优化实验教学体系创新人才培养模式

2017-12-15吕海霞李宁慧杨志杰尚龙安

实验室研究与探索 2017年11期

关键词：实验教学中心专业

吕海霞，李宁慧，杨志杰，尚龙安

(浙江大学宁波理工学院生物与化学工程实验教学中心，浙江宁波 315100)

优化实验教学体系创新人才培养模式

吕海霞，李宁慧，杨志杰，尚龙安

(浙江大学宁波理工学院生物与化学工程实验教学中心，浙江宁波 315100)

为加强省级重点生物与化学工程实验教学示范中心的教改建设，中心以培养学生实践创新能力为根本目标，与学院的专业建设、学科建设形成合力，将优质教学资源融合共享，落实教学理念、教学内容、教学方法及模式的转变，构建了以能力培养为核心的“4个化工专业、3个拓展结合、8大实验模块、3个培养层次”的“4383创新实验教学体系”和以适应产业发展需求为驱动的“内接专业、外接产业”的校企协同的实践教学模式，教学质量显著提高，实现了高校人才培养与社会人才需求的对接，提升了应用型院校的办学水平和人才培养质量。

实验教学；实践创新能力；实践教学模式；示范中心建设

0 引言

随着国家创新驱动发展战略推进，社会除了需求一般的技能型人才，更需要懂技术能创新创业的复合型应用型人才。对于化工类专业，实验教学对实践创新能力的培养具有无法取代的重要作用，是培养高水平应用型人才的重要组成部分。培养创新精神的前提和基础是提高实践能力。目前，实践教学是高校学生培养中最为薄弱的环节。本科院校实践训练不足以及学生实践主动性差导致实践效果差、实践创新能力不强、高校实践教学与社会需求脱节，高校的实践教学任重道远[1]。

生物与化学工程实验教学中心(以下简称中心)由1个基础化学实验室、2个专业基础实验室、4个专业实验室、分析测试中心、4个校内实习实训基地和2个宁波市重点实验室组成的综合类实验教学中心。其中基础化学实验室在2005年通过了教育部基础教学合格评估，分析测试中心2006年通过浙江省计量认证。中心承担18门实验课程，每年为全校8个本科专业1 500多名学生提供实验、实训等教学服务[2]。中心2010年成为省级实验教学示范中心，2015年晋升为省级重点实验教学示范中心建设单位。为此中心继续深化实验教学改革，优化实验教学体系，创新实践教学模式，探索提升化工人才培养质量的有效方法。

1 优化实验教学体系

中心结合学校的人才培养定位和区域产业特色，本着“校企共建，协同育人”的建设理念，将知识传授、素质提高、能力培养贯穿于实验教学全过程，以培养学生“实践能力和创新精神”为根本目标，与学院的专业建设、学科建设形成合力，将学院的重点学科、重点专业、重点实验室等优质教学资源融合共享并合理配置，深化实验教学改革，细化实验教学体系，改善实践教学条件，增强师资力量，针对生物、制药、高分子材料、化学工程与工艺4个化工类专业的培养目标，注重实验教学与科学研究结合、实验教学与工程应用结合、实践教学与产业需求结合，根据实践教学规律和人才成长规律，形成基础实验、专业基础实验、工程训练、专业技能、工程实践、工程设计、综合实践、创新创业8个与实践创新能力相关的实践教学模块，分别属于基础层次、提高层次和创新层次实验教学，构建了以能力培养为核心的“4个化工专业、3个拓展结合、8大实验模块、3个培养层次”的4383创新实验教学体系(见图1)，实现对学生实践创新能力的递进式培养[3]。

图1 4383实验教学体系

1.1 基础层次教学

基础层次由无机及分析化学实验、有机化学实验、仪器分析实验、物理化学实验、过程工程原理实验、生物化学实验、认识实习、过程工程原理课程设计等实践教学环节组成，侧重基本方法技能、专业基础技能和工程思维能力培养。

这些实验课程与对应的理论课程的教学同步，实验教学与理论教学衔接紧密，理论课老师同时代实验课，做到二者相互支撑促进。以“生物化学实验”为例，将实验整合为三大模块，即：糖模块、蛋白模块和质粒模块。比如糖模块要求学生从原料南瓜出发，经提取、醇沉、脱脂、除蛋白、柱层析、透析等操作得到精制南瓜多糖，鉴定其单糖组成[4]。模块化开放式的实验安排使知识衔接紧密，有利于学生形成系统的专业基础知识。

“过程工程原理实验”是4个专业的专业基础课程，作为校级精品课程，实行层次化教学。“过程工程原理”研究各个单元操作的基本规律及其设备设计。为了加强化学工程与工艺学生专业基础能力，在原来单个化工单元操作实验项目的基础上，将2个单元操作耦合形成综合型实验。并将过滤和干燥单元操作结合起来，物料先进行恒压过滤，得到的滤饼再进行洞道干燥实验，最后得到产品。通过自研制部分设备增加综合型实验，如超声和索氏提取耦合实验设备利用超声微波技术提高索氏提取效率，提供一种高效提取天然产物的方法。该装置也用于部分老师的科研，有利于高水平应用型人才的培养。

1.2 提高层次教学

提高层次由各专业综合实验、综合化学实验、校内实习实训、生产实习、化工设计训练、课程设计等实践教学环节组成，着力培养学生的专业技能、工程实践和工程设计能力。

各专业针对人才培养目标和专业发展需求进行专业实验教学改革，以学院的重点专业或重点学科为依托，根据“产品工程”理念，将实验教学与工程应用结合，以“产品”为导向整合“专业综合实验”教学内容，教师精选实验和学生自主选题结合，设计从原料到产品的大型综合专业实验，注重从“产品功能设计→原料→反应→分离→产品分析测试”一个完整的产品生产或开发过程的实践，使基础型、综合设计型和研究开发型专业实验合理分配。形成中心以“工程产品”为特色的专业实验课程群，共42个实验项目。近3年来，新建和改建综合设计型或研究开发型专业实验项目10余项。各专业实验在原有基础上，统筹调整实验项目，使学生受到更加系统地专业实践训练。

以面向4个专业开设的“综合化学实验”，将其整合为一门课程，动员教师的科研成果向实验教学转化，探索多专业协同、学科交叉的新的实验项目，不断丰富实验教学内容，满足不同专业学生选修的需求，更好地培养复合型外向型应用人才。

1.3 创新层次教学

创新层次包含大学生学科竞赛、毕业设计、科研助手、大学生科研训练计划、大学生创新创业大赛等综合实践和创新创业环节，主要加强学生综合实践能力、创新能力和创业意识的培养。创新思维的形成离不开反复的实践过程。每年学生参加大学生化工、制药工程设计、生命科学、化学学科、化学实验技能5大省、市或国家级学科竞赛，中心将竞赛的组织管理规范化和制度化，从校内预选赛到竞赛的初赛、复赛，都有老师参与指导。由于参赛学生逐年增加，中心开设与竞赛相关的课程或实践模块，在竞赛成绩提高的同时扩展丰富了实验教学体系、提高实践教学质量，最终提高了人才培养质量[5]。大学生科研训练、创新创业项目由学生自愿组队，自主立项、自主申请指导和基金资助，学生独立尝试科学研究方法，开阔了专业视野，实际应用能力和科研创新意识得到锻炼，立项数目逐年增加，受益面不断扩大，独立完成项目的学生的能力提高明显。

我校连续几年在独立学院综合排名第一,主要得益于整体科研力量强大。教师科研任务重，但人力不足。实施本科生科研训练计划和科研助手制度，教师指导优秀本科生进入课题组，完成相关科研工作，与教师、研究生一起形成科研团队。

以上项目中有的与学生毕业设计结合，有助于推动“教学研”一体化，形成师生受益、共赢的局面。近年来学生以上各项活动取得的成绩均明显高于国内同类院校的水平。

中心积极打造多样化、个性化的多个实验实践教学平台，鼓励学生参加不同类型的实践创新训练，广泛开展实践创新创业活动，促进学生多样化成才，注重实验教学内涵建设，以实验教学内容和实验教学方法改革为核心完善实验教学体系，提高教学质量[6-9]。

2 创新实践教学模式

学校的教学设备比工业界应用的设备落后，很多实践教学课程和环节无法到位，且实践基地不健全，缺乏真实的工作环境，实践教学的方法和手段落后，校内实践教学与产业对接不紧密。中心以实践教学模式改革为抓手，探索学校与行业企业联合的实践教学模式，创新人才培养模式，提高人才培养质量。

多层次的实验教学平台和实验项目有助于中心探索新的教学方法及模式，本着“以学生为中心”的实验教学理念，设计“学生为主，教师为辅”的实验教学过程，深化教学过程互动，通过引导学生自主、合作、探究式学习，激发学生的自主能动性和潜能，让学生对待实验课程由“要我做”变成“我要做”。不同层次的实验教学采用不同的教学方法，使学生在实践过程中综合运用专业知识，提高个人能力、团队合作能力和工程实践能力，从本质上提升教学的质量和效果[10-11]。以“生物工程专业实验”为例，基于CDIO工程教育理念，以生物产品为主线，依据学生的培养方向设定生物产品项目，引导学生查阅文献资料构思设计实验技术路线，然后师生共同讨论修正实验方案，直至方案在现有实验条件下可行。在此基础上学生分组协作完成实验，撰写报告并答辩，最后由师生共同参与考核。

中心紧密围绕区域产业发展需求与创新特色，结合专业特点和工程技术人才培养理念，以产业链为主线，推行以“产业”为导向的专业实践环节，进一步对接课程链和产业链，充实细化实践环节的训练，使在校学生实践能力得到全面系统的训练，更好地满足企业对应用型人才的需求[12]。目前，中心依托校企联合实验室中化宁波理工联合实验室和美诺华生物制药联合研究中心、生物生产过程中试等校内实践平台，开展产教融合、科研合作、实岗实训、工学交替等加强学生实践能力培养。让学生在校学习期间就通过企业技术开发、技术改造和生产管理等项目，参与企业的相关项目，更好地了解和掌握区域产业技术现状和企业需求。

在完善现有实践平台的基础上，争取建立更多校企合作的实践教学平台，并拓展校外实习实训基地，采用校企联合协同培养模式，通过“真题真做”，不但可以有效地培养学生实践创新能力，也可较好地解决高校实践教学与企业需求脱节的问题，实现“产-学-研”系统化，使高校人才培养与企业人才需求有效对接，形成以适应产业发展需求为驱动的“内接专业、外接产业”的校企协同实践教学模式。除了共建校内外实习实训基地之外，中心可以与企业合作开展实验教改，比如，合作开发实验项目及实验教材、完善人才培养方案、培训实验教学师资等，更好地构建“内接专业、外接产业” 的校企深度融合的应用型人才培养模式。

3 成效

中心创新性地构建并实施了“4383实验教学体系”、校企协同育人模式，有效地激发了学生自主学习的潜能、培养了学生实践创新能力、增强了高校人才培养与企业人才需求的衔接，取得了良好的成效。

3.1 学生受益面和辐射面广

据麦可思第三方提供的调查数据显示，生物与化学工程学院4个专业近5年直接受益的学生有4 500余人。中心的实验教学成果多次在浙江省高校实验教学会议及相关兄弟院校间进行交流展示[13]。

3.2 明显提升了相关专业学生的培养质量

依据中国校友会网2015年中国大学本科专业排行榜，中心涵盖的4个专业中，生物工程、化学工程与工艺2个专业列入中国独立学院高水平专业，被评定为 “四星级”专业。2016年生物工程专业被评为“五星级”专业，是目前该专业在国内独立学院中唯一的一个“五星级”专业。

(1) 学生在国家、省、市各级各类大学生学科竞赛中取得佳绩。近几年学生参加学科竞赛并取得好成绩，共获奖36项，其中获国家级一等奖3项、二等奖4项、三等奖1项；省级二等奖10项、三等奖9项。

(2) 学生承担国家、省、市各级创业创新项目多。学生课外科技活动参与人数逐年增加，成果丰硕。近5年承担并完成国家级大学生创业创新训练项目和国家挑战杯立项共6项，省、市级立项7项，校级立项20项，学院级立项50多项。

(3) 学生就业竞争力增强。近5年毕业生就业率均保持95%以上，其中2015年就业率为95.7%，大学生创业率已达1.29%。2012～2015年考研出国升学人数达152人，年升学率超过15%。

(4) 学生创新成果突出。在校期间学生发表科学研究论文24篇，被SCI收录9篇，一级期刊2篇，核心期刊7篇。申报专利11项，其中发明专利9项。

3.3 专职实验技术队伍水平明显提高

中心近5年，专职实验技术人员主持和参与的教研教改项目34项、发表与实验中心建设相关的教研教改论文20篇，申报专利17项，3人晋升高级职称。中心的“基于实践创新能力培养的生物与化学工程实验教学示范中心建设”2016年获学校教学成果一等奖。

4 结语

生物与化学工程实验教学示范中心经过多年的发展和建设，构建了以学生能力培养为主线的“4个化工专业、3个拓展结合、8大实验模块、3个培养层次”的4383创新实验教学体系和“内接专业、外接产业”的校企深度融合的实践教学模式，有效提升了中心的整体教学水平。为进一步提高学校高水平应用型人才的培养质量，中心下一步将在实验师资队伍及实验教学管理等方面深入探索与实践，积极推动实验教学的改革和创新，继续强化大学生实践创新能力的培养，持续建设实验教学，提升独立学院办学水平和教育质量[14-16]。

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[3] 吕海霞,冯冬梅,尚龙安，等.实验教学示范中心的可持续发展探讨[J].实验技术与管理,2016,33(7):167-170.

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OptimizingtheExperimentalTeachingSystem,InnovatingTalentTrainingMode

LÜHaixia,LINinghui,YANGZhijie,SHANGLongan

(Biotechnology and Chemical Engineering Experimental Center, Ningbo Institute of Technology, Zhejiang University, Ningbo 315100, Zhejiang, China)

The construction experiences of Provincial Experimental Teaching Demonstration Center of Biotechnology and Chemical Engineering are summarized. To cultivate the practice and innovation ability of students, attach great importance to the transformation of idea, content and model about experimental teaching, an innovative experimental teaching system and practice teaching mode involving university-enterprise cooperation are built, the establishment has been proved to meet the social demand for talents and improve the educational level and quality of talent cultivation in applied independent college．

experimental teaching; practice and innovation ability; practice teaching mode; construction of demonstration center