生物工程专业课程结构体系构建和课程整合的研究

陶玉贵　汤　斌　伊长文　朱龙宝　葛　飞

摘要：通过对现行生物工程专业教学课程结构体系中存在的弊端进行了分析，提出了新的课程结构体系和课程内容的整合方案。并将美国机械工程师协会（ASME）提出“将产品实现过程集汇到本科教学中去”理论，融入到实践教学之中，构建“一条线”实践教学体系,通过实践取得了良好的教学效果。

关键词：生物工程；课程体系；课程整合；实践教学

中图分类号：G642文献标志码：Ａ文章编号：1673-291X(2009)09-０228－02

一、现行生物工程专业课程结构体系中存在的弊端

安徽工程科技学院生物工程专业（原发酵工程专业）自1984年成立以来，在强化应用型人才培养的同时，一直致力于教学模式的改革。过去工科教学体系受到原苏联“专业化教育模式”的影响，安徽工程科技学院发酵工程教学计划主要参考“轻工院校模式”进行制订，过于强调具体的目标产物生产的系统化、专业化，学生知识面窄，不利于人才进一步发展和社会的需求。其主要表现为：

1.现行课程体系中,指令性、基础类课程占了大量的时间和空间。专业方向板块课程的时间和空间变得非常狭窄,学生学习指令性课程和基础类课程几乎用去3/4以上的时间,使专业必修课和选修课没有余地，这与人才培养的多元化目标背道而驰。

2.课程设置的学科本位型，使学生物化。学科分化本身是在科学发展到一定条件下的产物，随着科学技术水平的发展产生交叉学科、边缘学科，学科越分越细，必然产生庞大的内容和不断减少的课时存在尖锐矛盾。一方面是所谓“经典”内容动之不得，另一方面新一轮的教学改革进一步减少了理论教学课时，尤其专业基础和专业课程学时，从而形成两面夹击，其结果是学科的新思想、新成果难以及时进入课堂，客观上造成知识更新不够。

3.课程内容交叉与重复。一方面,由于各课程长期以来都追求完善的教学体系，严密的教学逻辑,面面兼顾,形成了大而全的格局，课本越编越厚；另一方面，各课程间相互缺乏协调，内容交叉重叠越编越多（如有机化学与生物化学、生物化学与微生物、微生物与遗传等课程），忽略了学科间融合、交叉和渗透。此外,为后继课程的服务功能的强化,忽略了课程本身的系统性。在强调为后继课程服务的思维之下,加上教学内容与教学学时之间的矛盾,在教学过程中把与后继课程无关的内容砍掉了,这就破坏了课程的系统性和教学的逻辑性和学生的知识结构的完整性。

4.实验教学基本框架仍是20世纪50年代初学习前苏联建立模式，开设多门依附于理论课程的实验课。其弊端为：（1）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。（2）验证性实验占的比例大，综合性、设计性实验少，难以把物质的特性、结构、反应和检测有机地联系起来。（3）内容陈旧，经典验证性实验多，研究、探讨型实验很少，不利于学生的创新精神和创新能力的培养。（4）教学方法单一，学生是“照方抓药”、“依葫芦画瓢”，抑制了他们思维和创造能力的发挥。

5.工程教育过程中存在重理论轻实践，重知识传授轻能力培养，重“科学”轻“工程”，不少教师仍沿袭注入式教学，学生记忆了大量的知识，但动手能力和独立分析问题、解决问题的能力并未得到很好的发展。实践形式单一,实践基本上局限于实习和见习，忽视了其他教育实践活动。孤立的实习,必将使实践效果大打折扣。

二、课程结构体系构建与课程内容整合

1.理论课程结构体系构建与课程整合

课程结构改革包括课程设置，课程安排以及与之配套的课程整合。“课程整合（curriculumintegration）”又称“课程统整”“课程综合化”“课程一体化”等，旨在将课程进行整体、综合之意，是我国课程改革的重点内容之一。为此，根据生物工程的特点，以基因工程菌构建（上游）、生物反应器及其工程原理（中游）、生物分离工程（下游）为主体线条，辅以生物过程控制与检测，构建上、中、下游专业基础课程平台。同时，在研究无机化学、分析化学、有机化学、生物化学、微生物学、分子生物学、微生物遗传与育种等课程的教学与认知规律的基础上，对课程内容进行整合构建新的课程体系，并对主干课程和相关教学环节组成一个系统，进行统一规划，形成一组系列基础课程群，既加强了课程之间的内在联系，又减少了不必要的交叉重叠，使课程设置更加精练，在有限的课时基础上最大限度去拓展课程空间；并依据生物工程应用领域，构建发酵工程、生物制药、绿色化工等专业模块。压缩必修课，增大选修课范围和类型，开设学科深化类、应用技能类和体育艺术类类型选修课，以鼓励学生个性发展。同时积极为学生提供跨学科选修、主辅修、双学位等多种教育形式和机会，为学生发现、发展各自的志趣、潜力和特长创造条件。加强文化素质教育，将文化素质教育与课程体系改革相结合，通过系统教学与专题讲座，课堂与课外以及丰富多彩的社会实践等活动，把丰富的文化素质教育内容，融入学生心灵深处，为学生树立远大理想和人生追求奠定基础。

2.实验课程结构体系构建与课程整合

传统课程结构体系中，实验教学是附属于理论课程教学，形成了细而全的小系统，实验内容交叉重复。为了解决这方面的问题,目前许多高校已将一些课程的实验单独开设,但收效不甚理想。根源在于对实验教学缺乏整体设计和统筹规划。为适应新时期实验教学的发展,只有突破原有框框,才能摆脱其束缚。为此，在“一体化、多层次”模式下，构建“基础技能实验、专业综合实验、应用型实验、研究式实验”等新型实验教学课程体系，统一组织实验教学，独立设课。新课程体系中将实验项目设计成三个层次：第一层次是基础训练实验：在一级学科的基础上整合原无机与分析、有机化学、生物化学、生化分离技术、物理化学、化工原理等课程实验，主要包括基本操作、基本技能训练，常见生物大分子性质、分离方法、定量测定和有关生物参数测定等。这一层次重在基本操作技能和规范化的训练，培养严谨的科学态度和实事求是优良的实验素质。第二层次是综合实验：该层次以通风、厌氧发酵为主线，对发酵原料及产物的性质、结构和成分进行表征以及相关参数测定，通过这一层次实验教学，巩固提高学生所学的基本操作、实验方法和实验知识，培养学生从事生物实验的技能技巧、独立思维能力和分析解决问题的能力。我们设计了“双酶法制备结晶葡萄糖”、“黑曲霉发酵生产糖化酶”和“啤酒酿造”等系列综合实验；尤其是啤酒酿造综合实验，学生通过对啤酒原料成分分析、原料制备、淀粉糖化、发酵、过程控制与检测、成品酒处理等环节综合实践，不仅提高了学生的实验兴趣，由过去的被动转变为主动积极参与，学生也为品尝自己亲手酿造啤酒而倍感自豪。第三层次是设计实验：学生按一定题目，自己查阅文献，制定实验方案，分析实验结果，得出结论；学生也可以参与到教师科研课题中去。其实验具有一定的研究性质，使学生及早了解学科发展前沿，培养学生创新精神和独立进行实验的能力。

3.实践性课程结构体系重建

众所周知，培养学生的创新精神，是适应科学技术迅猛发展的必然要求；加强学生的实践锻炼，是保证人才茁壮成长的必经之途。因此，学生在校期间不仅应掌握牢固的基础理论和实验技能，还必须参加相应的实践性活动，如实习、社会调查、毕业设计等。学生通过实践,可促进理论联系实际，加深对书本知识的理解，特别是对社会现实的认识，增强分析问题和解决问题的能力。令人不安的是,由于各种主客观原因，高等学校的实践教学环节有所削弱;在好不容易安排的认识/生产/毕业实习中，也往往是既不能“动手”（不能参加具体的操作），又不能“动口”（不允许向正在工作的人员询问,以免干扰正常生产），而且，大部分是参观实习，因而收效甚微。在市场经济的条件下，如何改革现有实习模式，有利于培养学生的实践能力？针对理论必须与生产实践相结合的原则，为了提高学生的专业实际应用能力，依据美国机械工程师协会（ASME）提出“将产品实现过程集汇到本科教学中去”理论，对过去单独的、自成一体的实习、课程设计实践教学结构体系进行改革，构建“一条线”实践教学体系,即将市场调查—项目建议书—可行性报告—课程设计穿插于认识实习—生产实习—毕业实习和课程设计之中，统筹安排，与课堂理论教学课程相互结合，互为依托和补充，构成人才知识、能力和素质培养的完整体系。一改过去认识实习走马灯式参观实习，以“了解市场、接触社会、认识专业”为主题，通过对生物工程典型产品——啤酒品评、市场调查等内容穿插于认识实习教学之中，通过完成市场调查报告方式促进学生对本专业的认识，取得了良好的效果。以生物工程产品专题方式将“项目建议书”和“可行性研究报告”穿插于“生产实习”、“毕业实习”之中，让学生带着问题去完成“生产实习”和“毕业实习”；并通过完成“生物反应器”课程设计，将专业理论教学和实践教学进行了有机结合，突破了过去的“实习”、“课程设计”单纯作为课堂教学的“应用”和“验证”功能及“环节”的观念，通过几届学生的实践取得了良好的教学效果。

然而，课程结构改革是一个复杂的系统工程。正像北大高盘良等教授指出的：“像英国剑桥大学和美国加州大学伯克利分校同属研究型的一流大学，其课程体系却相差甚大，但都培养了一批创造型人才。改革的阶段会出现多种课程体系共存的局面，而加快课程内容的更新和教学方式的现代化，可能会更好促进新课程体系的形成。为了使新课程体系早日成熟，我们将积极加入到实践的行列中去。

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