生物工程专业实践教学体系的构建与实践

伍国强 李善家 巩慧玲 袁惠君 李志忠

[摘 要]实践教学体系是高等学校实现工程类专业人才培养目标的重要保证。在多年的实践探索中，兰州理工大学生物工程专业构建了以实验教学、实习实训、课程设计和创新创业等为主要内容的实践教学体系，建立了较为完备的校内实验室以及稳定的校外实习实训基地，为该专业创新型人才培养搭建了坚实的平台。

[关键词]生物工程；实践教学；课程体系；创新能力；人才培养模式

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）06-0031-03

生物工程是一门由微生物学、化学、生物化学、分子生物学、化学工程和信息科学等相互交叉结合而成的新兴、复合型的交叉学科[1]。我国生物工程本科专业于1998年设立，至今全国已有300余所高校设立了该专业[2]。20 年来，该专业为我国生物行业及领域输送了大批人才，为我国的生物产业发展做出了巨大贡献。

兰州理工大学是一所具有98年办学历史的理工科高校，其生物工程专业于2002年开始招生，在15年的专业建设和发展过程中，始终肩负着为国家和地方发展培养应用型生物高级专门人才的使命。在长期的教学探索和实践中，其立足国家生物产业发展战略和“一路一带”战略，不断丰富专业建设内涵，发挥理工科优势，加强学科交叉与融合，大力推进特色学科建设，累计为国家培养本科人才900余名。

实践教学是高等学校实现人才培养目标的重要环节，它对生物工程这一工科专业在提高学生综合素质，培养学生实践操作能力及创新能力方面发挥着极其重要的作用[3]。笔者以兰州理工大学为例，介绍生物工程专业实践教学体系的构建，以期为其他同类院校生物工程专业的建设提供借鉴。

一、确定生物工程专业人才培养目标

根据兰州理工大学人才培养的总目标和社会区域经济发展对生物工程专业人才的需求，依据教育部本科专业要求，通过深入行业企业、社会和兄弟院校调研，聘请校外企事业单位专家分析论证，在市场人才需求分析及畢业生跟踪调查的基础上，按照工程教育专业认证的理念，我们明确了生物工程专业培养标准，确定了生物工程专业人才培养目标：该专业培养具备化学、生物学和生物工程专业基础知识、基本理论和基本技能，具有运用所学知识分析和解决生物产业复杂工程问题的能力，能够在生物工程、生物化工、食品及生物医药等相关领域从事新技术和新产品开发、工艺设计、检验检疫、科学研究、教育教学和生产管理等工作，具有创新精神、国际视野和社会责任感的高级专门人才。

培养的学生应具备以下种几种能力：一是能够运用化学、生物学与工程学知识，同时考虑经济、环境保护等因素分析、解决生物及相关领域的复杂工程技术问题的能力；二是具备科学研究及创新能力，能够在生物工程及相关专业领域开展产品和技术开发、工艺设计及科学研究等工作；三是具备良好的信息获取及应用、现代工具使用、组织管理和环境适应能力；四是能够捕捉、跟踪和适应现代生物工程及相关领域科学技术，具有一定的国际视野；五是具备较强的专业素养和社会责任意识，拥有良好的团队协作精神和交流沟通能力，具有终身学习能力。

二 、构建生物工程专业实践教学体系

高校实践教学体系的构建，应以人才培养目标为依据，以“知识-技能-素质”为主线，将课程实验、课程设计、认识实习、生产实习、科研训练等实践教学环节贯穿于培养学生的全过程，教学内容前后衔接、循序渐进、层次分明，有明确的教学要求和考核目标[4][5]。在多年的实践和探索中，兰州理工大学生物工程专业构建了以实验教学、实习实训、设计教学和创新创业等为主要内容的实践教学体系（见图1）。

（一）实验教学

实验教学由课内实验和单独设课实验两部分组成。生物工程专业含有课内实验的课程有机械设计基础、电工学导论、化工原理、无机及分析化学、有机化学、物理化学和普通生物学等7门课程，总计78学时。课内实验一般为随课实验，主要是让学生对所学基本知识、基本理论进一步加深理解和记忆。单独设课实验包括大学物理实验、生物化学实验、微生物学实验、细胞生物学实验、生物工艺与分析实验、基因工程与酶工程实验和生物分离工程实验等7门实验课程，总计216学时（见表1）。实验课程一般在学校公共实验室或专业实验室进行，分别在第4～7学期开设，实验项目从简单到复杂、从基础到专业，循序渐进。在实验内容的安排上，除大部分验证性实验外，还有一定量的综合性和设计性实验，这在保证基本实验技能和基本方法培养的同时，有益于提高学生独立实验和解决问题的能力。

（二）实习实训

实习实训包括金工实习、认识实习和生产实习等教学环节，总计7学周。金工实习在第3学期开设，一般在校内实训基地进行，主要培养学生的工程素养和工程实践能力，体现学校的特色。认识实习在第5学期开设，是生物工程专业的一个承上启下的教学环节，一般在校外实习基地进行，通过组织学生对生物企业或公司进行参观学习，使学生在学习专业基础课之后对生产实践和科研有初步的了解，并运用已学到的基础知识认知生产过程（工艺）中的一些基本原理和设备状况，从而加强感性认识，为进一步学习专业知识奠定基础。生产实习在第6学期暑假开设，在4周的实习过程中，要求学生对企业生产的各个环节精耕细作，让学生“深入企业找问题，带着目标回学校”。这一方面可以提高学生的实践动手能力，另一方面也为学生大四阶段深入学习专业课程奠定基础。

（三）设计教学

设计教学系列由化工原理课程设计、专业产品设计、生物工厂课程设计和毕业设计（论文）等教学环节构成，总计22学周。化工原理课程设计和生物工厂课程设计一般在学校课设室进行，通过课程设计，可培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力，进一步巩固加深学生所学专业课程的基本理论和知识，使之系统化、综合化。专业产品设计和毕业设计（论文）一般在学校专业实验室或指导教师的研究室进行，这是对学生4年所学基础理论知识、基本技能及学生分析和解决问题能力的综合检验，学生在教师的指导下综合运用所学知识进行工艺设计或实验研究，解决实践中存在的实际问题。这个过程可以培养学生分析问题和解决问题的能力，让学生完成从事科研工作的初步训练。

（四）创新创业教育

创新创业主要由开放实验和科研训练Ⅰ-Ⅴ组成，在第3～7学期开设，一般在开放实验室或者专业研究室进行。其以教师科研项目（课题）为载体，让学生在导师的指导下接受从事专业科研工作的初步训练，以培养学生分析和解决问题的能力及创新能力，进一步提高学生的综合素质。其主要教学内容包括参与教师（组）课题调研、文献检索、专题研讨、专项辅导、实验（活动）等，教学内容每学期分散进行，根据不同学期学生知识与能力水平进行科学合理的安排。指导教师每学期初提交科研训练指导计划，每学期末提交一份总结，学生按要求在教师科研训练指导计划书指导下提交一份综述、报告或实验分析或总结。

总之，兰州理工大学生物工程专业实践教学形成了从基本实验技能训练、创新意识能力培养到综合实验能力锻炼的逐层培养体系。该体系优化了学生知识结构，锻炼了学生获取知识的能力，增强了学生的实践能力，提高了学生分析问题、解决问题的能力，培养了学生的适应能力、竞争能力和创新能力。

三、建设完备的校内实验条件

完备的校内实验条件是实现人才培养目标的重要保障[6]。生物工程专业所在的学院——生命科学与工程学院拥有省级实验教学示范中心，该中心设备较齐全，实验条件较好，能够满足生物工程专业学生实践能力的培養。生物工程专业有3个实验室：微生物实验室、生物化学实验室和专业实验室，其中生物化学实验室被评为学校的标准化实验室。另外，生物工程专业还有7个不同研究方向的研究室，可供本科生进行产品设计、毕业设计、科技创新等实践教学活动。

四、建立稳定的校外实习基地

实习基地建设是实习教学的前提，实习基地的条件直接影响实习教学质量。近年来，我们积极探索和企、事业单位、科研院所等联合培养人才的新机制，加强与明显优势和鲜明特色的企、事业单位的合作，以产学研合作形式推动校外实践基地建设。截至目前，我们与省内外30余家企事业单位、科研院所建立了实习基地，如甘肃健顺生物科技有限公司、甘肃省金南瓜生物高科有限公司、兰州名德生物工程中心、兰州大得利生物制药有限公司、青岛啤酒（甘肃）农垦股份有限公司等。这些校外实习基地的建设，为学生工程训练和实践能力的培养提供了广阔的舞台。

五、结语

经过的多年的实践和探索，兰州理工大学生物工程专业人才培养质量得到大幅提升，学生的考研率和就业率显著提高。近3年，毕业生考研率平均达到23.5%，特别是2015届毕业生考研率高达36.8%，位居全校前列。这些考研的学生大部分被浙江大学、武汉大学、西北大学、东南大学、南京大学、西北工业大学、兰州大学、西北农林科技大学等重点大学录取。就业方面，每年就业率高达97%以上，高于同类院校的就业率，培养的学生得到了用人单位的广泛好评。在学生科技创新方面，先后有100余名本科生获得各类创新创业项目的支持，40余名本科生获得国家级、省级、校级竞赛奖励。2014年，教研项目“地方高校生物工程及相关专业创新型本科生培养的实践教学体系构建与实施”获得甘肃省教学成果三等奖。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李自刚. 基于生物工程专业分析的学科专业建设探讨[J]. 河南化工，2016（7）：62-64.

[2] 刘立明. 生物工程专业实践教学体系构建与实践[J]. 广东化工，2010（1）：179-180.

[3] 谢火木，刘李春，钟杰，翁挺. 构建“一体四翼”实践教学体系 加强本科生实践创新能力培养[J].中国大学教学，2017（8）：40-44.

[4] 余有贵，曾传广，王放银，赵良忠，曹智华. 地方院校生物工程专业实践教学体系的创新与实践[J]. 今日湖北：理论版，2007（2）：100-101.

[5] 吴剑荣.高等学校生物工程专业教学改革：从生物产业发展和大学生就业分析探讨[J].教育教学论坛，2014（23）：42-44.

[6] 张艺，郭艳，杨华，王岳，周浩，路福平. 生物工程特色专业实践教学体系的构建[J].中国轻工教育，2010 （6）：73-75.

[责任编辑：陈 明]