基于卓越工程师计划的生物工程专业人才培养模式探索与实践

蔡 悦，常 飞，夏 明，张 凝，王储炎，吴茜茜

（合肥学院生物食品与环境学院，安徽 合肥 230601）

目前，我国已进入新型工业化建设的关键时期，面临世界范围内新一轮科技变革和产业革命的严峻挑战，需要通过进一步深化改革推动技术创新，进而引领产业的转型升级。因此，党的十八大做出了创新驱动发展、建设创新型国家的战略部署。为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》，实现我国从工程教育大国向工程教育强国转变[1]，教育部于2010年启动“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）[2]。卓越计划旨在基于高校与企业深度合作的基础上，培养一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高素质复合型工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源基础[3]。

合肥学院被誉为中国高等教育改革的“小岗村”，在应用型人才培养和应用型高校建设方面发挥了重要的示范引领作用。2014年，学校被推选为全国应用型本科高校专门委员会副主席单位、长三角地区应用型本科高校联盟主席单位和安徽省应用型本科高校联盟常任主席单位。长期以来，学校树立了“工程化为中心，应用型为导向，校企实践互动”的教育教学理念，紧扣“地方性、应用型、国际化”办学定位，借鉴德国应用科学大学培养应用型人才的成功经验，积极探索应用型人才培养模式，逐步发展出一条培养适应地方经济社会发展需要的高素质应用型人才之路。2010年成功入选教育部首批61所“卓越计划”试点高校，软件工程、机械设计制造及其自动化2个专业率先进入建设阶段。此后，自动化、化学工程与工艺和环境工程专业也相继进入实施阶段，“卓越计划”试点专业范围不断扩大。生物工程专业前身为中德共建的应用微生物专业，2000年开始招生（中德合作办学专业）。2008年获批国家级特色专业建设点、安徽省微生物学重点学科，2012年列入安徽省专业综合改革试点，2017年进入安徽省“本科第一批次”招生，2018年获批安徽省卓越工程师教育培养计划。以合肥学院生物工程专业为例，对卓越计划建设思路和实施方案进行综述，并分析开展过程中存在问题和实践对策，为深入开展基于卓越计划的应用型人才培养提供参考。

1 生物工程卓越计划建设思路

1.1 总体思路

随着学校高质量快速发展和教育教学改革不断深入，生物工程专业以“卓越计划”通用标准为基础，紧密结合学校定位及发展目标，围绕安徽省生物产业建设与人才重大需求，服务地方经济建设发展需要，培养德智体美劳全面发展，具有正确世界观、人生观和价值观，具备数学、自然科学、生物学与工程学基础知识，掌握生物产品大规模制造的科学原理，熟悉产品加工过程和工程设计等基础理论技能，能在生物制造和生物材料等领域从事设计、研发、生产与管理等复杂工程实践活动的应用型人才。学院坚持面向市场、服务发展、促进就业的培养理念，深化产教融合、校企合作[4]，先后与安徽华恒生物科技股份有限公司、安徽安科生物工程（集团）股份有限公司、合肥瀚科迈博生物技术有限公司和安徽中盛溯源生物科技有限公司等10多家相关企业建立了长期稳定的产学研合作关系。搭建“管理方式一体化、产学研一体化、实习就业一体化”教学模式[5]，鼓励学生在合作企业完成认知实习、毕业实习和毕业设计（论文）等实践环节，既培养学生实践能力，又为企业发展储备人才，调动起相关企业参与人才培养的积极性。同时，紧跟现代生物工程产业发展方向，关注合作企业对人力资源的需求，在校内培养时引入合肥市及周边地区生物工程、生物制药等高新技术企业项目，并贯穿到整个教学实践环节中。

1.2 进度安排

建设进度主要由准备阶段、分流培养阶段和总结阶段组成。首先，合肥学院生物食品与环境学院成立“卓越计划”校企合作领导工作小组，学习制订（修订）相关政策、项目配套措施，指导卓越计划项目实施。根据“卓越计划”建设的核心内容、关键问题到相关院校、行业、企业调研，结合工程教育认证标准、生物工程类教学质量国家标准及行业标准，共同研讨商定生物工程卓越计划建设总体思路。对项目总体目标进行分解和细化，把相关工作落实到具体负责人，从而建立合理有效的项目推进方案与阶段目标评价体系。在此基础上，针对进入“卓越计划”的学生制定相关培养环节的具体要求；监督教学计划的实施、管理，监控各教学环节，审核学生毕业资格等。同时，加强与行业内企业的交流与合作，与企业联合制定生物工程专业“卓越计划”人才培养标准，共同制订培养目标，共建模块体系和教学内容，为下一步实施培养过程、评价培养质量奠定基础，初步形成校企联合培养人才模式。

第一阶段完成后，生物工程专业在2019级2个班中统计以就业为目标的学生名单，并选拔15～30名学生，由领导工作小组审核批准后进入“卓越班”学习，上报学校备案并严格按照“卓越计划”进行培养。培养方式采用学校和企业联合培养模式，学习过程分为校内和企业2个部分，其中在校累计学习3年，在企业累计完成1年以上实践环节学习。卓越班在校期间，适当调整公共课时比例，调整部分专业基础课、专业课开课学期，整合实践性教学环节，主要包括认知实习、毕业实习、企业项目实训、毕业设计（论文）等，保证完成1年以上的企业培养环节[6]。通过与企业联合培养学生，不断完善模块培养目标、规范实践教学环节、注重工程实践能力提升，逐步建立完善的实践教学体系，形成一整套规范的卓越工程师人才培养模式。学院将在此阶段加强工程师资培训，强化“双能型”师资队伍建设。一方面，要求专业教师参与工程实践能力的培训，按计划选派核心模块教师在企业挂职至少半年；另一方面，从合作企业聘请工程管理和工程技术骨干作为兼职教师或企业导师，承担专业模块教学、指导学生实习实践和毕业设计（论文）等任务，以满足“卓越计划”人才培养的需要。

最后，对卓越计划项目实施的全过程进行总结，重点依据卓越工程师后备人才的培养情况，依据联合培养企业人士、项目参与专业教师及学生的反馈意见和建议，总结项目实施的经验及不足。通过建立毕业要求达成情况分析的学校内部评价机制和毕业生就业质量情况跟踪及校外相关企事业单位参与的外部评价机制，对“卓越计划”培养方案进行持续改进，并将经验向全校和全省推广。

2 生物工程卓越计划建设方案

按照教育部《关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》和《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》等文件精神，进行生物工程专业“卓越计划”建设。通过加强与企事业单位合作，结合生物类专业教学质量国家标准和行业企业标准，开展应用型专业、课程、师资队伍和人才培养体系改革，进行应用型人才培养模式探索与实践。

2.1 制定完善生物工程专业“卓越计划”培养方案

生物工程专业人才培养方案按照教育部“卓越计划”标准和生物工程类教学质量国家标准及相关行业标准来设计。以实现人才培养目标的“素质、知识、能力”三大要素为中心，设置相应的理论模块和实验、实践等教学环节。培养方案以教育部、合肥学院整体教育改革和发展规划为背景，树立“面向工程、面向未来、面向世界”的教学理念，充分利用学校多年来与德国应用科学大学全面合作和专业共建的优势，进一步落实“地方性、应用型、国际化”的办学定位。在具体制定时，以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，坚持生物制造、生物材料等专业方向，联合研究所和行业企业制定产教融合、学科融合的模块化人才培养方案。逐步形成多主体参与、产学研融合的协同育人模式，满足新兴产业和新经济需要的高素质工程师人才培养需求。

卓越计划人才培养方案修订示意图见图1。

图1 卓越计划人才培养方案修订示意图

2.2 改革专业课程体系

按照“卓越计划”实施方案，充分考虑行业对工程型人才需求的多样性，以强化工程实践、工程设计能力为重点，重构模块化课程体系和教学内容[7]。根据“卓越计划”主要目标，通过对行业企业岗位群进行深度调查研究，确定支撑卓越工程师应具备的专业能力，再将专业能力具体分解为不同的能力要素。对不同的能力要素进行优化组合，形成能力培养单元，以各个能力单元及其对应的要素（知识和能力）构建形成模块，并依据循序渐进的培养原则将若干个相关模块有机组合，构建“卓越计划”人才教育培养的模块化教学体系。在此基础上，借鉴德国应用型人才培养经验，系统推进生物工程专业教育教学改革，最终完成以产出为导向（OBE理念）[8]的模块化教学改革。实践教学是培养专业工程师的重要环节，是理论转化为实际生产力的重要途径。专业根据工程师后备人才培养的需要，以能力培养为主线，在内部优化的基础上将现有实践课程重新组合成有机结合、循序渐进、互相渗透的实践新体系。新模块全面开展项目式教学改革，减少验证性实验，增加综合性和设计性实验比例，并通过自主学习项目考查实践教学效果，在激发兴趣的同时提高学生实践能力[9]。着力推动基于问题、基于项目、基于案例等多种开拓性学习方法，毕业设计（论文）真题真做，训练学生创新实践能力。以强化学生的工程素质和工程实践能力为重点，努力培养有创新意识、适应行业发展需要的复合型现场工程师人才。

以模块池为载体的人才培养体系见图2。

图2 以模块池为载体的人才培养体系

2.3 提升实践条件，建立校企联合培养“3+1”机制

实践是工程的灵魂和根本，产学研结合是工程教育的重要特征和本质要求。在校内实践中，专业按照行业企业人才培养需求，以培养学生工程实践和工程设计能力为重点，合理整合实践教学资源，重构满足行业人才需求的实践教学体系。通过申请相应的实验室建设项目保证和提升实践条件，保证经费投入，逐步建立满足超前培养工程型人才的实践教学平台。校内实验室及其相应设备在数量和功能上应充分满足培养工程型人才的教学需求，安排专职管理人员保证实验室有良好的维护更新机制，方便学生使用。在实习和实训期间，通过预约的方式定期开放生物工程与技术虚拟仿真实验教学中心（平台），在明确学习任务后引导学生自主操作虚拟仿真软件。例如，土霉素生产工艺仿真、青霉素发酵工艺仿真等，有针对性地帮助学生了解生物制造领域涉及的工段和相应的生产工艺设备，通过提高感性认识，了解生产过程和仪器设备，为实践设计并完成培养目标奠定基础。构建“能力培养、虚实结合”的实践教学体系[10]，与实践基地共同规范模块教学计划、环节、方法、考核标准和评价机制等，确保不同层次、不同阶段、不同就业方向的实训要求。

“卓越计划”遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则，指导高校与企业在共同提出行业领域的人才培养需求，并通过多种合作途径联合培养人才，建立高校和企业共同制定人才培养目标、共同实施培养过程的新机制。行业企业深度参与培养过程成为“卓越计划”成功的关键[11]。经过多年不懈的努力，生物学院和生物工程专业已与多家行业内企业合作共建校企合作教育基地，并以此为契机积极开展产学研合作，努力探索服务社会经济发展和促进校企合作的人才培养新模式。本着“优势互补，资源共享，互惠双赢，共同发展”的原则，与企业联合制定“卓越计划”人才培养方案，共建模块化教学体系，企业深度参与培养过程并评价培养质量，采取多种方式培养现场工程后备人才。在生产许可的前提下，合作企业优先承担学校师生实习（实训）任务。企业提供的实习项目、岗位及工种等应与生物工程类专业一致或相近，具体人数根据岗位需求、学生情况等因素，由校企双方协商决定，尽可能让学生接触更多类型的生产管理、过程控制、质量监控和产品研发岗位，强化应用型人才培养。在项目建设过程中，逐步实现校企业务融合和文化融合，对集中性实践教学环节实施“企业化管理，市场化运作”的管理模式。在项目实施过程中，企业定期安排管理技术人员参与专业教学活动，逐步形成学校和企业共同培养工程实践型人才的新模式。

卓越计划采取“3+1”模式，学生在校累计学习3年，在企业累计完成1年以上实习、毕业设计（论文）等实践教学环节的学习。实习岗位采用专业统一安排或学生自行联系加专业审核的方式进行，要求必须与生物工程专业相关，同时要顶岗实习。卓越计划在大四学年采用毕业实习+企业项目实训的学习模式，安排学生在企业工作人员的指导下进入生产线操作，了解工作岗位特点，进行团队协作，进而加深对生产和技术实践的理解，端正学习和就业观念，培养学生的专业能力和探索精神，强化质量与职业意识。在实习结束后，根据培养要求鼓励学生继续在企业完成毕业设计（论文），完成“理论、实践、再实践”的过程。就是学生带着问题到企业实践，解决问题后再总结经验，并继续到企业进行创新。主要培养在现场从事产品设计、生产、运行和维护的专业技术人才，全面提升解决实际问题能力。学校帮助卓越计划专业建立持续改进机制，针对实践教学中存在的问题和薄弱环节，采取有效的纠正和预防措施，不断提升卓越班教学质量。生物工程专业将进一步加强与相关企业的产学研合作，向学校申报筹建嵌入式实验室建设项目，为开展实践教学环节提供保障，切实提升学生的工程实践能力和创新意识。

2.4 建设高水平的工程教育师资队伍

依据工程教育认证标准和新版国标要求，卓越计划高校要建设具有一定工程背景的高水平专、兼职教师队伍。为适应专业发展需求，专业建有一支理论联系实际，知识结构较为合理，以教授、博士为中坚力量，学术水平较高、治学严谨、思想活跃的教师队伍。现有教授5人，副教授3人，讲师8人，实验师2人，30%以上教师具有工程实践背景。

为保证“卓越计划”顺利实施，合肥学院生物食品与环境学院成立“卓越计划”校企合作领导工作小组，实施教师聘任上岗制度、教学研讨制度、青年教师试讲制度等。学院在经费上对挂职进修，从事产学研合作、工程设计与开发、社会服务等活动予以支持。鼓励教师参加实践教学方法和技能培训，提高教师教学水平和实践能力。通过引进人才和控制招生规模等方式保证卓越计划班生师比在15∶1以内。定期选送核心模块教师到合作企业挂职锻炼，完成企业实际项目，积累工程实践经验。同时聘请合作企业中政治思想好、业务水平高、责任心强的工程技术和管理人员担任校外兼职导师，负责理论和实践教学或指导毕业设计（论文）等任务，并参与制定实习方案、指导学生实习和管理等实践环节。实行校内、企业双导师制，进一步建设一支数量足够、素质优良、相对稳定的“双能型”教师队伍[12]。在此基础上，引导专业教师逐步形成稳定的科研方向，将科研与实践教学紧密结合，以科研促进专业人才培养质量。结合工程教育专业认证，明确工程认证标准的基本内涵、产出目标、支撑体系和评价机制，促使教师提高责任意识，理解专业认证和卓越计划的目的和联系，明确应承担的责任并进行持续改进。对专业教师的职务聘任与考核从侧重评价理论研究和发表论文为主，转向评价工程项目设计、专利、产学合作和技术服务等方面为主，以满足卓越计划和工程认证的基本需求。

3 存在问题

3.1 企业参与“卓越计划”的积极性不高

人才培养是高校义不容辞的责任和义务，企业则主要以营利为目的，通过提供产品或服务换取更多的收入。因此，如果不能把培养人才和获取利润间的关系梳理清楚，“卓越计划”将无法正常实施[13]。应当认识到，实施“卓越计划”对大多数企业没有吸引力和束缚力，大批学生到企业实践，反而给企业增加了管理和培训成本，还要承担责任风险，企业没有义务无条件地为“卓越计划”服务。因此，卓越计划是一项系统工程，必须理清培养后备工程师和企业间的关系，帮助企业解决人力资源的实际困难和问题，才会有后续有效的校企合作。

3.2 校企合作机制缺乏有效支持

企业没有为学校培养人才的义务，教育部或高校单方面提倡“卓越计划”，无法有效促进校企合作协同育人。卓越计划项目实施经费的主体来自学校预算内拨款，普遍存在经费投入不足的问题，这已经成为制约卓越计划进一步发展的瓶颈。在政策上，很多企业在参加卓越计划后无法获得财政金融政策支持，校企合作政策机制尚不完善，有些项目合作中产生的正常经费因缺乏政策依据无法使用。因此，单纯通过学校或教师社会关系达成校企间的合作是无法长久的，必须通过相关政策和机制来确保校企合作的正常运行，调动企业参与合作育人项目的积极性。这对企业自发自愿参与校企联合培养，以及教师和学生积极投入卓越计划至关重要。

3.3 师资队伍工程实践能力有待加强

尽管生物工程专业师资队伍实力较为雄厚，但是中青年教师的工程和指导学生实践能力还有待进一步提高。近年来，生物工程专业引进了一批年轻博士，其中很多是从高校毕业直接来学校就业，自身的实践能力还很欠缺，而且普遍缺乏工科专业背景，要想胜任卓越班学生综合工程能力的培养比较吃力[14]。

4 实践对策

4.1 建设校企合作实践基地

在卓越计划实施过程中，学校应以建立校企合作实践基地为契机，加强与工业企业界的合作，不断制定和完善管理体系，争取更多的激励政策和经费，形成基地和企业共同培养工程实践型人才的新模式。学校向合作企业优先推荐卓越班毕业生，企业优先录用毕业生，确保卓越计划可持续发展。在建设期内，将实践基地打造为培训实践技能、提升实践能力和指导创业就业的场所，与合肥学院共同培养社会和企业需求的，具有较高专业素质、较强综合能力的高级工程技术和管理人才。

4.2 完善多方参与的校企合作机制

卓越计划需要多个部分的理解和支持，政府、学校和企业等应联手筹措“卓越计划”的保障经费，抓紧研究制订鼓励行业企业人员参与卓越计划人才培养工作的政策，不断协同育人机制，从制度上约束和保障“卓越计划”的顺利实施。例如，德国通过制定一系列职业教育法律，从政策上保证校企合作的制度性，一方面在宏观上号召企业参与双元制教育；另一方制订具体的奖惩措施，保证企业参与教育的积极性和合法性，逐步促使企业转变观念，把培养学生当作日常事务的一部分。学校和企业之间相互扶持、共同受益，形成可持续发展的校企合作平台[15]。近年来，我国在推动高等教育改革及高校转型的过程中，发布了一系列的合作政策，但在教育教学改革的具体实施过程中缺少必要的法律保障，实际操作性不强。此外，参与企业也是校企合作经费的重要来源，可通过签订劳动协议形式，约定企业为顶岗实习的学生发放工资津贴等。高校还可以利用出色校友捐赠拓宽经费来源渠道等[16]。

4.3 构建具有工程背景的高水平专兼职教师队伍

学院应遵循“走出去，引进来”的原则，一方面加大应用型师资培养力度，按计划选派参与“卓越计划”教师到企业挂职锻炼，参与企业实际工程和研发项目，增强专业教师的工程实践能力；另一方面，聘请合作企业高级管理人员和优秀工程技术人员作为兼职导教师。明确外聘企业兼职教师的工作职责，如深度参与人才培养目标、规格、课程体系与培养方案的制定与修订，承担专业课教学任务或担任联合导师，负责指导、评价学生工程素质与能力培养质量，为专业教师开展企业管理、团队精神、职业生涯规划等方面的报告讲座等。通过“外聘内培”提高具有工程实践经历的授课教师比例。学校也应在经费上保证师资培训和企业联合培养等方面的支出，为通过卓越计划构建具有工程背景的高水平专兼职教师队伍提供切实保障。同时，继续拓宽专业实习实训渠道，形成一定数量、相对稳定的校内外实践教育基地，不断满足卓越计划人才培养和师资培训需求。

5 结语

当前正是国家与地方经济高速稳健发展时期，行业和企业对能够在生产、管理、建设等一线岗位，直接从事解决实际问题的高素质工程型人才的需求非常迫切。鉴于此，要求高校人才培养需与行业、企业结合，与地方经济社会发展需要结合。合肥学院作为地方同类高校第一方阵的“排头兵”，近年来持续探索“新型应用型大学”建设，积极改革应用型人才培养模式，围绕“卓越计划”的开展和实施做了大量创新性工作，在进行本科层次“卓越计划”建设中积累了较为丰富的经验。以合肥学院生物工程专业为例，系统阐述了卓越计划的建设思路和建设方案，进而分析存在问题和实践对策。生物工程专业将紧密围绕学校办学地位，借鉴德国应用科学大学培养工程师的成功经验，以实际工程为背景，以工程技术为主线，通过与企业密切合作，强化培养学生的工程实践和工程设计能力，努力发展应用特色鲜明的本科层次卓越工程师教育，促进卓越计划人才培养模式改革与创新。