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除了授课过程中“与时倶进”地讲授最新的研究进展和科技前沿知识外,我们在教学实践中根据本课程的教学内容和教学特点,设置或鼓励学生自己寻找与教学目标和教学要求相适应的、注重理论研究和解释实际的课程论文题目,引导学生尝试探索某个知识点的历史起因、研究现状和前景展望,激发其学习兴趣和求知欲望,取得了较好的教学效果。
一、设置课程论文及答辩的重要性
通过调查,选择生物工程基础课程的学生来自各个专业,知识面背景不同,有不少学生从未接触过相关领域的课程,许多是怀着好奇心理来上这门课的,还有的学生只是单纯地来混混学分,被动来听课的。在这种情况下,教师必须要抓住学生的学习兴趣和求知欲望,否则课堂气氛不好,学习风气不理想,会导致教学效果不佳。因此,必需摒弃传统的教师讲、学生听的缺乏互动的教学模式,因为这种模式无助于学生独立思考和动手的素质及其能力的形成。
设置课程论文及答辩进行教学或者考核,能够成为培养学生独立思考判断能力跨出的第一步,也是重要的一步。重要的是培养学生思考和判断的能力,所以考核学生的成绩主要看学生是否能独立查阅文献、认真思考,并且言之成理地写出来,结论即使稍有偏颇也是允许的。同时,学生只有具备独立的思考判断能力和获取知识的能力,才能在终身教育过程中面对日新月异的世界,不断实现知识的更新,实现从学会知识到学会学习的飞跃。
二、课程论文及答辩的实施方式
(一)课程论文选题
选题是开展研究的第一步,直接决定着课程论文的质量和结果。因此,我们在教学过程中,注意理论联系实际,有意识地介绍本课程相关研究领域的热点问题和前沿研究动态,启发学生对问题的思考,培养研究性学习方法。学生根据自己的思考和兴趣,将自己的选题范围报上来,经过筛选和课堂讨论,确定最终的课程论文选题和目标。通过这种方式,学生会感到自己受到了重视,并且会将课堂所学理论知识和自己的生活实践与思考心得结合起来,满怀信心和热情地投入到选题后的研究中去。
(二)查阅文献
教师要让学生明白“不查文献不做学问”的重要性,要求学生广泛地阅读相关书目查找各种资料,并进行仔细地分析、辨别,使知识和能力趋向统一。要把某个问题讲清楚,学生必须综合运用该课程或其他课程所学过的基本理论和基础知识。学生须熟练掌握利用图书馆、网络资源查阅国内外某个研究问题的过去、现在和将来的本领,贴”。只有充分地了解了前人的工作,才能胸有成竹地撰写自己的课程论文。
(三)课程论文撰写
因为许多大学生没有撰写课程论文的经验。我们在教学过程中会拿出几篇撰写规范的论文给学生讲评,告之如何将所见所想用科技论文语言来表述,如何安排符合逻辑思维的论文结构和层次,甚至逐词逐句地帮学生确定题目、摘要、关键词、段落层次和结论的书写,从而培养学生严谨的研究表达思维,锻炼初步的论文撰写能力。另外,教师也会将那些不规范的论文展示给学生看,结合历史上因为论文不规范而科研失败的实例,让学生懂得细节的重要性,写出比较规范的课程论文来。
(四)论文评价和交流
学生要想写好自己的论文,必须经过课堂的讨论和交流,对比差距,查找缺漏,更好地完善自己的课程论文。任课教师一定要注意导向,这对保护学生的学习热情和端正态度很重要,因此就不应该轻易地否定某一个同学的研究工作。如果他确有缺点和不足,教师要提出改进的措施和方式,让学生意识到错误的所在,对进一步的修改进有清晰的认识。同时,教师还应积极引导学生自己评自己,通过传阅其他同学的论文,客观评价自己,交流心得,做到知己知彼,不断提高自己。
(五)课程论文答辩
论文答辩是课程论文的重要一环。良好的语言表达能力和沟通能力会让学生将自己的课程论文成绩展现给大家看。这要求学生精心准备材料、课件和图片,努力在限定时间内将自己复杂枯燥的研究用简单热情的语言表达出来,富有感染力地激发听众兴趣。答辩过程中,更考查学生对知识的掌握能力和认知深度,鼓励其他学生都来当答辩委员会成员,只要与课程论文有关的问题都可以提出来,以此活跃课堂气氛,深化理论学习。教师的点评很重要,应从论文的选题质量、论文的理论性与科学性、论文的写作水平、论文答辩表现4个方面进行评价,做到公正和公平,又不失趣味性。
三、设置课程论文及答辩的教学效果
(一)调动了学生学习积极性
这一点最值得一提。学生充分发挥了自己的学习热情后,在选题过程中,许多学生就会将目光投向当前研究比较热点的胚胎干细胞、转基因食品、克隆技术、发酵产业等。特别是2007年11月最新的诺贝尔生理或医学奖揭晓后,学生对获奖领域的“胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组”内容产生了浓厚兴趣,我们在教学过程中,抓住这一点,对细胞工程和胚胎干细胞工程理论进行了详细地讲述,引导学生主动查阅和搜集相关文献资料,了解这一生物工程的前沿进展。在确定选题时,就有学生将重点放在了胚胎干细胞的伦理道德方面,建议开发其他组织代替胚胎开展干细胞研究。而在2007年11月20日日本和美国有两个研究小组成功地将人皮肤诱导为类干细胞后,有学生喜出望外地打电话告诉我,仿佛这一研究成果是他做出来一样,由此可见学生的积极性有多高。
(二)启发了学生和教师今后的研究
教学相长,这一点在通过课程论文及答辩的教学尝试中得到了体现。很多时候,任课教师由于长年的教学或科研,思路比较受局限。在做课程论文及答辩的进程中,教师因和学生一起探索了某个科研进展,从而激发了许多新的研究思路,为课程教学注入了新鲜的活力。比如,从细胞融合技术上,有学生结合自己玩网络游戏的经历,提出了“人兽杂交”的选题,并通过深入调研,总结了人兽杂交的历史背景、研究意义和进展,既很吸引眼球,也对这一领域的发展趋势和监管方面提出了许多独到的见解,值得教师和其他学生深入思考和研究。
(三)提高学生的综合素质
撰写课程论文是提高学生综合素质的有效途径。课题选择过程中,学生广泛阅读,能増强其发现和提出问题的能力;搜集信息、资料利用的过程,能提高其掌握文献检索的能力、计算机应用能力、社会交往的能力;解释资料的过程能锻炼学生的理论联系实际、综合分析、抽象概括的能力;撰写论文和论文交流答辩的过程能提高学生的写作能力、语言表达能力、归纳总结能力。学生参加了答辩后,认为自己敢于在大家面前表达自己的观点了,这对于其将来提高演讲能力、普及科学知识、参加毕业答辩都有良好的助益。
1.毕业论文学校政策的准备
学校层面对教学质量的要求对毕业论文质量起决定的作用。然而对教学质量的要求并不是靠从教师层面抓课堂教学、抓考勤、抓完善文件等,而是要有科学完善的毕业政策。
1.1 严格大学学分管理制度
从部分学生视角来评论大学制度,大学制度还是挺严格的。查早操、查自习、查晚归、查宿舍、不允许私自外出、不允许聚餐等等。管理制度严格了,但毕业生质量下降了。什么原因呢?一方面是扩招后入学生源质量降低了,另一方面是学校的管理不到位,管理严厉的不是地方。学生只要遵守学校的这些规章制度就可以顺利毕业拿到大学文凭,至于真正掌握知识能力有没有达到培养计划的要求,那要因人而异。这种制度造成了学生在主观上努力的缺失,在毕业论文上的反应和平时学习也是一样的态度,并没有认真重视。而这种制度反应在教师身上也是消极的。有些教师指导学生比较严格,对论文的要求也很高,但个别学生主观上不努力,造成论文质量不过关,最后还是由教师来修改论文,学生根本不在乎,因为他知道最后还是会顺利毕业的。在这种宽松的毕业制度下,教学质量怎么能提高。所以要提高毕业论文的质量必须从源头抓起,有效的严格大学管理制度,特别是毕业制度。真正意义的按学分和绩点毕业,而不是考试前划重点什么的,学生如果不认真学习考试不过关或毕业论文不合格,导致最后学分绩点不够就应该延迟毕业。如果学校在抓延迟毕业方面有所突破的话,管理方面很多方面的问题就会迎刃而解。大学应该是一个自由学习的国度,而这个自由一定要有一个框框。学校不能以招生为理由,放松对学生毕业的要求。
1.2 逐步完善毕业论文管理
论文制度应该是成熟的管理制度,如果要变动需要至少提前一个学期进行全校通知。创新是必须的,但不能为了创新而损失了效率。如果有新的论文管理制度应该先在某几个二级学院试点,成功后再进行全校推广。这样就可以避免我校在之前出现的毕业论文过程管理中出现的尴尬。另外学校应该制定相关政策,将学生毕业论文进行分流,第7和第8学期都可以自由安排毕业论文。我校生物工程专业毕业论文和其他专业一样,安排在第8学期进行。由于学院所有专业都在这学期进行论文,一方面实验室准备不足,现在毕业论文要求100%实验类型,这样实验室在第8学期超负荷运转,容易出现安全等问题。另一方面,学生找工作、考研复试等也会耽误很多时间,最终实验仓促完成。如果在三年级下学期开始布置论文选题,大四全年可进行毕业论文,这样老师学生可以灵活安排时间就能避免上述问题出现,给毕业论文充足的时间。
2.毕业论文指导教师的准备
为了显示生物工程专业的特色,即工科特点。指导教师工科背景比例应该增加,对于生物工程专业来说,指导教师是提高专业论文质量的关键。
2.1增加教师配备,利用特殊政策招聘工程类专业教师
学校一定要不断增加师生比例,要不然提高教学质量或者说提高人才培养质量就是一句空话。学院每年都会招聘新的博士回来,但是工科背景的博士却很难有合适的人选。并不是没有合适人才,而是合适的人才对我校的招聘政策并不满意。如果学校层面能够放宽政策或者利用特殊优惠政策相信一定会招到合适的工程背景的教师,这最终对生物工程专业论文质量的提高是有帮助的。
2.2 加强现有教师的工程实践设计能力
招聘人才需要有一个周期,而且有一定的机遇性。对在职教师的工程实践能力的培训也是一个重要的方法。学院要根据一些教师专业特点尝试向工科进行转变。通过对开设生物工程专业的学校进行调研,安排教师进行相关课程的跟班听课学习。同时可以与外校生物工程专业教师联合指导本科毕业论文设计,逐步提升本校生物工程专业教师的论文设计的指导能力。
2.3 增强教师校企合作
学校利用各方面资源来组织统筹校企合作单位,而并不是把这一任务交给教师个人。建立长期的校企合作,部分教师可以在企业中得到锻炼,而进一步提高自己的工程设计实践能力和科研思维。一部分企业可以接纳生物工程专业学生进行毕业论文,实行校企双导师,以减少学校工程设计指导教师不足的困难。
3.毕业论文学生的准备
学生是毕业论文完成的主体,而不是教师,这一点必须要明确。教师是指导作用,对实验起统筹监督等作用,最终论文数据的分析、资料上传等都应该是学生的工作。
3.1 注重学生科研思维的培养
从新生入学开始专业课教师就要有意识的培养学生的科研思维,将自己的科研融入于课堂,激发学生的科研兴趣和创新精神。以教学生学会学习,让学生掌握自学本领为主要目标。到毕业论文阶段,学生应该要有自主设计论文的能力,能够对某个感兴趣的课题,提出初步解决问题的实验路线。一定要在毕业论文之前培养学生查文献,论文设计等能力,为开展毕业论好智力准备。
3.2 加强学生实践教学环节的锻炼
实践教学是培养学生创新能力,拓宽学生知识面,激发学生学习积极性和主动性的最有效途径。由于生物学科的特殊性,一些综合类实验的周期比较长,这样每次3课时的实验安排就可能不符合实验的现状,所以可以安排综合实验周,穿插几门综合实验,让学生在实验中得到充分的锻炼。例如菌种分离实训就应该不同于微生物学实验,需要锻炼学生从实验设计的角度来进行实践。
3.3工程设计的训练
为了体现生物工程工学特性,一定要有相当比例的论文设计,同时毕业设计类的增加也可以减少部分实验室的负担。应该对设计类课程如《机械制图与CAD课程设计》、《发酵生产车间设计实训》和《生物工程工厂设计概论》等课程的教学加以强化,以设计类工厂企业实习替代目前生物工程专业见习,这样可以更为有效提高学生的工程设计能力。指导教师结合毕业设计或毕业论文题目布置工作,让学生在实习过程中有目的地调研和收集有关资料,为之后的毕业设计或毕业论文工作做好准备。
关键词: 湖南省高校 生物工程专业 本科毕业论文(设计) 改进建议
为了促进高等学校加强教学管理,重视毕业论文(设计)指导,提高教学质量,湖南省教育厅高等教育处2010年底组织了对全省普通高校2010届本科毕业生毕业论文(设计)的抽查工作,抽查对象包括来自湖南省19所高校(含二级学院)的普通全日制生物工程专业。我作为评审专家之一,参加了这次毕业论文(设计)的抽查工作。从各高校提交的10名学生的毕业论文(设计)原件和反映教师对论文写作的指导及评阅、评分等情况的相关材料,以及学校关于毕业论文(设计)教学环节的相关规定等各方面总体来看,各高校对学生的毕业环节工作非常重视,对毕业论文(设计)都制定了较为完整的工作手册或规范要求,毕业生文档材料齐全,成绩评定基本合理;部分学校还有详细的指导老师指导记录;有的学校除毕业论文正式稿以外,还留有教师批改痕迹的修改稿;有的学校还备有学生毕业论文(设计)的光盘电子稿;中南大学的送检材料中甚至有英文撰写的毕业论文,等等。但是,通过抽查也发现了一些在今后工作中需要认真加以解决的问题,对此我进行了一定的总结,并且提出了一些改进建议,供同行参考。
1?郾湖南省高校生物工程专业本科毕业论文(设计)文档中存在的主要问题
1.1毕业论文(设计)的选题方面
生物工程专业隶属工科办学专业,属于以工为主、以理为辅、工理管结合的复合型专业,培养掌握现代生物学和生物技术基本科学原理、基本技能、工艺技术过程和工程设计等基本理论,能在生物技术与工程领域从事产业化工程设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。因此,学校应该安排一定比例的生物工程专业学生开展毕业设计工作,然而,在检查中我们发现19所学校中仅有中南大学等3所提交的材料中显示有进行毕业设计的学生。同时,生物工程专业在办学的学科定位上,应该既有别于生物科学专业,又不同于生物技术专业。然而,在提交的毕业论文中,我们发现部分地方院校存在对上述3个专业定位认识不清的现象,论文选题除了存在过于简单的一般性问题以外,甚至存在脱离生物工程专业培养要求的原则性问题,例如某校学生的毕业论文内容竟然是教学实验室保存的蛙类标本的比较研究,又如某校学生的毕业论文内容是关于该校学生膳食结构的问卷调查分析,等等。
1.2指导老师对毕业论文(设计)指导工作方面
上述毕业论文选题方面存在的一些问题与指导老师的素质及工作态度有着直接的关系。指导老师应当在学生开展毕业环节工作的整个过程中都对学生起到重要的引导和教育作用。一些地方院校教师由于承担的各类科研项目少,科研和教学经费不足,再加上招生规模大,未能做到一人一题,某高校甚至出现了同一名教师指导的三名学生同题的现象,更为恶劣的是三名学生论文中仅有的一张凝胶电泳实验结果图也是相同的。指导老师对学生毕业论文(设计)的指导不仅仅体现在选题方面,还体现在对学生开展毕业论文(设计)工作的全程监控方面。尽管有些学校非常重视学生毕业环节的质量监控,专门绘制了教师指导学生的记录表格,要求教师对于每次的指导情况进行包括时间、地点、内容等方面的详细记录,但是,从材料中我们也发现存在少数教师在毕业论文(设计)前期和中期对学生无指导、在毕业答辩前突击多次指导的现象,实际上没有实现对学生毕业环节全程指导和监控。
1.3学生毕业论文(设计)的质量方面
学生毕业论文(设计)的质量,是本次抽查的重点之一。学生是做好毕业论文(设计)工作的主体,因此学生对待毕业环节的态度是影响毕业设计(论文)质量的决定性因素。虽然各高校对于毕业设计(论文)的内容及规范都有具体要求,但是在抽查的毕业论文(设计)材料中仍然存在一些不合学校规范的地方,除了前面提到的论文选题不恰当以外,还有论文中研究背景介绍(即综述部分)篇幅大而正文部分篇幅小、内容空洞、存在东拼西凑的现象、论文字数未能达到学校规定的要求、设计图纸绘制及标注不规范等问题。
1.4毕业论文(设计)的成绩评定方面
毕业论文(设计)答辩与成绩评定是毕业论文(设计)工作的一个重要环节,各院校均制定了一套评定标准,并且大多数院校都实行指导老师评阅、评阅老师审阅和论文(设计)答辩三重打分评定,一般采用五级记分制(优、良、中、及格和不及格),成绩要求呈正态分布,优秀比例一般控制在10%―15%。但是,在抽查中我们发现各高校评分普遍存在偏高的现象。另外,在评语撰写方面,许多学校的评语均采用通用性语句对学生毕业论文(设计)完成过程、论文撰写质量及答辩效果等方面进行描述,如该生实验工作积极主动、论文书写规范、答辩中回答问题思路清晰等,缺乏对学生具体工作的个性化评价。
2?郾改进毕业论文(设计)工作的建议
2.1加强毕业论文(设计)的选题工作
选题是开展本科毕业设计(论文)工作的第一个重要环节。原则上,选题应避免过大或过小、过易或过难。学生进入毕业环节前,各院校应根据生物工程专业人才培养的要求、教学实验室规模及师资队伍情况,确定分别开展毕业论文和毕业设计的学生人数,公开征集专业教师甚至学生自己的论文(设计)题目并进行认真审查和可行性分析。然后将获得批准的题目及相关指导老师情况向学生公布,让学生根据自己将来的发展方向选择要做的题目及相关指导老师,并在师生双向选择的基础上进行适当微调。这样既可以避免选题不符合生物工程专业培养目标的情况发生,又可以兼顾学生的兴趣和志向,保证毕业设计(论文)后续工作的顺利开展。
2.2加强指导老师队伍的建设
指导老师在本科毕业论文(设计)工作中的作用是多方面的,其中包括选题和拟定毕业设计任务书、对学生开展毕业论文(设计)工作进行指导和监督、对学生撰写的毕业论文(设计)材料进行修改及成绩评定等,因此,对指导老师的综合素质要求是比较高的。指导老师对学生毕业论文(设计)质量的影响存在主客观因素。客观因素是部分院校的生物工程专业师资队伍结构不合理,缺乏具有工程方面知识背景的教师,造成无法开展毕业设计,只能开展毕业论文工作。主观因素则是有些指导老师对本科毕业论文(设计)不够重视,认为在短短几个月时间里学生做不出什么成果,不愿意花费精力对本科生进行认真指导。因此,各院校一方面应当根据自身师资队伍结构现状,适当引进能够指导毕业设计的工程技术人才,适应生物工程专业本科生的培养要求,另一方面应当强化制度管理,明确指导老师的职责,杜绝毕业环节教学事故的发生,同时制定适当的奖励措施,调动指导老师的积极性。
2.3引导学生正确对待毕业论文(设计)工作
毕业论文(设计)一般都安排在大学四年的最后一个学期,不仅时间较短,而且往往受到学生考研复试、求职应聘等诸多因素的影响。从抽查的结果来看,大多数学生都能以端正的学习态度对待毕业论文(设计)工作,但也有一定数量的学生对毕业论文(设计)不够重视或不太负责任。指导老师应当加强对学生的教育和引导,提高学生对于毕业论文(设计)的主观能动性,使他们意识到本科毕业论文(设计)可能是他们当中的大多数人走上工作岗位前最后一项标志性作业,也是对自己四年所学知识进行总结和提高的一次难得机会。另外,还应当鼓励学生到生物工程相关企业或者科研院所完成毕业论文(设计)工作,通过真题真做,促进学生学以致用,增强他们的事业心和成就感,同时也为学生开辟就业的绿色通道。
2.4完善成绩评定机制
毕业论文(设计)的成绩评定应当做到全面、客观、公开和公正,一般应由以下三部分组成,即指导老师从学生开展毕业工作中的表现等方面给予的考核成绩,论文(设计)评阅教师从学生的毕业论文(设计)材料的撰写质量方面给予的书面材料成绩,以及答辩委员会教师对学生毕业现场答辩表现给予的打分成绩。只有这样,才能从众多毕业论文(设计)中评定出真正优秀的代表作品,在使应届毕业生心悦诚服的同时,对于下一届毕业生以积极的态度面对即将到来的毕业环节也有辐射示范作用。另外,教师在撰写评审意见时应当注意:既然学生的毕业论文(设计)是一人一题,毕业答辩时回答的问题也各有不同,对学生的评语当然应该具有针对性,切忌使用过多俗话、套话等没有实质性内容的通用性语句,这也是对学生历经数月完成毕业论文(设计)工作的一种尊重与肯定。
3?郾结语
湖南省许多高校的生物工程专业属于新办专业,都处于积累办学经验的起步阶段,正因如此,湖南省教育厅高等教育处选择了生物工程专业作为2010年的重点抽查对象,对毕业论文(设计)开展了抽查工作。虽然评审专家的评审意见已由省教育厅高等教育处反馈给了各高校,但我觉得毕业环节当中发现的这些问题可能具有普遍性,因此将参加抽查工作的心得体会撰写成文,供国内其他兄弟院校生物工程专业的教学同行参考,希望共同促进我国生物工程专业人才培养质量的提高,满足新时期的生物工程产业对人才的需求。
参考文献:
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关键词:生物科学;生物技术;生物工程;专业规范;比较分析
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)05-0112-02
一、引言
我国高校生物学领域有生物科学、生物技术、生物工程三个密切相关的本科专业,并制定了相应的专业规范。如何体现各自的科学、技术及工程内涵与特色既是教育工作者的责任,也是人才市场和报考学生和家长极为关心的现实问题。本文通过比较分析这三个专业的本科专业培养规范,上提出一些参考意见,以期为专业的进一步规范、教学计划的修订,为社会及学生和家长的专业选择提供参考。
二、专业类型
生物科学专业为传统典型的理科专业,培养科学型和教学型人才,授理学学位;生物技术专业以理为主、以工为辅、理工复合,培养应用研究型或技术型人才,授理学、农学或林学学位;生物工程专业以工为主、以理为辅、工理复合,培养应用型工程技术人才,授工学学位。其专业类型的描述和划分比较清晰明了,比较规范和恰如其分。
三、培养目标
从专业规范中培养目标的描述(见表1)来看,生物科学与生物技术两个专业的培养目标差异很小,仅有从事生物科学与从事生物技术之差,但从目前的就业市场来看从事生物科学与从事生物技术差异很小,难以界定。而从专业类型可知,生物技术专业可授理学、农学或林学学位,这些特色理应在培养目标中有所体现。
四、公共基础课
在三个专业的本科培养规范中,生物科学与生物技术两个专业的公共基础课(人文社科和自科)完全一致(见表1),而生物工程的公共基础课形式上有一定差别,可本质上看不出有多少差别,也缺乏需有差别的理由。从厚基础、宽口径的培养要求来看,三个专业的公共基础课要求可统一,学分要求也应统一,要求工科学生在这一环节增加近一倍的学分极不公平。线性代数等可在公共基础选修要求中解决。
五、专业基础课
专业基础课的设置体现了从科学、技术到工程的循序渐进过程(见表1)。然而从科学到技术的差异很小,仅增加了工程基础课4学分(约11%),应为技术基础课,且应明确例举。从技术到工程的专业基础课要求有了明确的变化,按课程类别从科学到工程变化率近50%。学分的控制宜统一,且应规定生物技术专业的专业基础课最低学分要求中技术基础课学分应达20%以上,生物工程专业的专业基础课最低学分要求中工程基础课学分应达40%以上。且可给出典型的工程类专业基础课名录,如机械零件、电子电工基础等课程。另外生物工程专业基础课将《机械设计基础》列为可有可无的选修会造成该专业工程基础的严重缺陷,且应在生物工程专业的专业选修课中保留生物技术专业的细胞工程、酶工程等选修课(见表1)。
六、专业课
专业课的设置也体现了从科学、技术到工程的循序渐进过程(见表1),从科学到技术的专业课调整率达30%,而从技术到工程的专业课虽然有较大变化,但所列举的课程多为非典型的工科专业课(如基因工程、细胞工程、蛋白质工程),回避了典型的工科专业课如氨基酸工艺学、抗生素工艺学、有机酸工艺学、酿造酒工艺学等。学分的增加也不尽合理,三个相近专业,不论理科还是工科,学分基本要求应尽可能一致。向上浮动及在各选修课程间适当调整则是各校应有一定的自。另外生物工程是典型的工艺类专业,专业必修课缺工艺类专业应有的分析检测课也会给工艺过程及产品研发和生产中的质检质监和质控及产品安全留下隐患,故建议3+X模式中3应包含专业分析、X应例举氨基酸工艺学、抗生素工艺学、有机酸工艺学、酿造酒工艺学等。
七、实习及毕业实践环节
生物科学和生物技术的实习及毕业实践环节完全一致(见表1),未能体现从科学到技术的差异特点以及生物技术可授农学或林学学位的特色。毕业设计是工科工艺类专业最为特色的实践环节,但在许多学校以“毕业设计(论文)”的形式出现,实际实施则只做毕业论文,没有毕业设计,使毕业设计名存实亡,致使许多学校生物工程专业的毕业生根本就不知道何谓毕业设计,许多学生甚至把毕业论文当作毕业设计。建议明确生物工程专业的“毕业设计”为必修环节,可以设计论文二者兼顾,至于是“大设计小论文”还是“大论文小设计”可依各校情况而定,唯有如此,生物工程专业才能名符其实。
八、师资要求
师资的最低要求在规范中描述不尽一致,应加以统一。且应规定专业课的师资要求,因为能承担专业课的老师一般能胜任专业基础课,而能承担专业基础课的老师则不一定能胜任专业课。这在工科尤其如此。故除规定学历职称要求外,应规定专业要求,即“本科为相应或相关专业”的师资应大于专业师资总数的50%。
九、其他
近年由于社会办学、企业办学、校企合作、产学研合作、网络教学、数字图书资料等多元化和多样化的办学形式和方式的发展,统一实践等硬件条件形式较为困难,而且也不符合时代要求。建议教室(专用或生均面积)、专业课实验室(面积及专用设备)、图书资料数据库量设定为刚性要求,研究所(室)或技术中心、实习基地规模和数量等宜设定为柔性、选择性或特色要求。
参考文献:
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关键词 生物工程;综合性实验;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)10-0130-02
1 前言
生物工程是一门新兴的综合性应用学科,是以生物学的理论和技术为基础,结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术,充分运用分子生物学的最新成就,定向地改造生物或其功能,创造出具有超远缘性状的新物种,再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养,以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能的新兴技术,包括发酵工程、酶与蛋白质工程、细胞工程、基因工程四大工程。生物工程理论和技术突飞猛进地发展,在农业、食品、医药、化工、环境等行业的应用也越来越广泛。
生物工程也是一门实验性和应用性很强的学科,以培养应用型人才为主,要求学生除了掌握基础的生物工程实验方法外,还要具有整体实验的综合安排能力[1]。实验教学环节不仅是培养学生综合素质的重要方面,也是培养学生动手能力和创新能力的重要环节,在实验中加深学生对理论知识的认识和理解。目前,许多高校生物工程专业实验大多是依附于各门理论课,而且实验内容相对分散,以验证性实验为主,学生在教师的指导下按照规定内容完成实验,处在被动学习地位,抑制了学习的积极性和主动性,影响生物工程专业实验的教学效果[2]。因此,笔者对河南中医药大学药学院生物工程专业学生(2013级)的生物工程综合实验课程进行了一些改革和探索。
2 开展生物工程综合性大实验
制定生物工程实验课程教学大纲 根据本专业人才培养定位和实验开展情况,参考兄弟院校生物工程专业实验的开展项目内容,组织教师制定了详细的实验大纲,通过了教务处组织的实验项目论证,同时组织学科教师编写了《生物工程专业实验》教材。制定教学大纲遵循的原则包括:减少重复性实验,体现专业实验的整体性、连贯性;减少验证性、演示性实验,多开设设计性、综合性实验。
在课程安排上,生物工程实验开设在大三第二学期。在前5个学期,学生已经学习过生物工程基础课和专业课,包括细胞生物学、生物化学、工业微生物、分子生物学、基因工程、细胞工程和蛋白质工程等课程,所以在实验项目设置上,避免开设与细胞生物学、分子生物学、基因工程等课程重复的实验,注重综合性实验的连续性。最终确定的生物工程实验教学大纲包括10个小的实验单元:1)碱裂解法小量制备质粒DNA;2)DNA琼脂糖凝胶电泳;3)聚合酶链式反应(PCR);4)DNA的限制性酶切及纯化;5)质粒载体与外源DN段的链接;6)连接产物转化大肠杆菌;7)抗生素平板筛选重组转化子;8)原核表达载体的诱导表达和检测;9)大肠杆菌发酵培养及表达产物的纯化;10)纯化蛋白的细胞学活性检测。
开展综合性实验 在传统的实验教学中,以验证性实验为主,学生只要根据实验教材,按教师制定好的实验步骤,利用实验教师已经准备好的实验试剂和实验器材,在教师的指导下即可完成。这种机械式完成实验的方式,实验教学效果很差,无法引起学生的兴趣,更加难以培养学生的动手能力和操作能力。在这种情况下,制定生物工程综合性大实验。如“丹参病程相关蛋白的原核表达及纯化”,实验设计依托学科教师的科研课题“丹参病程相关蛋白基因SmPR10的克隆及功能研究”,通过对丹参病程相关蛋白(Pathogenesis-Related Protein,PR Protein)为研究对象,通过SmPR10蛋白在大肠杆菌中的原核表达、纯化以及活性检测进行实验,深入了解生物工程表达异源蛋白的原理,掌握生物工程的实验操作,巩固和检验已学的理论知识,为毕业论文和走向工作岗位打下基础。
该实验综合了分子生物学、基因工程、蛋白质工程、发酵工程、生物分离技术和生物反应器的基本知识,要求学生通过病程相关蛋白的制备了解生物工程的相关基本操作,掌握DNA重组、载体构建、微生物菌种保存与培养、目标蛋白的分离提取等专业实验技能。在综合性实验过程中,培养学生的科学思维, 提高学生综合运用所学知识解决实验中遇到的实际问题的能力。
在实验操作过程中,允许学生的实验结果不尽如人意甚至失败,但是一定要注重强调学生对自己实验过程中所得结果进行分析和解释[3],找出实验问题所在,然后修订实验方案,进行下一步实验。综合性实验有利于拓宽学生思路,培养学生整体安排实验的能力,打破过去传统的实验教学方法,改变在传统实验教学过程中由教师领着学生走的现象。
集中时间安排实验环节 因为生物实验周期长,同时生物工程综合性大实验对实验的连续性要求较高,将学校安排的每周4个实验学时改为4个学时为一个实验单元,每次完成综合性大实验的一个实验项目,而且集中在每天下午开设实验课,体现了综合性大实验的连贯性、完整性和科学性。
改革实验成绩评定办法 以往的实验课成绩完全由形成性成绩构成,主要有考勤、提问、实验报告和最终测试3部分组成。实验报告在最终实验成绩中所占比重较大。有些学生在实验过程中不认真做实验,最后为了写出好的实验报告,就会出现编撰数据甚至抄袭其他学生实验报告的不良行为。
为了体现以学生为中心的教学理念,调动学生实验的积极性,计划在以往实验课成绩评定的基础上建立新的实验成绩评定办法。平时成绩除了考勤、提问外,还重点考核学生对实验资料的收集和对实验文献的查阅情况,以及实验数据的记录、团队合作能力、实验中的操作规范、独立思考能力等。同时引入学生自评、互评和科研小论文的书写,通过每次实验结束时的总结讨论和学生自评、互评,使学生参与到实验结果和实验问题的分析与讨论,加强学生和教师之间的交流,整个生物工程综合性大实验完成后,要求学生以学术论文的形式写作科研小论文。
科研小论文的写作要求完全按照正规学术论文的写作要求。正文之前部分包括题目、作者、作者单位、摘要、关键词(3~5个);正文部分包括前言、实验方法、结果与分析、讨论4部分,要求层次分明;标题层次不得多于3层,采用1、1.1、1.1.1方式。前言部分包括研究背景、国内外研究进展和实验意义。结果与分析是对实验过程中所记录的实验数据和实验现象进行科学的处理,客观地对实验结果进行分析和描述。讨论部分则是对整个实验的分析讨论,如果得到预期的实验结果,对实验过程中的关键步骤进行分析;如果没有获得预期的实验结果,则要分析实验过程中失败的原因,找出问题所在。科研小论文最后要求列出参考文献(不得少于3篇)。
通过科研小论文的写作,锻炼学生写作科学论文的能力,为最终毕业论文的写作奠定基础。
引入先进工程设备 在以往生物工程实验室中,发酵实验都是在摇床上用不同规格的三角瓶来完成,与实际工厂生产过程相差较大。为了培养合格的应用型的生物工程专业人才,购置了6台10 L小型全自动生物发酵罐、1台30 L种子罐和1台300 L的全自动生物发酵罐,可以开展从小试到中试的发酵实验,使得发酵工程实验中的啤酒发酵实验和红霉素发酵实验如同在缩小的工厂进行,整个发酵过程的参数一目了然,使学生了解生物发酵的全过程,掌握发酵接种技术以及发酵过程中温度和pH控制、氧气的供应、添加补料、发酵液的后处理等生产工艺,学习到现酵车间的先进生产技术。
在生物工程综合性大实验开展过程中,采用先进的实验技术培养学生。如在质粒DNA提取过程中,采用试剂盒提取质粒DNA,这是国内外分子生物学实验室的主流方法(而不采用配制试剂、最后酚氯仿抽提的方法提取质粒DNA),同时给学生讲解质粒提取的原理。在PCR实验单元,采用进口的Takara所产的DNA Taq酶和dNTP试剂,让学生手动加入每样试剂,同时讲解每样试剂的作用,复习PCR的实验原理。
3 结语
通过开设生物工程综合性实验,不但巩固了学生以往所学的理论知识,也培养了学生动手操作的能力,给予学生在一个综合性实验中整理安排实验的训练,为学生走向工作岗位打下坚实的基础。生物工程专业实验教学的改革还需更多的探索和实践,改革实验课程的教学方法和教学内容,培养学生动手操作的能力、发现问题和解决问题的能力,最终培养出合格的应用型生物工程专业人才[4]。
新的生物工程综合性实验对教师也提出更高的要求,所以教师也要不断学习新知识、新技术,提高自身的知识水平和业务能力,保证实验改革的顺利进行。生物工程综合性实验改革的探索虽然取得一定的效果,但还有许多不完善的地方和需要解决的问题,如整个实验体系的设计中工科部分所占比例相对较弱,主要受限于学校、学院和学科的特点,这一部分还需要进一步加强和改进。
参考文献
[1]肖连冬.生物工程综合性专业实验的教学改革与实践[J].广东化工,2009,36(8):311-317.
[2]刘胜贵,付明,张俭.生物工程大实验教学模式探索[J].实验技术与管理,2007,24(2):126-128.
专业基础课的设置体现了从科学、技术到工程的循序渐进过程(见表1)。然而从科学到技术的差异很小,仅增加了工程基础课4学分(约11%),应为技术基础课,且应明确例举。从技术到工程的专业基础课要求有了明确的变化,按课程类别从科学到工程变化率近50%。学分的控制宜统一,且应规定生物技术专业的专业基础课最低学分要求中技术基础课学分应达20%以上,生物工程专业的专业基础课最低学分要求中工程基础课学分应达40%以上。且可给出典型的工程类专业基础课名录,如机械零件、电子电工基础等课程。另外生物工程专业基础课将《机械设计基础》列为可有可无的选修会造成该专业工程基础的严重缺陷,且应在生物工程专业的专业选修课中保留生物技术专业的细胞工程、酶工程等选修课(见表1)。
二、专业课
专业课的设置也体现了从科学、技术到工程的循序渐进过程(见表1),从科学到技术的专业课调整率达30%,而从技术到工程的专业课虽然有较大变化,但所列举的课程多为非典型的工科专业课(如基因工程、细胞工程、蛋白质工程),回避了典型的工科专业课如氨基酸工艺学、抗生素工艺学、有机酸工艺学、酿造酒工艺学等。学分的增加也不尽合理,三个相近专业,不论理科还是工科,学分基本要求应尽可能一致。向上浮动及在各选修课程间适当调整则是各校应有一定的自。另外生物工程是典型的工艺类专业,专业必修课缺工艺类专业应有的分析检测课也会给工艺过程及产品研发和生产中的质检质监和质控及产品安全留下隐患,故建议3+X模式中3应包含专业分析、X应例举氨基酸工艺学、抗生素工艺学、有机酸工艺学、酿造酒工艺学等。
三、实习及毕业实践环节
生物科学和生物技术的实习及毕业实践环节完全一致(见表1),未能体现从科学到技术的差异特点以及生物技术可授农学或林学学位的特色。毕业设计是工科工艺类专业最为特色的实践环节,但在许多学校以“毕业设计(论文)”的形式出现,实际实施则只做毕业论文,没有毕业设计,使毕业设计名存实亡,致使许多学校生物工程专业的毕业生根本就不知道何谓毕业设计,许多学生甚至把毕业论文当作毕业设计。建议明确生物工程专业的“毕业设计”为必修环节,可以设计论文二者兼顾,至于是“大设计小论文”还是“大论文小设计”可依各校情况而定,唯有如此,生物工程专业才能名符其实。
四、师资要求
师资的最低要求在规范中描述不尽一致,应加以统一。且应规定专业课的师资要求,因为能承担专业课的老师一般能胜任专业基础课,而能承担专业基础课的老师则不一定能胜任专业课。这在工科尤其如此。故除规定学历职称要求外,应规定专业要求,即“本科为相应或相关专业”的师资应大于专业师资总数的50%。
五、其他
关键词 生物工程 产学研联合 人才培养
中图分类号:G648 文献标识码:A
一、前言
根据教育部的课程设置要求,生物工程专业的课程设置应包括生命科学、化学化工和工程科学三个方面 。依托发酵工程国家重点学科,天津科技大学具有特色鲜明的学科和产学研合作优势。社会需要生物工程专业输送大量从事生产管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。目前虽然生物工程专业教学计划中的实践教学环节的设置比较完全,但由于教学、科研等方面的互动不够,削弱了其执行力,造成部分学生基本动手能力、独立解决问题能力、主动学习能力较差。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》提出要创立高校与科研院所、行业企业联合培养人才的新机制,培养大批创新型优秀拔尖人才。教育部也启动实施了“卓越工程师教育培养计划” 。建立企业、高校、科研院所三位一体的“产学研”战略联盟和协作机制,探索产学研联合人才培养新模式,培养大批未来的卓越工程师,无论对高校还是行业企业都具有十分重要的意义。结合滨海新区乃至全国的发展需要,通过生物工程国家特色专业的建设,进一步提高生物工程专业建设水平,加快形成专业建设与改革“亮点”和特色,进一步提高毕业生的社会适应性和竞争力具有重要及深远的意义。
二、产学研合作人才培养模式的研究
1、调整课程体系,拓宽专业口径。通过加强学生的专业基础、工程学基础和基本技能训练,培养基础扎实,专业上可在生物技术与工程、生物制药工程专业领域一展身手的创新型人才。将原专业以微生物体系为主,拓宽至包括酶、动物细胞和植物细胞在内的整个生物体系,并适当增加了上游技术(如基因工程等)和下游加工过程(如分离工程等)的内容。建立并完善了由化工原理课程设计、生物工程设备、生物工厂设计、生物工程课程设计等专业课程设计组成的工程学训练体系,强化学生的工程学设计能力。
2、强化工程训练,加强实践环节。一方面,在进行毕业论文前,增加生物工程课程设计,工艺设计和设计图的绘制等。另一方面,加强生物工程工艺实验以及实习基地建设,适当扩大单元操作试验规模,使学生获得工厂生产过程的基本训练。强化毕业环节训练,毕业设计与论文课题选择应考虑科学性、创造性,需综合利用所学的理论与专业知识,且必须做到一人一题,要求学生在老师指导下独立完成毕业论文或设计。
3、深入学科前沿。在高年级设学科前沿讲座,介绍国内外最新科技动态,了解生物工程学的理论前沿,有关生物产品的新工艺、新技术和新设备的发展动态;开设生物工业专题讲座课,讲授当前生物工业中各种主要产品的生产工艺、最新技术和发展前景。
4、积极发挥科学研究对教学的促进作用。首先,通过与企业的产学研合作,建立相对稳定的实习基地,解决学生实习困难的问题。其次,搭建良好的科研教学平台,使科研工作成为提升专业特色建设的有效手段。在进行毕业设计(论文)阶段,鼓励学生积极参与教师的科研工作,参与科研项目的开发、中试实验以及产品放大生产过程,增强学生科研能力和工程意识,为就业后从事科研开发奠定坚实基础。再次,通过实验室开放基金项目,培养学生的工程意识和设计、动手能力。
5、通过职业技能培训,提高学生的就业率。学生参加职业技能培训和鉴定,提高毕业生的动手能力和解决实际问题的能力,就业后更适应工厂相关产品的生产过程,更快的进入工作状态。
6、针对年轻教师多数缺乏在相关企业工作、进修、锻炼的经历和工程实践经验的情况,采取“走出去,请进来”的方法,一方面,选派青年教师到相关企业、研究所进修、培训,另一方面,聘请企业中具有丰富实践经验和理论基础的工程技术人员担任部分课程及实践教学环节的教学任务。
三、总结
通过强化实践教学、加强实践教学平台建设、加强师资队伍建设等环节提高人才培养质量,突出生物工程专业特色,利用天津科技大学地处天津滨海新区核心区,为充分发挥滨海新区的区域优势,抢抓机遇,重在培养在生物工程专业方面从事生产技术管理、品质控制、产品开发、科学研究、工程设计等方面工作的高级工程技术人才。实施科研、学科和专业一体化建设。以产学研合作优势,立足科技发展最前沿,促进学科的进一步发展壮大;结合学科发展,不断发展生物工程专业人才培养新优势,培育新特色。实现人才培养、科学研究、学科建设和行业发展的有效对接、良性互动,带动人才培养质量的不断提升。
天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划重点项目子课题(编号:B05-0817):基于协同创新模式的学生核心能力培养的改革与实践。
(作者:张艺,天津科技大学生物工程学院,助理研究员;路福平,郭艳,王岳,王巨克,天津科技大学)
注释:
关键词:地方本科院校 生物工程 教学改革
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)01(c)-0200-02
生物工程是以细胞工程、基因工程、生物分离工程、蛋白质工程、微生物工程为核心,借助于现代工程技术,以先进生物技术研究成果为对象,以产业化为目标,进行科学研究开发为其基本任务的工学学科,是生命科学从实验室研究成果通向工业生产的桥梁生物工程技术,现已广泛应用于医药、农业、能源、环境、食品等行业,发展速度突飞猛进。
1 我校生物工程专业发展现状
湖南科技学院是位于湖南永州市,集文学、理学、工学、法学、经济学、管理学、教育学等学科于一体的地方本科院校。我校生物工程专业创办于2004年,已培养了学生609人,目前有在校学生253人,2008年生物工程专业批准确定为国家教育部第1类特色专业,2009年获批第二批湖南省普通高学特色专业,2010年获批教育部、财政部第六批高等学校特色专业,2012年获批教育部综合改革试点专业项目,现有中央与地方共建特色优势学科“生物质能利用生物技术实验室”1个,湖南省高校产学研合作示范基地1个,湖南省级精品课程1门。
2 我校生物工程专业教学过程中存在的问题
经过近10年的发展,生物工程已成为我校优势发展学科,但不可避免地存在许多问题,主要表现在:(1)长期以来我们照搬重点院校教育模式,制订一系列培养方案与教学计划,各门课程之间的教学内容相对独立,基本上采用的是研究型人才的培养模式,与高级应用型人才培养思路不相协调,未能真正体现地方经济发展特色,本专业课程设置偏重基本知识、基本原理的掌握,大部分专业课未能突出体现工程系统的背景。(2)以前,我们往往注重学科化、学术化的发展道路,甚至沿袭了部分师专的师范化的发展模式,只重视理论知识研究和各门学科的独立性,大都忽视了工程学科之间综合性以及工程实践的作用,导致我们的毕业生的视野长期被局限在科学技术的范围之内,其工科技能未得到提升,培养出来的毕业生倾向于“工程科学家”而不是适应现代企业发展需要的工程师。(3)本专业部分教师自身缺乏工程背景和有效系统的专门训练,大部分教师没有实际的工程学习或者工作经验,教师的教学手段只在传统教学模式的基础上作了稍许调整,大多重视理论灌输、轻实践技能的培养,未能及时把工程实例充实到课堂上来,没有真正体现“面向工程”的办学理念和培养目标。(4)本专业未永州地方相关企业形成互相依存、互利互惠、协调发展的有效机制。加上专业办学经费不足、仪器设备陈旧、专业教师人数奇缺等因素,导致学生的工程训练大多只局限在课堂和实验室,培养出来的毕业生缺乏对工程背景、真实工程情况的了解,更谈不上得到综合、系统的工程实践技能训练。
3 生物工程专业专业教学改革与探索
面对迅速发展飞速的当今世界,工程不再是狭窄的科学与技术涵义,它不仅仅靠一种知识就能支撑,而是要建立在科学与技术之上的包括社会、经济、文化、道德、环境等多因素的大工程涵义,工程师职业与其他职业的区别就在于高度的实践性和综合性,学生在工程观的背景下经过综合知识和系统思维的培养、训练,才能做出对企业发展急需工程项目。针对教育部评估专家提的建议和意见,经过我们系部领导和教研室讨论,借鉴一些示范院校的经验,结合永州地方经济发展的实际需要,我们拟对生物工程专业教学内容进行改革与探索,主要设置以生物制药、生物化工、农林种植、农产品加工为特色的生物工程专业人才培养目标及相应的课程体系,用工程观、实践观理念来培养学生,要求专业教师树立工程系统性和整体性观念,凸显本专业“以工为主”的办学思路,强化人才培养的“工程观”教育教学理念,大力提升学生的实践与创新能力。主要做法如下。
3.1 逐步推行本科生导师制
我们拟逐步在本科生一年级下学期开始中在推行导师制,一直持续到学生毕业,针对不同学生的特点,划分不同专业方向的导师,导师的遴选除了本专业的老师外,还积极遴选一些企业资深工程师作为校外导师,导师对学生从学习、思想、生活各个方面进行全方位的指导。要求导师在课堂教学内外都与学生密切联系,鼓励学生创造性发展,鼓励学生多带着问题学习,多带着探索精神去发现学习中遇到的问题和解决学习中遇到的问题。通过教师与学生的双结对,引导学生尽早接触科研活动,参与专业文献查阅、科研论文写作、科研实验、工程设计、工厂技术疑难攻关等,完成学生的毕业论文或设计,逐步培养学生的创新能力、动手能力、自主学习能力。
3.2 重视实习实训教学
实习是提高工科学生感性认识和工程能力的主要环节,计划安排6周时间(其中1周实习准备、4周集中实习、1周为实结),按20人/组的标准分别配备校内外指导老师各一名,校内外指导老师对学生的实习进行全程指导。以前生物工程专业的实习,实习基地不稳定,专业方向不十分合适,影响实习效果,我们将根据永州地方经济特色,到相关永州相关企业(如农业示范园、啤酒厂医药公司、永州特色经济种植基地、食品公司、农产品加工公司等)走访、沟通,通过签订协议、挂牌等方式,建立起7~10个稳定的实习基地,同时我们将逐步开展校内实习基地的建设,拟建设如生物发酵中试基地、生态农业示范基地、特色观赏园林示范基地等,使学生能够更好的在专业对口的企业或基地实习,培养动手能力,为学生今后从事科研开发、工程设计奠定基础,同时我们还将积极鼓励学生开展专业社会实践活动,配备校内外专业指导老师进行跟踪指导。
3.3 突出抓好课程设计
以前,生物工程专业的大部分学生毕业环节内容都以参与教师科研课题为主,他们在完成论文的过程中缺少工程设计的训练。但绘制工艺流程图、物料、能量衡算、工艺设备选型等工作是工程应用型人才所必备的基本能力。为此在生物工程专业的课程设置上,在第4、5学期相关的专业课学完后,我们都设置了对应的课程设计,积极与校内外实训基地合作,课程设计来源于永州当地企业(如啤酒厂医药公司、食品公司、农产品加工公司等)在生产过程中遇到的设计问题,使学生在校内外导师的指导下完成工程设计的训练。
3.4 做实毕业环节
无论是毕业论文还是毕业设计都是学生实践性和创新性能力培养最重要的环节。本专业要求在第六学期导师就必须考虑课题,下达毕业论文(设计)任务书,让学生先进行文献查阅、外文翻译等前期准备工作,争取在暑假期间就进入课题工作阶段,学生课题必须与解决永州当地企业(如农业示范园、啤酒厂医药公司、永州特色经济种植基地、食品公司、农产品加工公司等)在生产过程中遇到的问题相关,充分调动学生的积极性,使学生的毕业设计与永州地方经济紧密结合。学生通过大半年毕业环节的锻炼,其动手能力、独立思考能力、团队协作能力、理论联系实际能力、工程实践创新能力均能大幅度提高。做实了毕业环节,就会使学生通过半年的历练使前三年积累的知识得到升华。
3.5 加强教师队伍建设
我们将坚持引进与培养相结合的教师队伍建设思路,加强青年教师的培养,通过听课、研讨、交流等方式进行传帮带促进青年教师的成长,同时依托生物工程教育部特色专业,教育部综合改革试点专业,湖南省高校产学研合作示范基地等融教学和科研为一体,积极倡导专业教师形成特色学科团队,课题攻关。每年将选送部分教师到永州当地企业生产一线锻炼学习,针对性的开展专业技能训练学习时间不少于2个月,在校的专业教师在承担理论教学任务的同时必须到校内实训基地参与实训指导,鼓励专业教师参与项目研究、技术开发、技术应用推广和提高学历层次,培养“双师型”教师,同时聘请一些经验丰富的专家、企业工程师给学生授课、讲学,进行毕业论文或实习实训指导等。
1.1校内主导完成的基础课和专业基础课的设置及教学模式的调整国内的高校普遍存在“窄进宽出”,也就是说学生费了九牛二虎之力考进了大学,对本专业有着或多或少的兴趣和好奇。但通常在前2至3个学期,学生很少接触到专业老师和专业知识,这种“空缺”容易使学生产生迷茫,甚至不知道自己该干什么了。生物工程专业“卓越工程师”计划的学生在第二和第三学期就安排本专业基础课,如微生物和生物化学课,一方面填补新生对专业了解的渴望,另一方面也能增加对无机化学、有机化学、大学物理等相关基础课程的学习兴趣。所以,对于参与“卓越工程师”计划的学生,在第一学期就修学《生物工程概论》课程,学生对专业的新鲜感的同事巩固专业兴趣。第二、三学期就开始《微生物》、《生物化学》等专业基础课。到第四和第五学期就能开设《发酵工程》、《酶工程》等专业课,这样就能为“卓越工程师”计划的学生在第六或第七学期进入企业实训打下理论基础。当然,第四和第五学期的专业课的选择如果能够细化到专业方向(如发酵工程专业有生物制药方向、传统酿造方向、生物制品分析等方向),这将更加有利于学生进入企业实训。课程建设方面,鼓励教师设置能力培养型课程,如自学课、讨论课、设计课、研究课等,通过必修课、选修课和实践课以及理论教学、课堂分组讨论、课后团队设计与开发,鼓励教师以课程设计代替部分作业或者考试,进行设计问题,发现问题、解决问题能力的培养目标,增强学生课程知识的应用能力和工程设计能力,调整课程考核办法。通过综合评价卓越课程的教学效果、项目的创新成果等来保证卓越计划真正的落实。卓越工程师的培养计划,强调学生工程实践能力的培养,那么教师需要调整授课方式和课程考核方式。教师将更多的理论知识穿插在实验课中讲授,使学生在实验的同时深刻理解理论知识。当然这就要求我们的实验老师担负更大的责任心。生物工程专业课程采用多方面和多阶段的考核代替一次性的试卷考核方式,其中包括大作业的考核、综合性实验的考核以及理论知识的分模块的考核。
1.2学校和企业工程实训中心工程完成的课程设置及调整参与“卓越工程师”培养计划的生物工程专业的学生,利用六个学期的时间完成教学计划内的基础课及专业基础课的学习,从第七学期开始就进入企业进行相关的卓越计划的培养。在专业课程中,学生可以选择与企业生产方向相关的课程进行学习。如生物工程专业学生,可以选择与酶制剂企业生产相的《酶工程》课程在企业完成,也可选择《生物制药》在制药企业实训完成,还可以选择《生物工程》在生物酿造相关的企业实训完成。当然这些课程的完成主要靠学生自修和在校老师的远程协助来完成。学生所修的这些课程与企业的生产方向基本相一致,所以在修学的过程中,实际生产中的获得的知识与书本知识互为补充,做到能用理论知识来解决生产中的实际问题,真正达到“卓越工程师”计划的培养目标。在企业完成工程体验的同时接受企业工程实践教育中心教育,其考核由企业工程实践中心和学校的考核结合完成。但是为了鼓励学生参与工程实践,应当提高其在企业完成的专业课程学分,通常1-2门专业课程考核合格就能满足毕业要求,同时也能满足该学生从事本专业方向对理论知识的要求。也就是说增加卓越培养计划中学生在企业实训中心所完成的所修课程的学分。所选课程的考察分两部分完成,学校考核成绩占百分之四十,企业工程中心的考核占百分之六十。比如说,同样《酶工程》(或者《蛋白质与酶技术》)这门课程,非卓越计划的学生选修该门课程,考试合格后可获得2个专业学分,而卓越工程师计划的学生在企业学完该门课程并完成了学校和企业工程中心的考核合格后,可获得6个甚至更高点的专业学分。参与“卓越工程师”计划的学生所选专业课程必须与所选企业的生产方向相结合,这样更有利于学生的就业。真正做到“学了就能用,学以致用”。
2参与生物工程专业“卓越工程师”计划的学生毕业
设计的完成模式及其考核方式的探索毕业设计对于工科学生来讲,是非常重要的一门课程。就目前的情况来看,教学计划中非“卓越工程师”计划的学生用于毕业论文或者毕业设计的时间是第八学期,但是学生在第八学期“诸多”的事情要去完成:首先是找工作。找工作最先的一场场的招聘会需要去参与,导致毕业生每隔几条就得跟老师请假去参加招聘会,基本没有心思在实验室呆着;招聘会结束后,紧接着是一轮又一轮的面试,有时候学生还要求到北京、上海、广州等路途遥远的城市去面试,在就业形势如此严峻的今天,作为老师似乎不可以阻止学生去参加面试。于是,这样短短的一个学期毕业论文或者毕业设计时间,也就没剩几天能安安心心在实验室完成自己的毕业论文或者毕业设计了。其次是考研的学生。考研的学生当得知自己的考研成绩基本过线之后,就得准备研究生面试的初试、复试等工作;如果成绩不理想就得忙于调剂。参与“卓越工程师”计划的学生需保证充足的时间来完成毕业论文工作,而且他们的的毕业课题必须在企业的工程技术中心完成,由企业实训中心的工程师和本校老师共同执导完成,并在学校统一的答辩时间完成学校的论文答辩。其论文的考核成绩同样有两部分组成,企业工程师指导老师所给成绩和学校指导老师所给的成绩各占百分之五十。这样方能体现参与“卓越工程师”计划的学生在企业学习的重要性。
3“卓越工程师”培养的学生的预期目标
生物工程专业的“卓越工程师”计划旨在培养兼具扎实的生物工程基础理论知识和良好工程技术能力的人才,顺利完成学子们校园生活和企业工作的衔接。通过教师参与企业“卓越工程师”培养过程,学校与企业共同制订培养学生企业“卓越工程师”培养目标,适当缩短校内的纯理论的教学,加强实践教学并实现多模式的实践教学。在合作企业建立卓越工程师课程体系和教学内容,共同实施培养过程、共同建立质量培养评价体系。生物工程专业的“卓越工程师”的培养目标是保证学生完成校内的理论课和实践课程的选修之后,基本掌握了该专业方向的基本知识,进企业实训时,对企业实践生产是不陌生、不胆怯!一旦学生能够顺利完成校企的共同培养目标,包括专业课程的选修和毕业论文的执行,学生就能顺利完成了学校学习和企业生活之间的磨合。力保生物工程专业的“卓越工程师”们能在短时间内适应企业生产和生活。参与“卓越工程师”计划的生物工程专业的学生通过学习企业的先进技术和先进企业文化,深入开展工程实践活动,参与企业工程技术开发创新,培养学生的职业精神和职业道德,争取做到一毕业就能上岗并且能信任本专业的岗位工作。
4学生长期企业实习的安全问题的考虑
“卓越工程师”培养过程中有长达一年或者更长的企业实习,学生在企业的生产、生活过程中的安全问题由谁负责、如何负责,亟需政府和相关部门出台相关措施,使企业单位打消顾虑,能安心接受“卓越工程师”学生的实训培养,也让高校在安排“卓越工程师”学生企业实习时不用畏手畏脚。
5总结
关键词:食品科学与工程专业;本科生毕业论文;指导
中图分类号:G642.477 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)15-0213-02
食品科学与工程专业的主要培养目标是使学生掌握各种食品加工技术的基本原理和加工工艺,培养学生动手和从事科研的工作能力,强化学生独立分析和解决问题、综合设计及创新等方面的能力[1]。食品科学与工程专业毕业论文一般是通过实验获得实验数据、完成数据分析、撰写论文和最终通过论文答辩[1]。通过毕业论文的完成,使学生能够综合运用所学知识,独立地分析和解决问题,为其顺利进入社会奠定基础。目前由于大学严重扩招和就业形势严峻,本科毕业论文整体水平呈现逐年下滑的趋势[2]。因此,提高本科毕业论文水平对提升大学生综合素质具有重要意义。上海理工大学在对食品科学与工程专业本科毕业论文教学过程中,以“上海食品微生物工程研究中心”为载体,对毕业论文指导工作进行探索和实践。本文以指导上海理工大学食品科学与工程专业毕业论文工作为例,现将有关的指导经验与体会进行介绍,以期为本专业本科毕业论文的指导工作提供有益的参考。
一、论文选题
本科毕业论文学院安排在第八学期进行,但经常与学生就业、考研和公务员面试等相冲突[3],导致很多学生不能保证足够的时间和精力来完成毕业论文,最终影响毕业论文质量,尤其是实验性和探索性强的课题影响严重。为了避免影响学生就业,食品科学与工程专业的指导教师会将毕业论文启动工作提前至第六学期末,使学生有充足的时间来完成毕业论文工作。毕业论文质量好坏关键在选题[4],虽然许多学者提倡本科毕业论文选题要新颖和创新[5],来培养学生的创新意识和创新能力,但笔者认为毕业论文选题应难度适宜,兼顾新颖创新即可。毕业论文主要是考察学生所具备的专业素质,所以毕业课题涉及的知识范围和理论深度要符合学生所学理论知识和专业技能,且能够进一步深化学生所学的知识,使其能够受到科研能力的基本训练,通过努力最终能在规定时间内完成课题研究[5]。
兴趣是最好的老师,只有学生感兴趣才能保证学生全身心的投入,才能消除学生心中“毕业论文随便做做就能通过”的消极思想,确保毕业论文最终顺利完成。因此,笔者根据学生的科研兴趣和自身承担的科研项目,结合上海食品微生物工程研究中心的研究方向及实验条件来确定论文题目。例如,干酪乳杆菌是一种具有调节人体肠道菌群、促进消化吸收和增强人体免疫力等多种益生功能的乳酸菌[6],广泛应用在酸奶等食品生产中[7]。学生对干酪乳杆菌研究感兴趣,通过对其基因组分析发现,基因组中并不存在胆盐水解酶基因,造成其对胆盐的耐受性不强。因此,学生和笔者讨论后,选题确定为“在干酪乳杆菌中异源表达植物乳杆菌来源的胆盐水解酶”,从而提高了干酪乳杆菌的胆盐耐受性。
二、实验研究
选题是毕业论文的基础,实验研究是毕业论文的核心[8,9]。利用实验研究,要充分培养学生的动手能力和科研思维能力,使学生能够具备分析和解决问题的能力。笔者认为,在实验准备期,应对学生实验操作和仪器使用进行系统培训,使学生较为熟练地掌握论文所需的各项实验和仪器操作技能,尽可能避免不必要的实验失败和仪器损坏,以保证毕业论文顺利完成[10]。例如,上海食品微生物工程研究中心在进行食品微生物相关课题研究前,都会安排学生进行微生物学基本操作技能的培训,包括培养基的制备和灭菌、微生物接种和培养,以及各种仪器,如摇床、培养箱、分光光度计和显微镜的使用等。此外,指导教师应指导学生进行课题文献查阅,了解最新国内外研究进展,进行实验方案设计,并与指导教师讨论,最终确定实验方案。在实验实施过程中,指导教师对学生还要反复强调科研是探索性和创新性强的工作,要告诫学生不要怕实验失败,要允许实验失败,要在失败中找原因,不断改进实验方法和提升自我实验操作技能[10]。
三、论文撰写
毕业论文撰写是培养学生提出问题、对实验结果进行分析、讨论并得出结论的能力过程[5]。毕业论文是具有学术规范的科学性和总结性的学术论文,所以撰写论文时既要严谨、通俗易懂又要具有专业性[5]。学生在全部实验完成后,按照学院相关要求完成毕业论文初稿撰写,并交由指导教师进行修改。笔者认为目前学生在撰写毕业论文过程中,对学术性语言和逻辑条理性表述较差,论文口语化非常严重,有些段落上下文甚至毫无逻辑。因此,指导教师对论文语言、逻辑条理、数据分析、结果与讨论等部分应做出重点修改和指导,并返回给学生继续修改,反复多次后才能定稿。毕业论文修改过程是一个对整个验结果提练和升华的过程,可以让学生对整个毕业论文有更深层次的认识和体会。
四、结论
毕业论文是大学人才培养过程中的重要环节,它是全面考核学生综合素质的有效方式[4]。通过对食品科学与工程专业学生进行毕业论文指导与训练,使学生充分锻炼了动手能力、科研思维能力和团队协作能力,最终使学生科研能力等素质得到了显著提升。指导本科生毕业论文是高校教师一项重要的教学工作[5],希望本文的指导经验与体会介绍,能为本专业本科毕业论文的指导工作提供有益的参考。
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(一)生物工程专业规范方面在招生规模不断扩大的环境下,增设生物工程专业成为许多高校的办学热点之一。由于各高校办学基础参差不齐,在制订人才培养方案教学计划时,差别较大,甚至差异迥然。一些缺乏工科办学条件的师范院校开办生物工程专业的过程中,在制订教学计划时过于突出基础理论知识和实验技能结构模块,对工程知识传授与工程实践培训则鲜有涉足;而一些地方工科院校的教学计划中不仅生物基础理论模块十分薄弱,且受办学成本限制,对工程技能培养也相当弱化,课程能减则减,学时能缩则缩。通过问卷调查和实地调研,发现部分高校生物工程专业办学思路不清晰,生物工程专业与生物技术专业人才培养目标混淆、人才培养方案雷同,教学计划制订程序不严谨欠规范,校内校外均缺乏严格的专家认证过程,导致教学计划安排随意性明显,没有意识到生物工程专业工程应用性强的特点并加以落实和强化。因此,制订统一规范的生物专业教学质量标准已经成为生物工程专业办学工程中亟待解决的关键问题。
(二)工程技术实践教学环节方面在我国,一些高校生物工程教育往往重书本、轻实践,重知识、轻能力,重科研、轻教学,导致学生的理论知识与实践脱节。目前国内部分高校的生物工程专业学生大多数对运用综合知识解决问题的重要性以及工程设计缺少理解,觉得科学比技术更重要,这也正是这些生物工程专业工科教育不重视实验教学和工程设计的误区,导致学生缺少综合实验设计和工程设计的经历。此外,实验教学内容基本以验证性实验为主,教师把实验的内容、操作方法与步骤、报告格式甚至每一步得到什么结果等都写得清清楚楚,学生依葫芦画瓢,机械地完成操作,缺少主动积极的思考。综合性实验也由于学生人数偏多、设备台套数不足,动手操作的少,旁观的多,教学质量大受折扣。而设计性实验更是凤毛麟角。生物工程专业工程实习教学则包含认识实习、生产实习、毕业实习等环节,一般以校外为主,校外实习基地是工程训练最好的场所,是工程教育必不可少的前提条件。一些学校由于经费紧张,实习经费偏少,实习基地的建设经费往往由企业单方面提供。由于国家经济体制改革等外部环境的变化,尽管不少高校与多家企业签订了校外实习基地的合作协议,但仍然存在很多问题。绝大多数企业接收学生实习没有制度约束和政策支持,对学生实习热情不高,而生物工程专业相关企业又相对偏少,导致一些新增生物工程专业实习单位不对口,实习内容能减则减,实习过程流于形式,质量难以保证,常常是走马观花,草草结束,难以发挥实习应有的作用。
(三)实践教学过程控制及考核方式方面高等学校生物工程专业一般都建立严格系统的理论课程教学过程监控措施和考核评价办法,而一些高校对实践教学却往往缺乏有效的全过程监督和健全的考核评价制度,或没有认真落实和执行。构建行之有效的实践教学过程控制体系是生物工程专业实践教学质量得以保证的前体也是实践教学环节的难点,由于实践教学流动性强、机动性明显,不易对学生实践过程进行实时监控并给出准确评价,因此,少数地方高校生物工程专业实习指导教师往往采取点名制方式进行过程控制,对于实践效果则依赖于最后的实践理论考试,考试内容通常属于死记硬背的知识点,极少有学生不及格。通过考试的方式考核学生的实践效果仍旧属于应试教育,导致学生对实践教学没有产生足够的重视,抹杀了学生兴趣,阻碍了个性发展,确实难以真实反映学生的工程技术实践能力和水平。因此,有必要强化生物工程专业实践教学过程控制,建立完善的监控方案,并不断改进实践教学考核办法,高质量的实践教学才能得到保证。
(四)师资队伍建设方面近年来,虽然新增生物工程专业教师队伍中引进了大量的具有生物专业背景的博士人才,有效解决了多年来教师队伍整体学历学位偏低的问题。通过问卷调查和统计发现,这些新增专业新进教师相当数量属于学术型的,擅长科研学问研究,很少在企业工作过,从学校到学校,大多数缺乏工程技术学习和研究经历。由于缺乏工程实践环节的专门训练,自身尚不能成为行家能手,因此难以胜任相关的实践指导工作,况且一些高校为这些教师创造培训、进修、企业锻炼的机会也有一定的限制。在教学过程中,导致这些高校部分生物专业教师宁愿多上些理论课,也不肯指导学生进行生产实践。即使在举足轻重的毕业(论文)设计教学环节中,选择毕业论文的多,采用毕业设计教学方式的则寥寥无几,极少数高校新增生物工程专业甚至清一色的采取毕业论文形式。这些现象严重制约了生物工程专业学生工程技术创新能力的培养,有悖于专业培养目标。目前,特别是新增生物工程专业教师队伍仍然存在结构不合理、缺乏具有“双师型”教师、师资专业背景比例失衡、专业教师缺乏工程实践经历等问题。(五)工程师培养体系方面近年来,教育部联合有关部门和行业协(学)会,共同实施“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”),该计划就是要培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务,促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。“卓越计划”具有三个特点:一是行业企业深度参与培养过程,二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才,三是强化培养学生的工程能力和创新能力。经审核,教育部最终批准61所高校成为首批批准的“卓越计划”实施高校,一批涉及工程与工艺的工科专业成为试点专业。相比而言,属于朝阳产业的生物行业尚在培育、壮大过程中,虽然许多从事生物工程教育的人士已经意识到“卓越计划”对生物产业发展的重要性,但是部分相关企业并未深度参与到一些高校生物专业工程技术人才培养过程中,产学研合作教育的空间依然广阔,职业资格制度有待进一步完善,工程师培养体系尚不够健全。为了适应国家工程教育发展新趋势,必须进一步加强生物工程专业工程教育与其相关产业的合作,使得人才培养和技术创新这两条驱动生物行业经济可持续高速发展的主要链条灵活运转。
二、生物工程专业教学体系改革措施及途径
(一)规范专业教学质量标准,明确工科办学思路我国生物工程专业正式设立时,对本科专业培养目标作了明确规定:通过各种教育教学活动培养学生德、智、体、美全面发展,具有健全的人格、正确的世界观、人生观和价值观,适应市场经济体制和改革开放需要,具备良好的人文社科基础知识和人文修养,具备生物技术基本知识、掌握现代生物工程技术及其产业化科学原理、工艺过程和工程设计等基础理论、基本技能,能在生物技术与工程领域从事设计、生产、产品技术研究开发、质量检测和企业管理的适应社会主义现代化建设和地方经济社会发展需要应用型高级技术人才。在构筑生物工程人才培养体系时,要重视生物基础、化学、生物化学工程等基本知识单元的设计,以此组成专业核心知识体系,体现专业的本质、交叉与融合。高校专业教学计划的制订要兼顾个性差异,留有足够的个性化发展的空间。具体专业基础课程和专业课程按各校的特色和条件设定,特别是选修课程更要体现不同学校的基础和专业定位,如生物制药、环境生物工程、发酵工艺、能源生物工程、生物材料等,以适应不同学校的学生来源、教育资源的差异以及培养目标的行业方向和特色。
(二)强化实践性环节教学,确保工程技术教学质量在实验教学方面,逐步减少认识性、验证性实验内容,增加综合性、设计性实验的比例以及研究性实验。根据实验内容的内在联系,科学地综合实验技术和实验方法,积极引用生物技术与工程领域的科研新成果和社会应用新项目,引入国内外方法成熟、适合本科实验教学的先进的实验项目,激发学生实验的兴趣,培养学生的科学思维和创新能力。生物工程专业实验课程应当有体现工程技术训练的内容,不应仅限于生物工艺技能,而应有所拓展。为了保证实验教学质量,应逐步加强实验仪器设备投入和加快实验室建设,扩大实验室开放力度,提高实验室综合利用率;利用省级科技创新平台和省级实验教学示范中心平台,搭建具有生物工程技术环境的实践教学平台;引进企业的资源和设备,与企业合作共建实验室,模拟现场工程环境。在工程实践教学方面,分层次构建完整的“生物工程专业工程实践与工程应用教学体系”。通过课程设计、毕业设计等环节培养学生综合应用工程能力与初步设计能力,利用生物工程仿真技术、校内外工程实践等环节培养学生的工程实践与工程应用能力。为保证工程实践教学质量,应着重加强校内外实训基地建设,为顺利完成工程实践教学提供必备的条件和环境。通过与企业联合投资生物产品中试生产设备、购置生物工程仿真装置等方式构建校内工程训练中心。工程训练中心是拥有或模拟一个真实的生产系统,完成一个具体的生产过程,可以实现或模拟真实的产品生产,给学生提供一个系统而真实的工程实践环境,学生可以按教学要求逐个环节进行安装、调试、运行和生产,这个训练过程在企业的实习过程是根本无法做到的。生物产业属于朝阳行业,新产品、新技术不断涌现,通过引导、扶持、政策倾斜等方式鼓励教师和学生创办生物工程企业。同时积极寻求一种校企共赢的产学合作模式,提高企业与高校合作的积极性,这是校企合作实践基地能够顺利建设和良好运行的关键。积极推进工程实践教学内容改革,整合实践教学环节,使校内实践和企业综合实践相辅相成,从而确保并不断提高生物工程专业学生的工程技术能力。
(三)改进实践教学方法和方式,健全教学考核评价体系改革传统的生物工程专业实践教学方法,着力推动基于问题的学习、基于项目的学习、基于产品的学习等多种实践学习方法,采取产品带动,设备配套,工艺优化,动手操作与学习思考相结合,基本原理和现场实际相结合,现场教学、双向交流式教学和研讨式教学为主,紧密结合工程技术实际情况,不断培养学生的动手能力并开发学生的思维,调动学生的工程技术学习兴趣和学习热情。生物工程专业实践教学过程往往是连续的多过程,基于工段分批轮换方式进行实践教学安排是一种高效可控的途径,化整为零,既可减少相关企业的人员增加压力,又能提高学生的实践效果,学生可以接触并了解全部生产工艺,并能掌握整套设备的调试和操作方法,同时有利于对教学过程进行实时监控,分阶段对学生进行考核,并作为能否顺利进入下一生产环节的依据。在考核环节上,改变传统单一笔试考核和标准答案的评价方式,采取现场答辩、实践总结、不同产品工程工艺设计等灵活多变的方法,并结合实习单位提供的完整的考勤考核记录、企业指导工程师开出的实习个人评价等辅助考核方式,重在考核学生的工程技术知识掌握水平和应用能力以及创造性思维,为实习顺利开展构筑坚实的平台与保障。
(四)拓展师资队伍建设渠道,构建高素质的“双师型”师资队伍培养生物工程技术专业人才的关键是打造一支具备较强的工程实践能力和设计创造能力的教育师资队伍。作为工学专业,生物工程专业在教师构成上必须保证有一定数量的工程背景的教师参与到教学实践过程中,同时生物学方面背景的教师也应占有一定的比例。各种背景教师所占具体比例不能一概而论,可依据各校的特点应进行适当的建设。专业教师引进或录用考核时,除考察理论研究水平和外,对具有工程实践经验的“双师型”教师,优先引进和录用,在引进待遇上给予适当倾斜。同时要为缺少工程实践经历的在职教师创造条件,派遣其到企业单位顶岗工作,鼓励教师借助生产实习机会,接受企业生产训练。支持教师和企业进行产学研合作,形成校企互动模式,在为企业开发新产品、引进新工艺、改造旧设备等生产实践过程中培养和提高一批专业教师的工程经验,构建一支高素质的“双师型”师资队伍。同时聘请企业中工程技术水平高、实践工作经验丰富的高级技术人员作为兼职教师,签订兼职教师协议,到校或在企业进行生产实践理论教学,指导学生进行课程设计、生产实习、毕业设计等相关实践教学工作。
关键词 生物工程;实践教学;实训基地
中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2017)04-0141-03
Abstract This paper finds major problems in the practice teaching of biological engineering in Colleges and universities, and put forward the idea of deepening the reform of teaching practice. Relying on National Biological Experiment Teaching Demonstration Center of Jilin University, we carry out a series of reforms on the practical teaching system, practical teaching methods and practical teaching evaluation system, and find a way which is suitable for the development of biological engineering professional practice teaching way in our school.
Key words bioengineering; practical teaching; training base
1 前言
生物工程作为21世纪科学技术的核心之一,是一门实践性、应用性、综合性很强的交叉学科[1]。随着科技的进步,新技术、新方法不断涌现,生物产业的前景也愈发广阔。然而生物工程专业学生就业却较为困难,究其根本原因,一方面是我国生物工程产业化水平较低,另一方面是因为学生的“三个能力”即实验技能、工程能力、创新能力等方面有所欠缺。
实践教学是本科教学的重要组成部分,是学生将理论知识转化为实际能力的过程,对大学生实践创新能力和工程能力的培养也至关重要。本文在分析国内生物工程专业实践教学弊端的基础上,依托吉林大学国家级生物实验教学示范中心(以下简称实验中心),对生物工程专业实践教学改革进行初步探讨。
2 生物工程实践教学存在的问题
忽视实践教学,教育理念落后 传统教育观念重理论、轻实践,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[2]。因此,生物工程专业的基础课和专业课设置门数较多,学生课业较重,课余时间不足。相对而言,实验课不设考试,没有学分,只注意如何更好地配合理论教学,这就造成学生不重视实验课和实验技能,成为生物工程专业实践教育的一大痼疾。
实验内容陈旧,实验课安排不合理 传统的实验教学内容大多是由课程指导教师独立设置,而部分指导教师科研方向与所教课程方向不一致,无法将新知识、新技术和新方法引入实践教学内容中,势必导致实验内容陈旧,方法老套。再加上各课程指导教师缺乏应有的沟通,故而实验课内容零散,实验内容重复[3],使得学生丧失主动学习的兴趣。同时,由于实验课依附于理论课,没有独立的学时,实验课普遍安排在学生课余时间,实验时间不足,学生对实验中的一些现象缺乏思考[4]。由于整个实验中学生都是被动参与,他们的主动性和积极性没有被充分调动,一旦出现问题便难以解决,限制了他们创新能力和工程实践能力的发展。
实验教学经费投入少,师资队伍薄弱 由于经费投入不足,很多仪器设备台套数不够,许多实验中几个甚至是十几个学生共用一套仪器设备,且难以更新换代,先进的技术设备进入不到教学中来,造成理论与实际脱节,不能充分调动学生动手操作的积极性[5]。加之长期以来受传统教育观念影响,实验系列教师一直不被重视。从事实践教学的教师普遍存在学历低、水平不高、进修机会少、职称评定和工作量计算不合理的情况[6],导致实验教学人员工作热情不高、责任心不强,严重影响了实践教学的质量。
3 生物工程实践教学体系的构建
近几年,针对生物工程专业存在的实际问题,进行许多改革尝试。通过专业整合,将原属于农业与机械学院的生物工程专业调整到生命科学学院,依托实验中心对生物工程专业实践教学进行改革,把实验从理论课中分离出来,设计独立的实践课程和考核方法,理顺学科脉络,明确各课程的授业范围,引入学科交叉和开放创新实验,强化课程实验与实训实习内容的相互衔接,构建循序渐进、逐步深入、全面系统的课程体系。这样调整,使得课程内容既避免重复,又相互衔接;既反映学科前沿,又突出学科交叉融合之势。
专业基础实验 专业基础实验以培养学生的实验能力为目的,强化学生的理论知识和实验技能训练。同时,在每门实验课程内设计一定学时的设计实验项目和综合实验项目供学生自主选做,有一定加分,提高实验的深度和广度,促进学生的学习兴趣发展。以微生物学实验为例,设计为64学时,必选实验有3项为54学时。同时,设计6项选做实验,其中3项综合性实验“从酸奶中分离、培养产乳链菌肽的乳酸乳球菌及乳链菌肽效价测定”“大肠杆菌噬菌体的分离、纯化及效价测定”“纤维素酶产生菌的选育”,每项为8学时;3项设计性实验“高产淀粉酶霉菌的分离纯化”“高产酒精的酿酒酵母菌株的诱变选育”“高产抗菌肽乳酸菌的分离纯化”,每项为2学时。学生做完必选实验后,至少再选作1项综合性实验和1项设计性实验才能结课,@样有助于确立学生在实践中的主体地位,激发其学习兴趣,锻炼其实验技能。
另外,承办院、校、省级生物实验技能大赛,根据竞赛成绩选拔下一级参赛人员。通过这样一种“层层递进式”的竞赛方式,学生的实验技能进一步得以巩固、加深。
实习实训 为了更好地实现教学与生产的对接,将专业实践分为校内实训和校外实习两个阶段。
校内实训建设了实训基地,配备了相应的仪器设备,如多台5~100 L发酵罐、空压机、电锅炉、大容量冷冻离心机、高压均质机、喷雾干燥器、中试型流化床、滴丸机、冻干机等先进仪器。同时,将基因工程、发酵工程、代谢控制工程、生物分离工程等课程有机整合在一起,以典型的生物产品和教师的科研成果为内容,在学生具备专业基础实验能力的基础上,从原材料开始到终产物的制备,用一个完整的实验过程培养学生综合运用所学知识、技术与方法解决实际问题的能力。
如“好氧发酵―谷氨酸发酵”和“重组人白介素18的发酵、纯化及鉴定”分别是传统生物产品实验及科研成果实验的代表。为了使课程内容与产品生产一致、仪器设置与生产要求一致、教学过程与工艺流程一致,校内实训以学生为主,教师负责指导,学生按照企业的生产流程通过小组合作生产出相应产品,通过这一过程使得学生对生物产品的开发、生产、提取、检验等一系列过程有了深刻的了解。
同时,积极推进产学研紧密结合,推动教师参与企业的产品与技术开发,从企业引进生产经验丰富的工程师到学校任教,并与16家科研院所和企业联办实习基地。在学生完成校内实训,掌握相关生产原理及工艺流程后,带领他们到相关的工厂实地实习,了解工厂设计,熟悉生产流程,加深对自动化的认知。这样既促进了学生职业能力的发展,也为教师和企业的合作提供了平台,实现了共赢。
创新实验 创新实验依托开放实验、大学生创新创业计划、吉林省生命科学创新实验大赛、本科毕业论文等来推动学生学习热情和科研兴趣。在大创计划和创新大赛中,学生自主选择题目并由教师指导学生自主阅读文献、设计路线和进行试验。在毕业论文中,教师以自己的科研课题为主设计题目,教师和学生实行双向选择,确保一人一题。在这一过程中,使学生了解科研过程,具备文献检索、设计实验方案、论文写作等科研工作必备素质。
经过几年的积累与沉淀后,学生的实践能力和创新能力显著提高,本科生承担创新实验项目47项,发表研究论文19篇,参与申请发明专利6项。
4 生物工程专业实践教学方法的创新
随着信息技术的迅猛发展,信息技术与教育的深度融合已成为必然趋势。“互联网+”实践教学不受时间的限制,学生可随时通过手机等现代通信工具进行选课、预习、复习、查询成绩、课后交流,由“被动灌输”变为“主动探索”,提高了学习效率,促进了自主学习。
以实验中心网站为平台,将现代信息技术与启发式、互动式、探究式的教学方法相结合,进行数字化教材、虚拟仿真技术、微课等辅助教学。
1)在实验中心网站上本学期实践教学日程安排,学生根据选课查阅相应的数字化资源,通过相关仪器使用视频、课件和相关资料预习,尽早熟悉操作技能,理解实验原理,提高实验效率,减少实际操作中的错误。
2)通过基本实验技术、选做和验证性等微实验知识点或技能点视频的学习,使学生在短时间内熟悉实验原理、实验过程、实验操作和实验现象,进而将更多的时间投入到综合性、探究性实验上。
3)通过对操作复杂、大型设备使用技术、不可见的实验原理和不可见的实验现象或结果的虚拟仿真实验学习,如动物解剖、外源基因转入受体菌的过程,发酵罐控制、高效液相色谱的操作等,使学生网上模拟实验过程操作,形象、直观地熟悉实验原理和实验现象,加深对实验过程的理解,为真实的实验操作打下基础。
4)W生通过网络互动平台,实现自主答题、自主测试、师生互动、成绩查询、教学评价等。
5)教师可登录后台,查看学生的观看视频次数、时间、模拟实验操作情况,评定学生自学成绩等。
几年来,中心开发网络课程13部、在编数字化课程3部、视频71部、多媒体课件89个、仿真实验6个,促进了学生的自主学习和创新,取得较好的教学效果。
5 生物工程专业实践教学评价体系的建立
完善的实践教学评价体系是实践教学目标得以实现的根本保障。经过几年的摸索、总结和实践,构建了一套以学生为主体、内容多元性、渠道多样化、注重评价对象未来发展的实践教学评价体系。该体系由实践教学考核体系和实践教学效果评价体系两部分组成。
1)学生实践成绩评价体系由五部分组成:
①学生预习实验、观看仪器操作的程度,占总成绩的10%;
②进行仪器操作的考核,合格者发仪器使用许可证,占总成绩的20%;
③良好的实验习惯,由研究生助教和实验系列人员对实验中的行为打分,占总成绩的20%;
④全部实验结束后的考试,占总成绩的25%;
⑤实验报告、实验结果电子分析报告,占总成绩的25%。
另外,如果实验为探究型实验,则降低④⑤各5%的占比,增加实验设计和论文撰写10%的占比。
2)实践教学效果评价体系由三部分组成:
①学期末,对在校学生、毕业一年的学生和任课教师做调查问卷,并收集网上反馈信息,以此作为改进的依据;
②学期初,组织任课教师、校内专家、用人单位专家认真总结实践教学不足,提出改进意见并参与培养方案制订,使各项改革有利于培养学生综合素质,符合社会需要;
③设立实践教学督学委员会,指导并监督各项实践工作落到实处。
实践证明,该评价体系对促进学生提高创新能力、工程实践能力、科研素质等具有明显效果,大学生创新创业训练计划立项不断增加,、申请专利的数量和质量一直攀升,各级学科竞赛获奖大幅度增多,被国内外知名院校录取的研究生数量逐年增加,得到用人单位广泛认可。
6 高水平的实践教学团队的建设
教师是培养方案的执行者,教师的素质、能力与水平,直接关系到教育质量的高低,关系到培养学生的社会认可度[7]。针对青年教师的培养,首先,采取老教师传、帮、带的措施,定期对青年教师进行教学理念、教学方法的指导,提高青年教师的教学水平;其次,鼓励中青年教师在职攻读博士学位,提高学历层次;最后,为中青年教师提供参加各种教学、科研会议的机会,帮助中青年教师申请教学、科研项目,提高业务水平,开阔科研视野。
经过几年的建设,中心教学团队的年龄结构、学历结构和职称结构趋于合理,中青年教师比例为72%,博士学位获得者比例为39%,高级职称拥有者比例为28%。教学成果不断涌现,主编出版实验教材15部、实验教改专著6部,发表教学研究论文120篇,获各类教学改革奖励与荣誉158项,确保了培养方案的顺利实施和实践育人质量的不断提高。
7 结语
吉林大学生物工程专业于2000年在工学部食品科学与工程的基础上开始建设,成立时间短、积累少,实践教学环节比较薄弱,阻碍了专业发展。因此,在专业建设和发展过程中一直重视实践教学改革,不断探讨提高实践教学质量的方法,并取得较好的成绩,学生的实验技能、综合能力、创新意识都有了很大程度的提高。将进一步进行实验教学梯队建设、数字化教材建设、教学管理的探索和改革,使学生更好地适应学科的发展和社会的需要。
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在当前高校人才培养工作的大背景下,应该根据高校本科生的人才培养特点,搭建高效化、立体化、多样化、个性化的人才培养平台。近年来从中央到各部委分别在高校人才培养中提出协同创新的理念,广东海洋大学也资助了多个协同创新平台的建设项目。广东海洋大学生物工程协同育人平台的建设就是在这样的背景下立项与进行的,该专业在充分整合校内资源实行校内协同的基础上,通过与湛江绿百多生物技术公司等企业进行校企合作协同,建立长效稳定的合作机制,实行相关教师与企业工程技术人员、管理人员的互动,提供机会让本科生参与企业的具体生产、操作、管理,为企业培养具有海洋大学特色的生物工程创新型、应用型“三能”人才。现对该协同育人平台的建设谈谈我们的看法,与大家共享,以期促进各学科专业协同育人平台的建设,提高人才培养质量。
一、协同育人理念与制度体系的确立
(一)在学科进一步定位的基础上,确立协同育人的理念与制度
长期以来高等学校在人才培养的过程中,由于高校、科研院所与企业在体制、目标、任务、核心工作、经费来源等方面存在着显著差异,它们之间的功能互补优势远未发挥出来,特别是科研院所与企业对高校人才培养的促进作用未能充分发挥。在清华大学百年校庆活动发言中首次提出高校协同创新的理念,为科教界的协同创新工作和协同育人指明了方向,体现了“协同”的巨大作用与重要性。教育部也随后启动了《高等学校创新能力提升计划》,以推动在高校内开展协同创新。教育部等七部委还联合发文,要求加强学校、社会等各方面的资源整合,大力加强校企合作、校所合作新机制的建设与发展,积极促进新时期育人合作机制的形成。这些观点为我们学校生物工程专业协同育人平台建设指明了方向,是纲领性文件,是确立协同育人理论的基础。
生物工程专业属于工科性质(学生毕业授予工学学位),并需要与理科、管理等学科的知识体系相结合,我校还要求此专业与我们学校的海洋水产特色相结合,即偏向海洋学科,可以认为是海洋生物工程专业,因此我们初步将其定位为偏向海洋学科兼顾管理的工科专业。按照国家、学校的相关政策以及行业发展趋势,我们在本专业师生中广泛开展宣传、学习,确立校企、校所协同育人的新理念,并逐步实行制度化、常态化,促进本专业的专业建设、人才培养与社会服务的快速发展相适应,为学校、为社会做出应有的贡献。
(二)修订专业培养方案,将协同理念在方案中明确体现
培养方案的修订是一个系统复杂的工程,首先应该进行广泛调研,借鉴全国高校及有关院所相同或相似专业的新理论、新看法,以达到进一步完善的目的。因此,我们首先按照学校部署,对国内相关专业建设情况通过各种渠道进行广泛深入的调研,收集相应培养方案的亮点,在全面分析的基础上完善我们新的培养方案。我们已对国内相应高校,如中国海洋大学、大连海洋大学、上海海洋大学、华南理工大学等相关专业进行较详细的摸底与分析,掌握了这些高校培养方案的内涵与侧重点,这些学校为我们自己新方案的修订提供了宝贵的经验。
在新方案中进一步重视实习与毕业论文工作,体现了协同育人的理念。在前期工作基础之上,与多家生物工程公司进行沟通,达成合作意向,促使企业签约为广东海洋大学教学实践基地,并对协同育人进行了较详细的约定,为校企协同育人提供了保障。在培养方案中还对生化工程与化工工程实习过程进行了细化,以达到更好的实习效果;将化工工程等列为必修课,完善了其核心课程;还将工程制图等课程纳入课程体系,在理论与实践课上均实行了工程与海洋的结合,优化了知识结构,有助于协同育人的有效有序开展。
二、整合校内资源,开辟第二课堂,有效促进校内协同
(一)与东海岛海洋生物基地的协同
广东海洋大学东海岛海洋生物基地是校内重要的实践基地,条件优越,设备齐全。学生除了利用基地完成相关专业培养方案规定的实习、毕业论文等任务外,还应充分利用其设备与资源,学校要鼓励学生长期入驻该基地,开展创新创业研究与实际操作能力的培养,以提高学生综合素质。
(二)与重点实验室的协同
我校有多个广东省级、厅级重点实验室与工程中心,设备相对齐全、先进,管理较规范,环境优越,其主要的功能是进行科学研究,同时也服务于教学。争取在全校或全院能够统一协调,加强实验室内部管理,全面对本科生开放,让他们真正参与到教师的科学研究中来,提高其科研能力与创新能力。目前我们的本科生导师制、本科生进科研实验室活动的启动,“双百”工程班的设立,保证了更多的学生能够更早地在科研实验室开展系列研究,已初见规模与成效。同时学校其他的重点实验室或中心,也应加强不同部门的协同,使资源进一步完善、优化,以更好地为人才培养服务。
(三)与水产科学与技术实验教学示范中心的协同
广东海洋大学水产学院水产科学与技术实验教学示范中心是国家级实验教学示范中心,在建设中将陆续购进一批先进大型的设备,为实行院内协同提供坚实的保障。该中心除了完成既定的教学实验任务外,将对学生实行全面开放,让更多的学生在业余时间能够进入实验室,参与或自选一定的项目进行探索研究,提高动手与科研能力。特别是与生物工程相关的实验室,如微生物学、微生物工程、细胞工程、基因工程等要加强建设步伐,进一步完善硬件条件,充分利用发酵罐、洁净室等设备,力争与生产实际相连接,并计划争取引进一套模拟生物制品生产的仿真软件,让学生在实践前对生产的全过程有一定的基本认识,有效提高学生的实践能力。
(四)与学校其他院系的协同
进一步加强与校内相关院系如食品学院、理学院、农学院、工程学院等的联系与合作,充分利用他们在食品、工程或药物研发方面的优势,取长补短,完善学生的知识体系与操作水平,在协同育人的前提下培养高素质、知识体系全面的人才,提高学生的竞争力。
三、实行校企深度合作,资源共享,互惠共赢
相关企业除了作为实践基地的基本功能外,还有诸多功能有待挖掘与利用。高校应该与企业展开多方位的合作与共享,充分利用企业的优势与平台及其社会影响力,实行双赢的策略;校企合作中还应建立联系人制度,以加强联络与沟通,完善协同合作的组织与制度体系,充分发挥协同各方的职能,将互惠互利提高到最大化。我们的具体措施如下。
(一)在教学安排上,突出理论教学对实践教学的指导作用
课堂教学不能完全脱离于实际,生物工程专业本身是实践性极强的专业。我们选择的作为生产实践基地的企业一般是涉海的企业,它们的生产过程与产品是符合我们专业特色的。我们应做到实践的内容、目标、要求、地点与程序等事先在理论课教学计划与实施方案中体现出来,让学生提前有所准备,提高实践的认知与效率,使实践教学高效地促进理论教学,达到预期教学目标。
(二)探索校企共建科研实验室,加强科研合作
经企业认可、经费允许及其他条件可行的情况下,实行校企共建相关专业实验室,提高企业科研平台的条件与水平,加强企业人才引进及校企人才之间的交流,且企业保证一定的资金投入,并按计划逐年增加科研投入,形成科研与产业化的良性循环,做强做大企业,提高其自主创新能力与企业的知名度;全面加强企业与高校的科研合作,提高科研项目与成果的档次,为企业的可持续发展提供扎实的支撑;鼓励企业建立一定规模的科研基金,陆续向高校提供充足的横向项目,组织广大教师承担或参与企业的科研项目,提高其科研实力;加强校企联合申报省级以上大型的科研项目的力度,提高中标率,共同为社会发展服务;企业力争为我校成果的产业化提供有效的推广与应用平台,提高学生的培养质量。
(三)实行校企人才的相互培养提高
开展学校与企业人才的相互培养提高计划,提高高校教师的工程实际能力和企业工程技术人员的理论水平。学校选派骨干教师深入企业进行能力与项目培训,以掌握专业相关的实践技能,进一步提高教书育人的本领与技巧;学校定期免费为企业员工进行培训,开系列讲座,甚至开展学位教育,如专业学位等,进一步促进企业科研文化氛围的形成,提高其综合素质;企业骨干成员以切身经历,定期为学校学生作社会实践、创新创业、就业等方面的讲座,全面提高学生的社会经验与市场竞争力。
(四)学生实行校企双导师制,适度安排学生在企业完成毕业论文与毕业实习
聘请企业工程专家担任实践教学与科研活动的第二导师,即实行本科生的双导师制,以他们丰富的实践经历教育学生,同时也补充了一线的实践教师,进一步提高了导师队伍的实践教育能力;尽量安排毕业生到企业进行毕业实习和开展毕业论文工作,增加毕业论文选题的渠道,尤其是提高实践性论文的质量,同时企业具备了系统考查毕业生的机会,能够为毕业生就业提供一定的支持。
(五)努力开展大学生创新创业教育活动,完善校企协同的大学生就业创业机制
除了在学校按照人才培养方案进行创新创业教育之外,在企业生产现场也积极开展创新创业教育活动,培养学生爱岗爱专业的精神,力争直接向企业输送专门人才,以提高学生的就业率,同时也解决企业人员缺乏和流动性强的问题,不断给企业注入新鲜血液,有助于企业的稳步快速发展。
四、协同育人平台评价标准与系统的建立
协同育人平台评价标准与系统也是协同育人平台建设的重要组成部分,我们也进行了必要的探索。协同育人平台的评价标准除了效率、成效这些直接指标之外,还应包括作为主体的学生、校企员工等内容,如学生的认知度、满意度,还有企业员工、高校教工的认识与成就感,以及社会影响、反映等。为使建立的平台能够以协同为导向积极健康地发展,在整个环节中应及时记录、跟踪、收集不同来源的反馈信息,以便及时发现问题并快速反应并加以改进。同时,协同育人平台的评价标准也要与学校、专业相适应,体现自身的特色,达到真正反映平台建设的成绩。作为生物工程专业,应该将培养学生的工科与海洋素养、较高的实践应用能力等充分体现出来。通过有效的评价标准与系统定期对平台进行全面评价,促使协同育人平台稳定高效运行与发展,最大限度地发挥其在人才培养中应有的作用。
五、结语
经过两年的建设,我们的协同育人平台已初具规模,且在人才培养的过程中发挥了相应的作用,但此平台的建设远未结束,还需要在实践应用过程中进一步完善与发展。
[ 参 考 文 献 ]
[1] .在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话[N].人民日报,2011-04-25.
[2] 曹飞,范伟平,韦萍.强化工程实践的生物工程专业课程建设改革[J].化工高等教育,2007(5):5-8.
[3] 杨玉红,曹松屹,曹冬煦,任大明,阚国仕.生物工程专业实践的教学改革与创新[J].化工高等教育,2009(1):29-30.
根据国家教指委的专业规范以及社会需求与各类人才的专业特点,在大量调研和充分论证的基础上,结合办学特色,研究确定了生物工程专业的人才培养目标是:培养出具备生物工程基本知识、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技能,能在生物技术与工程及中医药领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。在培养方向上,既要培养学生掌握生物工程的基本技能、基本理论和基本知识,又要注重现代生物工程在传统中医药中的应用与交叉融合,注重工程技术素养的培育,注重培养具有中药发酵工程技术、中药活性成分分离工程技术、能将细胞工程、基因工程应用于中医药研究的人才,充分发挥中医药背景的优势和特色,培养出社会真正需求,并能在中医药领域发挥一技之长的复合型人才。
二、具有中医药背景的生物工程复合型人才的培养模式
建立科学的人才培养模式是人才培养的基础性工作。围绕着培养具有中医药背景的生物工程复合型人才这一目标,我校生物工程专业加强课程及教材建设,突出实践能力的培养,坚持继承与创新相结合,注重特色项目的培育,重视中药发酵工程、中药酶工程、中医药基因工程等中医药生物工程技能的培养,这也成为了专业建设的一大特色。
1实施课程改革,优化课程体系,注重中医药生物工程技术的培养
课程是教育的核心,课程水平决定了人才培养的水平。生物工程专业在课程设置上以优化学生知识结构、提高学生综合素质为主线,注重其多学科交叉的特点。在广泛学习调研国内生物工程专业人才培养方案的基础上,根据国家教指委制定的专业规范要求,对现有的课程体系进行了整体优化和调整。为加强学生实践能力的培养,增设了工程类基础课程,并增设了实训环节,以更好地促进学生综合素质的提高。我校生物工程专业在培养学生具备生物工程基本技能的基础上,注重中医药生物工程技术的培养,具有鲜明的中医药特色。除了开设细胞工程、酶工程、基因工程等通用课程以及工程制图、化工原理等工程技术基础课程以外,还充分利用学校在长期办学过程中形成的中医药学这一优势学科,开设了中医学概论、中药药剂学、中药复方药动学等课程。同时,在专业实验课中也融入了中医药相关的内容,而学生开放实验项目、本科毕业论文中与中医药相关的比例均高达50%左右。
2选用优秀教材,编写特色教材,融合鲜明的中医药特色
教材建设是制定人才培养方案和课程设置必备的基础环节,教学内容和课程体系的改革必然反映到教材上。制订教材建设规划,完善教材选用机制,以此保证教材选用的先进性及中医药特色。针对我校生物工程专业的特色,编写并出版了符合专业方向需要的中医药生物工程教材《生物与制药工程实验》,该教材既注重基础知识,又着眼于实用性及学科发展性,并结合了中医药特色的实验内容。这些实验内容在生物工程基本理论的基础上,注重中医药特色,对培养学生的动手能力和实验设计能力具有很强的指导性。
3构建实践教学体系,强化工程能力、实践能力的培养
实践能力的培养是高等教育教学的重点和特点,实践教学不但是生物工程专业本科教学的重要组成部分,而且是培养具有创新精神和实践活动的高素质工程技术人才的重要环节。生物工程作为一门实践性及应用性较强的专业,不仅要求学生具备深厚的理论基础,还应具备较强的实践动手能力。因此在人才培养过程中,如何强化工程能力及实践能力的培养是一个非常重要的问题。
(1)积极推进实验教学改革我校生物工程专业非常重视实验教学工作,在实验教学体系、实验教学内容、课程整合与优化、完善管理机制等方面进行了改革,以满足生物工程专业发展的需要。
①在实验教学体系方面,实行多层次改革,对课程实验教学、学生参与教师科研、毕业设计实验、开放实验项目、企业实训教学、实验设计竞赛等多个环节进行优化,建立更完善的实验教学体系。
②在实验教学内容方面,增加能更好地提高学生实践动手能力的设计性、综合性实验项目,减少验证性、认知性实验项目,促进科研成果向本科实验教学内容转化,并根据学科发展更新实验教学内容,引入特色实验项目。
③在课程整合与优化方面,对实验教学内容相关相承的课程,打破课程壁垒,进行课程整合,开设专业模块大实验,如将“基因工程”“、生化制药学”的实验课整合为“基因工程实验”,将“工业微生物学”“、生物工艺学”“、发酵设备”的实验课整合为“发酵工程实验”。“基因工程实验”将基因工程常用的实验技术串联起来,涉及基因克隆、菌种构建、工程菌的发酵、蛋白分离纯化、产品电泳与检测等环节,让学生在整个产品生产流程中了解各项技术,既有“点”、又有“面”,改变了过去实验课时少、实验内容孤立、交叉重复等现象。
④在完善管理机制方面,建立开放式实验教学平台,通过该平台实现信息、师生交流、资源共享、实验管理等功能。
(2)建设特色实验室,加大实验室开放力度我校生物工程专业建有生化分离工程、发酵工程、细胞工程、基因工程、化学合成和化工原理等特色实验室,面向全校开放。每年承担150余项开放实验项目供全校学生选择,内容涉及生物工程各个方面,通过这些实验项目可以提高学生的综合素质及科研能力。同时,根据学生的科研兴趣及就业方向,分不同专业方向,通过实行科研导师制、撰写论文以培养学生的实践动手能力和创新意识,如采用发酵工程技术培育药用菌(中药)、中药成分分离分析工程、中药制剂工艺、细胞工程、生物制剂等不同方向。
毕业设计(论文)是高校本科教学的一个重要实践性教学环节[1,2]。对学生而言,是理论与实践相结合的学习阶段,可以培养和锻炼应用专业知识解决实际问题的能力,培养科技文献查阅与科技论文撰写能力,以及培养良好的职业素养和严谨求实的工作作风。对学校而言,是提升本科教学质量的主要抓手,也是检验能否向社会输送合格人才的重要标准。生物技术是解决21世纪人类面临的资源、能源、环境、人口与健康等问题的重要手段之一,因此,生物技术产业已成为世界各国特别是大国经济社会发展战略的重点[3]。为了适应生物技术产业迅速发展对人才的需求,我国教育部在1998年高等院校学科调整时增设了生物工程本科专业[3,4]。目前,高等学校的生物工程专业已成为最为重要的专业之一,它是培养掌握现代生物学和生物技术基本科学原理、基本技能、工艺技术过程和工程设计等基本理论,能在生物技术与工程领域从事产业化工程设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才[5,6]。生物工程专业是以工为主、以理为辅、工理管相结合的复合型专业,具有很强的实践性,因此做好该专业的毕业设计(论文)实践环节,对提高教学效果和人才培养质量具有重要意义。然而,目前高校毕业设计(论文)的质量整体上出现了下滑的趋势,主要表现在:(1)师生比例偏低,指导老师无法利用有限的精力和时间高效指导毕业设计(论文);(2)选题盲目,课题研究内容陈旧,缺乏创新性,有的还脱离生产实际;(3)毕业论文的写作水平差,学生缺乏科技论文写作训练,论文写作格式与文献引用缺乏规范;(4)评价体系不完善。学生们在毕业设计(论文)阶段的表现是良莠不齐的,但最终毕业时获得的文凭却并无二致且本科毕业率几乎一直都是100%,极大地挫伤了学生的学习积极性和主动性。因此,为了提高毕业设计(论文)质量,如何改革并完善现有的毕业设计(论文)教学模式已成为高校教育者讨论的热点之一。从2010年开始,我们进行了依托省部级以上纵向科研课题教学本科生毕业设计(论文)的探索和实践,让学生在毕业设计(论文)的教学实践环节参与到导师的在研课题中。本文以ε-聚赖氨酸高效生物合成和产业化实施项目为例,就相关的探索和实践进行了总结。
二、依托科研课题教学本科毕业设计(论文)
1.形成合理的科研团队。目前,高等院校本科毕业设计(论文)的教学方式多采用导师制。然而,导师制是一种精英教育的教学模式,其实质上是一位导师和一个学生之间面对面的、高度个人之间的接触和交流[7]。这种形式的制度是依靠学生对教师的低比率,它是一种高成本的制度。随着高等教育大众化的来临,高校办学规模的扩大,生师比持续升高,办学资源日益紧张,高成本原始形态的导师制已难以为继,它对师生比例的要求无疑增加了导师的教学负担。通过依托科研课题教学本科毕业设计(论文),学生在选题后就进入到导师的课题组中,与研究生统一学习和交流,建立一个由导师、研究生和本科生(1∶5∶3)构成的梯度研究团队。在这个团队中,导师对本科生、研究生的研究方向和内容进行统一安排和规划,对项目研究的关键科学问题进行分解和归纳,形成一个个独立且相关联的子课题。然后,本科生自主选择一个具体子课题进行研究。团队中研究生协助导师对本科生进行实验技能、实验设备和方法等方面的培训和指导。这样,以科研课题为基础,通过科研团队各成员的分工和合作,一方面减轻导师的工作量,使导师能够高效利用有限的精力和时间,达到事半功倍的效果。在教学过程中,避免了以往导师对指导内容不明确,对“如何导”、“导什么”等缺乏清晰的认识等问题。另一方面,传统的一个导师和一个学生的面对面的交流,转变成本科生与具有一定科研基础的研究生,特别是博士生进行高度个人的接触和交流,有效地缩短了本科生的适应期,极大地提高了其积极性和主动性。
2.选择合适的论文题目。毕业设计(论文)的选题显著影响毕业论文的质量,若选题过于陈旧或是假题目,研究内容与实际的研究和生产严重脱节,则论文的价值低或意义不大。学生仅为了学分和毕业而进行毕业设计(论文),会严重挫伤学生的积极性和主动性,不利于其创新能力的培养,实践能力和综合素质也得不到锻炼和提高。通过依托科研课题教学本科毕业设计(论文),让学生参与到导师的在研课题中,做到真题真做,使得学生产生浓厚的兴趣,不仅能够提高其主观能动性,还能极大地激发其创造性。另一方面,由于毕业设计(论文)教学内容与导师的科学研究具有极高的关联度,导师能够充分利用自身的专业知识和学术能力使学生“站在巨人的肩膀上”,让他们参与到本专业某领域前沿的相关研究,实现提高毕业论文质量的目的。比如,针对江苏省产学研前瞻性联合研究项目“新型生物食品防腐剂ε-聚赖氨酸高效提取关键技术与集成化研究”这一课题,要求学生尝试各种先进分离提取方法,发现和比较这些提取方法之间的优劣性和互补性,最终提出一种可行的分离提取工艺路线,并进行实验验证和评价。此外,由于生物工程专业的毕业设计(论文)选题有两种形式,即试验性题目和设计性题目,为了能够兼顾学生的特长以及与学生将来从事的工作,对学生进行分流,充分发挥其特长,激发学习兴趣,保持个性。尽可能让学生品尝到成功的喜悦,并巧妙地加以引导利用,帮助学生实现“参与—成功—参与”的良性循环,使学生持续保持自主参与学习的动机。在ε-聚赖氨酸分离提取新工艺开发的课题中,鼓励学生尝试自己感兴趣和认可的分离提取方法,在对该方法进行充分实验和评估后,将其整合到原有分离提取技术路线中,并考察该提取方法的加入对最终产品质量和收率的影响。如果试验结果是积极的,则尝试让学生对新技术路线进行工厂工程设计,为实现新工艺或新技术规模化和工业化提供一定参考和依据。
3.开设学术报告会议。科研成果汇报和科研论文的撰写是展示科研工作者成绩的有效途径。这一过程,并不是单纯的工作总结,而是进行科学研究的基本训练,是提高分析问题、归纳问题和解决问题的重要环节。然而,本科生在毕业设计(论文)教学环节之前,本科教学中没有开设关于科研成果汇报、论文写作等课程,学生缺乏一定的科研基础知识和实践机会。因此,学生在总结科研成果,撰写毕业论文的时候往往存在以下问题:(1)学术道德观念淡薄,论文有明显的拼凑,更有甚者直接从网上抄袭;(2)缺乏专业化和学术化语言描述实验方法和结果,措辞不严谨、论文层次不分明,图表说明不合理;(3)论文格式不规范,特别是论文的参考文献、中英文摘要、图表等。这些问题是导致毕业论文质量下降的一个重要原因。通过依托科研课题教学本科毕业设计(论文),在教学实践中,导师要求本科生也参与到课题组的各种科研活动,包括读书报告会、月底课题组汇报、中期汇报和专题讨论等各种学术报告会议。在读书报告会中,要求学生阅读、分析和归纳1~2篇与课题研究相关且是近期发表的高影响因子的SCI论文,以PPT的形式解释论文的研究内容、创新点以及对自身课题的启发,并要求本科生、研究生和导师一起讨论分析。在课题月底工作汇报、学期汇报的会议上,要求学生以PPT形式对一个月或一学期的研究内容和结果进行总结和分析,导师和学生一起讨论分析,并依据实验结果安排下一步工作计划。此外,课题组不定期组织专题报告,由导师或高年级的博士研究生对某一专题进行学术报告,报告选题有“如何写好毕业论文”,“生物工程学科常用科研软件的使用”,“发表高水平SCI论文的心得体会”等等。通过这些学术报告会议,使得本科生在文献阅读能力,课题研究的总结、汇报和论文写作等多方面得到系统训练和提高。
4.构建合理的评价体系。毕业设计(论文)教学环节,从选题、实施到论文定稿,历经约8个月甚至更长的时间,学生投入大量的时间和精力。因此,毕业设计(论文)质量的合理评价,建立奖惩制度,可以使学生产生公平感和信任感,对学生职业道德能力和素养的培养具有积极的推动作用。目前,本科毕业设计论文质量评估中分为指导教师评审、评阅老师评审和答辩评审三个环节。由于在毕业设计(论文)教学环节,学生与导师(指导教师)有更多的接触和交流,导师对学生的态度、能力和创新性等方面有更全面的了解和掌握。因此,指导教师评审成绩往往占总成绩的60%以上。课题组在严格执行校教务处规定的毕业设计(论文)指导和管理规范的基础上,利用模糊评价的方法[8],构建一套合理、科学和客观的指导教师评价体系,从学生的学习态度、学习能力和创新性三个方面定量地分析学生在毕业设计(论文)实践环节的表现,保证毕业设计(论文)成绩评定的客观、公正。
三、结束语