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當前,生物技術不斷發展,在石油化工中,利用生物化學與生化工程聯合生產的模式正在形成,這將給石油化工行業帶來更大的經濟利益和社會效應。目前,應用在石油化工中的生物工程主要體現在以下幾個方面。首先,利用微生物發酵法制造單細胞蛋白。60年代初,英國石油公司便已經研制出了通過石油生產單細胞蛋白技術,隨后這一技術逐漸的工業化。我國利用微生物發酵法制造單細胞蛋白的研究從60年代開始。目前,由于這種單細胞蛋白具有營養豐富、產率高以及原料廣等特點,這種生物工程已經在石油化工中得到了廣泛的應用。其次,利用微生物發酵法制造環氧丙烷和環氧乙烷。美國在近幾年率先完成了利用酶催化劑,通過烯烴來制造環氧化合物這一新工藝。這種方法具有能耗低、成本低、無污染以及反應條件溫和等優點,極有可能取代石油化工里的丙烯和乙烯,從而節約石油能源。再次,石油化工中還可以利用微生物針對烷烴末端甲基實行單端氧化而形成脂肪酸,通過雙端氧化就會產生醛酸、羥酸和二元酸。
2提高生物工程在石油化工中的應用水平的措施
生物工程在石油化工中能夠產生非常大的經濟和社會價值,如何更好的提高生物工程的應用水平,非常的關鍵。本文認為應當從研究機構、人才培養和學術交流這三個方面來實施。首先,成立全國性的和企業性質的生物工程研究機構。全國性的生物工程的研究機構,主要側重于基礎性的研究,目的是確保我國在該工程的某些領域處于領先水平,進而推動整個工程的研究。企業性質的研究機構主要負責本行業的相關技術問題,將基礎研究成果應用到生產中,帶動生產的發展。只有通過全國和企業機構的緊密合作,才能夠在生物工程的領域獲得長足的發展。其次,加大對生物工程人才的培養。生物工程作為一門新興的學科,國家教育在這方面的投入相對較晚,往往學工程的不懂生物,學生物的又不了解工程,造成了生物工程人才的貧乏。因此,加大對生物工程人才的培養,培養一批既懂生物又熟知工程的人才非常的重要。再次,提高我國的技術情報工作能力,加強國際間的學術交流和交往。21世紀是一個信息化的時代,閉門造車已經成為不符合現代化的發展模式。生物工程的發展非常的迅速,如何了解世界上領先的生物工程技術、發展趨勢和動向,必須從增加國際間的交往和學術交流這方面著手。通過不斷的吸收國外的先進的科技成果,提高我國生物工程在石油化工中的應用水平。
3結語
區域產業是指在某一特定區域內,生產同類商品或提供同種服務的所有企業的集合,反映的主要是產業空間布局狀況以及由此所決定的區域間橫向經濟關系。生物工程相關產業涵蓋醫藥、食品、檢驗、環保、農業等領域⑤,產業相關集群的形成對于促進地方經濟建設,保障經濟、社會、環境與人的協調發展意義重大。
1.生物工程相關產業在國民經濟中的地位“十一五”以來,國務院批準了《促進生物產業加快發展的若干政策》和《生物產業發展“十一五”規劃》,大力推進生物技術研發和創新成果產業化,生物產業產值以年均22.9%的速度增長?!秶鴦赵宏P于印發生物產業發展規劃的通知》提出,到2015年,生物產業增加值占國內生產總值的比重將比2010年翻一番;到2020年,把生物產業發展成為國民經濟支柱產業?!秶摇笆濉笨茖W和技術發展規劃》和《國家“十二五”生物技術發展規劃》明確提出將“研究預防和早期診斷關鍵技術,顯著提高重大疾病診斷和防治能力”作為“人口與健康”重點領域的發展思路之一;將生物制藥技術列為重大支持方向之一;將食品安全列為民生科技示范重點,食品安全檢測產業將成為新型公益類重點資助領域。
2.吉林省生物工程相關產業發展現狀“振興東北老工業基地”、“長吉圖開發開放先導區”、“長春市國家級生物產業基地”等國家和地方的政策性投入,使吉林省生物工程領域產業的發展形成了比較優勢,已擁有長春生物制品研究所、通化東寶等一批大中型生物醫藥企業集團和一大批中小型生物醫藥研發和制藥企業,以及長春迪瑞、長春匯力、長春博德等體外診斷檢測試劑和儀器生產企業。2012年,相關產業整體呈現快速、強勁的發展勢頭,全年醫藥產業實現銷售產值1550億元以上,同比增長34.7%⑥。吉林省工業發展“十二五”規劃提出,在醫藥產業方面,將吉林省建設成為國內外具有重要影響的國家生物藥基地、中藥北藥基地;在醫療儀器設備及器械方面,提升醫療器械行業發展水平,加快補齊醫藥產業發展短板,重點發展多功能激光治療設備、臨床檢驗分析儀器等醫療檢驗儀器。到2015年,全省醫藥工業總產值達到2000億元,年均增長27%⑦。
3.吉林省生物工程相關產業高層次人才相對不足目前,吉林省生物技術制藥產業發展迅速,但企業創新能力薄弱、仿制藥比重較大;高端醫學儀器設備、中端試劑和儀器一體化被國外壟斷。原因之一是企業技術力量十分薄弱,缺少足夠的優秀創新人才,造成核心技術往往依賴引進,受制于人。生物工程產業是高技術產業,通過對相關產業調研發現:(1)生物產業飛速發展導致人才數量缺口加大;(2)產業創新能力提升導致高端人才匱乏;(3)國內外同行業的發展差距導致人才流失嚴重;(4)要突破國外技術壁壘需要生物醫學與機電一體化人才;(5)高技術產業經濟發展對人才實踐能力的要求攀升。因此,吉林省生物工程相關產業創新能力的提升和持續健康發展需要大批高層次實踐創新人才。《國家中長期生物技術人才發展規劃(2010-2020年)》指出,重點培養生物產業高端創新型人才、產業鏈關鍵環節專業人才;鼓勵企業與科研機構、高校聯合建立生物技術人才培養基地;建立人才及人才團隊在企業與科研院所之間流動的暢通渠道。目前,吉林省生物工程專業碩士學位授權單位僅3所,即吉林大學、吉林農業大學、中科院東北地理與農業生態研究所。3所招生單位為吉林省生物工程產業輸送了優秀人才,但在生物、醫學、光學、機電一體化人才培養方面尚不能滿足我省生物工程相關產業發展對人才的需求。
二、長春理工大學對生物工程專業碩士學位研究生培養體系建設的探索
1.多學科交叉融合,凝練專業特色,明確人才培養目標定位長春理工大學堅持生物、醫學、光學、機電等多學科交叉融合的辦學特色,結合吉林省生物醫藥、食品安全檢測工程產業等區域產業發展規劃,形成了生物醫學光機電一體化技術的生物工程優勢學科。涵蓋三個穩定的、特色鮮明的專業方向:(1)生物醫學檢驗工程,以國產化及自主創新的生物醫學檢驗試劑與配套光電檢驗儀器一體化技術為研發目標;(2)醫藥用生物反應器與監測設備工程,側重基因重組藥物的通用載體生物反應器構建與應用技術,以及細胞工廠配套光電顯微光電監控設備的研發;(3)食品安全檢測工程,側重食品中雌激素類、毒素、農藥殘留等污染物快速檢測試劑與配套光電檢測儀器的研發。為吉林省醫藥、衛生、食品、商檢等企事業單位培養具有創新能力的應用復合型高層次人才。
2.優化課程體系,構建雙師型導師隊伍,探索三對接人才培養模式整合教學與實踐優勢,按照專業方向的不同,采用分類培養的指導思想,突出知識背景交叉與能力培養并重的特色,設置了科學合理的課程體系,包括必修課(18學分)、公選課(10學分)、方向選修課(6學分)三個模塊,模塊間遵循“夯實基礎-提高能力-強化應用”的培養規律。教學團隊由企業專家、國外學者和校內教師組成,企業專家講授實踐性較強的課程,國外專家學者主講學科前沿性講座,突出實踐與前沿的兼顧。采取集體培養與個人負責相結合的指導方式,構建雙師型導師隊伍。導師組由具有副教授以上職稱或博士學位的校內教師,和具有高級專業技術職務或具有博士學位的合作單位專家組成。形成一支結構合理、學術思想活躍、教學科研與實踐經驗豐富的教學團隊。以實際項目為主要載體,融通基礎理論教學、前沿技術和實踐教學,構建“學研用”三位一體的人才培養模式。學習方式分為全日制學習方式,學制2.5年;非全日制學習方式,學制3年。培養方式為校企(行)聯合培養,對于全日制學生,1年在校理論學習,半年行(企)業頂崗實踐,1年結合崗位實踐內容完成畢業論文;對于非全日制學生,1年在校理論學習,半年企業頂崗實踐,1.5年結合崗位實踐內容完成畢業論文。實現了人才培養與合作單位、生源層次、業界需求的對接,學校和用人單位的無縫連接。
3.建立校企聯盟,拓展實踐教學基地,全面提升人才實踐創新能力專業學位研究生培養的重點在于實踐和創新能力的培養,企業和行業參與高校專業學位研究生教育是保證專業學位研究生教育質量的重要手段⑧。因此,通過校企合作和優勢互補,建立工程實踐基地,實現研究生聯合培養,已成為提升工程碩士研究生實踐能力的重中之重。長春理工大學與相關企業在聯合攻關、學術交流、學生就業、本科生實習等方面進行合作的基礎上,建立了生物工程專業碩士培養的校企聯盟。目前,與長春生物制品所有限公司、長春迪瑞醫療科技股份有限公司等15家企事業單位簽署了實踐基地合作協議,形成了以吉林省為中心,輻射北京、上海等地的穩定的校外實踐教學基地。此外,校內建設的與該學科直接相關的實踐教學平臺有生命科學基礎實驗中心,吉林省生物檢測工程實驗室和吉林省中藥生物工程二級實驗室2個省級重點實驗室,2個學校參股的集生物醫學光機電一體化研發與生產的高新技術企業。目前,已投入建設經費3000余萬元。校內外實踐基地的建設,為學生提供了充足的實踐機會,使學生在讀期間能參與企業生產、關鍵技術攻關和新產品研發,全面提升了人才的創新實踐能力和就業競爭力。
4.“產學研”聯動,以科研合作為紐帶,保障學位論文的先進性與實用性“產學研”合作教育的本質特征是尋求高等教育自身規律與現實社會對人才需求之間矛盾的解決⑨。通過“產學研”合作教育,實現教學、科研、生產三結合,能更有效地提高辦學水平和人才培養質量,克服高等教育脫離社會實踐需要的傾向,增強其社會適應能力和生存能力⑩。自2000年以來,我校先后與中國藥品生物制品檢定所、中國食品檢驗檢疫研究院、長春生物制品所有限公司、長春百克藥業有限責任公司、長春迪瑞醫療科技股份有限公司、吉林省紫辰光電有限公司等多家企業,聯合完成了國家級、省級和橫向科研項目17項,累積科研經費達2000余萬元。以科研合作為紐帶,將科研項目立項、研發推廣過程與生物工程專業碩士培養相結合,形成了“產學研”聯動模式,增進了學校與企業間的合作交流。學生畢業論文選題結合專業方向、校企聯合攻關項目和企業實際需求,鼓勵原始創新或集成創新。學生在校內和校外導師的共同指導下,掌握了扎實的專業理論基礎和先進的實踐技術手段,具備了綜合運用科學理論和技術方法解決實際工程技術問題的能力,保障了學位論文的先進性與實用性。
【關鍵詞】創新創業生物工程教學方法
在當前社會就業形勢的壓力下,企業在對于人才的篩選上,越來越注意考察應聘人員的實際工作能力及創新能力?;谏锕こ虒I學生當前創新精神及創新能力較差的情況,針對創新能力對教學體系進行優化,重點培養學生的創新實踐能力,勢在必行。
一、當前生物工程專業教學中存在的問題及現在
(一)實驗內容缺乏創新性
在實際教學中,傳統“驗證性”實驗太多,創新“探究性”實驗過少,是當前實踐教學中存在的主要問題。“驗證性”實驗主要是培養學生的動手操作能力,其鍛煉的是學生對于數據處理、實驗操作的熟練度?!耙阎Y果———驗證結果———應用結果”是這一教學內容的主要目的。但是這種實驗教學方法已經難以適應當代生物工程的技術發展需求。其實驗性、實踐性、實用性、以及對于學生綜合能力的提升性都不足。
(二)教師教學手段單一,難以激發學生課堂興趣
當前的教學中,板書授課仍然是主要方式。這種單一的教學手段一來很難清楚描述實驗過程的細節注意事項,缺乏直觀性,二來缺乏動態演示,難以調動學生的課堂積極性,容易讓學生覺得枯燥并產生厭學情緒,學習效果較差。
(三)學生缺乏與企業的接觸
實習與實踐是生物工程專業重要的內容。實習作為學生了解生物工程行業,了解相關企業工作狀態最有效的方式,在學校的實際教學中設置時間較少。企業實習時間少,實習缺乏嚴肅性,對于實習過程缺乏重視是當前生物工程專業實踐教學面臨的主要問題。這種現狀導致學生所學內容與社會和企業脫鉤,其論文與實驗經驗來自學校實驗室居多,而缺乏實際應用性。
二、構建實踐教學體系應遵循的規律
目標明確、科學合理規劃是構建生物工程實踐教學體系需要遵循的重要原則。實踐教學體系的構建是以培養創新創業型生物工程人才為目標的。只有先明確“創新”“創業”這兩個主旨目標,才能更好的進行體系構建。其次,科學合理的規劃也是實踐教學體系構建中必不可少的。以實用、有用為出發點,在實際的課程構建中應該減少重復類型的實驗課,以及對現實應用指導意義不大的實驗內容,保證學生課程中設置的實驗在日后學生進入企業和社會進行工作中都能用得到,是構建實踐教學時應該遵循的重要原則。
三、生物工程專業實踐教學體系構建方法
(一)生物工程綜合實驗
對于學生實驗綜合能力的鍛煉是生物工程實踐教學中需要重要培養的。對學生進行實驗數據處理、實驗工具及軟件使用等技能的培養,是提高學生綜合實踐能力的方法。例如:可以開設“大蒜細胞SOD的提取、分離和活力測定”“固態發酵技術———纖維素酶固態發酵”“DNA提取及瓊脂糖凝膠電泳檢測”等實驗內容,這些實驗都有一定的社會應用意義,而且對于學生綜合實驗能力的培養及提升十分有效。
(二)設計生物工程創新實驗“創新創業”
不能僅僅作為生物工程教學中的一句口號,在實際教學中,應該做到創新理念與創新實踐并行,讓生物工程實踐課程的創新真正開展起來。為了培養學生的創新創業能力,在教學中可以針對不同學生能力上的差異將其分成不同小組,小組間根據自己的構思進行選題的實驗開展,教師通過對開題報告,實驗計劃等內容的提問來把握和幫助學生進行實驗內容的調整和指導。這樣小組切磋和教師指導并行的教學方法,能夠有效鍛煉學生的實踐能力。對于其日后步入企業進行生物工程實驗工作有很大幫助。
(三)增加企業實習機會
模擬操作和課堂教學練習終究與深入企業實際實習有所差別。為了更好的實現學生的創業創新能力培養,在實踐教學的體系構建中,增加學生進入企業實習的機會,讓其從實際與企業的接觸及工作中學習實驗方法及經驗,也是實踐教學的重要方法之一。
皖西學院生物工程專業的培養方案規定,本專業培養學生具有合理的知識結構、良好的人文素質、較強的實踐能力和創新精神,能夠在植物細胞工程與技術、生物質能源工程、植物天然產物開發與應用技術、蛋白質與酶工程、微生物發酵工程以及其它生物技術與生物工程類企業的管理、生產、質檢、銷售崗位就業的應用型人才。為了使該培養方案得到實施,相應的課程體系組成為:公共基礎課程、高等數學、大學物理、大學物理實驗。學科基礎課程:專業概論(導論)、無機及分析化學、有機化學、物理化學、基礎化學實驗、儀器分析、工程制圖、化工原理、化工原理實驗、普通生物學(分動植物部分和細胞分子遺傳部分)、普通生物學實驗、微生物學、微生物學實驗、生物化學、生物化學實驗、生物統計與實驗設計、文獻檢索與科技論文寫作。專業核心課程:植物生物技術、植物天然產物開發、微生物發酵工程、蛋白質與酶工程、生物質能源工程、生物工程綜合實驗。
2生物工程綜合實驗課程模塊化設置
生物工程綜合實驗根據專業核心課程的設置分為5個模塊,即植物生物技術實驗模塊、植物天然產物開發實驗模塊、微生物發酵工程實驗模塊、蛋白質與酶工程實驗模塊、生物質煉制實驗模塊。根據上述5個模塊,遴選相應實驗項目,編寫特色明顯的實驗指導教材。
2.1植物生物技術實驗模塊
植物生物技術實驗具體安排如下6個項目:(1)植物組培實驗室設計和實驗設備、實驗用品認知;(2)MS培養基母液的配制;(3)MS培養基配制、滅菌與分裝;(4)外植體分化生長的誘導培養;(5)外植體脫分化生長的誘導培養(6)組培苗的煉苗。教學目的:掌握母液的配制方法;掌握培養基配制的步驟和滅菌方法;掌握不同材料(外植體)的消毒和接種方法;掌握獲取愈傷組織的方法;通過本實驗加深對幾個基本概念(植物細胞全能性、分化、脫分化、再分化、愈傷組織、煉苗等)的理解??蓤绦行苑治觯阂劳小爸参锛毎こ贪不帐」こ碳夹g研究中心”和“安徽省植物生物技術實訓中心”兩個平臺,借助一整套成熟的植物組培技術和實踐經驗豐富的指導教師團隊以及諸多的產學研合作基地,能夠很好地將植物組織培養技術傳授給學生,并付諸于實踐。
2.2微生物發酵工程實驗模塊
微生物發酵工程實驗具體安排如下4個項目:(1)固定化酵母細胞的制備;(2)固定化酵母細胞發酵制酒及其影響因素分析;(3)蠟狀桿菌液體發酵產果膠酶;(4)啤酒生產。教學目的:學會制備固定化酵母細胞,并利用固定化酵母細胞進行酒精發酵;了解菌種的制備及其質量檢測,學會使用二聯發酵系統并進行規模發酵;學會使用圓柱露天錐形發酵罐發酵生產啤酒。可執行性分析:項目(1)、(2)屬于研究性實驗,根據實驗指導書和文獻資料的查閱,學生們能獨立完成;項目(3)、(4)屬于綜合性實驗,應用性極強,能激發同學們的興趣,學生們通過課前查閱資料,帶著問題進入實驗室,在老師的指導下,自己動手操作,以期達到預期目標。
2.3蛋白質與酶工程實驗模塊
蛋白質與酶工程實驗具體安排如下5個項目:(1)SDS-PAGE;(2)5-12%SDS-PAGE;(3)抗血清制備;(4)Westernblot;(5)豬血中超氧化物歧化酶(SOD)的分離純化及活力測定。教學目的:學習SDS-PAGE測定蛋白質分子量的原理;掌握SDS-PAGE電泳的操作方法;了解抗血清制備的基本原理;掌握抗血清制備的操作步驟及方法;掌握應用Westernblot檢測抗原及蛋白水平表達等;掌握SOD的分離純化及活力測定??蓤绦行苑治觯?個實驗的開設不僅讓學生們掌握了基本的實驗操作技能,而且為學生們更高層次的深造打下了堅實的基礎,同時也推動了“皖西學院抗體制備及其質量檢測中心”的可持續發展,加強了產學研項目的深入合作,師生共贏,校企共贏。
2.4植物天然產物開發實驗模塊
植物天然產物開發實驗具體安排如下4個項目:(1)植物色素的提取、性質及穩定性:(2)黃酮類物質的提取、分離和性質;(3)植物多糖的提取、分離和性質;(4)油料作物中油脂的提取、精制和有關性質。教學目的:了解植物色素、黃酮類物質、植物多糖和油料作物中油脂等物質的提取方法、提取過程,學會運用單因素實驗、正交實驗等實驗方法優化目標物質提取的最優條件,并通過提純目標物質,研究其理化性質或生物活性??蓤绦行苑治觯褐参锾烊划a物開發涉及的范圍較廣,生物工程教研組根據實際情況開設了以上4個項目,其中第1個項目是我們開設的傳統項目,后3個項目與我們教師的科研課題密切相關,是我校研究的優勢項目,實驗條件優越,儀器設備齊全,能夠達到教學和科研的優勢互補,教學相長。
2.5生物質煉制實驗模塊
生物質煉制實驗具體安排如下4個項目:(1)了解生物工程企業生產環境及生產技術原理;(2)比較不同生物工程行業廢水檢測方法;(3)熟練掌握廢水BOD和COD的檢測原理與方法;(4)利用農林廢棄物進行生物質煉制提取木質素。教學目的:使學生了解相關生物工程企業的生產流程、生產技術原理、下游廢水排放達標要求以及最重要的排放物生產過程檢測方法,加強對生物生產和管理的達標排放的認識,同時學習相關檢測方法??蓤绦行苑治觯何倚I锕こ虒I在第五學期有2個月的企業實習,學生們根據興趣進入相關企業,結合專業特點,學生們有選擇的進行實習、實訓,了解生物工程行業的進展和前景;另外借助校級“生物質煉制科技創新平臺”,學生們能掌握廢水BOD和COD的檢測原理與方法,初步利用農林廢棄物進行生物質煉制提取木質素等實驗技能。
3生物工程綜合實驗課程的實施
3.1開設開放式實驗
改大班集中實驗為小組分散循環實驗教學,由于發酵罐、啤酒發酵系統、氣質聯用儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀等實驗設備臺套數少以及組培室等實驗場地的限制,又由于實驗內容的需要,在操作上要求連續,在實際教學時就必須改變原來大班上課狀況,只有將學生分散,以小組的形式進行訓練,采取學生循環而實驗項目固定的循環實驗教學方式,才能最大限度地提高實驗設備和實驗場所的利用率。同時,建立生物工程專業綜合實驗操作訓練的音視頻、試題庫等,完善實驗用多媒體教室以及仿真實驗室的建設。
3.2開設自主設計性實驗
高等教育的目標是培養素質高、能力強的創新人才,如何實現“能力為重”的戰略主題對高校創新人才培養提出新的要求。提高本科生的動手能力和創新意識一直是實驗教學改革的主題。在自主設計性實驗中,老師給出實驗項目名稱,學生們查閱資料,設計實驗方案,然后與指導老師討論實驗方案的可行性,對無法實施的方案,老師給予適當的指導后重新設計,對可行方案進行討論修改。在實驗方案設計可行的情況下,學生們進行實驗操作,觀察現象,記錄實驗數據和實驗結果,并對結果給予分析,撰寫實驗報告,準備ppt進行實驗匯報。經過近3a的自主設計性實驗的開設,學生們獨立動手能力和創新思維能力得到了培養和提高,也大大激發了同學們自主學習的興趣。
3.3開設研究性實驗
充分發揮我院教師科研能力強的優勢,將教師的科研成果引入教學,將科研課題轉化為實驗教學內容,把科研成果轉化為實驗項目,將科研設備開放于實驗教學。既能讓學生參與到教師的科研中去,培養學生科研的興趣,又能在教師的帶動下培養科研的思維。
3.4走進工廠,實地參觀學習
關鍵詞:地方本科院校;生物工程專業;實踐教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)28-0139-02
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010―2020年)》明確指出:高等教育要“堅持能力為重”,著力提高學生的學習能力、實踐能力和創新能力。專業實踐教學作為高等院校本科教學的重要組成部分,有利于培養學生的實踐動手、分析和解決實際問題的能力[1],為高校培養具有實踐能力和創新能力的應用型高級專門人才提供保障。
湖北工程學院是一所地方綜合性本科院校,為滿足地方經濟建設和社會、行業發展的需求,2004年,在生物科學、生物技術專業的基礎上成功申辦了生物工程本科專業,同年開始招生。按照教育部關于普通高等院校專業辦學的要求,結合學校辦學實際,制定了專業人才培養目標:培養具備生物學與工程學方面的基本知識以及自然科學和人文科學的基礎知識,適應地方經濟建設和社會發展需要,能夠在生物技術與工程等相關領域從事生物工程產品生產、工藝設計、生產管理、新技術研究和新產品開發等方面的工作,具有創新精神和實踐能力的應用型高級專門人才。要實現這一人才培養目標,必須重視和強化實踐教學環節。
一、修訂人才培養方案,凸顯實踐教學環節
專業實踐教學內容的針對性和完整性與學生實踐能力、創新能力的培養相關,也直接決定著學生走向社會后的競爭力和發展潛力。為保證和提高教學質量,規范生物工程專業本科教學實踐環節,根據學校有關規定,在2004版、2008版人才培養方案和市場調研的基礎上,綜合歷屆學生與用人單位的意見,2013年對人才培養方案進行了重新修訂。
人才培養方案中實踐教學體系由課程實驗、集中綜合實踐(由專業認知實習、課程實習、專業實習、畢業實習和畢業論文“設計”環節構成)、科研訓練、軍事訓練以及社會實踐和創新活動等環節組成(見表1)。
由表1可知,在總學時學分不變的前提下,2013版人才培養方案(簡稱2013版,以下同)進一步優化了生物工程專業實踐教學內容體系,凸顯了實踐教學環節的重要性。2013版實踐教學環節的總學時由2004版的491學時、2008版的614學時增加到688學時,總實踐周數由2004版的34周、2008版的42周增加到52周,各實踐教學環節累計學分由最初的39分增加到48分,且占總學分的比例由2004版的24.4%增加到2013版的30%。在2013版中,科研技能訓練由2004、2008版的5周調整為8周,明確規定其不占教學周數,分散在理論課集中教學時間內完成,將部分實踐教學環節安排在暑期進行,與學生的社會實踐活動相結合,進一步強化學生專業技能、創新精神和實踐能力的訓練,體現了“重應用、強能力”的教育理念。
二、精心設計實驗項目,強化學生的實踐動手能力
實驗教學是課堂教學的延續,是對學生進行基本技能訓練的主要環節,其基本任務是加深和鞏固理論知識,在學生掌握相關理論知識的基礎上,有目的地精心設計實驗項目。
1.保留經典實驗項目,淡化課程界限,整合相關實驗教學內容,夯實基礎實驗技能。經典實驗項目有利于學生學習基本實驗技能,有些經典項目大多會設置在不同的實驗課程中,如“分光光度計的使用”這一經典實驗項目在“生物化學”、“發酵產品分析”等實驗課程中都會設置,為避免資源浪費,按照課程的先后,將其整合到生物化學實驗中,通過強化練習,學生的這一基本實驗技能得到了鞏固,為后續實驗內容的選擇拓展了空間。
2.將科研成果融入到教學中。如將“珍珠花”的DNA提取、“孝感民間傳統米酒菌株的分離、鑒定與篩選、培養”等課題研究成果應用于生物化學、微生物學等課程的實驗教學中,不僅使學生掌握了基本實驗技術,而且對教師的科學研究領域也有了一定的了解,激發了學生的科研興趣和創新意識,有利于強化學生的實踐動手能力和創新素養。
3.結合地方生物工程產業發展動態,精心挑選典型的生物制品案例,設計具有地方特色的專業綜合大實驗。如本專業開設的綜合型實驗《黑曲霉高產淀粉酶菌株的選育、發酵及產品的提取純化實驗》就是結合本地生物工程產業狀況開設的,實驗包括菌種選育、培養基的設計、發酵條件的優化到發酵產品的提取與純化[2]等一系列連貫的內容,實驗設計既涵蓋了生物工程產品的上游、中游、下游的相關技術,又體現了生物工程專業核心課程如生物化學、微生物、生物工藝學以及生物分離工程中的主要內容。綜合大實驗是對學生專業操作技能的全面訓練,加深了專業理論與實踐的聯系,有助于培養學生綜合性、系統性地應用所學知識和技能解決實際問題的能力[1]。
三、構建多樣化實踐教學平臺,提升學生科研創新與實踐動手能力
為提升學生科研創新與實踐動手能力,構建實訓實習、科研訓練等多樣化的實踐教學平臺,動員和鼓勵學生進行科研訓練或結合各類實習實踐活動使學生直觀了解生物工程相關行業發展趨勢及存在的問題,積極主動解決生產實踐中遇到的實際問題,培養學生嚴謹的科學態度,提升其分析問題、解決問題以及獨立進行科學實驗研究的能力。
1.完善實驗教學條件,為學生實踐動手能力的培養提供保障。爭取學校和社會資金的注入,加大實驗教學經費的投入,注重儀器設備的增補和更新,先后購置了小型啤酒、果汁飲料等小型生產線,動態濃縮提取機組、噴霧干燥塔等與生物工程產業相關的大型儀器設備,建成湖北省實驗教學示范中心,學生在中心就可以接受工程化的訓練,切實將理論與產業實際相結合,激發學生的學習興趣,培養了學生的實踐動手能力,提升了學生的就業能力。
2.加強學科平臺建設,引導學生科研訓練,提升學生科研創新能力。結合學校辦學實際,主動探索服務地方經濟的途徑,先后建成了農業資源與環境湖北省重點學科、生物質資源轉化利用湖北省協同創新中心、特色果蔬質量安全控制湖北省重點實驗室、生物質資源化學與環境生物技術湖北省重點實驗室、鄂北特種植物珍珠花的基礎研究及其產業化開發等省級創新團隊、國家植物功能成分利用工程技術研究中心以及麻糖米酒工程技術研究中心等一系列學科平臺,充分挖掘上述平臺在生物工程專業人才培養中的作用,引導學生參與科學研究,培養學生創新精神,提升學生創新能力。
3.按照“互利互惠、合作共贏”的原則,試行校―地合作,建立校外實踐教學基地,強化各類實踐教學環節,提高學生的綜合應用能力。目前與孝感市農業局、食品藥品監督管理局等多家事業單位建立農產品、食品藥品分析與安全檢測中心,結合專業認知實習、課程實習,從樣品的抽取到成分的分析與檢測,學生都可全程參與。與英博金龍泉啤酒(孝感)有限公司等多家企業建立教學實習基地,結合專業實習、畢業實習,一部分學生可以進入實習基地的不同崗位進行頂崗輪訓,也有一部分學生參與到企業的科技攻關項目中協同解決生產實踐中出現的一些實際問題。這樣既為實習單位減緩了人手不足的矛盾并創造了效益,也切實提升了學生的綜合應用能力。
四、建立多元化實驗考核評價方式,全面提高學生的綜合素質
考核評價方式的完善既對學生的專業實踐能力的培養起導向作用,也可對教學改革起促進作用[3]。實驗考核根據實驗課程的特點采用儀器操作、實驗設計、現場提問或卷面考試等多元化的方式進行。成績評定由平時成績與考核成績兩部分構成,平時成績的評定以實驗態度、操作、能力、結果及報告是否準確、規范為主要依據;考核成績的評定以學生的知識掌握、實驗技能的熟練程度、綜合設計能力、創新實踐能力以及文字語言表述能力等方面為主要依據。通過實驗考核,科學、準確、全面地評價學生成績,引導學生知識、能力和素質的協調發展。
五、結語
實踐教學是培養學生實踐動手、創新能力的有效環節。地方本科院校生物工程專業建設要“立足地方”,實踐教學應結合地方經濟建設和社會發展實際,這樣才能培養出具有實踐創新能力、滿足地方生物工程及相關產業發展所需要的應用型高級專門人才。
參考文獻:
[1]靳挺,武玉學,張麗靖.生物工程專業實驗教學改革的思考[J].實驗科學與技術,2011,9(6):70-71.