(dòng)制。本科生在一年級就與教師、研究生一對一結(jié)對，參與教師科研工作，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，提高研究能力。建立大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生在其中通過三種方式得以鍛煉，包括實(shí)體實(shí)驗(yàn)室的研究性實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)室的全天后開放，以及實(shí)驗(yàn)室的自主管理等。學(xué)校、學(xué)院設(shè)立“大學(xué)生課外科技創(chuàng)新基金”，每年都資助學(xué)生進(jìn)行立項(xiàng)科研，在此基礎(chǔ)上積極申報(bào)各級創(chuàng)新項(xiàng)目。積極參加“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽和中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競賽。近5年以來，學(xué)生在全國“挑戰(zhàn)杯”競賽中取得優(yōu)異成績，獲特等獎(jiǎng)1項(xiàng)，連續(xù)4次獲“挑戰(zhàn)杯”一等獎(jiǎng)（歷史上共9次獲得一等獎(jiǎng)），學(xué)校總成績位列全國高校前列。

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G642.0

A

1674-9324（2014）26-0176-03

揚(yáng)大教改課題（YZUJX2013-31B、YZUJX2012-3A）。

黃金林（1969—），男，碩士，教授，從事生物工程方面的教學(xué)研究工作。