培养创新型人才的生物工程专业实践教学改革与探索

张紊玮 王毅 贠建民 李永才

甘肃农业大学食品科学与工程学院 甘肃 兰州 730070

生物工程是一门应用性、实践性很强的专业，实践教学对于生物工程专业建设的重要性不言而喻[1]。虽然目前各院校都在开展实践教学，相比理论教学实践教学依然是教学过程中的薄弱环节。从实践教学的效果来看，不是非常理想，仍处于探索阶段[2,3]。随着加快建设创新型国家战略举措的提出，如何培养素质高、能力强、具有创新意识的工程人才，成为摆在我们面前的一项极为重要和亟待解决的课题。本文在分析地方院校生物工程专业实践教学弊端的基础上，依托甘肃农业大学食品科学与工程、葡萄与葡萄酒工程省级实验教学示范中心，对培养创新型人才的生物工程专业实践教学改革进行初步探讨。

1. 生物工程实践教学存在的问题

1.1 理论实践脱节，课程设置安排不当

现今生物工程实践教学存在一些问题，具体表现在：理论课和实验课的开设是孤立的，教师习惯于理论教学，没有将理论知识和实践相联系，学生也不能很好把抽象知识应用于实践。一些教师研究方向和授课内容不一致，没有把新知识和新技术引入实践教学中，造成实验内容单一，方法落后。实验教学开设的课程主要是验证性实验，综合性实验、研究性实验以及设计性实验所占比例较少，忽略了对学生实践能力和自主创新性的培养。此外，授课教师之间缺乏应有的交流，造成实验项目分散甚至重复，从而降低了学生学习的积极性，始终处于被动学习的状态，基础知识与技能掌握不扎实，创新能力未得到培养。

1.2 教育理念落后，重视程度相对不够

受到传统“重理论、轻实践”观念的影响，认为实践教学是理论教学的补充，是验证理论课的一种手段，具体表现在：实践教学目标不明确，实践教学考核评价体系过于简单，制度不严格，受传统教育观念影响，实验系列教师一直不被重视，尽管从事实践教学的教师普遍已由低学历扩充到高学历，然而进修机会少、工作量认定和职称评定不合理的情况，导致实验教师工作热情不高，严重影响了实践教学的质量。许多学生片面认为，学习最重要的是书本知识，而实践环节往往被认为不重要，部分学生为了争取奖学金，而将自己的大部分精力用于理论课的学习中，实践教学受到轻视。

1.3 校外企业难寻，学生动手机会偏少

由于食品、生物制品的特殊性，对加工人员的健康卫生状况及生产环境有严格要求，再加上学生数量成倍增加，综合考虑，企业在学生实习岗位安排上难度增加，不太愿意接受学生直接进入车间进行操作实习，一般要求通过参观通道去了解生产情况，没有给学生提供一线实习的机会[4]。同时，生产线上大型生产装置自动化程度越来越高，学生只能对其外貌进行大概了解，无法对生产进行深入和具体学习，生产实习中很难将所学理论与实践很好地结合起来，使实习流于形式，这样大大影响了生产实践的效果。

1.4 实习监控不力，成绩评价方式欠妥

传统的实践教学成绩评价方式是教师对学生的实验报告、课堂考勤进行综合评价，这种评价方式只能考查学生是否参与实习，而在实习过程中是否亲自动手、直接参与操作及对关键环节原理的掌握程度并不能进行有效监控，致使大多数学生走马观花、滥竽充数。学生的实习成绩依赖于学生提交的实习报告，由于学生对实习不重视，参与程度低，结果提交的实习报告深度不够，且雷同率很高[4]。有些学生实习报告内容完整，细看照搬于课本甚至复制于网络，所以单一以实习报告来评价学生生产实习的成绩，具有一定的片面性和随意性，不能真实全面考核学生实习态度和知识掌握、能力获得的程度。

2. 构建合理的创新型生物工程人才实践教学体系

2.1 合理设置培养体系

学院充分利用省级实验教学示范中心、校内生产实训中心、科研实验室及固定的校外教学实习基地，构建多层次的实践教学平台，形成从大一到大四，从课内到课外，从校内到校外的全程化、渐进式的“四层次、三阶段”实践教学体系[5]。“四层次”即基本实验技能、专业实验技能、专业综合实践能力和专业创新能力。“三阶段”指达到上述四项能力在培养中必须经历的三个阶段：第一阶段主要在第一、二学年度通过通识教育、专业认知实习、基础课程实验、专业课程实验和专业课程设计等培养学生的基本技能和专业技能；第二阶段在第三学年度通过专业综合实验、生产实习、社会实践等培养学生专业综合能力；第三阶段主要在第四学年度通过大学生科研训练项目、毕业论文（设计）等培养学生的专业创新能力。另一方面本着培养“工程+技术”专业人才，着重提高学习能力、实践能力、创新能力、就业能力为目标，探索和实践“产学研结合人才培养模式”和“订单式人才培养模式”，来提高学生的实践能力。

2.2 重视专业实验教学

为培养学生对专业基本操作技能的掌握和独立思考的能力，学院对教学大纲进行修订，设置了以学生为主体的验证性基础实验，保证每个学生都有独立动手的机会。通过动手实践与独立思考进行实验知识点的验证，所获得的技能知识点与教师课堂讲授的理论知识点相交叉，不仅能加深理论知识的理解，也培养了学生实验基础技能。在学生掌握实验基本技能和理论知识的基础上，增加融合多门课程知识的综合实验，对学生的实验技能和方法进行综合训练。综合性实验是将分散、单一的实验，根据其内在联系，将实验内容表现为至少两个学科之间交叉的一种复合性实验。例如发酵工艺综合实验，实验内容包括：谷氨酸菌种活化、谷氨酸一级种子的制备、谷氨酸发酵实验、谷氨酸发酵液的检测、柠檬酸发酵一级种子的制备、柠檬酸发酵综合实验、柠檬酸发酵液的检测，实验内容表现出连贯性，是《发酵工程》、《氨基酸工艺学》和《生物分离工程》等课程之间的复合性实验。

2.3 鼓励倡导创新实验

创新实验依托于大学生科研训练项目、毕业论文（设计）、创新创业大赛等来提高学生学习热情和科研兴趣。在科研训练项目中，学生自主选题并由教师指导学生查阅文献、设计方案进行实验。在毕业论文中，结合教师的科研课题，学生与教师实行双向选择，确保一人一题。创新创业大赛由学生自由组队，自主选题并由教师辅助指导。在学校首届“彤笙杯”大学生创新创业大赛30个获奖项目中，学院有6个项目获奖，其中一等奖3项、二等奖2项、三等奖1项。2017年，在甘肃省教育厅主办的第三届中国“互联网+”大学生创新创业大赛甘肃赛区决赛中，生物工程专业学生参赛的“桑科牧场”项目以初创组第一名的成绩获得金奖，同时获得国赛参赛资格。在这些过程中，学生了解了科研过程，培养了学生实践创新必备的素质。

2.4 建设校内实训基地

为了更好地实现教学与生产的对接，学院专门成立了生产实训中心，负责管理和维护校内实训基地的啤酒生产线、果汁生产线、葡萄酒生产线的正常运行。啤酒生产线由糖化系统、发酵系统、换热系统组成，主要包括糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅、旋沉槽、板式换热器、发酵罐、蒸汽锅炉、中央数控台等设备。啤酒生产过程中的每一个环节，学生都可以在生产线上得到动手实践。葡萄酒生产线分为葡萄除梗压榨区、发酵区、罐装区、发酵监测区等，拥有气囊式压榨机、除梗破碎机、冷冻机、不锈钢发酵罐、罐装机等设备，是一个微型的葡萄酒厂，也是目前国内为数不多的用于葡萄酒教学的中试车间。果汁生产线主要由预处理、精细加工和灭菌包装系统组成，配有鲜果清洗、破碎、榨汁、酶解、均质、脱气、浓缩、灭菌等设备，学生在各个生产线上实践能力得到了极大的锻炼。

2.5 建立科学评价体系

传统的实践教学评价方式既不能准确的评价学生的学习效果，也不能反应教师的指导水平。科学的实践教学质量评价包括两个方面，一是教师对学生的评价，二是教学督导和学生对教师的评价。教师对学生的实践教学考核，主要包括实习现场考核、过程表现和实习答辩、实习报告组成，现场考核和实习过程表现由校内或校外指导教师评价；实习答辩由专业负责人为小组成员进行评价。这样全面系统的考核不仅真实地反映了学生的实践效果，还有助于学生对知识进行系统梳理和回顾。学校督导都是聘请的教学经验丰富的一线老教师，学院的督导是各系聘请的学科带头人，学校和学院督导每学期分别对实践教学课随机听课至少8学时，对授课教师进行一个全面、客观的评价。此外，学生也参与了教师的课堂评价，综合评价的结果作为教师在实践课表现和评优的重要依据。

3. 结束语

生物工程作为21世纪的三大前沿学科之一，是生命科学通向应用领域的桥梁学科。作为一门实践性及应用性很强的专业，加强实践教学不仅能加深学生对专业理论知识的理解，而且能全面培养学生的实践能力、工程应用能力及分析问题和解决问题的能力，从而提高学生的创新能力和科研能力。创新型生物工程人才实践教学体系在本校生物工程专业近几年进行了实践，已经在实际教学中产生了良好的效果，学生的课堂积极性提高了，综合实验能力也有了很大的进步，从已经毕业参加工作和读研的学生中也收到了较好的反馈。实践教学改革的空间还很大，我们还要根据实际要求不断地进行教学手段的调整，以更好地为整个专业建设和人才培养服务。