应用型本科院校生物工程专业人才培养框架结构与教改探索

张德华，江瑜，陈存武，潘文龙

（1.皖西学院生物与制药学院，安徽六安237012；2.皖西学院应用数学学院，安徽六安237012）

应用型本科院校生物工程专业人才培养框架结构与教改探索

张德华1，江瑜2，陈存武1，潘文龙1

（1.皖西学院生物与制药学院，安徽六安237012；2.皖西学院应用数学学院，安徽六安237012）

皖西学院生物工程专业建设中所取得的经验和做法是，从人才培养的“四项原则、四块子系统和四个方面”出发构建生物工程专业框架结构，优化课程体系，加强了实践教学环节。教改实践为应用型本科院校生物工程专业的发展探索了一条切实可行的建设途径和方法。

生物工程；专业建设；课程体系；实践教学；皖西学院

1998年教育部颁布的“高等学校本科专业目录”，将过去的生物化工、发酵工程、微生物制药等专业统一为生物工程专业。所以，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。至2003年，国内开设生物工程专业的高校已达165个［1］，近几年，又有许多高校新增设生物工程专业，如皖西学院生物工程专业于2005年获得教育部批准，2006年首届招生。

21世纪是生命科学技术的时代，随着人类基因组计划的完成，生物工程的发展呈现出前所未有的活力，各种新思路、新技术、新设备层出不穷，已成为国内外科研热点之一［2］。从目前国内已设置的生物工程专业来看，由于办学基础和办学理念存在差异，各高校具有不同的特点，办学质量也存在较大差异［3］。

目前生物工程专业课程体系设置主要存在下列问题：课程体系偏重理论知识研究，走学科化的道路，培养的是“科学家”而不是工程师；课程安排顺序不合理，课时数安排不科学；重点课程不突出，专业方向不明显；实验教学较薄弱，学时数及实验内容需要改进与整合；实习实训基地建设滞后，没有与企业形成一种互相依存、协调发展的有效机制；部分教师自身缺乏工程背景和系统有效的专门训练。

当前，我国高等教育的人才培养模式越来越多样化，这是我国社会经济现状及其发展的必然要求，也是高等教育内在规律和自身不平衡发展的必然结果。学术界一般将高等教育培养的人才分为多种类型，如研究型人才、教学型人才，工程应用型人才、技术应用型人才和技能型人才等［4］。而随着生物与化工技术产业的转型，社会上对具备生物与化工技术知识的工程技术人才的要求越来越高。因此，注重工程教育内涵、提高教育质量，成为我们最为紧迫的任务［5］。

皖西学院依据“省级示范应用型本科高校”建设方案，以服务地方经济社会发展为导向，以应用型人才培养为目标，以教学改革为核心，能力培养为重点，师资队伍建设为根本，教学条件改善为基础，依托现有学科平台，通过调整专业建设思路、改革人才培养模式，培养学生不仅具备一定的生物工程技术专业知识，更要具备把所学知识应用到实际工作、解决企业各种难题的实践操作能力。根据这一理念，皖西学院生物工程专业确立了“以社会需求为导向，以应用型人才培养为目标，以传授知识向培养能力转变，理论实践并重，校内校外并举，校企共同培养”的应用型人才培养框架，找准人才培养与地方需求的最佳结合点，与地方形成互利共赢、互动发展的良好局面。

1 生物工程专业框架结构

生物工程专业人才培养框架结构主要由“四项原则、四块子系统、四个方面”构成。

1.1 四项原则

一是目标性原则。“生物工程专业是培养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本理论、基本技能，能在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才”［6］。生物工程知识广泛应用于医药、保健、轻工、食品、农业、畜牧业、纺织、能源、石油开采、环境保护等众多领域［7］。因此，皖西学院生物工程专业人才培养目标定位为：具有良好的人文素质、扎实的专业基础、厚实的工程意识、浓厚的创新冲动、高尚的身心修养、积极的合作态度。

二是系统性原则。把人才培养方案作为一个系统来研究，通过课程规划、教学实践、教学管理、教学保障等子系统来完成其运行。

三是适应性原则。以人力资源市场及科学研究对人才规格的要求为导向，建立一个适应人才需求的培养方案。

四是开放性原则。包括两个方面，学生选课的开放性和教学内容的开放性及更新性（含教师和讲座），注重学生个性发展，培养创新精神和创新能力。

上述4项原则中，以目标性原则为核心，其它3条原则是实现其目标的可靠途径。

1.2 四块子系统

一是课程教学子系统。由公共基础课、专业基础课、专业课和选修课组成（详见本文第二部分）。

二是实践活动子系统。随着社会竞争加剧，企业、社会对人才的要求不断提高。生物工程专业是一个实践性较强的应用型专业，除要求学生具有扎实的理论基础，还需有较强的动手能力、实践能力、分析与解决问题的能力和创新能力等，上述能力培养则主要通过实践活动系统完成。该系统详见本文第三部分。

三是教学管理子系统。主要由系统管理软件、规章制度、质量监控、教学评价和考核机制等组成。我校使用新教务系统管理软件，日常教学管理工作可通过此软件完成。软件操作分教师和学生两个子模块，每个子模块均可供学生和教师、院系管理人员和校教务处管理人员等多方面双向操作。规章制度主要涉及教学、实验、实习、实训和毕业设计（论文）等方面的科学化和规范化管理。教学监控是落实规章制度和保证人才培养质量的有效措施，涉及学生信息员、院系教学管理人员、督导组和教务处等多方面动态监控系统。教学评价和考核机制主要考核学生的基础知识、基本技能、实践能力、综合素质和创新能力，并根据评价和考核结果对教育教学内容作出动态调整。

四是教学保障子系统。主要体现在加强师资队伍建设、课程和教材建设、更新教学设备、图书资料积累、强化实验室建设和完善实习基地建设等方面。

1.3 四个方面

一是素质培养方面。培养学生爱岗敬业、艰苦奋斗的创业精神，诚实守信、团结协作的职业道德，良好的身心素质和自我调节能力。二是基本技能培养方面。培养学生掌握生物工程领域的基本技能。三是综合技能培养方面。培养学生运用所学知识分析和解决生物工程中所遇到的问题。四是创新能力培养方面。增强学生的设计能力、研究能力和求实创新意识。

2 课程体系框架与特点

课程体系是实现专业培养目标，构建学生知识结构的中心环节，具有“施工蓝图”的作用。生物工程专业课程体系框架分为五大模块：公共基础课、专业基础课、专业课、选修课、讲座。

一是公共基础课。学分比例30%左右，包括三个部分：①人文学科、法学、管理、体育；②外语、计算机；③数、理、化。公共基础课在于加强学生的综合素质，拓宽知识视野，培养学生持续学习的能力。

二是专业基础课。占20%左右，包括三个部分：①生物学基础（普通生物学、细胞生物学、微生物学）；②生物技术基础（分子生物学、基因工程、蛋白质与酶工程、生物化学、生化分离）；③工程技术基础（工程制图、化工原理、实用电工学）。

三是专业课。占25%左右，包括四个部分。1、生物工程学原理课（生物工艺学、生物工业产品下游技术、微生物发酵工程等）：主要包括微生物菌种选育、发酵工艺、发酵条件优化、厌氧发酵生产沼气以及微生物发酵技术实践性操作模块；2、生物产品工艺课（生物制药技术、酒精与白酒工艺学、氨基酸工艺学、水污染控制工程等）：瞄准生物产品的主要市场和国家产业发展方向，提高学生适应现代企业生产方式，在未来产业发展中处领先地位；3、特色课程（植物生物技术、天然产物开发、生物质能源工程等）：依托大别山自身地域特点，特色课以应用和发展能力为依据，在教材编写、教学内容安排、教学手段改进、尤其是实践性教学平台等方面进行重点建设，使得学生通过实践性平台的操作训练，提高其实践性操作能力；4、校本课程：增设生物技术产业政策与项目申报等课程，开发《安徽生物科技企业的现状分析》、《皖西大别山地区生物资源的开发与利用》等校本课程，进一步凸显专业培养特色。

专业课体现学科专业特色，将学科动态结合到专业课中，使学生系统深入地掌握本专业的知识要素和实践操作技能，增加科技信息量，提高学生适应性。

四是选修课。占23%，分限选课和任选课两个方面，并开设跨学科、跨年级、跨院系的选修课程。学生除根据专业方向选修相应的课程外，还可以选修如文献情报研究、经济法、市场研究、现代企业管理、科技写作等公共选修课，以拓宽学生的知识面，使学生了解与本学科有关的现代技术、边沿和交叉学科及市场经济信息，提高学生的综合素质及就业适应性。

五是讲座。占2%，讲授生物工业中最新技术和发展前景，介绍国内外最新科技动态，了解有关生物产品的新工艺、新技术和新设备的发展动态，并要求学生根据自己的兴趣撰写生物工业专题调查报告。

3 实践教学体系构建

3.1 优化专业实验

内容选择注重两个原则，一是对学生基本技能的训练（如演示实验、基本技能实验）；二是围绕学生未来发展的目标（如综合性实验、设计性实验和研究性实验），优化试验方案，减少验证性实验，增加综合性、设计性、研究性实验。

演示实验采用录像与实验现场指导相结合，学生先在课程网页上自由观看实验基本原理、设备结构、操作方法和注意事项，再通过现场指导，能较快地掌握其实验要领。

基本技能实验由教研组教师共同研究编写“生物工程专业实验基本技能训练”指导手册，对学生进行针对性训练。

综合性实验是将原分散在不同课程的实验进行整合，开设统一的实验课（如生物工程综合实验），避免出现重复或漏开实验的情况［8］，同时也加强了实验设计的连贯性和综合性。

设计性实验是依据企业、市场或创新需求，由教师和学生共同设计方案。实验室实行开放式和项目管理方式，由项目负责人统一安排，学生独立完成实验设计、实验准备、设备安装、实验操作等过程。

研究性实验主要是与教师或学生的科研项目衔接，通过对项目的选题、构思、查资料、论证、填写申报书、申报，设计项目实验、实验研究、收集和分析数据、研究项目的应用前景、经济价值、科学价值和社会价值，撰写论文或项目报告、准备项目验收等环节，训练学生的项目研究、方案设计、实验操作、数据处理、观察、分析和表达等能力。

3.2 加强生产实习

生产实习有助于培养学生的团队意识和敬业精神，熟悉就业环境，增加学生的感性认识、观察能力、合作能力及综合运用知识的能力。实习单位为学生提供培养综合素质的实体环境，学生通过顶岗实习，不仅获得实际工作经验，而且培养群体沟通，团结协作，组织管理的能力［9］。

提高对生产实习的认识、加强指导老师队伍建设、建立稳固的生产实习、实训基地、分阶段实习与集中实习相接合、实行灵活的考核制度等是提高生产实习、实训的有效途径。

3.3 创建校内实习实训基地

创建校内生产实习实训基地可以解决本专业缺乏固定实习基地和毕业论文缺乏工程化、创新性的难题，使学生在学习阶段就可以直接参与企业的生产或研发，实现产、学、研相结合的跨越式发展，为全面提高学生工程素质提供强有力的物质保证。我们的校内实习实训基地由二个模块组成：第一个模块为与产、学、研关系密切的众多小型化生物线，如近几年建成的霍山石斛产业化、生物质能源转化、何首乌高效快繁、沼气生产、大麻生物脱胶、蕨菜凉茶饮料生产、盐肤木油脂提取等生产线。第二个模块是建立生物工程专业仿真实验室。该实验室为2010年创建，为学生提供抗生素、发酵、白酒和啤酒等生物工艺仿真实验，一方面可以为学生提供与现实企业十分接近的实践环境，容纳人数多，时间安排方便；另一方面仿真实验成本较低，实验内容可不断改造、更新和扩充，仪器设备损耗少，它的直观性、可操作性和趣味性有利于提高学生的实验兴趣，培养学生的创新能力［10］。

3.4 建设校外实习实训基地

加强校外实习实训基地建设对培养学生的实践能力和创新精神有着重要意义，让学生在有限时间内，尽快了解和掌握真实的工厂操作、工艺过程、自动控制、安全生产、企业管理、质量控制和物流等环节，有助于提高专业兴趣。如我们选择本地区现代化程度高、管理规范、影响力较大的企业，重点建设了20多个稳定的校外实习基地，以挂牌的形式建立长期的校企合作型校外实习基地，加强校企联合实习实训指导教师队伍建设，双向流动，规范管理程序，充分发挥其专业生产实习实训对生物工程专业建设的作用。

3.5 强化毕业环节能力培养

毕业设计或毕业论文是学生走上工作岗位前的“实战演习”，是学生应用在校期间所获得的知识、技术、能力和素质进行科学研究、工艺设计、工程开发、社会调查以解决生产和社会问题的一次综合性实践与锻炼的重要环节。

设计或论文选题采取教师与学生间双向选择，统一调配。题目有75%以上是有产业背景的实际性课题或教师承担的科研项目。由于毕业环节与产、学、研课题融为一体，学生受到了实际的工程与科研的训练。此过程既有利于解决生产实践中的问题，促进教师科研项目的完成和转化，又有利于学生能力的培养，是培养工程应用型人才的有效途径。

3.6 改革第二课堂教学

把大学生第二课堂教学正式纳入培养计划中。在实验室全部为学生开放的同时，把课外发明创造、科研实践、社会调查、学科竞赛、体育特长锻炼、军事训练等环节纳入教学要求，经考察合格，可获得相应的成绩和学分，本专业要求学生完成10个学分。

4 结语

生物工程专业框架结构制订及实施的基本思路是加强基础、拓宽专业、强化实践、突出创新、注重综合，调动学习兴趣，激发其独立思考和勇于创新的能力，培养高素质的理工科复合型人才。使皖西学院生物工程专业未来在一定范围内发展为有影响、有专利、有技术、有开发、有知名度的特色专业，成为本省特色资源研究开发的技术平台。经过几年的教学实践，学院已收到较好的成效，如学生对本专业满意率达100%，毕业生的一次性就业率达98%以上，就业单位评价本专业的毕业生“下得去、用得上、留得住”。

［1］阳小成，雷泞菲，李凛，等.理工大学生物工程专业课程体系建设与教学改革的思考［J］.教育与教学研究，2010，24（5）：76－78.

［2］董庆利，徐斐，李红梅.生物工程基础课程中采取课程论文答辩的教学探讨［J］.化工高等教育，2009，26（1）：46－47.

［3］潘勋，周海梦.生物工程专业的办学现状与建议［J］.高等工程教育研究，2003，（2）：27－29.

［4］钱国英，王刚，徐立清.本科应用型人才的特点及其培养体系的构建［J］.中国大学教学，2005，（9）：54－56.

［5］张嗣良，陆兵，唐寅，等.生物工程设备课程建设的思考与实践［J］.化工高等教育，2009，26（1）：12－15.

［6］余旭亚，李涛，纳海莺.提高生物工程专业生产实习质量的实践和思考［J］.化工高等教育，2006，23（3）：62－64.

［7］吴克，蔡敬民，张洁，等.生物工程学科发展中的人才培养模式探索［J］.生物学杂志，1999，16（5）：35－36.

［8］袁素贤，王洪岩，刘兵，等.生物工程专业实验课程改革的探索与实践［J］.沈阳农业大学学报（社会科学版），2008，10（1）：59－61.

［9］阎欲晓，冯家勋，白先放，等.加强和完善生物工程专业的教学实习［J］.广西大学学报（哲学社会科学版），2008，30（增刊）：64－66.

［10］张春丹，苏秀榕，樊艳凤.生物工程专业创新实验教学模式初探［J］.高校实验室工作研究，2010，（2）：17－18.

Exploration of the Talents Training Framework and Educational Reform of Bioengineering Specialty in Application－Oriented Undergraduate Colleges

ZHANG De－hua1，JIANG Yu2，CHEN Cun－Wu1，PAN Wen－Long1

（1.CollegeofBiologicalandPharmaceuticalEngineering，WestAnhuiUniversity，Lu’an237012，China；2.CollegeofAppliedMathematics，WestAnhuiUniversity，Lu’an237012，China）

This paper mainly introduces the practice and experience achieved from construction of bioengineering specialty within the university.With the aim to explore a feasible approach to develop bioengineering specialty in Application－Oriented Undergraduate colleges，framework constructed by talents cultivation through the ways of‘four principles，four subsystems and the four aspects’，in the meantime research was made by optimizing curriculum system and strengthening the practice teaching.

bioengineering；specialty construction；curriculum system；practice teaching；West Anhui University

G642.4

A

1009－9735（2011）05－0053－04

2011－09－09

安徽省高校省级自然科学基金重点项目（KJ2008A15ZC）；安徽省教育厅人文社科研究项目（2010sk400）。

张德华（1957－），男，安徽六安人，教授，研究方向：天然产物开发。