生物工程专业综合改革举措的探索与实践

刘佩勇　崔振波　亓红强　曹成有　黄学石　姜楠　王笑语

摘  要：东北大学生物工程专业经过几年的办学实践，探索通过教师开展科学研究、完善培养方案，并结合大学生创新实验项目推动创新人才培养的模式，全面深化改革、提升办学质量，实现了科学研究、人才培养和科技创新培育的有机结合。以“全程导师制”为主线，设计开展了以“育苗计划-苗圃计划-青林计划”为主要内容的系列大学生创新实验项目。以“生物科学与工程实验教学中心”为主体，以“立德树人”为根本，依托学院5个研究所的科研优势和师资力量，建设完成了适合学生创新能力培养的产学研创新实践平台。形成了具有东北大学特色，且充分体现“三全育人”综合改革思想的递进式、立体化、全方位创新人才培养模式，提高了创新人才培养质量。

关键词：生物工程专业;综合改革;创新人才培养;教研融和

中图分类号：G642 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）07-0131-04

Abstract： Bioengineering major of Northeastern University has explored the mode of promoting the cultivation of innovative talents through scientific research and improvement of training programs by teachers， and combined with innovative experimental projects of college students， comprehensively deepening the reform and improving the quality of running schools after several years of practice. The organic combination of scientific research， talent training and scientific and technological innovation cultivation has been realized. Based on the "whole-course tutorial system"， a series of innovative experimental projects for college students were designed and carried out with the main contents of "Seedling-Nursery-Green Forest plan". Based on the scientific research advantages and teachers' strength of the five institutes of the college， a practical platform for innovation of production， education and research is built. It has formed a progressive， three-dimensional and all-round innovative talent training mode with the characteristics of Northeastern University， and fully embodies the comprehensive reform thought of "Three Complete Eucation"， which improves the quality of innovative talent training.

Keywords： Bioengineering major; comprehensive reform; innovative talent training; teaching and research integration

2018年6月教育部在四川成都召开的新时代全国高等学校本科教育工作会议强调，要坚持“以本为本”，推进“四个回归”，把人才培养的质量和效果作为检验一切工作的根本标准[1-2]。

东北大学生物工程专业一直坚持以培养高质量创新研究型复合人才为长远发展目标，把内涵发展、提高人才培养质量作为专业发展的主线，以创新人才培养为根本，以学科建设为龙头，以队伍建设为关键，以科学研究为支撑，开展多方位的综合改革举措，全面深化改革，提高办学质量和创新人才培养质量。

生物工程专业隶属于生命科学与健康学院。2001年招收首届本科生。2003年獲得生物化工二级学科硕士学位授予权，2011年获得生物学一级学科硕士学位授予权，可以在生物医学工程一级学科和化学生物学二级学科招收博士研究生。生物工程专业所在的生物学学科被列为东北大学“双一流”重点建设“高原学科”。生物科学与工程实验教学中心2017年被评为“辽宁省级实验教学示范中心”，生物工程专业2018年被评为“辽宁省高等学校创新创业教育试点专业”，2019年被评为“辽宁省高校一流本科教育示范专业”。

一、吸引优秀生源的制度和措施

（一）实施创新人才培养计划

注重专业素养目标和创新能力培育，现已建成“播种计划”（侧重：专业兴趣引导）、“苗圃计划”（侧重：学科技能培养）、“青林计划”（侧重：高素质拔尖人才选树）递进式立体化培养模式。激发学生专业兴趣、挖掘学生创新精神、提升学生实践能力。

（二）实施优秀学子奖励计划

专业设立《生命科学与健康学院学院奖学金》，每年拨款15万元奖励优秀学生。奖学金包含个人奖8项，集体奖6项。以评奖评优为杠杆，最大程度激发学生主观能动性，营造浓厚的专业学习氛围。

（三）实施本科生海外交流计划

专业在学生培养中注重与国际接轨，目前正与日本北海道大学、长浜生物科学与技术大学、韩国中央大学等国际名校洽谈本科生联合培养项目，优秀学生有机会在本科阶段直接赴海外合作大学学习。

（四）实施本科生全程导师制

专业充分发挥教师在学生培养中的主导作用，促进学生全面发展和个性化培养，从2013年开始实施“全程导师制”，即大学一年的班导师、大学二年的创新实验项目导师、大学三年的科研技能训练导师和大学四年的毕业论文导师。专业100%的教师参与到本科生全程导师制，全程化、个性化订制成长菜单助力学子成长成才。

二、教研融和为本科教学提供有利资源

坚持科研“反哺”教学模式[3]，把科学研究成果和平台转化为本科教学和创新人才培养的有利资源。

（一）把先进科学研究成果应用于专业课程

生物工程专业一直坚持在专业课的讲授环节实施科研“反哺”教学模式，授课教師把自己科研领域中最新的科研成果引入到课堂教学过程中，不断更新教学内容，让学生能够了解到最新的科学研究前沿。同时结合“全程导师制”的各个环节，把授课内容与创新实验项目和毕业论文内容相结合，使课上学到的知识与创新实验项目或者毕业论文内容全部融会贯通。

（二）把先进科研技术应用于学生实习实践环节

在学生实习内容的设计上充分践行科研“反哺”教学的理念，围绕应用型创新型人才培养目标，构建基于科研“反哺”教学的实习实践模式，以教师成熟的科研项目为突破口，在实践基地进行整个生物产品的下游生产与开发，形成一个有序、完整的生物工程体系。目前实训基地承担的生产实习实践任务生产工艺为微生物药物研究所团队开发的“放线菌（Streptomyces Vinaceusdrappus）发酵生产疏螺体素”，具有工艺先进、周期适中、产品应用潜力大等优点，在实习环节成功运行5年度，实习效果显著。

同时微生物药物研究所团队还指导学生完成大学生创新实验项目，成功研发出酵素酸奶、6种果味儿酸奶和功能型枸杞酸奶。

（三）利用科研资源建设校内创新实践基地子平台

充分利用学院各个研究所的科研环境优势，为生物工程专业学生选派优秀的师资力量担任指导教师，搭建科技创新子平台，为学生构建一个范围更广，领域更多的学科交叉的创新基地，为培养学生的创新意识、创新能力和创业能力提供重要的条件保障，实现课内知识与课外科研成果的有机结合，促进和支持学生的科学研究、发明创造及创新实践活动，充分发挥学生的创造潜能。

从2013年至今，依托学院5个研究所的大学生校内创新实践基地子平台，已经指导学校“国家大学生创新实验项目”、学院“绿谷”基金“苗圃计划”、“育苗计划”和“青林计划”系列创新实践项目共71项，发表高水平学术论文共37篇（其中SCI论文17篇，单篇影响因子最高为7.476），获得国际比赛金奖3项、银奖2项、铜奖各1项，最佳海报奖1项，国家级比赛奖项11项，省级比赛奖项6项。

三、传统专业改造及新兴专业建设

为了适应社会对生物工程专业人才的需求和学科发展需要，在2013级的生物工程专业培养计划中，除了传统的“生物技术”专业方向之外，还增加了“生物医学”、“生物制药”两个培养方向，并开设了与“生物医学”方向相关的专业课程如神经生物学、干细胞与组织工程、生理学、病理学、病理生理学、解剖与组织胚胎学及配套的实验课程;开设了与“生物制药”方向相关的专业课程如药剂学、药理学、药物化学、药物分析技术及配套的实验课程。

通过设定不同的专业培养方向，学生可以根据自己今后的就业去向和科研兴趣选择不同的专业选修课，拓宽了学生选课的知识面;同时也带动了不同专业学科方向的发展，为“新医科”[4]的建设工作奠定了坚实的基础。

2018年，依托生物工程专业的建设基础申报并成功获批了“生物制药”专业，将于2019年9月正式开始招生。

四、加强专业思政、课程思政建设

习近平总书记在2016年12月召开的全国高校思想政治工作会议上指出：要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[5]。

（一）专业思政、课程思政建设的措施

近年来，生物工程专业紧紧围绕“立德树人”这一中心环节，积极探索思想政治工作新路径，搭建实践载体，创新活动形式，打造出“‘三全育人理念下本科生全程导师制思政育人模式”，增强思想政治工作的针对性、实效性。在坚持“全员、全过程、全方位”育人理念的基础上，构建“红色基因计划+学风引领计划+科研育英计划+栋梁助力计划”思想政治工作格局，建设以“思政导师、学业导师、科研导师”为主体的“三全”育人导师队伍，指导“基因传承”“基因表达”“学业起航”“学业护航”“学业领航”“播种计划”“苗圃计划”“青林计划” 等八项工作载体。通过开展品牌活动，不断提高学生思想水平、政治觉悟、道德品质、文化素养，为国家和社会培养出具有国际视野的生命科学领域拔尖创新人才。

专业结合导师日常工作特点，设计出“思政导师天天见、学业导师面对面、科研导师授经验”的工作模式，全程导师队伍在培养学生成长成才的过程中相互协作，发挥合力，确保“三全”育人工作成效。思政导师强化对学生的思想理论教育和价值引领，确保人才培养的目标走向。学业导师深入进行素质教育，促进学生全面发展，保证人才培养的良性产出。科研导师以专业塑形、引领为抓手，使学生专业知识与技能不断锤炼提升，为拔尖创新型人才培养提供保障。

生物工程专业积极开展“课程思政”课程建设，每年修订培养方案和课程教学大纲。课程思政内容融进培养目标、毕业要求，具体落实到每一门课程教学目标、教学大纲、教学设计，形成环环相扣、紧密支撑的课程思政育人体系，坚持价值引领与知识传授相结合，不断加强学生实践能力、研究能力、创新能力、道德情操等关键目标培养。全面动员，本着多层次、多类别、多类型覆盖的原则，将课程思政融入到专业基础课、专业课、实验课等各种类型的课程中，将课程思政覆盖到本科生不同层次课程中。

（二）專业思政、课程思政建设的效果

通过近5年的实践，专业思政和课程思政建设已初见成效。如暑期社会实践团队获评团中央“好团队奖”，生物工程所在的生命学院分别被评为“沈阳市暑期社会实践先进集体”1次、东北大学“社会实践优秀组织单位”2次，“旧物新爱”公益项目被评为中国大学生社会公益奖-特别奖，本科生党支部先后获得沈阳市教科系统“六好”党支部，学院团支部获评辽宁省书香团支部，东北大学五四红旗团支部等称号;本科生就业率均达到了100%，出国、升学率达67.3%，专业班级多次获得东北大学先进班集体标兵;先后有200余名本科生和68人次科研导师结对子，“播种计划”“苗圃计划”“VMP科技陪计划”分别获东北大学创新创业品牌活动奖;专业学生的国际学术竞争力和创新能力大大提高，本科生获省级及以上竞赛奖励97人次，其中获国际级奖励25人次、国家级奖励51人次、省级奖励22人次，有3人先后获得东北大学“校长奖章”。本科生参与到创新项目比例达到67.7%。2015级本科生郑少钦创新团队受到阿尔茨海默症国际会议邀请，2018年7月赴美国芝加哥参加会议，并做了专题学术报告。2017级本科生受英国皇家工程院邀请，于2019年9月赴英国伦敦参加第四届全球重大挑战论坛并在大会上进行报告。

五、全面深化教育教学改革

（一）重视双语教学和全英文教学，努力培养适应国际竞争的高素质人才

为实现高水平研究型大学办学目标，培养具有国际视野和国际竞争力的高素质人才，生物工程专业从2001年招收第一届本科生开始，就为学生开设了双语教学课程《普通生物学》。此门双语教学课程在2007年被评为“东北大学质量工程建设双语教学示范课”、2017年被评为“东北大学精品骨干课程”。从2012年开始在培养方案中又增设了一门《遗传学》双语教学课程，同时也增设了《专业外语》和《现代生命科学进展》2门全英文课程。

（二）加强实验课程信息化建设，打造线上线下混合式实验“金课”

与高等教育出版社合作，参与教育部国家级实验教学示范中心联席会生物科学与食品组组织的《生物学实验基本技术与方法数字课程》建设工作，目前已经完成二期视频录制，计划9月份正式出版。通过挑选覆盖广、操作性强的生物工程专业典型实验课程，录制数字化课程视频，结合实验教学信息化管理平台，打破预习+实验+实验报告传统实验教学模式，让学生实现课前线上预习、效果检测，课堂独立完成实验操作，发挥主观能动性，课后线上提交实验结果、线上测试等一系列教学过程。全力建设线上线下混合式实验“金课”模式。

实验课堂上合理利用信息化教学工具，不仅可以节省老师备课、教学时间，也可以提高老师的教学水平，帮助学生快速掌握知识点。打造实验教学线上线下混合式“金课”，贯彻落实2018年全国教育大会精神，以及教育部新时代全国高等学校本科教育工作会议要求，深入推进“互联网+高等教育”，以教育教学模式的深刻变革推动高等教育变轨超车，大力推动现代信息技术的应用切实提升课堂教学效果。

（三）构建全新实践教学体系，全面培养学生科技创新和实践能力

在课程设置中专门设计了“创新技能训练”（实验室仪器设备使用技能及实验技能培训）、“科研技能训练”（科学研究工作中相关的科研思路、实验方案设计、英文文献阅读与写作等）、“毕业论文综合训练”（开展毕业论文相关的文献查找与阅读、写作技巧与规范、数据处理、结果分析等）系列课程，让学生在大学期间有充足的时间接受实验技能训练和系统的科研能力的培训。

（四）增设新知识课和专题课，培养掌握新知识和技术的高层次创新人才

为了让学生了解和掌握生物工程发展的前沿，在培养方案中增加了新知识课程如《分子影像学》《波谱学》《肿瘤靶向治疗》《现代药物分析技术》等，把发展比较成熟的新知识和新技术通过选修课的方式引入课堂;而专题课主要是将最新的研究成果和方向，以讲座的方式介绍给学生，让学生了解学科的发展前沿，如《现代生命科学进展》《企业专题讲座》等。以上课程的增设为培养创新型人才和研究型人才奠定了坚实的基础。

（五）开展院级实验教学改革立项，提高实验教学质量

在课群基础上进行实验教学研讨，确定实验教学改革方案，在学院层面出台实验教学改革鼓励政策，开展了2018-2019年院级实验教学改革立项项目建设工作。经过项目负责人申报、学院审核，学院批准资助“基于生命科学发展创新的生物化学实验教学改革与实践”等12项实验教学改革项目。在经费允许的情况下，计划每年都开展此项工作。

（六）开展虚拟仿真实验项目平台建设

2018年，生物工程专业获批“中央高校改善基本办学条件专项项目”《生物工程专业上、下游技术虚拟仿真平台建设》1项，从2019年开始开展虚拟仿真平台的建设工作。该平台从分子克隆和基因表达开始，经由发酵工艺流程，到产物的分离纯化及检测应用，涵盖了所有生物工程上游和下游的经典实验技术。该虚拟仿真实验平台将弥补国内虚拟仿真实验项目单一重复建设的缺陷，实现虚拟仿真实验项目在一个平台中的系统和整合;同时还可以预留出符合个性需求的项目端口，实现虚拟仿真资源的开放共享。

六、其他资源建设情况

1. 生物工程专业现有相关纸质图书35650册，图书馆购入了SCI、IEL、Elsevier、Ei Village、Springer Link、CNKI、超星、万方等120个数据库平台，包含中外文数据库287个，形成纸本文献和电子文献资源相结合的复合型资源体系，为生物工程专业学生学习、借鉴和掌握专业知识提供有力支撑。

2. 生物科学与工程本科实验教学中心生物信息学实验室配置独立服务器组件的局域网，拥有生物学常见的图像分析软件、分子优化和分子对接软件、图形工作站等软件资源。

3. 生物科学与工程本科实验教学中心拥有国内先进的多媒体显微互动成像系统。该系统能够把31套显微成像系统有机整合到同一个局域网内，教师端和每一个学生端均成为相对独立的强大的图像处理单元。各单元之间实现互联，通过互动教学软件进行设备组织与课堂教学，实现了全面的图像数据共享和灵活的教学交流。

4. 生物科学与工程本科实验教学中心专业信息化管理平台建设工作已经正式启动，计划2019年10月完成。建成后能够实现课程全程化管理、实验室开放管理、预约管理、耗材管理、仪器设备管理、安全管理、虚拟仿真资源管理等在线学习和管理功能，可以实现手机客户端同步进行在线数字化课程资源学习。

七、结束语

通过多年的专业办学，尤其是2013年6月专业所依托的生命科学与健康学院成立之后引进和培育了中组部“千人计划”、教育部“长江学者”特聘教授、中组部“青年千人计划”、教育部“新世纪优秀人才”等一批高层次人才和学科水平的迅速提升，使得生物工程专业在创新人才培养方面形成了明显的办学优势和办学特色。以“生物科学与工程实验教学中心”为主体，依托学院5个研究所的科研优势和师资力量，以“全程导师制”为主线，以“国家大学生创新实验项目”和学院“绿谷”基金资助的“播种计划”、“苗圃计划”和“青林计划”系列创新实践项目为载体，形成了具有东北大学特色的充分体现“三全”育人综合改革思想的递进式、立体化、全方位创新人才培养模式，建设完成了适合学生创新能力培养的产学研创新实践平臺。

参考文献：

[1]坚持以本为本 推进四个回归 建设中国特色、世界水平的一流本科教育，新时代全国高等学校本科教育工作会议[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201806/t20180621_340586.html

[2]《关于深化本科教育教学改革 全面提高人才培养质量的意见》教高[2019]6号[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191011_402759.html

[3]栗孟飞，张真，孙萍，等.科研反哺综合模式在生物分离工程教学中的应用[J].生态学杂志，2020，37（2）：110-112.

[4]加快推进教育现代化实施方案（2018-2022年）[EB/OL].http：//politics.people.com.cn/n1/2019/0224/c1001-30898641.html

[5]习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-09（01）.

基金项目：2016年辽宁省级本科教学改革项目“东北大学生物工程专业大学生创新创业项目选育基地建设的研究与实践”（编号：UPRP20160121）;东北大学2019年度本科教育教学改革专项项目重点项目“线上线下混合式实验教学金课建设”（东大教字〔2019〕39号）;东北大学2020年度本科教育教学改革专项项目重点项目“提升学生实验环节自主学习能力——数字化课程与实验教学信息化管理平台深度融合”（东大教字〔2020〕5号）

作者简介：刘佩勇（1975-），女，汉族，吉林辉南人，博士，副教授，生命科学与健康学院副院长，生物科学与工程实验教学中心主任，生物技术研究所党支部书记兼副所长，研究方向：生物控制及环境保护生态学。