生物工程专业创新人才培养方案的改革与实践
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生物工程专业创新人才培养方案的改革与实践

2022-03-03 10:23:07 投稿作者:网友投稿 点击:

基金项目:河南省高等教育教学改革项目[项目编号:2009SJGLX085];郑州大学教育教学研究项目。

作者简介:张守涛(1972—),河南杞县人,博士,副教授,主要研究方向:生物技术药物。

摘 要:为适应学校的快速发展和社会的需要,培养创新型人才,全面提高本科教学质量,贯彻落实《国家“十一五”发展规划纲要》,在对国内外大学生物工程专业进行了调研、考察,邀请校内有关专家进行多次论证的基础上,结合郑州大学实际,进行了生物工程专业本科人才培养方案的修订和改革,就模式改革、模块设置、课程体系优化、实践教学体系构建、学生创新能力培养、专业特色体现等方面进行了实践性探索。新的培养方案充分体现“厚基础、宽口径、重实践”的特点,为培养具有较强的知识获取能力、实践动手能力、创新创业能力的高质量人才打下了基础。

关键词:本科;创新人才;生物工程;培养方案

 生物工程是诞生于20世纪90年代的一门新兴的综合性应用学科,是以分子生物学的理论和技术为基础,结合化学工程、微电子技术、机械以及计算机科学等基础学科而形成的交叉学科。随着人类基因组计划的实施,以基因工程为主要内容的生物工程领域得到了快速发展,已成为世界各国优先发展战略的主要组成部分[1]。

教育部1998年正式准备设立生物工程专业,在本科专业目录中明确属于工学的生物工程类(081800),包括了原来的生物化工(部分)、微生物制药、生物化学工程(部分)、发酵工程等四个专业。由于专业口径很宽,各个层次高校开办该专业情况千差万别,专业方向也各有不同。并且生物工程领域发展迅速,知识、技术更新和人才需求都变化很快。因此,为了适应科技和社会发展需要,改革培养目标、完善人才培养方案已成为生物工程专业教学非常迫切的要求。

2008年,“生物工程”专业作为郑州大学“教学内容与课程体系改革”试点专业,率先开展培养方案和课程体系的改革工作,为此专门成立“教学内容与课程体系改革”工作领导小组,认真组织调研、学习国内相关高校开展教学内容与课程体系改革工作经验,结合郑州大学实验情况,完成了“生物工程”专业培养方案的修订,新的培养方案已用于2009级新生培养。主要改革要点和思路如下:

 一、改革培养模式,造就复合型人才

本次课程体系结构设置按照“厚基础、宽口径、重实践”的原则,着力培养学生综合素质;体现创新教育理念,突出实践能力培养;注重系统性、前沿性和适应性,体现“促进人的全面发展”的大学人才培养目标[2],在此指导下构建了“平台+模块+课程群”的新型人才培养课程体系。

(1)平台课体现厚基础、宽口径。平台包括公共基础平台和学科基础平台,公共基础平台注重能力培养和素质提高,体现厚基础。公共基础平台包括:思想政治课、哲学理论、时政与社会等课程组;创新意识与学习能力课程群包括英语的听说读写、体育、计算机、数学、物理等基础课程,促进大学生综合素质的全面提高。学科基础平台包括学科基础课和跨学科基础课,体现宽口径。在保证课程内容的理论、方向相对稳定的基础上,对课程内容进行整合,保持课程之间的有机衔接,精选课程内容,优化课程内涵结构。

(2)模块课体现“重实践”和专业能力培养。模块主要由专业基础课、专业课和实践教学环节构成,体现专业基本素养和能力的培养。专业基础课是专业能力培养的基础,在保证教学内容不减少的情况下,解决好课程容量和含量之间的矛盾,重点在于提高其教学质量、效率和效益。基础内容要扎实、宽厚,不看重容量大与多,而强调含量的实与精[3]。

(3)课程群。专业知识与专业能力课程群包括生物工程和生物技术领域的终端课程、以能力培养为核心的综合训练课,强调训练学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,培养其学习能力与创新意识。

 二、借鉴国内高校经验,明确具体模块设置

生物工程作为一个新兴应用学科,发展迅速、行业规模不断扩大,其中生物制药、发酵工程领域尤为突出,对人才的需求量大,就业和学科前景好。因此,我们在改革培养方案时,选择设置了生物制药模块(侧重服务于生物医药领域)和发酵工程模块(侧重服务于多生物制造领域)两个专业模块。这两个专业模块除了均开设基因工程、细胞工程、酶工程、生物反应工程原理、发酵工厂设计概论、生物工程产物分离技术、分子生物学综合实验、生物信息学、生物工程设备、工程制图、生物化学综合实验等共同课程外,还分别开设了模块特色课程。生物制药模块开设:免疫学与抗体工程、生物技术制药、药学概论、药理学、药事法规、实验动物学、发酵工程(32学时)等;发酵工程模块开设:环境微生物学、微生物生理学、生物过程工程、微生物育种、仪器分析、微生物学综合实验、发酵工程(64学时)等。

 三、优化课程体系设置,加强基础课教学

为了尽可能地优化课程设置,郑州大学生物工程系在召开课程体系论证专家会议,充分征求教师和专家意见的基础上进行了以下调整:

(1)课程设置顺序调整。生命科学与生物技术学科的主要特点是涉及领域多、专业基础课多、系统性强、课程链条长等,在课程设置及学生学习时,必须先开设化学类(有机、分析、普通化学)和数学类基础课,然后是动物学、植物学、生物化学等专业基础课,接着开设细胞生物学、微生物学等专业课,最后是生命科学类的终端课程,如基因工程等4大工程、生物化学综合实验等大实验。如果按照以前——学生入学后的前一年半时间是基础课,最后一学期是毕业设计的模式,将还会出现专业基础与专业课同一学期开出,理论课还没讲到实验课已开的情况。并且,由于学生入校后长时间不接触专业相关课程,专业思想容易动摇。因此,课程设置顺序可调整如下:①化学类基础课和专业基础课前移,以保证开课能按学科层次展开。②专业基础和专业课前移,第一学期便开设对专业基础要求较弱的普通生物学,拉长专业教育时间线;同时,学生一入校很快就能接触专业相关课程,强化学生专业思想。③将课程前压,尽量腾出大四两个学期的时间,以保证毕业论文撰写和创新能力培养的时间。

(2)知识体系重叠部分前移讲授。生物工程专业基础课多,部分课程有重叠[4]。为了解决这个问题,要在专门课程体系论证会上充分征求教师和专家意见,进行知识点的重新梳理、衔接,合理排布各门课程开课顺序,使课程之间重叠部分前移讲授,即重叠部分由开设较早的课来讲,后面开的课不再讲授。

(3)对专业基础课和部分专业课进行整合。根据专业特点,将植物生物学、动物生物学整合为普通生物学开设,将普通化学、分析化学整合为无机化学开设。

(4)课程的增加与拓展。

考虑学生后期专业方向的分化,增设了专业英语、文献查阅与科技写作、生物工程前沿专题讲座等选修课程。同时,为了拓展学生知识面、培养复合型人才、增加学生就业渠道,设立了生物显微技术、生物统计学、环境微生物学、食品工程、酿酒工艺及企业管理学和市场营销学方向课程,学生可以根据个人兴趣和职业规划进行选修。另外,将大学生创新实验项目、“挑战杯”科技学术竞赛以及参加老师科研项目等第二课堂隐形课程纳入课程体系,以完善学生知识结构、培养学生创新能力。

 四、重视实践教学环节,构建科学合理的实践教学体系

1单独构建实践教学体系,加强学生专业技能培养

新的人才培养方案改变了传统教育模式下实践教学处于从属地位的状况,将16学时以上的实验独立设课,单独构建实践能力体系,并从整体上规划每个实践教学环节。整个实践教学体系包括课程实验、校内外实习基地实习、社会实践、专业综合实验、创新实验、毕业设计等,上述环节均计入学分设置之中,整个实践教学环节学分超过总学分的35%左右。主要的课程实验(如生物化学、微生物学等)均单独设课,且实验内容不断改进、更新和补充,既增加了时效性,又可充分调动学生学习的兴趣。积极组织学生和专业课教师到校内外实习实训基地进行认识实习、生产实习等,创造尽可能多的动手机会,提高学生的实验技能,提高实践教学环节的教学效果。

2建立校外实习基地,实现高水平毕业实习

校外实习基地是培养学生动手能力以及培养应用型人才必不可少的场所,建立一批稳定的实践实习基地,可以促进学校与企事业单位优势互补,为学生实习创造良好条件,锻炼和培养学生的实践能力。我们现已与国内多家生物工程企业建立联系,确保教学实习目标的完成。

学生的毕业论文除了大部分在校内完成外,还有一部分在校外实习

基地完成。学生可结合校外实习基地的实验情况,经与校外导师协商确定选题完成毕业论文。在校外完成毕业论文的学生,校内和校外实习基地均有指导教师,确保毕业论文(设计)质量。学生通过直接参与企业研发与生产,了解企业运行机制,熟练使用科研设备,掌握基本生产流程,可大大提高学生实践动手能力和科研创新能力。

 五、加强创新体系,培育学生创新能力

1995年,江泽民同志就曾指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。”[5]因此创新能力的培养既是高等教育的任务,也是其目标。创新能力的提高需要有扎实的基础知识和良好的科学素质,加强专业课程的内涵更新和外延拓展就显得非常重要。在本次培养方案改革中,我们重点通过增加学生自主实践创新活动的机会,提高学生科研创新能力,强调培养学生的创新性思维,达到培养创新型人才的目的。

(1)增加综合性实验、设计性实验比例。在原有的生物化学综合实验、分子生物学综合实验的基础上,再设立微生物学综合实验,尽量将现代化仪器设备的使用引入实验课,将成熟的科研成果引入实验课,培养学生的设计能力和创新能力。

(2)强调将实践与研究融入教学过程,推进研究型教学方式的实施[6]。大二进入老师实验室,参与老师科研工作,将创新体系纳入课程体系改革中,引导学生主动参与创新实践,实现由被动到主动的真正转变,极大地提高了学生的积极性和参与度。通过创新实践活动,使学生的综合实践能力和创新能力得到明显提升,真正起到培养创新型人才的作用。

(3)毕业论文实行导师制,做到一人一题[7] 。将创新能力培养通过毕业论文和毕业实习得到贯彻和落实,既能达到真正锻炼学生的目的,又强制性地要求每个学生都必须完成,以避免以前各种创新能力培养始终游离于人才培养方案之外,学生参与度差、积极性不高的问题。

 六、突出专业特色 促进学生就业

新郑州大学是由原郑州大学、郑州工业大学和河南医科大学合并而来的,教师中有很多具有医药学背景,原郑州大学来源的老师很多都具有多年的发酵产业相关工作经验,在人才培养和专业建设上也是结合原有学科优势,生物工程技术专业的模块设置在素质培养方面体现一定的生物医药和发酵工程学科特色。同时,生物制药和发酵工程又是生物工程领域发展最快、应用最广、潜力最大的两个领域,并且河南省是发酵产业大省,有莲花味精、拓洋生物等一大批发酵企业。学生经过针对性的学习,毕业后可尽快适应企业要求。

21 世纪是生物学世纪,生物工程产业被誉为“朝阳产业”。产业的快速发展,带动了人才的大量需求,而人才需求则要求生物工程专业教育也必须长足发展。在这样的大背景下,生物工程专业建设应该抢抓机遇,发展性地探索和研究人才培养方案,真正实现培养生物工程领域的复合型职业技术人才的目的。

参考文献:

[1]刘志强,张大为,李会东,等生物工程专业建设中教学体系的构建、改革与实践[J]当代教育理论与实践,2010,2(5):66—68

[2]董 毅新建地方本科院校应用型人才培养方案的设计——基于对“厚基础、宽口径”的反思[J]高教探索,2010(3):74—77

[3]侯翠红,陈卫航,张 婕,等“化学工程与工艺专业”人才培养方案修订探索[J]化工教育,2010,27(6):63—64

[4]孙兰萍,许 晖,王 娣生物工程本科人才培养方案及课程体系改革的研究[J]农产品加工•学刊,2009,181(8):88—91

[5]江泽民论科学技术[M]北京:中央文献出版社,2001

[6]潘 勋,李运燕,张荣庆,等创新培养方案 造就创新人才——清华大学生物科学与技术系教学改革纪实[J]中国高等教育,2004(15):36—37

[7]薛 刚,罗建成,臧 晋生物工程专业本科生导师制的探索与实践[J]科技创新导报,2010(27):234


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