基于CDIO的地方应用型高校生物技术专业教育改革初探

段 红，翟科峰,2，曹稳根

(1.宿州市天然产物与功能性食品工程技术研究中心，安徽 宿州 234000；2.宿州学院 生物与食品工程学院，安徽 宿州 234000)

生命科学是21世纪非常重要的发展方向，而生物技术是生命科学界的前沿学科，被世界各国竞相发展，是战略发展的非常重要的一部分。随着生物技术的发展，生物产业已经成为战略性新兴产业，其发展改善了人类的生活水平与质量，解决了众多生命探索中的难题，为人类的生存提供保障。现代生物技术是一门在分子生物学基础上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物，其覆盖面非常广泛，涉及领域众多，从而形成了一门多学科互相渗透的综合性学科。生物技术作为前沿学科，关系到各国未来在国际竞争中的地位，所以为了发展这一新兴产业，为此我国许多高校开设了生物技术这门专业课，但其中的办学能力、办学效果，办学目标存在很大的差异，然而生物技术专业的学生毕业就业率低，毕业生压力大，是客观存在的现实问题，其中最大的原因是因为当代生物技术毕业生缺乏创新性与自主探索的问题的能力，无法完成科学研究，同时又缺乏实践和动手能力，不能满足目前企业对人才的需要[1]。因此，为解决这一存在现象，这就要求高等学校要制定科学的人才培养方案和规范的培养准测，加强培养学生的创新能力、实践能力和操作能力，采用多方面、多角度的规范教育体系与课程优化，培养具有更高创新性与实践性的有用之才，使我国生物技术更快的发展。然而如何培养具有更高的创新型与实践性的人才，恰恰是传统教育的短板，因此需要我们生物技术专业高等教育体制进行改革，制定合理的人才培养目标，完善教育体系与课程体系，促进生物技术专业培养出合格的高质量人才，满足适应社会市场的需要，已成为高校培养高质量生物技术人才的神圣历史使命与重要职责。

CDIO工程教育模式，是近年来国际工程教育改革的最新成果，是一种先进的教育理念。CDIO是麻省理工学院等 4 所大学理论研究的成果，是兴起于 21 世纪初期的一种新的教学模式，是“做中学”(Learning by doing)和“基于项目的教育和学习”(Project based education and learning)的抽象表达和集中概括。CDIO 中的 C 代表构思(Conceive)，D 代表设计(Design)，I 代表实施(Implement)，O 代表运行(Operate)[1-2]。CDIO 理念突出学生的主体地位，在教授工程基础理论和专业知识的同时，使学生以多种方式主动参与到实践教育教学中进行实践知识的学习，避免功课专业学生只懂理论不具备较强的实践能力和创新能力不符合社会对人才质量需求的尴尬处境[3]。通过这种教学方式，学生积极参与科研项目与实践动手活动来提高实践经验和操作能力，并能使学生所学的理论知识运用的实践中，做到理论与实践相结合。通过这种方式，使学生能够自主的学习各种相关知识，解决各种实际问题，锻炼学生动手是实践解决问题的能力。弥补了传统教育当中以理论为重的不足，提高了学生的积极性与求知欲，从而提高了学习的效率，进一步增强了学生的动手解决问题的能力，强化了创新意识和团队意识。因此，CDIO 教育模式的改革显的尤为重要，是解决生物技术专业目前所遇到的问题非常有效的途径。

1 国内外高校应用CDIO教育模式概况

提到CDIO工程教育模式，其已经在国内许多高校被运用到教学实践中去，比如美国麻省理工学院机械系和航空航天系引入CDIO教育模式，培养的前两届毕业生非常符合企业需求，深受企业欢迎，其平均工资比其他教育模式培养的毕业生高出15%。我国2005年汕头大学工程学院首次将CDIO教育模式引入国内，培养的两届毕业生理论知识更加扎实，工程能力明显提高[4]。因此该模式已经被国内外部分高校运用了多年了，已经一步一步走向成熟。2007年11月教育部组织召开了“2007中国高等工程教育改革论坛”和“CDIO 国际合作组织会议”两个大型会议，并对我国工程教育改革进行了调研，指导有关院校开展应用CDIO教育模式，组织相关人员开展CDIO教学模式研讨会[5]。因此从2008年起，我国越来越多的教育学者认为CDIO教育理念可行，并开始逐渐推广，逐步进行有关人才培养方案和课程的相关教学改革，当然该模式有不仅仅局限于工程课程，它适用于各种课程，能够做到学以致用[6]。

在2010年，教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)，并作为贯彻《国家中长期教育改革与发展规划纲要》而提出的高等教育重大改革计划[7]。该计划宗旨在于培养一大批创新型、适应市场社会发展的高质量工程人才，为国家的新型工业化发展和建设创新型国家提供人才[8]。然面对国家对人才的需求，我们该如何提高我们的教学质量，保障国家对人才需求？其中，完善人才培养模式显的尤为重要。2016年1月“全国CDIO工程教育联盟”成立，CDIO教育理念更加深入国内的工程教育模式，国内CDIO工程教育的实施和发展是针对教育方法、教育理念、教育体系的改革，进一步提高学生的能力[9]。

2 基于CDIO模式在生物技术专业中的教育改革

2.1 目前生物技术教学所存在的现状

现代生物技术是一门涉及面非常广的一门新兴生物学科，属于前沿，且属于应用性强，需创新性较高的专业。但就目前看来，各高校的办学效果、培养方案、培养目标以及对于本学科的定位存在很大的差异。其中在实践教学过程中师资力量不足、实践教学基础条件覆盖面不全、现有实践教学体系仍存在内容设计不合理、不完整、各环节之间缺乏有机联系等情况[9]。本校一直坚持“地方性、应用型”办学定位，重视实践教学方面的推进和发展，但现有的实践教学体系仍存在诸多问题，教学体系设计的不合理、不完善导致各个环节缺乏内在联系，其教学内容和教学评价体系还需要进一步完善等。目前生物技术专业就业率低，毕业生压力大，是客观存在的现实问题，社会的发展需要生物技术专业的大学毕业生具备的基础理论知识和熟练的操作技能，但毕业生大都缺乏创新性、自主探索性，无法进行科学研究，同时又缺乏实践动手能力，不能满足企业对于人才的需求[1]。种种原因都要求毕业生必须拥有较好的科学素养和一定的科学研究和技术开发能力。因此生物技术专业教育改革势在必行。

2.2 CDIO模式下改革的内容

2.2.1 确立人才培养目标

根据目前目前生物技术专业所遇到的问题，以及我校生物技术所现在存在的情况，并依据本院现在的办学条件与设施水平，在基于CDIO教育理念的基础上，培养能够满足生命科学发展需要，适应国家和地方经济发展的人才，使当代生物技术毕业的大学生具有较强的创新意识、分析问题和解决问题的能力，使学生在德、智、体全面发展，既具有扎实的生物技术知识，有能掌握生物技术的科学理论与技术手段，符合当今时代发展的需要，符合生命科学发展的需要，因此，在教学过程中，转变教育目标，将教学的重心从专业知识的讲解转移到培养学生的实践能力，使学生能够拥有良好的创新能力、解决问题与探索的能力，操作能力，真正的使毕业生能够满足企业对人才的需要，满足当今社会对生物技术高水平人才的需要。

2.2.2 教育体系的改革

依据CDIO理念，改变生物技术人才培养的总体布局，加强基础专业建设，培养创新能力和创新观念，并且通过市场调查，找出适合社会与行业人才的培养标准，重新规划构建生物技术专业的实践教学体系，构建合理的课程体系是实现人才培养目标的必要保障。随着专业教师队伍的发展壮大，学院办学条件的不断改善和教师教育、教研成果的不断积累，对现有的生物技术专业学生培养方案和教学计划进行了修订[10]。建立能够满足企业能力要求的综合性的实验、实训和实习项目体系，完善理论课程体系和教育模式，打牢专业理论知识和专业能力，建立紧密型的校内外的实训、实习基地等人才培养平台，使学生能够学以致用，把所学到的专业知识运用到实践当中去，以此拓宽学生的眼界；构建优秀的师资团队，积极开展项目研发，鼓励大学生科研立项和参与教师科研课题研究等等，培养学生掌握前沿的思维方式与技术手段，全方位训练学生的创新思维和创新能力，以保障人才培养质量。通过这种全方位的改革方式，对学生的基础能力、个人能力、团队能力和创新能力有一个巨大的提升。

2.2.3 教育内容与教育方法的改革

人是实践的主体，人作为有思维能力、从事社会实践的主体，不断改造我们认知和实践范围内的客观事物。在CDIO的理念指导下，为了让学生以主动的、实践的方式来学习，且以综合的培养方式使得学生能够在基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面达到预定的目标，实现以实践、创新和综合素质的培养为主题，以学生为本，书里实践教学理念，提高学生的素质和能力水平，对适应社会行情的发展有着不可或缺的巨大作用。

2.2.3.1 构建完善优秀的师资队伍

积极引进优秀的教育人员和实验技术人员，通过政策鼓励教授、硕、博等高学历高层次人才进入我院，既要有理论教学能力，又要有实践教学能力，使得教师在教学与指导学生实验、实习等具有专业的能力。积极邀请一些相关专业的知名专家与企业优秀工程技术专家到学校指导并授课，提高学生的眼界与了解前沿发展。鼓励教师队伍进修，鼓励教师深入企业，与企业合作，一方面提高教师的实践水平，另一方面可以应用到实际的教学中，与学生交流心得体会，在此过程中所遇到的问题，所具体的解决方案，这样更能激发学生的积极性，引发学生积极思考，开拓创新能力。初次之外，教师应积极鼓励学生在学习理论知识的基础上，参与项目研发与课题研究，实现理论与实践相结合的过程。

2.2.3.2 更新教学实验内容

分析目前所有的教研课程内容，去除陈旧、重复的内容，更新新的教研内容，做到与时俱进，避免浪费学时。完善教师教学设施建设，充分利用多媒体技术进行授课，多媒体技术可以图文声情并茂、形象直观的展示教学内容，是教学内容更加清晰明了容易接受，完善实验设备，尽可能实现实验设施的先进性与科学性。以应用型人才能力和要求为原则，并根据行业人才标准、规格和要求，结合行业发展展势，使专业人才能力规格与专业所对应的相关行业技能对接，按照相关行业的职业培训要求与评价标准，来全方位开设实验课程体系，并确立各项目的教学实施标准，全方位训练学生的创新思维和创新能力[11]。

2.2.3.3 逐步改善实验室的硬件条件

随着我院今年来工作的进步和发展，招生人数不断递增，我们的系统实验设备不足、实验室硬件不够硬，实验室面积小而且少的问题越来越突出，客观上影响了学生的学习性与创造性，并影响科研工作的进度，因此，在硬件建设方面需要加强，改善实验室条件，购置一些先进的仪器，增强其实用性与教学科研性当然也应避免造成闲置浪费。实验室是实验教学的主要场所，也是知识创新和人才培养的主要基地。因此，建立一个开放式实验室是必要的，开放性实验室是实验室建设中的一种新形式，它并不是仅仅是将实验室打开或是简单扩大开放对象，而是在原有实验室功能基础上的拓展，提高学生实验工程能力和创新能力。开放性实验室建设，应立足于以学生为中心，教师为主导，融合知识传授、能力培养、素质教育为一体，培养具有创新意识和能力的综合素质人才[12]。当然，需要制定合理的实验室开放制度，避免出现实验室损耗严重，秩序混乱等问题的发生。

2.2.3.4 积极引导学生参与实践创新项目

参与实践创新项目能够是学生充分应用所学是基础知识，是知识“活”起来，并能使理论和实际相结合，并且可以培养学生的创新能力与独立解决问题的能力，如大学生生命科学竞赛、挑战杯、创新杯等等全国大学生学术竞赛项目，因此能够调动学生的积极性与主动性，使学生充满激情，并且在老师的指导下能够引导学生进行构思、设计、实践，使学生拥有一个锻炼自己实践能力与创生能力的机会，学生不断创新，不断实践，充分运用所学知识，活学活用，锻炼了实验和操作能力。

2.3 考核方式的改变与完善

传统的考试多以笔试为主，忽略了对学生其他能力的考核。考试形式单一，主要以考核其理论知识和基础算法的掌握情况，而对于其他方面，如学生动手能力、设计能力、解决实际问题的能力，这些对学生能力的考核无法在笔试考试中体现出来。期末考试，一考定乾坤，为了应付考试而突击记住的知识点，往往在很短的时间就忘记了，所以很多即将毕业的学生会觉得大学似乎什么都没有学到，很容易让他们产生虚度了光阴的挫败感。根据CDIO理念，多元化实践考核模式才能适应现在的教育，才能培养学生的实践技能和积极性。

2.3.1 完善考核评价体系

考核不再单单以笔试为主，而是主要以能力考核为主，做有针对性考核，因此，应构建考核评价体系。加强对学生实践技能的考核，增强学生的综合能力。在考核评价的过程中，着重的对学生的实践操作能力和素质进行考核，主要侧重于学生对实验实施的构思、设计、合作学习，以及研究结果和实验分析能力。并且学生所需要具备的各种能力都应该制定合理的考核标准和方式，如学生的理论知识、学生的动手操作能力、学生的创新能力等等。当然也应该将考试与实践结合，对于各项比赛授予相应学分和证书为奖励，吸引学生的参与和实践，如各项国家级、省级竞赛，论文，专利的发表和申请等，引领他们投入到实践活动中，在实践中学习，在理论中求知，不仅有助于其对理论知识的掌握，还可以培养其创新合作意识。

2.3.2 完善课外“创新学分”制度

一直以来，我院都已创新学分制度激励学生积极参加各种实践活动与比赛项目，不仅促进了学生热爱学习的分析，而且也促进学生的创造力和独立解决问题的能力，因此，我们应该继续完善我们的创新学分制度，建立可控的评价体系与激励体系，为提升办学效率在做努力。增添和规划一系列课外实践和科技活动，如：校内教师科研，校外企业实训，学科竞赛，专业认证，创新创业项目等都计入学分。以大量的“创新学分”活动的形式吸引学生积极投身到实践研究中，营造出积极向上的学习环境，并能够开阔学学生的视野，锻炼学生的能力，使其从学习主要“靠老师”的被动模式一步步转化为“靠自己”。同时，与考核评价体系相结合，建立起更加完善的评价和激励体系。

2.3.3 完善学生毕业的制度

在依据CDIO模式下进行完善学生毕业制度的改革，减少毕业生毕业的繁琐与紧促，在解决其毕业压力大，就业时间等问题的同时，应对其毕业质量进行要求，提高毕业论文质量，增加实践以及实验室动手能力的考核，从整体提高毕业生的质量，从根本上改善其就业难的问题。完善学生毕业制度与培养优秀的毕业生密不可分。

3 结语

近几年来，CDIO教育模式在不断的发展，并且在世界各国被很多高校所采用，CDIO理念主要是为了以学生为主题，能够使学生具备更强的实践操作能力和创新能力，更加符合现在企业对生物技术人才的需求，并且可以解决目前生物技术专业高等学校在人才培养方面所普遍存在的问题。因此该模式可以更快的发展我院在培养生物技术人才的能力，既能满足市场的需求，有能提升自身的办学效果。经过深入调研通过 CDIO教学实践方法实现了学生毕业后与就业单位的更好衔接，并能够很好的完成课程实验教学、学生的各类竞赛和教师科研等实践活动，极大的推动了生物技术科技的发展，并且促进了人才的培养。该教学模式不仅提高了学生的素质，同时提升了教师的综合素质，有利于教学质量的进一步提高。当然，基于CDIO的教学模式改革也不是一朝一夕就能完成的，需要我们院全体师生的共同探索、调整和完善，只有这样才能培养出符合市场需求的高素质创新型人才，并且该教学模式的改革也加快了我校向地方应用型高水平院校的转变。