生物工程专业创新人才培养生态教学体系的构建

高云　方志刚　徐英黔等

摘要 生态教学指运用生态学理论来研究教学问题，注重以一种生态的角度和方法来思考、解释复杂的教学问题，并且用生态的方式来进行教学实践。基于生态教学理念，在生物工程专业教学体系中进行了具有探索性的改革。以创新能力培养为本位，搭建了生态教学整体平台，激发了学生学习的兴趣，体现了“知识、技能、过程、情感”的统一，既有利于学生的全面发展，又有利于教师教学能力提升。

关键词 生物工程专业；创新人才培养；生态教学体系

中图分类号 S-01 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）05-01587-03

Abstract Ecological instruction refers to teaching research based on ecology theory， emphasizes that the complex problem of instruction can be studied and explained with ecological insist， and instruction practice can be carried out with ecological method. Based on the teaching idea of questioninquiry teaching method，the exploratory reform on the teaching links in the teaching system of biological engineering was conducted. The allround platform of ecological teaching should be constructed based on creative ability training，can stimulate students' learning interests and have a better embodiment on the integration of knowledge， technology， procedure and emotion， which will be beneficial not only to the comprehensive development of students， but also to improve the teaching ability of teachers.

Key words Biological Engineering； Innovative personnel training； Ecological teaching system

生物工程是一門既古老又年轻的学科，专业设置源于1998年，将发酵工程、生物化工、生物制药等专业调整为生物工程专业，学科背景涉及到生物学的理论与技术，结合了化工、物理、机械、计算机等现代工程技术[1]。作为一门新兴的综合性及实践性很强的专业，要求培养具有一定知识、能力和综合素质，面向生产、建设、管理、开发等具有可持续发展潜力的高级应用型人才[2]。生态化教学即运用生态学理论研究教学问题，注重以一种生态的角度和方法来思考、解释复杂的教学问题，并且用生态的方式来进行教学实践，是一种系统观、整体观、均衡观下的教学，是一种充分体现和不断运用生态智慧的教学[3]。生态理念是生态学中非常重要的概念，其意义不仅只限于纯生物生态，也为高校教学研究提供了新视角[4]。随着生物技术产业的蓬勃发展，对人才的需求量逐渐增长，并且随着技术进步，企业对毕业生的实验技能经验和工程问题解决能力提出了更高的要求。目前我国高校生物工程专业毕业生却在一定程度上面临就业难的问题。基于生态教学观有针对性地搭建生态教学整体平台，可以有效解决此问题。辽宁科技大学以生物工程专业为主要对象，把生态教学理念与高校教学体系进行有机结合，开辟了高校新型教学体系构建的新视角，为学生创新能力及综合素质能力培养提供很好的借鉴。

1 生物工程专业创新人才生态优化培养目标的确立

生态发展注重群落内部，各种物种的平衡整体发展。从生态角度理解高校教学目标，要求我们遵循高校教育规律，尊重学生成长规律，以个体的成长特性为基础，以社会的发展为主导，把学生培养成现代社会所需要的全面发展的创造型人才。生物工程涉及到人类发展的方方面面，与绿色产业、可持续发展关系十分密切，而且还与现代工程技术相结合，应用于轻工、食品、医药、保健、环保、农业、畜牧业等众多领域。这就要求我们在教育教学中必须将科学、工程技术教育和人文、工程实践融为一体，加强培养学生获取知识的自觉性、主动性以及创新的能力，转变过去只强调专业对口的专业教育为适应社会需求的现代工程师的基本素质教育[5]。经过多方调研，制药和食品行业始终是民需的行业，每年需要大量毕业生。在教学体系上设立生物制药和食品生物技术两个专业方向，修订好生物工程专业本科教学计划，分别设置教学环节，开发体现专业核心能力的教学课程体系。在人才培养上体现我校的特色：培养实践能力强的高级专门人才，主要培养生产第一线的高级工程应用型人才。要强化工程意识的培养，强化理论与实践的结合，强化实践教学和突出工程训练。培养学生毕业后到医药、农药、兽药、食品加工、食品检验领域从事生产、技术、科研开发工作。

2 生物工程专业创新生态理论教学体系的构建

要创新必须先给学生减负。根据在各高校调研的结果和我校的实际情况，并深入了解了辽宁省地区相关企业、事业单位对人才的需求，对现有的教学计划进行了修订，修订的基本原则是适应区域经济发展和社会进步的需要，体现为振兴辽宁老工业基地服务。

2.1 依据需求制定教学计划

教学计划要体现“注重基础、拓宽专业、加强创新能力”的原则。在“素质高、知识面宽”两方面多下功夫。在构建生态理论教学体系上，我们主要从4个方面进行实施。

（1）建立扎实的基础知识体系。课程设置上主要有高等数学、无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、生物化学等。这些基础知识的积累为后续的专业知识及工程知识的提高提供了有力的保障。

（2）建立牢固的专业知识体系，开设的课程有细胞生物学、分子生物学、微生物学、现代发酵工业、食品工艺学、生物制药工艺学等。内容包括细胞结构与功能，细胞特性、营养、生长，代谢途径与代谢调节，微生物生长与代谢产物等，便于学生由浅入深理解掌握。

（3）建立广博的工程知识体系，以适应大规模现代化生产中的工程设计，参数测控，生物工业产品下游处理，工艺过程的动态优化等技术需要。课程有工程制图、化工原理、电工学、生物工程设备、生物分离工程、生化仪器分析等。

（4）建立多样化的素质知识体系，加强人文社科、经济管理、创新创业知识的培养和教育。针对不同的专业方向，增设选修课，如计算机在生物工程中的应用、生物制药、酶工程、遗传学、环境生物工程、发酵工厂设计、食品加工技术、食品质量与安全等，使学生在系统掌握专业基础知识的基础上，通过多选课拓宽专业面，不断提高自身素质与能力[5]。

2.2 压缩学时划分模块课程

生物工程专业教学计划严格控制总学时数在2 500学时以内，总学分在180左右。给学生留出充分时间和空间参加大学生科研创新项目或选修其他课程[6]。课程区分为核心课程、目标控制课程和普通课程3个模块。

（1）核心课程确定为考试课程，主要有高等数学、无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、生物化学、化工原理、微生物学、食品工艺学、生物制药工艺学等，考核方式大多采用全程性，多元化方式。

（2）计算机基础和大学外语两门课程为目标控制课程，要求学生参加全国大学外语四六级考试及全国计算机等级考试（NCRE），允许学生在4年内达标。

（3）其他均为普通课程，可按不同方式进行考查和考核。如大学物理、细胞生物学、分子生物学、酶工程、发酵工厂设计、食品加工技术、食品质量与安全等。

3 生物工程专业创新生态实践教学体系的构建

我校生物工程专业的实践教学体系内容主要包括实验室进行的实验课程、校内外实习基地进行的各种实习、毕业论文或毕业设计，此外还包括大学生科技创新创业等环节，具有明确的实验项目、实践内容和训练体系，构成一个完整的教学体系。使学生从大一开始分阶段、按步骤接受包括实验、实习、课程设计、科研创新训练、毕业设计等一系列实践训练，根据经济社会发展需要，培养实践创新能力强、社会适应能力强的合格人才[5]。

3.1 构建创新生态实验教学体系

3.1.1 创新生态实验教学的基础平台。

辽宁科技大学化工学院拥有核磁共振仪、高效液相/质谱联用仪、紫外/可见/近红外分光光度计，全自动制备液相系统、全自动微波合成仪、模拟移动床等先进的仪器设备，为进行高水平的科研项目搭建了先进的平台。目前享有省级基础化学实验室、省级分离工程实验中心；校外企业实习基30多个；校内拥有理论化学实验室、生物工程综合实验室、生物化学实验室、微生物实验室等多个专业实验室。在实验教学中注重实验技术的规范和创新，将现代化新型仪器设备的使用引入实验項目，将有特色的科研项目充实到实验课中。这样既完成了实验课程要求的实践任务，又增加了创新性和工程性，充分调动了学生的兴趣和学习主动性，提高学生的的动手机会，提升学生的实验技能[7]。

3.1.2 创新生态实验教学的教学方法。

与理论教学不同，在实验教学中，学生可将学到的理论知识融入到实验过程中，通过亲自动手操作，培养和强化学生动手能力；通过观察实验现象，培养学生分析问题、解决问题和发现问题的能力；通过实验数据处理和撰写报告，掌握初步的科学研究思路，奠定一定的科研基础；通过实验中互相帮助、共同讨论问题，培养其团队精神和协作能力；在实验教学中采用生态多样的教学方法，注重教与学的互动、生成与实效，使教学达到自然天成的境地。加大学生的参与度，给学生提供一个无心理压力的生态课堂环境，提高教学效果。教学方法不仅是教法，而且是学法，两者相互联系。学生通过剖析失败实验原因，体会科学实验方法，磨练坚韧不拔意志；通过学生对实验方案的自主设计，建立新思路，培养创新能力和科学的世界观。

3.1.3 创新生态实验教学的管理模式。

自主选题、设计的实验创新教学模式需要有创新性的实验教学管理模式与之配套。实验选题的多样性决定了实验时间的不确定性和内容的多样性，我们采用了开放型实验教学模式，对实验时间、实验内容和实验主体进行一个或多个维度的开放，学生可以在实验室开放的时间，根据实验室提供的条件，有选择地预约登记上课。实行开放式实验教学的根本目的是提高实验教学质量。为了保证开放式实验教学的顺利进行，保证开放式实验教学的质量，就要建立健全一系列开放式实验室管理制度、实验教学质量考核标准，以及实验教学质量监控系统，将质量意识和质量控制措施自始至终地贯穿于整个实验教学过程中[8]。

3.2 构建创新生态实习教学体系

3.2.1 创新生态实习基地建设。

创新生态实习基地建设旨在充分利用地域优势，通过优化校内外实践教学资源，构建有大中型国有企业、中小型民营企业、校内实验室等不同层面的多元化高素质应用型人才培养的实践教学基地，积极挖掘和充分发挥其拥有的软硬件资源优势，满足学生工程实践知识和工程实践能力及创新精神培养与训练的目的，实现校企合作培养人才的新模式，为新形势下的高校实践教学改革实现可持续发展战略，使培养计划既符合教学规律又能体现企业生产对用人的需要。

经过多年的校企合作建设，辽宁科技大学化学工程学院生物工程专业共建设有30多个“校企合作”单位，包括国有大型企业有东北制药集团、哈尔滨制药集团、华北制药集团股份有限公司、沈阳红梅味精股份公司等，民营企业有辽宁恒生生物制药有限公司、完达山乳业有限公司、沈阳丰收农药有限公司等，以及鞍山市药品检验所、辽宁省食品药品监督检验所等研究单位，这些企业为学生实践教学提供了重要的教学基础条件。生物工程专业的学生可在这些单位进行各种实习和毕业环节，积极探索学、研、产合作教育模式，使实践教学产生良好的经济效益和社会效益，并为企业提供人才来源和技术支持[9]。

3.2.2 创新生态实习方式建设。

传统教学环境大多限制甚至遏制学生个性和潜能的发挥、发展。生态教学的环境从尊重、激发学生个性的角度去创建，可以有效地弥补传统教学的这一缺憾，促进学生个性的发展、潜能的发挥。[10]高校教师应以生态和谐的方式尊重理解、平等对待学生，激发学生学习的主动性、积极性和创造性，引导他们实现自身发展；关心学生的发展，结合社会需求，培养具有多层次的适应创新社会经济的特色人才、地区性服务人才及行业专业人才。我们对不同追求的学生采取不同的实习方式。

（1）对不愿考研究生的学生采取以下措施：大学一、二学年学习完成基础课，大学第三学年完成专业课程学习，并根据市场调研，将专业方向设置为企业目前或预测未来几年实际需求的方向；大学第3学年的暑期及大学第4学年学期初的生产实习、毕业实习甚至毕业（论文）设计结合起来，到企业实践教学实习就业基地进行工厂化岗前培训或称就业实习。实习结束正值企业招聘活动开始，经过企业与学生的实地交流，双方认可，即可签订就业协议，同时，也为学生下一步的工作打下基础。

（2）对于参加研究生考试的学生（其中还有一部分暑期实习后没有被企业选中的学生），可采取大学第4学年的寒假时间到企业实践教学基地实习（尤其农药企业基本是每年的10月1日至次年的5月1日生产），而空出大学第3学年的暑期为其考研准备时间。同样利用寒假时间实习，为其一旦考研落榜，经过企业与学生的实地交流，双方认可，即可签订就业协议。

4 结语

把生态教学理念与高校教学体系进行有机结合，开辟了高校新型教学体系构建的新视角，以创新能力培养为本位，搭建了生态教学整体平台，使创新教育贯穿整个教学过程。在课堂教学中，对教学内容和教学方法进行了生态化改革；在实验教学中，注重学生实践能力和创新能力的培养，不断提高综合性、设计性和创新性实验比例；积极开展创新基地建设，与企业导师共同指导课外创新活动。辽宁科技大学生物工程系与创新教育基地企业导师合作承担的各类科研课题20多项，不僅提升了企业的技术水平，又提高了企业经济效益，科研合作成果为合作企业带来超过千万元的经济效益，真正实现了校企合作互利共赢的生态合作关系。近3年生物工程专业学生考研率超过25%，就业率超过95%，取得了很好的效果。

参考文献

[1] 刘臻，郭清泉.地方性本科院校生物工程专业实践性教学的探索与实践[J].企业家天地，2011（12）：143-144.

[2] 张艺，肖冬光，王岳，等.生物工程特色专业科研与教学互动作用的研究[J].中国轻工教育，2013（1）：76-78.

[3] 余嘉云，顾建梅.生态化教学：教学研究的生态主义取向[J].南京航空航天大学学报：社会科学版，2006，8（2）：83-86.

[4] 沈辉香，何齐宗.生态理念视角下的高校教学研究[J].黑龙江高教研究，2012（8）：166-168.

[5] 常景玲，惠明，王斌.构建生物工程专业课程体系的探索[J].河南职业技术师范学院学报：职业教育版，2003（2）：88-89.

[6] 张东旭，熊晓路，孙岩.普通工科高校创新人才培养模式的探索[J].辽宁工学院学报，2007，9（3）：81-84.

[7] 杨华，路福平，王洪玲.生物工程专业教学体系的探索与实践[J].中国轻工教育，2006（1）：56-57.

[8] 徐英黔，高云，方志刚，等.改革生物工程实验教学培养学生创新能力[J].广州化工，2013，41（6）：185-186.

[9] 白金锋，徐桂英，杨春杰，等.多元化实践教学培养学生实践创新能力[J].中国冶金教育，2013（S1）：87-89.

[10] 邵尚林.基于应用型人才培养视角下生态教学的思考[J].滁州学院学报，2012，14（4）：104-106.