基于创新创业能力培养的生物工程专业实践教学体系改革
2020-03-21徐大勇郭瑞雪曾昕曾化伟熊明华
徐大勇,郭瑞雪,曾昕,曾化伟,熊明华,张 辉,刘 远,张 标,李 峰①
(淮北师范大学 生命科学学院,安徽 淮北235000)
0 引言
当前,我国已进入创新发展的新时代,新的国家发展目标对当代大学生的创新创业能力提出更高的要求[1-2].“国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)”已明确提出“大力推进高等学校创新创业教育”的发展目标[3]. 因此,对现有创新创业教育教学体系进行积极探索、改革和实践已成为高校发展以及人才培养质量提升的重要任务[4-5]. 生物工程是以生物科学和技术的研究成果为基础,依托工程技术而实现产业化的工科学科,它是生物科技与技术研究成果与成果产业化的桥梁,是一门具有实践性、创新性特点的学科[6-7]. 高等学校作为培养本专业高级人才的主要场所,要主动承接这一具有挑战性的任务.
1 生物工程专业实践教学存在的一些问题
1.1 教育观念相对落后,对实验实践教学重视不够
实践教学是培养大学创新创业能力和素质最直接、最有效的教学方式. 一些教师对实验实践教学课程的重要性认识不足,认为实验实践课只是理论课的补充,是理论课的辅助部分;也有一些学生对实验实践课的重要性知之甚少,认为学好理论课就足够,实验实践课无足轻重[8].
1.2 实验课程及项目设置有待优化
生物工程专业绝大部分实验课程已经独立设课,但是由于实验条件的限制,仍有少部分实验课学时偏少且没有独立设课[5,9];另外,部分实验课程在项目内容上存在前后重复的现象. 此外,过去实验课程的实验项目以验证性实验为主,综合性、设计性实验项目偏少[10]. 因此,实验课程及其项目的设置尚待优化.
1.3 校内实训基地不足
在生物工程的桥梁作用下,生物科学和技术实现与产业化相对接,对国民经济和社会发挥着更大更直接的影响. 生物工程很强的实践性同时也对该领域研发生产人才的实践操作能力提出更高的要求[6].普通高校在本科教学中有必要大力发展专业性的校内实训基地,从而强化学生的实践操作能力. 而目前生物工程专业的校内实训基地尚未形成有效规模.
1.4 校外专业实习基地数量及质量亟待加强
在校外企业实习基地进行专业实习是实践教学的重要组成部分之一,它在培养大学生实践能力和创新能力方面具有重要作用[11-12]. 目前部分高校的生物工程专业仍然存在专业实习基地数量有限、质量参差不齐的问题[13-14].
1.5 创新创业教育教学实践体系不够完善
目前,创新创业课程授课教师大多数从事理论研究,缺乏企业一线生产工作经验和创业经历[15],仅依靠校内授课教师难以创建完善的创新创业教育教学实践体系.
2 实践教学体系改革举措及效果
针对前面提出的问题,以淮北师范大学为例,从2011年起,生物工程专业以培养合格的创新创业人才为目标,科学地设置实验实践教学内容、方法和环节,构建优质的实践教育教学体系. 通过召开教学研讨会、开班会、宣讲工程案例等多种方式向教师、学生强调实验实践教学的重要性. 从培养方案和教学大纲的修订和完善,改革和优化课堂实验实训课程,开展有课外创新创业实践和加强企业生产实践实习等多个环节来对生物工程专业实践教学体系进行改革和优化,如图1所示.
图1 生物工程专业实践教育教学体系改革与实践模式图
2.1 生物工程专业培养方案和教学大纲的修订与完善
在生物工程专业培养方案和教学大纲的修订中,将培养学生的创新创业能力作为重要目标之一,将是否能够提高生物工程专业学生的创新创业能力和素质作为培养方案和教学大纲修订是否成功的重要依据. 比如,将创新教育课程纳入培养方案的必修课程,规定在专业课的理论和实验教学大纲的修订内容中必须加入与培养学生创新创业能力相关的案例或实验内容.
2.2 改革和优化课堂实验、实训教学环节
2.2.1 所有实验课程独立设课;不同实验课程中相似项目进行整合、优化
过去,生物分离工程实验课程附属于其理论课程,该门实验课程不是独立设课,实验学时偏少. 2017版修订实验教学大纲将生物分离工程实验独立设课,并相应增加学时,这对培养学生的工程实践操作能力起到积极作用. 以前不同实验课程的实验项目内容有一定的重复,有必要对内容相同或相似的实验项目进行整合和优化. 比如,细胞生物学实验和微生物学实验中均有显微镜使用与观察的实验项目,实验项目中既有重复又有不同的内容. 为解决这个问题,笔者在制定实验课程教学大纲时召集两门课程的实验教师对实验项目内容进行整合. 根据这两门实验课程观察的生物组织及细胞特点,细胞生物学实验中重点讲授显微镜的构造和使用低倍物镜对动植物组织、细胞进行观察,微生物学实验中重点讲授使用高倍物镜和油镜对微生物细胞进行观察. 这样,既提高授课效率,又兼顾不同实验课程的特点.
2.2.2 实验课及毕业论文引入教师科研课题
科研是创新的源头之一,将科研融入教学,有利于及时地将科研所取得的新发现、新知识、新技术输入到实验实践教学中,有利于提高学生的学习兴趣和提升学生的创新创业能力[16]. 例如,生物工程专业部分教师将拮抗病原真菌功能菌株的筛选、耐药性基因的分析检测、纳他霉素发酵、灵芝多糖发酵及分离等科研课题分别引入微生物学实验、基因工程实验、微生物工程实验和生物分离工程实验等课程及毕业论文中.
2.2.3 加强校内实训基地建设
实训课程是课堂实验课程的延伸和提升,可以弥补实验课程的不足. 生物工程专业实验室建有啤酒生产线校内实训基地,学生能够在该生产线上进行啤酒发酵实训实验. 通过大量专业实践,学生的专业实践操作能力及创新、创业能力获得很大的提升. 学生通过大量实验实践已开发出“低醇啤酒”、“石榴酒”等酒类品种.
2.3 开展丰富多彩、卓有成效的课外创新创业实践能力训练
在学生进行正常的课堂实验实训之外,要求并鼓励学生积极参与课外创新、创业的学习和培训活动,包括生物科技节、实验技能大赛、创新创业实践科普讲座、创新创业实训项目和生物工程产品制作大赛等. 例如,生物工程专业学生开发出新型酸乳、发酵红曲和药用植物功能性食品等项目作品. 课外创新创业实践能力训练在培养和提高学生的创新意识、创新能力和创业精神方面起到积极的作用. 比如,2018年,生物工程专业学生获得第二届全国大学生生命科学竞赛三等奖2项,优胜奖1项;2019年,生物工程专业学生获得国家级大学生创新创业训练计划项目近10项.
2.4 加强企业生产实践实习,掌握实际生产流程和工艺,提高创新创业能力
2.4.1 加大生物工程专业校外企业实习基地建设
校内实验室教学与实际生产有很大的距离,局限性较强,而建设高质量的校外企业实习基地是加强实践教学环节、提高创新创业能力的重要途径之一[13]. 生物工程专业现有的校外企业实习基地虽能满足大部分学生的专业实习要求,但是还需拓展新的高质量实习基地. 近2年,生物工程专业已与丰原集团、统一集团、吐露港生物科技有限公司、华润金蟾药业和皖北药业等企业签订实习基地协议书并已派送学生实习. 同时,生物工程专业将进一步与相关企业建设校企联合实验室,结合企业需要的最新研究技术和发展方向,制定专业实习实训内容,使实践教学更贴合生产实际.
2.4.2 实行专业教师、企业高级技术人才“双师型”教学
校内专业教师和企业技术人才在理论研究与生产实践方面各有优势. 生物工程专业聘请校外实习基地企业的高级技术人员作为兼职教师,同时鼓励校内专业教师到企业学习一线生产实践经验,对生物工程专业学生实行校内专业教师、校外企业高级技术人才“双师型”教学,取得很好的效果. 生物工程专业已聘请华润金蟾药业、安徽科宝生物工程有限公司、丰原集团和吐露港生物科技有限公司等企业的技术总经理担任兼职教师,使学生学好理论知识的同时,又可以提高工程素质.
3 结语
以创新创业能力和素质的提高为导向,在实验实践教学方面进行多方面有益的探索尝试. 培养方案和教学大纲的修订和完善;改革和优化课堂实验、实训教学环节;开展丰富多彩、卓有成效的课外创新创业实践能力训练;加强企业生产实践实习,掌握实际生产工艺和流程等. 教学实践表明,这些改革和探索在培养和提高生物工程专业学生的创新创业思维、能力和素质等方面取得较好的效果,并可为其它专业学生创新创业能力和素质的培养和提升提供借鉴.