优化整合生物工程专业课程实验,建立综合大实验课程体系

摘要：以强化培养生物工程专业学生的工程能力和创新能力为目标，以国家生物医药产业政策为背景，研究提出优化整合我校生物工程专业课程实验体系，建立综合大实验课程以适应当前社会发展的生物工程专业卓越工程师培养，形成科学的生物工程专业课程实验体系，并加以实施，培养出具有扎实工学科学基础和生物工程专业技术能力基础，较强生物工程开发、设计与实践能力，知识更新与自我完善能力、良好沟通与组织管理能力和国际视野的生物工程专业优秀人才。

关键词：生物工程；课程实验；体系；思考

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）26-0176-03

党的十八次代表大会胜利召开了，报告中明确要求“加强生态文明制度建设，保护生态环境必须依靠制度，要把资源消耗、环境损害、生态效益纳入经济社会发展评价体系，建立体现生态文明要求的目标体系、考核办法、奖惩机制”。2012年12月29日，国务院印发了《生物产业发展规划》，明确了生物产业是国家确定的一项战略性新兴产业，必须推进我国生物产业持续快速健康发展。可以说，生物产业进入了新的发展阶段。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，以长三角地区为例，目前已经形成了相当规模的生物医药产业集群（上海张江生物医药高科技产业园、无锡马山生物药谷、泰州中国医药城、江阴生物医药园等），生物产业的发展，对生物工程创新型、应用技术型人才的需求量大，就业和学科前景好。

2010年6月教育部启动和实施了“卓越工程师教育培养计划”，该计划是积极贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》在工程教育上的重点项目，同时也是促进我国由工程教育大国转变为工程教育强国的重要措施。“卓越工程师教育培养计划”的目的就是要培养造就一大批创新能力和工程能力强、能够适应目前我国经济发展方式转变所需要的高质量各类型工程人才，为我国走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略做出积极的贡献。“卓越工程师教育培养计划”具有三大特点，一是强化培养学生的工程能力和创新能力，二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才，三是行业企业深度参与培养过程。

2011年我校生物工程专业入选教育部“卓越工程师教育培养计划”，但同时由于生物工程专业建设时间，还存在专业实验课程设置不完善、学生的专业技能培养缺乏等问题，迫切需要强化对学生的工程能力和创新能力的培养，从而为培养创新型生物工程人才提供理论指导和实践创新模式。本文就如何利用“卓越工程师教育培养计划”，优化整合生物工程专业课程实验，建立综合大实验课程体系，进一步提升学生的素质和能力谈一些体会和思考。

一、我校生物工程专业课程实验的现状

生物工程课程实验是实现专业教学目标、培养学生动手能力的重要课程。一直以来，我校生物工程专业的课程实验主要包括学科基础课、专业课和专业选修课的教学，实验设置是根据各课程要求，为单元操作实验，各课程实验项目相互之间为独立上课，实验内容以验证性或演示性实验为主。实验课程的开设一般是课前教师提出教学内容、实验辅助人员做好实验准备（试剂、材料及实验设备等），学生根据实验教材对内容做好预习，上课时学生按讲解的实验步骤，按部就班完成操作即可，一般都能有比较明确的实验结果。

这种实验教学方式显然存在以下几方面的不足和缺陷：（1）有利于培养学生的基本实验技能，但不利于激发学生了解与掌握生物工程的知识与技术；（2）有利于实验课程的设置与实验材料的准备，但不利于学生创新思维的培养，实验过程中兴趣不足、对操作过的实验印象不深、知识点掌握肤浅；（3）生物工程课程交叉性强、涉及领域多，实验教学内容与项目可选择余地大，以课程设置实验内容在一定程度上导致了对生物工程专业实验教学内容体系理解的差异，实验项目之间重复多、实验内容以偏概全，甚至与生物技术专业实验混同。

二、我校生物工程专业课程实验的内在特征

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，是以生物学及其相关学科的理论和技术为基础，采用化工、机械、电子计算机等现代工程的方法，生产大量有用代谢产物或独特生理功能活性物质的工程技术领域。生物工程由微生物学、分子生物学、生物化学工程、以及酶工程、细胞工程、基因工程、发酵工程等多学科相互交叉融合、渗透、发展而成的新兴工程技术学科。1998年中国教育部对高等学校的本科专业目录进行了大规模调整修订，将微生物工程生化工程、发酵工程等专业合并建立了生物工程专业。我校生物工程专业人才培养目标是培养学生具有生命科学的基本知识，掌握生物技术及其产业化的科学原理，工艺技术过程和工程设计等基础理论、基本技能，能在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。围绕专业培养目标，并按照卓越工程师要求，必须明晰我校生物工程专业课程实验的内在特征和要求。

（一）培养目标和培养方案的工程化

我校生物工程专业结合学校生物技术和学科交叉优势，将其培养目标定位为“培养掌握生物制药、微生物与发酵工程、细胞与酶工程和生态工程等技术专业领域坚实的基础理论和宽广的专业知识，具有较强的解决实际问题的能力，能够承担专业技术或管理工作、具有良好的职业素养的应用型专门人才”。在培养过程中，应注重过程管理、强化实践环节、特别是在专业实验训练方面，工程化训练应放在重中之重的位置。

（二）课程实验教学的系统化

生物工程是通过合适的生物反应器对“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。生物工程课程实验教学符合这一特征，统筹兼顾生物工程的上、中、下游技术安排，在上游技术的菌种选育、利用基因工程、分子生物学、遗传学等的菌种改造等，中游的微生物发酵工艺、动物细胞大规模培养、植物细胞组织培养等，下游生物活性物质的分离、纯化、浓缩和干燥等，通过系统化的课程实验教学，学生实践和创新必将得到提升。

（三）课程实验教学内容的特性化

生物工程课程实验教学内容应该专门化，具备特性性，以区别于生物技术、生物技术或化学制药工程等邻近专业属性。紧紧围绕发酵工程、细胞工程、酶工程和基因工程的核心内容体系，在要求学生掌握生物工程基本原理的基础上，重点培养学生设计、研发、生产和管理生物产品的能力，尤其要突出产业化思维和实践能力。

三、我校生物工程专业课程综合大实验课程体系的设计

生物工程是一门实验科学，专业课程实验教学是培养工程化人才的前期环节。实验教学不仅能培养学生专业技能，也是学生创新意识形成的主要培养途径，是本科教学体系的不可缺少的组成部分。在生物工程专业课程综合大实验课程体系教学实践中，应紧扣专业特色和内涵，围绕行业发展趋势，以基础实验依托实验中心、专业实验依托科研团队的综合大实验模式，突出宽基础、创新思维，促进学生实践能力培养。

（一）基础实验依托实验中心

2007年我院实验教学中心被教育部遴选为国家级实验教学示范中心建设单位，2012年底通过了教育部组织的验收。“中心”秉承“学必期于用，用必期于地”的办学理念，按照“厚基础、宽口径、强能力、扬个性、求创新”的人才培养思想，注重理论与实践相结合，逐步形成了“以学生为本，以能力培养为核心，发挥学科交融和资源共享的优势，分层次、分阶段、分类型、系统的培养学生实验技能、科学思维和创新能力”的实验教学理念。

充分利用国家级实验教学示范中心优势，开设生物工程专业学科基础课的实验，多让学生在开放性实验教学中学习生物工程专业实验的相关基础知识、验证理论和掌握实验、操作技能。

（二）专业实验依托科研团队

创新性的综合性、设计性实验是培养学生真正具有独立动手能力、良好科学素质以及分析解决问题的重要手段。如何设计综合性、设计性实验呢？我们结合自身实际情况，不断进行专业实验课教学改革，建立将实验教学与科研相结合的开放教学体系。

我院生物工程专业结合学校生物技术和学科交叉优势，形成了生物制药、微生物与发酵工程、细胞与酶工程和生态工程等四个特色鲜明的技术专业领域，并建立了相应的科研团队。通过不断完善教学大纲，充分实现实验教学与科学研究的结合，将专业课程的理论教学与实验教学相分离，学生在大三上半学期完成专业理论课的学习，随后按照技术专业领域将学生分配到相关的科研团队，让学生融合到科研团队中，达到理论与实践的完美结合。从事一线科研工作的研究人员、教师进行启发和引导。

（三）多种形式的实践教学是综合大实验课程体系的重要组成部分

企业实习是生物工程专业课程实验教学很重要的环节，是将课程理论、专业知识与实际应用相结合的实践过程。学生通过企业实习，能够深化理解、巩固专业知识，从企业生产中发现、分析和解决问题，同时，提高学生解决实际问题的能力。根据我院生物工程专业四个技术专业领域，结合教育部“卓越工程师教育培养计划”，建立20余家实习、见习基地，如：国家级泰州医药高新技术产业园、上海杰隆生物制品股份有限公司、上海转基因动物育种与制药工程技术研究中心、青岛易邦生物工程有限公司、青岛啤酒（扬州）有限公司等。

全面实施本科生全程“导师制”和研本“1+1”互动制。本科生在一年级就与教师、研究生一对一结对，参与教师科研工作，培养创新意识，提高研究能力。建立大学生科技创新实验室，学生在其中通过三种方式得以锻炼，包括实体实验室的研究性实验、虚拟实验室的全天后开放，以及实验室的自主管理等。学校、学院设立“大学生课外科技创新基金”，每年都资助学生进行立项科研，在此基础上积极申报各级创新项目。积极参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛和中国大学生创业计划竞赛。近5年以来，学生在全国“挑战杯”竞赛中取得优异成绩，获特等奖1项，连续4次获“挑战杯”一等奖（历史上共9次获得一等奖），学校总成绩位列全国高校前列。

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基金项目：扬大教改课题（YZUJX2013-31B、YZUJX2012-3A）。

作者简介：黄金林（1969—），男，硕士，教授，从事生物工程方面的教学研究工作。