小杂粮等生产性实践教学体系的构建与实施——以山西大同大学生物工程专业为例

王润梅， 张弘弛， 武伟强

(山西大同大学 生命科学学院，山西 大同 037009 )

生物工程专业是我国重点发展的高新技术专业之一，随着招生规模的不断扩大和社会对应用技术型人才的需求，生物工程专业正面临着新的发展机遇和挑战[1]。如何结合地方特色，提高学生的创新创业能力是新世纪生物工程专业需要着重研究和解决的关键问题。生物工程是工科学科，是一个实践性很强的工程应用型专业，决定了生物工程专业本科教学过程中，实践教学环节占有非常重要的地位。

作为综合性地方院校的山西大同大学坐落在山西省大同市，属于晋北高寒区，是山西小杂粮的主产区，周边县区种植有大量小杂粮特色作物，拥有多家小杂粮生产企业，如苦荞系列产品、胡麻产品等。为了突出地方特色，紧密结合地方行业产业需求，山西大同大学生物工程专业，在“一院一品”教育教学改革中构建了小杂粮等"生产性"实践教学体系，探索出了小杂粮等“生产性”实践项目，为学生将来创新创业提供实践基础。

1 小杂粮等“生产性”实践教学体系构建的理念与思路

生物工程是以生物工程技术结合生物学技术为基础，进一步实现工业化的工学学科[2]。是具有增强实践性为特点的应用型专业，决定了生物工程专业本科教学过程中，实践教学环节占有非常重要的地位。

然而，作为综合性地方高校，我校生物工程专业以往的人才培养方案，都是以“宽基础、广方向”为中心，特别强调基础理论的重要性，而对于工程实践训练的重要性却没有体现，因而经过培养体系中后，学生缺乏了职业岗位需要的实际操作的本领[3]，使这一专业的学生在就业市场上不受欢迎。

2015年，根据学校的办学定位和地方行业企业对生物工程方面人才的需求，结合本专业的特点，修订了生物工程专业的人才培养方案，以服务地方小杂粮生产企业为目旳，构建了"生产性"实践教学体系。这无疑是生物工程专业人才培养体系的一大创新，使培养的人才达到既能够提高学生的就业率显性要求，同时又能够满足未来岗位要求开展研制与开发的隐形要求。

“生产性”实践是以培养学生综合职业能力为主要目标，所以“生产性”实践教学体系要围绕工业中生物制品的生产的要求来构建，包括四个方面：教学载体的产品化、实践教学环境的真实化、实践教学人员的工作化、实践教学管理的企业化等方面[4]，学生在这种环境氛围下经过训练，会自然而然地养成良好的工作习惯，逐渐形成团队意识、规范意识、质量意识、安全意识、环保意识等，掌握职业必备的专业知识、技能，提高综合职业能力，实现从学生向生产技术科研人员的角色转变。

结合大同地区小杂粮食品开发的实际需要和专业技能培养要求，制定新的实践教学目标和模式，形成“理论够用-应用拓展-实践提升”三位一体的专业课程群，优化和重组实践教学的内容与结构，科学地设置实践项目，把实验、实习、实训和毕业论文(设计)等有机地结合在一起，构建小杂粮等“生产性”实践教学体系。

2 小杂粮等“生产性”实践教学体系的构建

基于地方经济发展的需求，2015年修订的生物工程专业人才培养方案，统筹协调理论教学与实践教学，形成了以“发酵工程”为主干课，生物反应工程和生物工程设备为上游课程，生物分离工程、酶工程和生物工程工厂设计为下游课程的专业课程群[5]，将涉及到小杂粮的实验项目贯穿到课堂实验教学、课外创新能力培养、校内实训、校外实习和毕业论文(设计)中，形成了四个层次的小杂粮等"生产性"实践教学体系，见图1。

图1 生物工程专业“生产性”实践教学体系

Fig.1 "Productive" practical teaching system for bioengineering

2.1 专业基础实践教学

通过专业基础课实验包括普通生物学实验、生物化学实验、微生物实验、分子生物学实验、细胞生物学实验等以小杂粮为实验材料，让学生先对小杂粮有所认知、提取其有效成分、对其基因组进行测序等，通过专业实验课包括基因工程实验、酶工程实验、发酵工程实验、细胞工程实验、生物分离工程实验、食品分析与检测实验、药品分析与检测实验等训练，使学生较好地掌握生物工程实验的基本技能，对小杂粮等成分的分离、纯化、检测和应用等进行深入的了解。

2.2 专业综合实践教学

通过独立开设的以小杂粮等产品生产及检测等相关实践项目，包括生物工程综合大实验和发酵食品校内教学见习，提高学生的工业化生产小杂粮等产品的工程理念和中试化生产技术，使学生可以运用理论知识进行分析和解决在小杂粮等产品生产过程中遇到的实际问题。

2.3 课外创新实践教学

通过教师科研导师制，让学生参与到教师的有关小杂粮等的科研项目中，通过小杂粮等特色科研项目内容的训练，增加基础教学内容丰富性、连续性，达到培养学生实际操做能力的目的。鼓励学生申报大学生创新创业项目，学生自己组成科研小组，在教师指导下，开展小杂粮等的大学生创新创业项目研究，充分挖掘和激发学生创新创业的热情，开发小杂粮等新产品，激发学生的创造力。

2.4 应用拓展实践教学

主要针对大四专业见习、实习和毕业论文(设计)，利用校企合作的小杂粮实习基地，让学生深入到小杂粮产品生产车间、小杂粮分析检测实验室等进行专业见习、实习，全面了解小杂粮产品的单元操作、工艺流程、过程控制、产品检验等现代化生产过程。同时，学生毕业论文(设计)也围绕小杂粮等的产品开发、工艺流程、产品检验等内容来选题，通过校企合作的实践平台，提升学生的实践能力，创新能力，时刻紧跟小杂粮行业的变化与需求，将学生个体的创新创业潜能充分发掘出来，为将来就业和创业做好准备。

通过四次层实践教学体系的训练，使学生从大一到大四能够接受系统的小杂粮"生产性"实践训练，为他们将来毕业就业提供了实践锻炼的机会和奠定了坚实的基础。

3 小杂粮等“生产性”实践教学体系的实施

实施过程中，主要从以下几个方面体现小杂粮等“生产性”实践。

3.1 教学载体的产品化——“生产性”实践项目的探索

生物工程是利用生物的生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品，因此对学生进行小杂粮等相关生物产品生产技术操作的训练是必不可少的教学环节。“生产性”实践项目的设计，涉及到“生物性原料的制备”、“工艺过程控制”、“产品的制备”3个方面。

“生物性原料的制备”相关实践项目，如雁北地区燕麦中主要营养成分的分析、苦荞糯米酒营养成分研究、小米发酵液中益生芽孢杆菌的分离筛选和鉴定、小米发酵液中高发酵性能乳酸菌的分离筛选和鉴定、裸燕麦抗寒基因AnTL生物信息学分析、裸燕麦抗寒基因AnZFP1的克隆、莜麦AnIRI基因序列分析、膨化方式对小米营养成分的影响、苦荞组织培养及多酚含量测定、苦荞芽苗总黄酮提取及含量测定、苦荞葡萄酒营养成分研究、重金属锌对苦荞种子及幼苗的影响等。

“工艺过程控制”相关实践项目，如苦荞白兰地酿造工艺研究、苦荞麦瓶装饮料的澄清工艺研究、响应面法优化小扁豆中蛋白质提取工艺研究、响应面法优化黍子中游离氨基酸提取工艺研究、不同发酵条件对苦荞酒中营养成分影响研究、荞麦多糖提取工艺的研究、水提法和超声波法提取燕麦中β-葡聚糖的探究、小米黄色素提取工艺的研究、响应面法优化谷子中游离丝氨酸提取工艺研究、小米黄米浆中高发酵性乳酸菌的分离筛选、小米中多酚类活性物质提取等。

“产品的制备”相关实践项目，如苦荞葡萄酒的研制、小米营养米粉的配方研究、苦荞红枣酸奶的研制、苦荞糯米酒的研制、实验室啤酒的酿造与发酵、小米速食营养米粉的研发和成分分析等。

3.2 实践教学环境的真实化——校内外“生产性”实践基地的建设

“生产性”实践教学强调的是模拟工业化生产过程，实践教学的过程与实际生产的操作过程几乎完全一致，这就要求实验室、实训基地的建设要模拟企业真实的设备、工艺流程和工作环境，将企业生产任务在学院实验室小试完成，在校内实训基地进行中试，生产出一定的产品。

基于以上考虑，生物工程专业"生产性"实践教学基地的建设在学校的大力支持下，一是利用现有实验室资源，整合优化专业实验室，建立"集约化"实验中心和实验室教学管理模式；二是利用学校实训大楼，建立模拟中试车间型实验室，探索模拟工厂化的车间模式，建立相关管理制度；三是加快与相关行业企业的密切联系和合作，建立校外实习、实训基地，学习行业企业的生产技术和管理经验，实现贴近实际生产的实践训练。

3.3 实践教学人员的工作化——“生产性”实践教学的师资培养

“生产性”实践教学体系的实施，在于有一支结构合理和教学能力强的教师队伍，特别是"双师双能型"教师队伍。目前，我学院的专业教师大部分都缺乏工业实践，属于典型的理论型师资队伍。针对这种情况，根据《山西大同大学教师培训实施办法(暂行)》文件，学院出台了《生命科学学院关于加强教师实践能力培养实施细则》，鼓励教师到校外实习基地、企事业合作单位等参与专业实践能力提升培训和挂职锻炼，实践过程中应重点学习工业化的组织流程、工艺流程，熟悉企业的岗位职责、操作规范、管理制度等，学习本专业在生产实践中应用的新知识、新技能、新工艺、新方法。挂职锻炼时间为半年到一年，教学时数按满工作量计算，每月补发1000元津贴。另外，根据《山西大同大学外聘教师管理规定》，聘请相关企业技术人员来学院承担实践教学工作，采用团队合作的方式，齐心协力打造“双师双能型”师资队伍。

3.4 实践教学管理的企业化——“生产性”实践教学的考核管理

根据“生产性”实践教学的培养目标和教学要求，“生产性”实践教学的管理，必须走质量与效益并重的企业化管理之路。因为“生产性”实践教学的过程就是企业员工在企业完成工作任务的过程，所以在教学管理上，计划模拟企业管理模式，学生和教师均按企业技术、质量、安全规范要求开展工作(学习和教学)，为此学院制订了相应的考核、管理机制，在日常教学管理的潜移默化中，使学生养成良好的工作习惯和职业素养。

首先制定了企业化的管理制度，让师生明确实践教学过程的职责，建立有效的奖惩机制。其次建立了多元化的考核、评价机制，既注重过程的考核，又重视结果的考核；既注重质的考核，又重视量的考核；既重视个人的考核，又重视集体的考核。对各方面的考核均制定了切实可行的指标体系，最后根据以上考核，对师生做出综合评价。

4 小杂粮等“生产性”实践教学的成果总结和示范推广

课题组成员在完成教改课题过程中，认真、及时总结实验、实践教改经验和成果，为推广到学院其他专业提供经验材料。

(1)修订了生物工程专业人才培养方案，构建了由专业基础实践教学、专业综合实践教学、课外创新实践教学和应用拓展实践教学形成的四个层次的小杂粮等“生产性”实践教学体系，申报了有关方面的3项校级教学改革研究项目和10多项大学生创新创业训练项目，发表了2篇教改论文[5-6]，编写了1本小杂粮等“生产性”实践教学的校本教材(待出版)。

(2)紧密结合大同地方特色，形成具有技术含量的产品生产工艺，培养了学生创新创业能力，加强学院服务地方经济发展的力度。如苦荞白兰地酿造工艺研究，目前工艺已成熟，正在申报专利，后期要与企业对接进行成果转化。又如建成了胡麻油小型生产线，加入了山西省胡麻产业技术创新战略联盟。教师指导学生研发出了苦荞葡萄酒、文冠果酒、苦荞饮料、小米米粉等产品。

(3)建立起具有地方特色的生物工程专业实践教学模式，带动学院其他专业的建设，促进学科的快速发展，提高学院的整体教学水平，使学生具有较强的就业竞争力。

作为综合性地方院校的生物工程专业，要充分认识生物工程专业的工程应用性强的特点，重视新兴生物工程产业的需求，继续改革创新，整合教学资源，突出地方特色，加快产教研融合的步伐，开发各类资源和平台，培养的学生既要掌握扎实的生物工程专业基础知识，又要接受严格的实验技能训练与工程实践环节训练，具备较强的工程应用能力，最终提升学生的就业竞争力，缩短毕业生进入企业后再培养的周期，为迎接新工科认证做好充分的准备。