用卓越工程师教育理念构建生物工程专业新的实践教学体系

高梦祥，夏 帆，余知和

(长江大学生命科学学院，湖北 荆州 434025)

用卓越工程师教育理念构建生物工程专业新的实践教学体系

高梦祥，夏 帆，余知和

(长江大学生命科学学院，湖北 荆州 434025)

从卓越工程师教育计划的目标出发，在阐述生物工程专业的专业特点和人才培养目标的基础上， 提出了构建以卓越工程师教育计划为指导思想的生物工程专业实践教学体系，即实践教学目标体系、实践教学内容体系、实践教学管理体系和实践教学条件体系，以及实践教学运行安排。

卓越工程师教育；生物工程；实践教学体系

为了提高大学生工程技术能力，美国政府在2006年2月公布了旨在通过加强科研投资、教育质量和人才培养从而继续在“基础研究方面领先世界、在人才和创造力方面领先世界”的《美国竞争力计划》。随后，麻省理工学院于2007 年开始实施的 Gordon 工程领导力计划，即在提高工程和科技教育的质量、培养学生的领导力方面的新的改革措施。而普渡大学早在2004 年就在工程学院成立了工程教育系，该系由新生工程学系与跨学科工程部合并而成，专门致力于工程教育师资的培养，并提出了工程人才培养的三大支柱体系，并希望普渡的工程教育能够在 2020 年之前达到此目标。加州大学伯克利分校为了提高学生的工程设计、工程研发和工程应用能力，构建了“大工程课程模式”[1]。

在德国，应用科技大学的培养目标是培养掌握科学的方法、擅长动手解决实际问题的工程技术专门人才，其课程体系和教学模式面向职业和实践，采取了学校与企业紧密结合的人才培养方式，实践教学的过程与管理均以企业为主。这一教学模式使得德国应用科学大学培养了德国将近70%的工程师以及半数的企业管理人员和计算机信息技术人员[2]，也使得德国应用科学大学成为德国高等教育体系不可分割的一部分。

我国虽然在过去的60年中，工程教育取得了巨大的成就，但是，重理论轻实践、重规范轻创新、重研究轻应用、工程实训缺乏、教育资金匮乏等依然是困扰我国高等教育发展的瓶颈。鉴于此， 近年来我国政府教育部门积极支持一些大学与德国应用科学大学开展国际合作教育以借鉴德国应用科学大学的办学模式，并提出实施“卓越工程师培养计划”(卓越计划)，卓越计划旨在为建设新型工业化和创新型国家做工程技术人才储备[3-4]。

卓越计划的关键是企业实践学习能否取得实效。首先，企业作为用人单位，最清楚本行业需要的工程人才最好具备哪方面的素质，这也体现企业在工程人才培养中重要性。其次，企业拥有最先进的生产设备和制造技术，企业拥有管理生产、开发技术、开拓市场等一整套的特有的现实运行模式，企业拥有工程经历丰富和实践能力强的工程技术人才，这些都是培养工程人才能力的最好的 真实的条件，是工程人才未来工作的工程环境，也是作为教学单位的高校所无法达到的[3-4]。因此，创立了高校与企业联合培养人才的新机制，使企业由单纯的用人单位变成共同培养单位，充分发挥企业在整个工程人才培养过程中的指导作用，这样培养出来的工程人才能在知识、能力和素质方面达到卓越工程师培养计划的培养目标。

基于以上背景，为提高生物工程专业学生的工程应用能力，本研究提出并构建了以“卓越计划”为指导思想，充分考虑高校和企业在培养人才体系中的各自作用，使企业充分发挥其指导作用，真正成为人才的共同培养单位的新的实践教学体系。

1 生物工程专业的专业特点和人才培养目标

1.1 专业特点

生物工程专业是化学、生物学、工程学等多学科交叉，以工为主，以理为辅，工理管结合的复合型专业。由于生物技术产品具有研发周期长，需经过小试、中试、临床实验和产业化生产等多个步骤，对资源和设备的依赖性强等特点，使得对该专业学生除了要求有扎实的专业基础知识外，对实验技能、工程问题解决能力和实践经验提出了更高要求[5-7]。

1.2 培养目标

生物工程专业通过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和基本技能，能在医药、食品、环保、商检等部门中生物产品的技术开发、工程设计、生产管理、产品性能检测分析和新产品开发的高级工程技术人才[5-7]。

2 生物工程专业新的实践教学体系的主要内容

2.1 实践教学目标体系

实践教学目标分为：认知目标、技能目标和思想目标。通过系统的实践训练，巩固理论知识，强化专业技能，提高知识技能的综合应用能力，结合工程设计、产品制造工艺和检测的执行等过程中的实际问题，培养能够灵活应用本专业的基础理论知识，具有较强的创新意识与解决实际问题能力。

(1)认知目标 通过实践教学活动，认识生物工程专业在国民经济中的地位和作用，了解生物行业的发展状况，熟悉生物产品的生产、管理和营销的各个环节[8-9]。

(2)技能目标 通过参与实践活动，使学生掌握生物工程专业的基本知识与技能，能从事生物产品工业化生产、组织管理、新产品开发和设计及市场营销。具有创新意识和从事科学研究、科技开发的初步能力[8-9]。

(3)思想目标 具有良好的道德品质和健康的心理素质。具有很好的集体意识、团队协作精神和奉献精神，具有一定的组织管理能力、较强的表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力。具有较强的社会适应能力，能应对生产中的危机与突发事件发生时的心理承受能力、对危机或突发事件的处理能力。

2.2 实践教学内容体系

2.2.1 工程实训

工程实训由学校机械工程中心统一安排，在第二学期安排1～2周，让学生直接参加钳工、车工、焊工、铸工等金工各工种的生产实践。由机械工程中心组织实施。工程实训是在工程制图课程学习后安排的，是对工程制图理论的进一步加深和理解，是培养学生对机械加工的各工种、各个环节和工序的认识和感受，也有利于后续工程类课程理论的理解，亦是锻炼动手能力的重要手段。

2.2.2 认知实习

认知实习是实践教学的前期感性认识阶段，包括社会实践和生物类工厂的认知实习，由专业教师指导。社会实践活动在第一、二、三学年暑假各安排一周，进行社会现象、生物行业发展状况及人才需求调查，了解社会经济发展。生物类工厂的认知实习安排第三学期，旨在到医药、啤酒、白酒等生物类企业实地考察其生产和经营状况及特点，通过感性认识，巩固专业思想。

2.2.3 技能训练

包括课程实验、课程设计、课程实习、科研训练、生产实习、毕业实习和毕业设计(论文)等。

(1)实验课 实验课教学旨在巩固学生所学理论知识，加强学生采集和处理实验数据、绘制实验图表、撰写实验报告等基本技能的训练，锻炼学生分析问题和解决问题的能力，以形成实事求是的科学态度[9]。

(2)课程设计和课程实习 结合生物工程技术所需的工程科学基础，包括化工原理、发酵工程、生化反应工程、分离工程等相关学科的知识和生物工程专业基础理论知识，包括细胞生物学、生物化学、微生物学、分子生物学、基因工程、遗传学等以及生物产品生产过程、工艺过程原理与检测技术，包括生物原理与工艺、生物计算、生物工艺流程及工厂设计基础、生物产品设计原理和现代设计方法等，应用工程制图基本理论和工程图样表示方法，进行工艺方案(如抗生素生产、啤酒生产)的设计、生产流程和车间平面布置设计，并能根据设计合理的选用与设计生产装备。参观相关企业，了解工厂的布局、生产流程和车间布局和运行，并与企业技术骨干交流，通过课程实习，结合课程设计，完善设计内容，提升理论知识的实际运用能力。

(3)科研训练 一般安排在专业课开设的第三、第四学年，分小组，集中2周时间，在实验室完成。同时，为了培养学生的创新精神和创造能力，采取自愿的形式，可参与教师的科研课题或结合生产实际问题选题，在教师的指导下，完成相关内容后写出论文或报告。一般安排在第三学年进行。

(4)生产实习、毕业实习和毕业设计(论文) 生产实习和毕业实习安排学生到企业参加顶岗实习。要求学生通过在主体车间的现场实践学习，全面地了解所在企业的具体情况，包括企业规模、发展历程、机构设置、主要产品及特点、产品生产方法及全流程、环保及安全措施、企业管理模式等。熟悉该车间各工作岗位的技术和管理特点。掌握所在车间的详细工艺流程、主体设备结构及工作原理、操作规程﹑技术经济指标以及主要产品的质量控制方法，熟悉发生事故的现象和处理手段。熟悉车间的管理体制与方法，结合现代管理理论对企业的现有管理模式进行分析和讨论。毕业设计(论文)以某一生产系统或工程项目为对象，由企业高级工程技术人员与骨干教师指导小组成员进行项目的开发或工艺的改进等工作；撰写开题报告、项目进展分析报告等。通过前期工程的训练，对生产线工程、车间设计改进、产品工艺改进等的设计和试验进行归纳总结，按大学本科要求撰写毕业设计论文，并组织相关专家进行毕业设计论文答辩。

2.3 实践教学管理体系

学院成立以教学院长为组长的实践教学领导小组，负责实践教学的全程宏观管理。实践教学实行目标管理、责任到人。根据实习性质(课程实习、生产实习、毕业实习等)和企业特点安排详尽的实习内容和相关实习指导教师。学院实践教学领导小组成员负责监督和协调实践教学的实施以及运行质量的评估，最后把实施运行情况以书面形式向学院实践教学领导小组汇报[8-9]。

2.4 实践教学条件体系

把企业中生产一线的工程技术人员聘任为兼职教师，同时，提高专任教师的工程实践技能。如长江大学生命科学学院近年来以实验室啤酒生产线为依托，要求学生掌握啤酒生产的各工序的基本操作，并参加相关发酵类企业如宜都市东阳光实业发展有限公司、潜江永安药业股份有限公司、华润雪花啤酒(湖北)有限公司、英博金龙泉啤酒(湖北)有限公司、湖北白云边酒业股份有限公司、枝江酒业股份有限公司等的顶岗实习，完成化工原理、发酵工程和微生物工程等教学内容的理解和提升。该学院还以为期2周分子生物学全程实验训练为基础，结合在相关企业和研究所如北京吉比爱生物有限公司、天津华大基因、北京农林科学院、江苏同人生物科技有限公司和湖北省农科院等单位的顶岗实训和参与具体课题，完成细胞生物学和分子生物学等教学内容的理解和提升。同时，结合毕业论文的要求，部分学生在这些单位完成毕业论文。该学院与这些单位的多年合作，已建立了友好关系，这些单位也已经成为该学院稳固的实践教学基地。

3 生物工程专业新的实践教学运行安排

生物工程专业对学生实践技能及创新性和创造能力的培养，分为3个阶段。

第一阶段为认知实习阶段。安排在1～2年级，以社会实践和生物类工厂的认识实习为主线。

第二阶段为技能训练阶段。安排在3年级，以课程设计、课程实习、科研训练为主线。

第三阶段为技能训练强化提高阶段。安排在4年级，以生产实习、毕业实习和毕业设计(论文)为主线，走向社会，走向生产第一线。

4 结语

通过以上的实践教学改革，能达到国家卓越工程师培养计划的要求，使培养的生物工程专业毕业生具有扎实自然科学和生物工程专业基础知识，良好的人文科学素养，较强生物工程开发与设计实践能力、知识更新与自我完善能力、良好沟通与组织管理能力的生物工程专业优秀人才，成为大中型生物骨干企业高级工程人才和后备管理人才。

[1]宋 伟，盛四辈.科技法学研究应关注《美国竞争力计划》[J].科技与法律，2008，(6)：37-40.

[2]刘建强.德国应用科学大学模式对实施“卓越工程师培养计划”的启示[J].中国高教研究，2010，(6)：50-52.

[3]林 健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究，2011，32(2)：47-55.

[4]苏 磊.交叉学科人才培养模式探索[J].中国高校科技，2012，(5)：43-44.

[5]黄 敏，邱建平，张影陆，等.产学研合作教育是培养工程应用型人才的有效途径[J].江南大学学报(人文社会科学版)，2004，3(2)：111-114.

[6]徐亚维.生物工程专业综合实践教学创新体系的构建[J].化学工程与装备，2010，(10)：201-202，206.

[7]张 艺，郭 艳，杨 华，等.生物工程特色专业教学体系的构建[J].中国轻工教育，2010，(6)：73-75.

[8]吴立根.食品质量与安全专业的实践教学体系构建与改进[J].河南教育学院学报(自然科学版)，2008，17(1)：60-62.

[9]高海生，康维民，张红新，等.高校“食品科学与工程专业”新的实践教学体系[J].河北科技师范学院学报(社会科学版)，2006，5(1)：24-27.

2012-09-20

长江大学教学研究项目(JY2011006)。

高梦祥(1971-)，男，陕西武功人，博士，教授，主要从事食品科学和微生物发酵的教学与研究。

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.10.015

G642.0

A

1673-1409(2012)10-S056-04