基于CDIO理念的地方高校生物工程专业实践教学改革研究*

◆李莉梅 欧阳乐军 韦明肯 韩寒冰 尹爱国 曾霞

基于CDIO理念的地方高校生物工程专业实践教学改革研究*

◆李莉梅 欧阳乐军 韦明肯 韩寒冰 尹爱国 曾霞

从传统实验教学存在的问题以及树立创新、创业一体化的教育理念和CDIO工程教育理念入手，以广东石油化工学院生物工程专业为例，阐述构建新型实验教学模式的构建目标、基本思路、构建原理和实验教学体系的创新，构建一种基于创新能力、创业能力培养的，与现代经济社会直接对接的生物工程专业实践教学改革思路。

CDIO；生物工程；实验教学；实践教学

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.14.141

CDIO教育理念是近年来提出的一种全新的教育理念。CDIO代表的是集构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）与运作（Operate）于一体的一种教育模式。它以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生采用主动的、实践的、课程之间有机联系的方式来学习知识，进而提高学生的综合实践能力。CDIO模式把培养目标融入整个课程体系中，每一个能力点都要具体落实到课程和课外活动中。CDIO为学生提供一种学习经验和情境，使学生在学习学科知识的同时，养成个人能力、人际交往能力以及产品系统构思、设计、实施、运行能力。更重要的是提出了系统的能力培养、全面的实施指导以及实施过程和结果检验的相应标准，具有可操作性，为工程教学改革提供了模板。

本文以广东石油化工学院生物工程专业为例，从本专业教学内容、教学方法、考核体系等方面，对基于CDIO理念的生物工程专业实验教学进行较为详细地的论述。结果表明，运用CDIO模式“做中学”的教育理念 指导生物工程专业的实验教学，可以提升实验教学的质量，且有助于培养学生的开拓创新能力和团队协作精神。

1　基于CDIO模式实验教学改革的意义

随着现代教育技术的迅猛发展，大量先进科学理念与科学技术不断涌入大学校园，但实践教学所占比例仍然较低，学生的动手操作能力，分析问题、解决问题的能力不足，多数毕业生在走上工作岗位后，用人单位反馈学生的动手能力和创新能力不足，严重影响了学生的就业和发展。而CDIO教育理念自形成之日起，便被广泛应用于高校工程技术型专业人才的培养项目。近年来，全世界已有近百所著名大学加入CDIO国际教育组织。目前，国内各级各类高校根据自身特点及专业发展需求开展 了一系列教学改革，旨 在实现CDIO的应用 本土化。其中研究成果较为卓著的当属清华大学工业工程系的CDIO专业课程体系建设。另外，此教育理念对高校人才培养、专业建设、课程教学改革等研究也具有积极指导意义。

面对用人单位对应用型人才的需求，生物工程专业的学生只有具备较强的实践能力，才有可能具有较强的创新能力，符合社会对人才质量的要求。生物工程专业实践课教学的目标就是培养学生实践理念和创新能力，充分发挥学生的主观能动性，激发学生的创新性思辨潜能。因此，在当前教育教学大改革的背景下，探索符合当代生物学发展规律和适应生物学生发展特点的实验教学模式势在必行，从实际出发，勇于实践，推陈出新，是改革和强化生物工程专业实践教学的必由之路。

2　地方高校生物工程专业实践教学现状

教材与教学方法问题 生物工程专业实验教学存在没有完全系统地根据专业需求开设课程，课程之间存在内容重复或遗漏等问题。在教学环节中，不重视调研环节，“现学现卖”造成设计雷同。传统的生物实验教学模式，教师对实验的相关内容进行讲解，然后演示实验操作步骤；学生按照教师的讲解与要求去重复实验过程，碰到问题就求助于教师，自主思考的机会很少。在实验教学过程中以教师为中心，而不是以学生的自主实验为重点。

重理论、轻实践，理论与实践脱节 生物工程专业的人才培养目标是培养具有生物科学基本知识、生物技术基本技能和生物工程基本原理以及其产业化工程技术，能在工业、生物、食品等企事业单位和行政管理部门从事与生物工程领域有关的设计、生产、管理和新技术研究与新产品开发等工作的高素质应用型人才，对学生实践创新能力的要求较高。受重理论、轻实践传统教学思想影响，造成理论与实践脱节，学非所用，学生的实践创新能力很难得到真正的培养和提高。

实验实训条件有待于进一步改善 实验教学环境包括实验室、实验设备等建设，是实施素质教育，培养学生创新精神和实践动手能力的根本前提。生物工程是一门多学科交叉融合、理论与实践并重的新型综合性学科，实践性、应用性、前沿性都很强，而专业的实验性和实践性是需要大笔资金做基础的。广东石油化工学院是以石油化工为特色的工科院校，按照有所为有所不为的建设策略，生物工程专业的实验实训条件都很难得到满足，以工程实践能力培养的创新教育和创业教育在较长一段时间里难以得到体现。

综合性、设计性、创新性实验项目设置较少 由于实验条件的限制以及专业、院系间的壁垒，跨系、跨领域的跨域交融、大实践观教学运行模式，并以项目实现为载体，以学生现代工程技术能力培养为龙头，以突出学生的综合素质和创新、创造、创业能力培养为主线的现代实践教学运行模式无法实施，大课堂、大教学的一体化育人体系也尚未建立。实验室开放也无相应制度，实验室资源利用效率不高，这些都直接导致生物工程专业的综合性、设计性、创新性实验项目设置较少。

学生对生物实验课学习积极性不高 由于应试教育的原因，本科学生在中学阶段几乎很少开设生物学实验课，即使少数学校开设了生物实验课，也没有被单独作为一门课程进行考核。从总体上来说，学生的生物实验基础较差，导致在本科阶段刚开始就会觉得实验课很难，从而对实验课的学习没兴趣甚至是反感，还会造成恶性循环。有的学生害怕做实验，对自己也没信心，依赖性很强，同一小组往往只有部分学生亲自动手完成实验。这样的实验教学难以取得理想的教学效果。

实验教学的考核不到位 实验考核是督促学生学习的手段，同时也是考核学生实验技能的有效方法。目前，地方高校实践教学考核只注重结果的考核，没有对实践的过程进行考核，不能真正考核学生的真实水平；没有对实验过程中吃苦耐劳、团队合作等职业素质的考核，而这些恰是当前多数企业重要的用人标准之一。

3　基于CDIO理念的生物工程专业实践教学改革主要内容

强化课程交融，实现实验教学体系模块化 建立专业模块课实验教学体系， 打破课程界限，以强化学生的工程实践和创新能力培养为主线，按照专业模块课的属性、课程地位、实验项目目的及技能培养要求，将课程实验分为基础知识层实验、专业技能层实验和综合 性、创新设计层实验三个 层次，每个层次对应若干专业模块课程，并由若干实验项目构成专业实验教学内容的总体框架。

整合和优化实验教学内容 根据专业课程的属性和地位，整合和优化课程实验教学内容，独立设置实验课，从而将“课实验”转变为“实验课”，不仅增加了实验学时的机动性，而且加强了相关课程知识间的交融和关联，避免了相关实验在不同专业课程中重复开设。对于工程学来说，新型的科研成果对学习有着很大的帮助。将科 研成果编写出书引入教学，可以根 据CDIO的教学理念，实现从理论到实践的过程，或将科研成果直接通过实验的形式展现出来，使得学生可以近距离感受科学的魅力，激发创造能力。

树立以学生为本的实验教学理念，完善教学手段，增强实验教学效果 课程教学以“以学生兴趣为中心”“研究性、探索性、协作性学习”等现代教育理念来指导教学改革，在教学方法上用“学生自主、探索和合作的学习方式”逐步改变“以教师为中心，以课堂为中心，以书本为中心”的传统教学方法，以创新教育和实验教学为理念，促进学生创新 意识的 提高；灵活运用虚拟实验教学等手段，调动学生学习积极性，以促进学生学习能力的发展；重视在实验和实践教学中培养学生的动手能力和独立思考能力。坚持理论教学与实验教学并重，重视在实验和实践教学中培养学生的动手能力和独立思考能力。

实行“三结合”的实践教学模式，培养学生创新能力科研带动了生物工程行业的发展，没有科研就没有创新。生物工程专业实验教学过程中应积极开展以专业为依托，以学术导师为指导，以学生为主体，以开放性探究实验、课外学术科技竞赛以及本专业课程教师的科研课题和学生毕业论文为实践教学第二课堂的主要研究内容，坚持把本专业实践教学与指导教师的科研课题研究相结合，与各类创新培养训练项目相结合，与各类课外学术竞赛活动相结合的“三结合”模式，形成不同学科知识的交叉融合，探索培养学生创新能力的有效途径。

开放实验室，加强学生工程实践能力培养 近年来，广东石油化工学院生物工程专业建立健全了《开放实验室学生负责制》《开放实验室安全管理规则》《开放实验室仪器设备管理办法》《开放实验室仪器损坏赔偿办法》等规章制度，通过扩大开放和强化管理，鼓励学生根据所学知识及课程要求自主设计实验项目；再结合项目研究需要，与研究室的负责教师联系，预约实验时间和实验设备，并请教师进行指导，从而有效调动学生学习的主动性，使其真正成为实验教学的主体，以加强工程实践及创新能力的培养。

转变教育观念，建立跨课程、跨学科、跨领域的教学运行模式 以现有实践性教学环节为基础，并以项目实现为载体，以学生现代工程技术能力培养为龙头，以突出学生的综合素质和创新、创造、创业能力培养为主线的现代实践教学运行模式是培养学生知识、能力、素质全面发展的根本保证。在教育过程中，对学生进行工程系统的构思、设计、实施、运行，让学生在理论的基础上进行实践，为其提供更多的工作上的经验，使学生成为新产品或系统创造和执行过程中的领导者，也使得他们意识到自己工作的重要性。

实施基于实验过程的评价体系与形式多样的考核方法考核评价不仅要看学生实验的结果，更要重视得出实验结论的过程。比如在中分阶段，按课题任务或进度来进行评价，保证每一个评价阶段都能让学生明确已完成的内容、未完成的内容、方案的制订、改进等。另外， 根据课堂内实验完成情况，课堂外设计综合型实验和创新型实验的参与项目数以及完成情况，对每一位学生进行综合评价，使学生通过项目实战，激发创造性思维，提升发现问题、解决问题的能力。建立科学的评价体系，也引入“第三方（企业/用人单位）”评价机制，通过学校、企业、学生对学生的工程实践能力进行综合评价。

4　结语

在地方高校生物工程专业实践教学中，教师应根据学校应用型人才培养目标和学科专业发展的特点，精心构建实践教学内容体系，促使学生在实践操作过程中更加注重实验操作技能的提高，注意实验结果的总结与问题讨论分析，提高学生的创新思维能力，取得良好的教学效果。■

［1］黄儒强，李娘辉，尤蓉，等.生物工程本科专业创新型人才培养模式的初步探索［J］.华南师范大学学报：自然科学版，2011（4）：19-21.

［2］冀颐之，赵有玺，赵伟，等.基于CDIO理念的生物工程人才培养模式探索［J］.高校生物学教学研究：电子版，2012，2（3）：15-18.

［3］叶伟萍，向本琼，王英典.美国一流大学生物学本科专业设置的启示［J/EB］.高校生物教学研究：电子版，2011（1）：57-61.

［4］吴功德，王晓丽.地方应用型本科院校人才培养模式的改革思路［J］.教育教学论坛，2016（1）：88-89.

［5］任珂.基于协同创新视角的高校卓越工程师培养研究［J］.中国高教研究，2013（7）：92-95.

G642.0

B

1671-489X（2016）14-0141-03

*基金支助：广东石油化工学院生物化学校级精品资源共享课项目以及广东石油化工学院2015年度校级教研项目与实验教学改革项目支助，广东石油化工学院创新实验区（204376）、校级质量工程项目（214122）支助，以及广东省高职教改项目（201401011）、广东高校质量工程项目（粤教高函〔2015〕133号）。

作者：李莉梅，广东石油化工学院环境与生物工程学院实验师，主要从事生物化学实验教学与研究；欧阳乐军（通讯作者）、韦明肯、韩寒冰、尹爱国、曾霞，广东石油化工学院环境与生物工程学院（525000）。