地方民族高校生物工程专业“三轮驱动”导向式人才培养模式

张驰 刘信平 刘晓鹏 周毅峰 万佐玺 丁莉 姜宁 李伟 刘佳

摘要：本文以地方民族院校（湖北民族学院）生物工程专业为研究实例，探讨了“三轮驱动”导向式人才培养改革模式。依托校企共建平台，本着“厚基础、强能力、重技能、高素养、拓口径”的要求，明确专业培养目标和建设重点，按照“分类指导、准确定位、注重内涵、强化特色”的原则，坚持以“面向全体”、“面向全过程”、“面向全方位”为基准，为少数民族地区构建复合技能型生物产业高级人才和区域经济社会转型发展与产业结构调整需要的应用型人才的培养体系。

关键词：生物工程；三轮驱动；导向式；培养模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）38-0007-05

“十三五”是我国产业结构重要调整和升级时期，改革过去以大量耗用生态资源的粗放型增长方式，转变为以科技为先导优化产业结构[1]。目前生物产业成为世界各国竞相抢占的战略性位点，但现阶段我国该产业层次低、技术创新不够、高层人才缺乏，成为限制产业调整和升级发展的瓶颈，培养高层次复合技术型创新人才迫在眉睫[2]。生物工程应用领域广泛，该学科专业主要培养在生物技术和工程领域能进行产业化工程设计、生产、管理及新技术研究、新产品开发的工程技术人才[3]。作为人才培养摇篮的高校，理应紧跟市场需求，调整人才培养方案，培养行业所需人才。湖北民族学院地处武陵山区腹地——恩施，是湖北少数民族地区唯一一所高校。恩施气候适宜，良好的生态环境使其具有丰富的硒和中草药等资源，被誉为世界硒都和华中药库，但工业经济薄弱，工科人才严重缺乏，严重制约当地资源的合理开发利用及经济发展。地方高校办学的宗旨应服务地方经济发展，为行业发展提供技术支撑。本研究以湖北民族学院生物工程专业为实例，以国家产业结构调整为契机，结合学校和地方实际，以校企“双轨”联合培养为基础，重点探索民族院校生物工程专业“三轮驱动”导向式人才培养模式的建设目标和方案，改革调整专业发展思路和定位，整合利用地方和企业的各种优势资源，为民族地区的经济和社会发展输送竞争力过硬的应用型、复合型、技能型优秀工程技术人才。

一、“三轮驱动”导向式人才培养改革模式的建设目标

按照“终身教育”的大框架，紧密结合“卓越计划”和“校企双轨”培养计划来设计和发展。改革基本思路：以“三轮驱动”人才培养为主线，让本专业学生真正能够实现“进校有门、毕业有岗”，最终形成“职业对接、能力本位”的复合实用型人才培养模式。“三轮驱动”即为：根据学科特征，在生物工程学科整体框架内，因材施教、分流培养，依据学生个性发展需求的实际情况，将学生分流成三轮驱动方向培养。第一轮驱动为“卓越计划”，旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量生物工程技术人才。掌握生物科学和工程技术基本理论，具有生物技术及其产业化的科学原理、生物工艺技术过程和工程设计等方面的知识，能在生物技术与工程领域从事生物工程产品生产、工艺设计、生产管理和新技术研究、新产品开发的应用型工程技术专门人才[4]，使其在今后的生物工程领域起骨干和引领作用，为国家走新型产业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务，对提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用；第二轮驱动为“攀登计划”，以培养大学毕业后进入更高层次继续学习深造的学术研究人才为核心，注重生物工程专业知识的深厚、学生自学能力、科学研究能力及创新能力的培养，为成为高层次生物工程精英人才奠定坚实的基础。第三轮驱动为“阳光计划”，以培养生物产业职业技能“胜任型”的应用性人才为核心，可承担生物工程领域的广谱类技术和管理人才，培养适应社会经济发展需要。

二、“三轮驱动”导向式人才培养改革模式的建设方案

生物工程专业“三轮驱动”导向式人才培养模式总体建设思路是：以突出“校企双轨联合培养”、“地方性”为特色，与时俱进，坚持以产业结构重要调整和升级对新型工程人才的要求为市场需求导向，深入落实科学发展观，整体设计、分步实施、强化能力地稳步推进改革进程。注重学生的全面发展，强调理论与实践并重，突出创新创业精神与能力培养，倡导以学生为本，充分尊重、重视学生个性，坚持三轮驱动导向，培养学生工程素质、工程意识、工程实践能力[5]。

（一）基于“三轮驱动”培养模式，修订人才培养方案，定制“菜单式”培养规格

1.构建“校-企、校-地对接、能力本位”的人才培养方案。依据“三轮驱动”培养模式，坚持以服务为宗旨、就业为导向的质量观，通过与地方相关行政管理机构和企业达成共识，以恩施地区的硒产业和生物制药产业为实践应用特色，全面修订培养方案。突出生物工程的“工科应用性”，紧紧围绕提高学生的工程意识、专业技能、专业基础知识等工程素质和工程能力的实效性，以“卓越计划”为核心，将学生培养成能在生物产业从事工程设计、生产、管理和新技术研究及产品开发的“重实践、强能力、高素质”的复合应用型高级工程技术人才。

2.定制、推行“菜单式”人才培养模式。生物工程是21世纪极具影响力和竞争力的专业，同时也是技术更新快、具有复合性和跨学科性的高科技行业。结合地方、学校特色，顺应目前中国产业改革发展趋势，以校企联合培养为基准，按“三轮驱动”人才培养目标，定制各驱动人才所必须达到的知识、素质和能力等结构的“菜单式”培养规格，实施照单管理，分类分流培养和评价。“卓越”计划菜单：知识结构：在掌握宽厚的生物学基础理论基础上，进一步掌握生物工程技术相关理论与技能，包括数理化、工程、电子技术等的基础知识，生化、分子、细胞、遗传、微生物等生物学的基础专业知识，发酵、酶、细胞、基因、生物分离、工程设备、生物工艺等生物工程的专业知识，除此外学习经济、企管、法律等的行业所需的专业能力发展知识；素质结构：业务素质、身心素质、工程素质和科研素质、正确的价值取向、团队精神、现代信息素养等；能力结构：知识能力和专业能力，工程实践能力，强化企业学习和国际交流过程，重点培养学生的工程实践能力、工程创新思维及工程管理能力。即：生物工程与技术领域从事生产、管理、设计和新技术、新产品开发等专业基础能力，正确的价值判断能力、交流沟通管理能力、信息处理能力，了解当代生物工程发展动态和应用前景，具有较强的专业综合能力和专业拓展能力；能独立进行生物技术产业化项目可行性论证、生物工程上游技术研究、生物工程工艺和设备设计、生物制品分离纯化工艺和设备的设计、生产工艺运行管理与监察、生物制品质量监控等专业发展能力。

“攀登”计划菜单：培养规格上强化生物工程专业知识结构和科学研究能力结构两个模块，强调生物工程知识的学习掌握、生物工程实验能力、科学研究能力、自学能力和创新思维的培养。

“阳光”计划菜单：培养广谱应用性人才，能胜任生物工程领域或其他相关职业的工作，以“广基础，宽口径”为基本原则，强化“基础性、实践应用性”。在专业知识技能、开发创新能力等多方位的训练要求上，相对于前两份菜单主要体现在降低规格的要求，为职业奠定广泛的基础。

（二）基于“三轮驱动”培养模式，优化课程体系和教学内容

1.优化课程模块设置。生物工程是以基因工程、细胞工程、蛋白质工程和发酵工程等生物技术为基础，化工技术为手段，生物技术研究成果为对象，产业化为目标，进行科研开发为基本任务的工科。“三轮驱动”培养模式的课程体系打破传统的单一性，实施多元化，突出“因材施教、分流培养”的三轮驱动功能，以模块化课程体系为基本模型，以全面实施学分制和弹性学制作为运作载体，推进课程改革，构建“专业知识平台+专业技能平台+职业素养平台+职业技能平台+综合能力及素质平台”的课程教学体系。

专业知识平台：主要是基础平台知识、生物学基础知识、生物工程专业知识、专业能力发展知识体系。参照国家教育部的规划，设置生物工程专业主干课程模块、适当的专业基础课程以及专业方向的基础课程模块。为“卓越”工程师计划人才，增设工程素养的主干课程、基础课程、方向课程模块，同时为“攀登”人才，加设生物工程专业知识的高级课程模块。

专业技能平台：三驱动人才所需的生物工程实验技能、信息技术和计算机应用技能。

职业素养平台：生物工程产业所需的良好道德风范。

职业技能平台——卓越工程师所需技能；综合能力及素质平台——职业生存必要的能力和素质。学科专业课程系列主干课程模块体现宽口径、厚基础，突出培养学生自学能力的功能；基础课程模块体现“高、精、新”，突出培养学生思考探究能力的功能；选修课程模块要有足够的广度与深度，要融入前沿知识，体现学科的综合交叉，突出其提高学生科学素质、培养学生初步科研能力的功能。

专业选修课程模块化。在加强双基的同时，为增强专业的适应性，增加适应地方经济发展需要的植物硒资源开发利用和生物制药方向的相关选修课程专业课同时开设任果蔬加工与保鲜、食用菌栽培、特色植物开发与利用等农学类课程以及市场营销学、质量管理学等经管类的任意选修课程，拓宽学生的专业知识面和就业渠道。

2.优化课程教学内容。对于学科专业和拓展课程系列中的课程模块，按课程群对教学内容进行优化整合，注重科学性与系统的完整性，同时又要避免单科教学周期长和课程间的交叉与重复；内容分层次，以实用够用为度，根据培养目标的要求，对专业基础课程进行科学合理的有机综合，突出教师精讲的“核心内容”，“一般内容”则在教师指导下让学生自学钻研，使知识成为培养学生科学素质和探索学习的能力的载体；在教学内容整合的基础上修定教学大纲，并附课程考纲。充分依托行业和企业优势，不断深化教学改革，积极拓展产教结合、校企结合的培养模式，实践一条校企全程合作进行人才培养的全新途径和方式。

（三）基于“三轮驱动”培养模式，加强师资队伍建设

师资队伍建设为专业建设之根本。生物工程专业将按照“稳定、培养、引进”的建设思路，稳定、培养现有教师、适当引进高学历人才，借智企业卓越工程师等措施，走内涵发展道路，采用“内引外联”、“请进来，走出去”的方式，一方面，聘请企业优秀人才担任本专业兼职教师或产业教授[6]，另一方面，鼓励学校教师通过博士服务团、青年教师进企业等湖北省教师培养项目，选派教师深入企业、政府管理部门等实践锻炼，与企业、行业接轨，打造“双师型”教师队伍。以教学团队建设为推动力，以活动为载体，鼓励、扶持团队教师，特别是青年教师积极参加团队研讨课、学科带头人和骨干教师示范课等活动，促使普通教师向优秀教师转变，优秀教师向名师转变；强化对青年教师培养的各种措施，不断完善青年教师汇报课、说课、课件制作等一系列教育教学技能竞赛，促使其快速成长；积极开展教学研究，组织团队成员努力申报各类教研项目，以研究促发展，鼓励教师参加国内外教学研讨会；以学科责任教授、教学责任教授及课程责任教师为骨干，抓好业务建设，鼓励教师采用双语教学，设计制作适宜自身课程特色的教学电子资源，积极投入到微课、慕课教学模式探索，按学科群组织科研与教学结合的教师学术梯队，开展学术研究与教学研究，使集体智慧与个人特长得到充分发挥，形成本专业特色的学术风格，搭建教师快速成长的平台，提高整体教学水平。

（四）基于“三轮驱动”培养模式，改革教学方式方法，强化教学资源建设

1.建立差异化教学方式和手段，促进学生自主学习。根据现代人才观、质量教学观，生物工程专业必须打破传统单纯知识传授式的教学方法，教师应当用各种方法调动学生的学习积极性，激发学生的潜能和钻研兴趣，留出足够的知识空间与学习时空让学生自主思考、探索，发展个性、智能和综合能力。而教师则应组织学生充分讨论、交流，起指导者和引领者作用。因此，教师应灵活选用多种教学方法和手段，重视分层次教学，开放教学时空，打破完全的45分钟课堂制，堂内外、校内外结合，传统媒体和新媒体手段的结合，将教师主讲、学生研讨、学生、启发、程序教法等有机结合，积极尝试启发讨论式、案例式、虚拟式、研究式、总结式等教学方法，完成教学目标。对于双基类课程主要采用差异化教学方式和手段。差异化主要体现为：根据课程性质的不同教法的差异化和三驱动人才培养规格的不同对学生学习要求的差异化。生物工程专业课，内容基本是集理论、方法与技术于一体的综合性课程，根据“三轮驱动”培养目标及不同课程的特点，选用不同的最优教法，如与制药相关的课程采用案例教学、生物化学与分子生物学采用启发式教学或混合法。在专业选修课教学时，结合学生个体能力水平、兴趣风格等的差异，综合运用差异化教法，区别调整教学内容，灵活采用班级、小组、课外、个别和兴趣教学等多种组织形式，教学形式多样化，时空开放化，重视不同个体的个性特征和认识特性，分层次教学，实现学生整体发展基础上的个体优化。

对于专业技能和实践技能类课程，以“任务驱动法”作为教改重点。任务驱动法教学，能为学生提供体验实践和感悟问题的情境，围绕任务展开学习，以任务的完成结果检验、总结学习过程，改变学生的学习状态，充分调动学生学习的主动性。在教学过程中以学生为主体、教师为主导、任务为主线、如何确定任务为核心，解决任务为关键。以三轮驱动人才培养规格的菜单为依据，以“任务驱动法”进行技能类课程的教学。该教学分四个阶段实施。第一个阶段为“照单配药”。即创设情境、研究论证确定任务阶段，由专业技术骨干和课程责任教师组成团组，参照三菜单的人才培养规格，确定三个层面各自具体的教学任务，形成可行性任务报告。第二阶段为“服药”，即教学实施阶段，学生首先按自身实际情况，选择确定自己的学习任务，然后以明确的任务为驱动，进行自主学习、协作学习。第三阶段为“药效”。即教学效果评价阶段，以学生自评、互评、师评三方共评的方式验证任务的完成情况，3方评价为基准，确定学生的成绩。第四阶段为“调药”。即修正、完善阶段，对前三阶段的教学实践进行全面评估，修正、完善该教学模式。

2.进一步加强教学资源建设。充分利用校企资源互补，用两种教育教学资源优化教学，特别是实践教学，共建技能培养基地，改革教学内容，减少验证性、单元性实验，增加综合性、设计性和反映现代科技成果内容的研究型、自主式实验，突出学生中心地位，形成以自主式、合作式、研究式为主的学生学习方式，加大开放实验力度，激发学生实验兴趣，在建设好已有的实习实训、创新基地的基础上，进一步与联合培养单位、大中型生产企业等单位的合作，建设多层次的顶岗实习和创新基地。加强毕业论文的规范化管理，进一步加大实验类和基础教育研究类论文选题比例。强化毕业论文与创新性实验相结合，让学生尽早进入毕业论文工作，提升学生的创新能力。针对大学生的就业意向，结合教师的科研课题、企业的产业发展项目以及大学生创新基金项目等，有计划地组织学生进行创新实践。通过在实地顶岗实习和实践的过程中，培养学生的实际操作能力。

（五）基于“三轮驱动”培养模式，打造“阶梯式”实验实践教学模式

阶梯式实验实践教学模式具体从教学内容和质量要求二方面展开，教学内容的阶梯式指将学生的技能以数字台阶来量化训练，规划好每一台阶学生应达到的标准，由低到高，逐级达标，逐级上升，直至到达目标层，完成培养目标。质量的阶梯式指“三轮驱动”人才在每台阶教学成绩的要求规格各异，实现真正意义上的分类教学管理。

生物工程专业实践教学遵循由浅入深、循序渐进的教育规律，构建一体化多层次的实验教学体系，形成循序渐进、前后衔接、交叉渗透，由单一到综合，自主设计至研究开发四个层次的实验教学课程体系。对低年级学生首先通过理论教学建立学科的系统概念，在实验教学体系中以过程认知教学为主，通过大量的基础实验（以演示性实验、验证性实验为主），使学生对学科有初步的感知、掌握基本仪器的使用及基本实验方法，训练其基本技能，培养学生科学、规范的研究习惯与方法。第二层次：在第一层次的基础上增加专业课程的学习，逐步减少实验教学体系中演示性、验证性实验的比例，同时加大综合性、设计性实验的比例。此时，学生在掌握了一定基础知识和专业知识的基础上，加上实验课程对学生的综合能力、创新能力的训练力度加大，作为进一步的措施和发挥，一方面学校向学生开放实验室，鼓励学生自主创新，逐步接触科学研究；另一方面，学校可以组织学生到校外的教学基地去见习，让学生熟悉专业学科在实际生产中的应用及整个生产流程。第三层次。主要针对高年级学生，这类学生对专业知识有相当程度的掌握，主要教学目标为在基本实验技能、方法的基础上，促进科学思维和创新能力的提高，强调基础性、综合性、设计性实验相结合，全面培养学生的综合能力，因此在实验教学当中可以适当穿插跨课程甚至是跨学科的综合性大实验，促使不同课程间的知识融合；同时，进一步增加设计性实验的比例，培养学生的创新精神和创新能力。学生在有一定科研基础训练的情况下，专业导师进一步引导学生学习科研论文的写作方法，鼓励学生在课余时间广泛涉猎相关专业的科研论文，关注学科的发展，完成综述，尝试将设计性实验或实验室开放所完成的实验课题形成论文，并鼓励学生积极发表，完成从基础、专业知识积累到专业实践训练的过渡。第四层次：此时，学生进入实习阶段，通过校内校外、专业实习毕业实习等多层次的实习，毕业论文（设计）等综合实验环节，充分培养学生分析、解决问题的能力和实验能力。此阶段，学校各级实验室向学生开放、充分利用教学基地的资源来完成毕业论文（设计）将是工作的重点。通过该层次的训练，学生不但能体会自身知识、能力如何在科学研究和生产实践中得到应用与发挥，而且完成了学以致用的过渡，也了解了学科。生物工程专业实践内容包括工程基本技能（细胞工程、酶工程、基因工程、发酵工程、生物分离工程、生物反应工程）、化工设备设计基础（工程制图）、然或人工构建的分子、细胞或组织实现产品化的中、下游过程技术和工程技能等[7]。

精心设计实验项目，强化学生的实践动手能力：保留经典实验项目，淡化课程界限，整合相关实验教学内容，夯实基础实验技能。经典实验项目有利于学生学习基本实验技能，有些经典项目大多会设置在不同的实验课程中，如“分光光度计的使用”这一经典实验项目在“生物化学”、“发酵产品分析”等实验课程中都会设置，为避免资源浪费，按照课程的先后，将其整合到生物化学实验中，通过强化练习，学生的这一基本实验技能得到了巩固，为后续实验内容的选择拓展了空间；结合恩施药物和硒资源的生物工程产业发展动态，将科研成果融入到教学中，如将天然产物的提取、分离、纯化、改性、应用等课题研究成果应用于生物化学等课程的实验教学中，不仅使学生掌握了基本实验技术，而且对学生专业操作技能进行全面训练，加深了专业理论与实践的联系，有助于培养学生综合性、系统性地应用所学知识和技能解决实际问题的能力。特别是对于“攀登”人才的培养，强化科研和创新能力，不仅在教学质量的要求规格上高于另两类人才，而且应积极引导他们尽早跟着相关导师作参与课题的研究。

质量的阶梯式即：按照三驱动人才培养目标，制定每一台阶各类人才不同的达标规格，实现真正意义上的分流管理培育。

（六）基于“三轮驱动”培养模式，改善相应的评价体系和教学管理制度

以现有的教学管理队伍为基础，推行教学工作的目标管理，发挥专业团队的作用，加强对日常教学过程管理：一步完善和修订现行的教学管理制度、教学环节基本规范和要求、教学质量标准和管理体系、教学质量监督和评价体系。改革课程考试方式，依课程性质，丰富和完善课程考试形式，笔试可采取试卷、小论文、论述、调研报告等形式，口试可以演讲、口述、辩论等形式，技能类可以是动手操作、设计制作作品等等；进一步完善课程评价体系和评价办法，打破完全的课堂45分钟制度；建立开放实验室管理制度和先进的实验教学管理模式，为学生探索性、综合性、开放性实验和毕业论文搭建平台。充分调动专业团队在教学管理、教学研究中的积极性。教师按专业课程群组成教学改革与实践责任小组，负责教学内容的整合，课程教学大纲的修定，教材的评审选用，教学方法与教学手段的现代化改革等；成立专业建设指导委员会，加强专业教学标准建设。由教学责任教师组成专门责任小组，负责国内外高校教学改革信息的调研，负责师资队伍培养建设规划的制定与实施，领导小组定期检查各责任小组的工作进展，组织责任小组之间的工作交流与研讨；对于子目标任务所获得的成果，及时组织学校内专家组进行评估鉴定。特别注意提炼专业建设过程中的创新点和突破点，注重成果在教学实践中的推广应用；运行并完善学科专业学生管理的导师制，建立每个学生系统全面的大学4年成长档案，促使每位学生准确定位自己的驱动人才类型，按菜单规格完成自己的学业。

参考文献：

[1]张敏，李尊华，刘小文，等.生物工程专业课程体系构建的研究与实践[J].广州化工，2013，41（17）：202-203.

[2]张超，张健，侯茂，等.生物工程专业高素质复合型应用人才培养方案初探[J].安徽农业科学，2011，39（18）：11343-11345.

[3]王宗成，刘小文，张敏，等.以就业为导向的生物工程专业人才培养模式探索与实践[J].科技资讯，2014，12（20）：231-233.

[4]张连营，朱新军.应用型本科院校生物工程专业人才培养模式[J].现代企业教育，2014，（18）：136-137.

[5]赵世光，薛正莲，杨超英，等.应用型生物技术专业人才培养模式的改革与实践[J].高师理科学刊，2015，（2）：47-48.

[6]褚武英，张建社，罗永兰，等.校企“双导师制”培养生物工程人才模式的实践[J].教育教学论坛，2011，（27）：176-178.

[7]郭艳，王敏，张艺.生物工程专业本科人才培养模式探索与实践[J].中国校外教育（理论），2011，（z1）：94-95.