基于创新能力培养的生物工程专业一体化实验课程体系构建

朱龙宝,陶玉贵,汤斌,葛飞,魏胜华,李婉珍

摘 要：针对生物工程专业人才培养特点，遵循由浅入深，循序渐进的教育规律，构建一体化多层次的实验教学体系，形成循序渐进、前后衔接、交叉渗透，由单一到综合，自主设计至研究开发四个层次的实验教学课程体系。实践结果表明，采用一体化的实验课程设置后，学生创造性思维和综合素质有较大程度的提高。

关键词：生物工程；实验教学体系；创新能力培养

中图分类号：G642.0文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2012）08-0273-02

引言

在深化高等教育改革中，培养学生综合素质和创新能力是一个根本性的指导思想，实验教学是高等学校整个教学活动中的重要环节，它包含实验、实践、课程设计实习等一系列实训性教学环节，具有很强的直观性和操作性，是对理论教学的补充和拓展，是为学生提供一个将书本知识转化为行为能力的重要场所。实验是培养学生创新的基础，因此，实验教学是实施创新教育的最重要环节，也是创新能力培养的关键环节。而传统的“重理论、轻实践”的教学理念培养出来的人才专业理论知识较扎实，但动手能力、适应能力、创新能力较差，特别在生物工程领域对人才的创新能力和实验能力要求较强的行业，尤其需要学生在有稳固的专业理论知识的同时，强化创新精神和实践能力的培养。

当前生物工程专业实验课程设置存在以下几个方面的不足：各门实验课自成体系，为了各自的系统性和完整性，实验内容重复庞杂；验证性实验占的比例大，综合性、设计性实验少；内容陈旧，经典验证性实验多，研究、探讨型实验少，不利于学生的创新精神和创新能力的培养；教学方法单一，抑制了思维和创造能力的发挥。为此，我校生物工程专业进一步深化课程改革，构建新型的实践课程体系，进一步提高教学质量。

一、构建一体化多层次实训课程体系

一体化的实验教学体系，是整合各实验教学环节，把培养学生综合实践能力的实训教学作为一个整体考虑，制定实验教学计划与大纲，构建综合实践能力整体培养目标体系，培养学生创新意识、创新思维、创造能力和分析解决问题能力，遵循由浅入深，循序渐进的教育规律，加强基础与专业实验的内在联系、相互渗透和整体设计，减少验证性实验，增加综合性、设计性实验，开设自主性、研究性实验。依据学生不同阶段的学习要求和学习能力，设置了由两类课程、三个阶段、四个层次构成的实验教学课程体系，形成循序渐进、前后衔接，交叉渗透，由单一到综合到自主设计至研究开发，贯穿整个本科教育过程的纵向教学体系。可以从四个层次来构建：

第一层次：

对低年级学生首先通过理论教学建立学科的系统概念，在实验教学体系中以过程认知教学为主，通过大量的基础实验（以演示性实验、验证性实验为主），使学生对学科有初步的感知、掌握基本仪器的使用及基本实验方法，训练其基本技能，培养学生科学、规范的研究习惯与方法。

第二层次：

在第一层次的基础上增加专业课程的学习，逐步减少实验教学体系中演示性、验证性实验的比例，同时加大综合性、设计性实验的比例。

此时，学生在掌握了一定基础知识和专业知识的基础上，加上实验课程对学生的综合能力、创新能力的训练力度加大，作为进一步的措施和发挥，一方面学校向学生开放实验室，鼓励学生自主创新，逐步接触科学研究；另一方面，学校可以组织学生到校外的教学基地去见习，让学生熟悉专业学科在实际生产中的应用及整个生产流程。

第三层次：

主要针对高年级学生，这类学生对专业知识有相当程度的掌握，主要教学目标为在基本实验技能、方法的基础上，促进科学思维和创新能力的提高，强调基础性、综合性、设计性实验相结合，全面培养学生的综合能力，因此在实验教学当中可以适当穿插跨课程甚至是跨学科的综合性大实验，促使不同课程间的知识融合；同时，进一步增加设计性实验的比例，培养的学生的创新精神和创新能力。

学生在有一定科研基础训练的情况下，专业导师进一步引导学生学习科研论文的写作方法，鼓励学生在课余时间广泛涉猎相关专业的科研论文，关注学科的发展，完成综述，尝试将设计性实验或实验室开放所完成的实验课题形成论文，并鼓励学生积极发表，完成从基础、专业知识积累到专业实践训练的过渡。

第四层次：

此时，学生进入实习阶段，通过校内校外、专业实习毕业实习等多层次的实习，毕业论文（设计）等综合实验环节，充分培养学生分析、解决问题的能力和实验能力。此阶段，学校各级实验室向学生开放、充分利用教学基地的资源来完成毕业论文（设计）将是工作的重点。通过该层次的训练，学生不但能体会自身知识、能力如何在科学研究和生产实践中得到应用与发挥，而且完成了学以致用的过渡，也了解了学科的技术进步与发展动向、科研论文的研究和写作方法等。

以上四个层次的一体化实验教学体系构建过程中，从基础教学逐步过渡到专业实验教学以及最后的毕业实习阶段，理论教学与实验教学贯穿整个教学阶段，必须树立培养创新型、应用型人才的带教意识；无论是理论教学还是实验教学，都必须坚持启发式、问题式的教学方法，以教师为主导、学生为主体，促进学生自主学习、鼓励学生自主实验。

二、基于创新能力培养的实验课程体系构建

构建一体化多层次的实验教学体系，坚持理论教学、实验教学与科学研究三位一体（横向渗透），分层次全程培养学生的能力（纵向渗透），逐步推进体系内各个模块的实施和完善，注重实验教学体系各层次教学质量的保证，全面推进创新型、应用型人才的培养。

结束语

安徽工程科技学院生物工程专业是省示范专业，对如何培养具有创新能力的高素质人才进行了积极的探索。该专业通过对实验教学环节改革，探讨了提高生物工程专业学生工程实践能力和综合素质、强化工程设计等教学理念。通过几年的教学尝试和改革实践，显著提高了学生在实验中的动手能力、创新能力。2006年，生物工程专业构建了两个学生实验平台和一个生物参数检测中心。其中，一个是耗氧发酵平台，学生利用三联发酵罐模拟生产天然色素、酶制剂、氨基酸、抗生物等生物工程产物，掌握耗氧生物反应过程控制、产品提取整套生产技术；另一个是利用厌氧平台发即啤酒实训系统模拟生产啤酒、功能性发酵食品。通过校内模式生化产品生产装置实习基地的建立，学生克服了现场实习缺乏动手操作的局限。在实验基础上进行工程设计，能够强化学生设计能力和工程意识，也对学生思维能力、分析判断能力和综合运用知识能力起到了良好的促进作用。

参考文献：

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[责任编辑 柯 黎]