生物工程專業(yè)實踐教學創(chuàng)新體系構建

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1創(chuàng)新實踐教學體系的構建思路

1．1實踐課程體系的系統(tǒng)性

分析山東地區(qū)生物工程企業(yè)對人才需求的實際情況，結合生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標和我校課程開發(fā)理論，對生物工程專業(yè)課程體系進行了系統(tǒng)優(yōu)化，構建了由基礎實踐課程、綜合實踐課程、設計實踐課程和研究創(chuàng)新實踐課程構成的四層次實踐課程體系．基礎實踐課程包括大學物理實驗、無機生物實驗、有機生物實驗、分析生物實驗、物理生物實驗、生物化學實驗和微生物學實驗等．綜合實踐課程包括工廠實習、生工綜合實驗、專業(yè)基礎綜合實驗、專業(yè)綜合實驗、生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習等實踐環(huán)節(jié)．設計實踐課程包括C語言程序課程設計、工程制圖課程設計、生工單元操作課程設計、車間與工廠課程設計和畢業(yè)設計等實踐環(huán)節(jié)．研究創(chuàng)新實踐課程主要有專業(yè)基礎綜合實驗、專業(yè)綜合實驗、畢業(yè)論文和課外科技創(chuàng)新活動等實踐環(huán)節(jié)．

1．2科研基礎訓練（研究－創(chuàng)新型）

生物工程學科重在實驗，科研是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的重要途徑，許多知名大學都將本科生的科研教學納入培養(yǎng)計劃中．我院除了各種常規(guī)的教學實踐、社會實踐和生產(chǎn)實踐外，還可設了多種其他形式的實踐教學：從新生研討課、實驗室探究課、SRT（大學生研究訓練計劃）、高年級的專題研討課、到大學四年級的綜合論文訓練，在時間與空間上都為不同年級的本科生科研實踐提供了平臺．曲阜師范大學的夏季學期主要用于安排集中實踐環(huán)節(jié)，師生們普遍認為，在這樣一段比較集中的時間里主要進行以實踐教育、合作教育為主的教育教學活動，活動多，收益大，效果好．在本科生從大一、大二基礎課程學習向大三、大四專業(yè)課程學習的轉折關鍵時期，如何保證學生順利實現(xiàn)學習方法的轉變，鞏固已學的基礎知識，明確基礎知識與實驗技能在專業(yè)課學習中的重要地位與作用，加強對專業(yè)學習和研究的感性認識，實現(xiàn)基礎課與專業(yè)課學習的良性銜接，為同一年級的所有本科生盡早了解和熟悉本專業(yè)科研領域內(nèi)涵、掌握本專業(yè)科研工作的基本方法論提供一個有效的實踐平臺，一直是曲阜師范大學生命科學學院本科生人才培養(yǎng)過程中深入思考和探索的問題．曲阜師范大學生命科學學院充分利用本院優(yōu)質的師資力量、學科優(yōu)勢和科研優(yōu)勢，將其轉化為本科教學優(yōu)勢，為課程開設提供強大的物質支持和力量保證．課程是由全院所有教師和研究生參與，以全院所有實驗室為依托的新型暑期實踐課程，科學嚴謹?shù)慕虒W組織與管理為本課程教學計劃的有效實施提供了強有力的組織保障．以講座和實驗室研究訓練為課程的主要形式，力求將教學與科研有機結合，為本科生研究訓練提供方法和指導，構建一個本科生向全院所有教師、研究生學習、交流的平臺，探索一種本科生基礎研究能力培養(yǎng)的新模式．該課程在激發(fā)學生對專業(yè)的熱愛和自豪感、促進學習方法和學習態(tài)度的改變、科研作風的培養(yǎng)、團隊精神的培養(yǎng)等方面，起到了積極地促進作用．

1．3不同類型的校外實習

校外實習堅持生工概念實習（一年級）、認識實習（二年級）與生產(chǎn)實習（三年級）三個環(huán)節(jié)，增強學生的工業(yè)實踐能力，形成了一個完整的、由易到難的、全院所有教師都參與的工程實踐教學體系，使各年級學生的暑期都有不同層次的校外工程實踐教學活動．生工概念實習：通過參觀和講授的形式，選取3－4個典型的工廠，先在校講授工藝過程，然后帶領學生到現(xiàn)場參觀．全面了解生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設備，初步建立物料衡算、能量衡算、產(chǎn)品工程、經(jīng)濟核算、生產(chǎn)安全和環(huán)境保護的概念．使大一學生全面了解生科院各專業(yè)的服務領域，為學生后續(xù)學習打下感性的基礎．認識實習：在第二學年的暑期進行，此時學生已學習過“化工原理”．利用1－2周的時間到現(xiàn)場了解生工工藝、設備及流程，增強感性認識，學生收獲頗豐．生產(chǎn)實習：在第三學年的暑期進行，主要完成崗位流程實習，專題研究報告，同時要結合實踐過程，廣泛進行交流，做好社會實踐活動調查，最后完成崗位流程實習報告、專題研究報告、社會實踐調查報告．

1．4綜合論文訓練（研究－管理型）

綜合論文訓練是由老師出題目，結合學生興趣，在老師的指導下獨立完成實驗設計，并完成一篇論文，該論文作為學生的“學士學位論文”．在實驗訓練中實現(xiàn)提高學生知識的綜合運用能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力．

1．5課外科技活動（研究－創(chuàng)新型）

學生的創(chuàng)造性除了通過教學計劃內(nèi)的課堂教學、實驗、實習等過程的培養(yǎng)外，還必須借助課外的各種創(chuàng)新活動加以豐富和深化，使學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)向多渠道、開放式、規(guī)模化發(fā)展．課外科技創(chuàng)新和學科競賽是實現(xiàn)創(chuàng)新教育的有效載體，對于促進教學和科研相結合，激勵學生的學習積極性，培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際能力具有積極意義．生科院歷來重視學生課外科技活動的開展，積極組織優(yōu)秀生參加各級各類學科競賽、設計大賽，培養(yǎng)優(yōu)秀學生創(chuàng)新能力、競爭能力和團結協(xié)作能力．豐富多彩的課外科技活動作為培養(yǎng)學生科學精神和創(chuàng)新能力的重要途徑之一，取得了明顯成效．重視學生第二課堂的建設，已有兩批學生入選“國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃”，同時鼓勵學生參加全國性的比賽．生科院鼓勵和支持學生參賽，安排專門教師指導并給予經(jīng)費支持．學生多次參加“創(chuàng)新杯”、“數(shù)學建模比賽”等賽事，取得了優(yōu)異成績．

2工程實踐平臺

針對曲師大學生能力的特點，生命科學學院提出“分階段培養(yǎng)、分層次教育、多樣化發(fā)展”的工程實踐教學體系．將本科生工程實踐能力的培養(yǎng)貫穿于本科教育的全過程，將實踐類教學環(huán)節(jié)分為5個模塊；包括基礎科學、人文素質、工程技能、專業(yè)能力培養(yǎng)、科研能力訓練，并不斷完善實踐教學體系，拓寬實踐教學范疇，整合實踐教學資源，加強培養(yǎng)學生工程意識、工程思維和工程能力．

2．1分階段培養(yǎng)

在大一和第二階段，主要以工程技能，人文素質和基礎科學為主，同時進行概念實習和認識實習，為以后的實踐打下堅實的基礎．《生物工程科學導論》是生科院一年級本科生了解生物工程的第一門課程，曲師大生科院對這門課程高度重視．定位這門課程既是專業(yè)課程，又是職業(yè)教育課程．生物工業(yè)同時通過生物生工、材料生工等前沿技術創(chuàng)新來服務于人類福祉．為此該課程非常注重開放辦學，邀請了大型央企的有關技術負責人到曲師大講課，使同學們了解中國生物工業(yè)的現(xiàn)狀的未來發(fā)展趨勢，同時增強同學們從事生物工業(yè)的自豪感和責任感．邀請了諾維信、杰能科等著名跨國公司的技術負責人為同學們介紹國際生物工業(yè)的發(fā)展前沿，特別強調生物煉制等最新技術進展對同學們提出的新的要求．在大二階段，我們深入到工廠第一線進行認識實習．每年我們配備7－8位教師帶隊，把學生分成幾個小組，深入到生工等企業(yè)生產(chǎn)第一線進行實習．大二剛剛上過《化工原理》課程，學生看到幾十米高的精餾塔、看到大型的催化裂化反應器，體會到了“大化工”的特點．我們要求學生繪制工藝流程圖，了解生工的生產(chǎn)特點，要求同學們爬到幾十高的塔頂，體會生工的艱辛，培養(yǎng)膽量和毅力．在大三階段，進行系統(tǒng)仿真和生產(chǎn)實習．生產(chǎn)實習對學生來說是非常難忘的環(huán)節(jié)，首先是時間長，對于生產(chǎn)實習，我們系要求在工廠的時間不少于4周，且沒有節(jié)假日．生工生產(chǎn)一般是24小時連續(xù)化操作，在第一周，要求學生倒班．有時候上大夜班，同學們很不習慣．但是這就是生工，不習慣也要習慣．第二是真刀真槍，后面三周一般是結合工廠的難題，開展一些實驗研究或者實踐調研，原來很多新想法都覺得很容易實現(xiàn)，可是到了工廠以后，有各種方面的限制，如何量體裁衣，如何經(jīng)濟實惠，是工廠第一線要考慮的事情．第三是培養(yǎng)吃苦耐勞的精神．工廠的條件包括住宿和伙食一般比學校差，更不用說一些裝置可能會有噪音其他污染，從事工程研究和工廠生產(chǎn)，不能吃苦是成就不了大事業(yè)的，告訴同學們從一顆小樹苗成長為參天大樹是要歷經(jīng)風雨的．第四是讓同學們和工人師傅交朋友，要虛心向他們請教．很多工人師傅可能理論水平不高，但是從事這個工段的生產(chǎn)幾十年，一聽聲音，一看產(chǎn)品顏色就知道裝置出了什么問題，如何解決．這些經(jīng)驗背后都有很深的理論基礎，這些只有我們的同學和工人師傅多在一起，才能真正將理論和實踐相結合，同時又從這些實踐中抽提出新的理論．和工廠師傅接觸，更是學習如何待人處事．為學先為人，為事先為人．雖然生產(chǎn)實習是第一課堂，但也是第二課堂，二者不分家．教育學生要尊重勞動者，尊重年長者，要虛心學習，誠實待人．在實習的時候，要早一些到辦公室，要有禮貌，要打掃衛(wèi)生，其實一些細節(jié)往往體現(xiàn)一個人的修養(yǎng)和水平．在大四階段，綜合論文訓練是對學生的挑戰(zhàn)和考驗，是培養(yǎng)學生綜合運用基礎理論解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的重要環(huán)節(jié)．學生要從選題，文獻調研，確定解決問題的思路，搭建實驗裝置，學習分析方法，做實驗，總結數(shù)據(jù)，可能會遇到失敗，從新調整實驗方案，做實驗，總結數(shù)據(jù)，寫論文．從動手、動腦到與人相處是一次全方位的鍛煉和提高，尤其是培養(yǎng)自主創(chuàng)新能力和精神，體會創(chuàng)新的樂趣和實驗的艱辛，體會風雨之后是彩虹的激動，體會山重水復疑無路，柳暗花明又一村的驚喜，體會人生就是拼搏．畢業(yè)設計也是為研究生階段打下很好的基礎，因為工作的流程是一樣的，只是研究生階段工作量會更大一些，要求會更高一些．本科畢業(yè)設計嚴格按照程序，首先是開題，每個教研組都要組織大會開題，學生講8分鐘，教師提問5分鐘，一般是在寒假前完成；然后是中期考核，一般是在4月20號左右完成，學生講7分鐘，老師提問5分鐘；最后是答辯，學生講8分鐘，老師提問5分鐘．提出師生互動，尤其是突出教師提問，考察學生的基本知識和解決問題的能力．畢業(yè)設計有大獎賽，每年從120名學生中選出10名左右參加系里組織的論文大獎賽，那是一種榮譽，激勵同學前行；三是檢查機制，除了教研組，每年主管的教學副系主任還要進行抽查，尤其是對那些做得不怎么好的學生，給予提醒；通過這些大量細致的工作，保證了生科院本科畢業(yè)設計的高水平．一分耕耘，一分收獲．據(jù)不完全統(tǒng)計，每年30％－40％左右本科畢業(yè)繼續(xù)讀研的同學，都將本科階段的工作整理發(fā)表了SCI收錄的高水平的研究論文，有些是解決了工廠的實際問題；每個學生的特點不同，興趣不同，成績也不同，因此要實行因材施教計劃．在因材施教方面，生科院比較有特色的工作是SRT計劃．首先是參與范圍廣，每年會有40－50項課題列入學校支持計劃，二是取得成績大，在挑戰(zhàn)杯獲獎．

2．2多樣化發(fā)展

實踐多樣化有助于百花齊放．為了增強視野，我們每年派同學到兄弟大學進行實踐；同時最近幾年，也有部分外校生科院的本科生到我系實踐，也和我們的同學進行交流；另外是教師的國際化視野，每年生科院都會派青年教師出國進修，拓寬教師的國際化視野．

2．3企業(yè)平臺建設情況

為了將學生實踐教育和工程素質培養(yǎng)落實，生命科學學院結合科學研究與工程技術開發(fā)，充分利用社會力量辦學，簽訂協(xié)議進行校外實踐訓練基地．

3創(chuàng)新實踐教學模式的具體效果

3．1學生科技創(chuàng)新成績顯著

近四年來，學生成功申報并完成了4項山東省教育廳大學生研究性學習與創(chuàng)新性實驗計劃課題、23項校級大學生科技創(chuàng)新課題，36篇以科技創(chuàng)新實驗內(nèi)容撰寫的第一作者學術論文，獲山東省生物生工課外科技作品競賽一、二、三等獎分別為8項、6項、5項．

3．2學生科技創(chuàng)新成果孵化率高

我校生物工程專業(yè)開設的發(fā)酵工藝及設備、酶工程、微生物學、生物分離工程、分子生物學、生物制藥工藝、基因工程、細胞工程、藥物制劑學和藥物分析10門課程中，共開設實驗項目67個．其中70％多是根據(jù)專業(yè)教師科研課題或學生科技創(chuàng)新課題研究成果改編的．及時更新了實驗教學內(nèi)容．十年來，生物工程專業(yè)共培養(yǎng)567畢業(yè)生，其畢業(yè)論文選題直接或者參考專業(yè)教師主持的科研課題、橫向課題和學生科技創(chuàng)新課題，有23篇畢業(yè)論文（設計）獲校級優(yōu)秀．在校期間，參與課外科技創(chuàng)新活動的畢業(yè)生達180多人，占總人數(shù)的75％以上，其中繼續(xù)攻讀研究生125人．除考研外，畢業(yè)生就業(yè)率連續(xù)四年保持在92％以上．

3．3專業(yè)教師教學和科研水平不斷提高

生物工程專業(yè)教師共主持國家級基金課題2項、省自然科學基金課題5項、省科技攻關課題2項、省教育廳科研課題4項、國家級質量工程項目1項、省級質量工程項目3項，校教研教改課題3項，教師獲省級、校級榮譽稱號、評優(yōu)和獎勵等達10多人次，30多篇，其中被SCI、EI收錄10篇，CSCD核心12篇．極大提高了本專業(yè)教師的教學與科研水平．雖然我們在創(chuàng)新實踐教學體系的實踐過程中取得了優(yōu)異成績，但整個培養(yǎng)體系還不完善．隨著教學改革的深入進行，我們會動態(tài)地進一步完善這個體系，更有效地促進大學生科學實踐觀和價值觀的形成，形成特色教育，為山東省區(qū)域經(jīng)濟提供高質量的生物工程人才．

作者：于秀玲 車程川 劉金鋒 楊革 單位：山東曲阜師范大學教務處 山東曲阜師范大學生命科學學院