地方本科院校生物化工大实验课程改革

刘晓霞，罗小芳，廖云辉，王宗成，覃佐东 (湖南科技学院化学与生物工程学院，湖南 永州 425199)

0 引言

自2015 年教育部、国家发展改革委和财政部联合印发《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》以来，地方高等院校向应用型转变已正式进入实施阶段。地方本科院校承担着为地区及周边区域经济提供技术服务和应用创新型人才培养的任务，如何树立高素质复合应用型人才培养的理念和探索符合地方区域产业结构和行业特色发展需要人才的培养模式已迫在眉睫[1]。当前，已建成的大规模高等教育体系在推动我国的现代化建设过程中起着重要的作用。随着经济的快速转型发展，使人才供需结构发生重大的变化，经济结构进行了调整，产业升级的步伐不断加快，推动了社会文化建设的不断进步，尤其是实施的创新驱动发展战略，这使得高等教育的结构性矛盾日益凸显，存在毕业生就业难、就业质量低等问题。而生产服务于一线紧缺的复合型、创新型和应用型人才的培养的体制机制仍需要继续完善，人才培养的结构和质量与产业升级和经济结构调整的要求需要继续适应。因此，只有找准转型发展的突破口和着力点，才能增强地方高校服务区域经济社会发展的能力。随着生命科学技术的不断突破，为人类面临的食品、能源、资源、环境和健康等重大问题的解决提供了积极有效的措施，因此，国家和地方政府都已将生物产业作为未来经济发展的主导产业[2-6]。近年来，生物技术产业在全球的产值成倍数增长的趋势，而我国特别是改革开放以来其发展已进入了一个崭新的阶段，这使得对生物工程相关专业应用型人才的需求不断增加[7]。因此，地方本科院校生物工程专业应用人才培养的目标是：依托原有生物工程专业优势，结合地方特色资源，注重生物工程理论知识与地方区域产业结构和行业特色相适应的应用能力的培养，使得培养的人才能在地方经济社会发展和产业改造中发挥作用。

生物化工是生物技术、化学和工程学等多个学科交叉融合研究领域，是有生物体或者具有生物活性的物质参与过程中的基本理论与工程相关技术[9-10]。它是一级学科化学工程与技术重点发展的二级学科分支之一，在实现生物技术产业化的过程中起着重要作用[11-13]。实验教学不仅是理论课程内容的拓展和延伸，更是高等院校生物工程专业高素质综合应用型人才培养的重要环节之一。实验课形式的实践教学通过培养学生实验操作技能和发展能力，强化理论教学与实验实训教学的结合。生物化工大实验是对学生进行生物化工领域基础知识和专业技能的系统性训练，以往的课程内容设计存在创新乏力、跨学科交叉不足和科研与教学融合少等现象，导致课程教学和专业建设难以反映学科发展的前沿，不能更好适应区域经济社会发展对复合型应用人才的需求。人才培养模式的变革是地方本科院校向应用型转变的核心，而教学内容的设计是人才培养模式变革的关键因素之一。我校为地方本科院校，结合永州丰富的农业资源形成有地方特色的教学与科研体系是我校向应用型大学转变的关键。本文以生物工程专业的生物化工大实验教学为例，探讨基于课程内容设计的地方本科院校应用人才培养的教学改革。

1 地方本科院校生物实践教学现状

专业实验教学是实现培养高素质综合应用型人才教学目标的重要载体，然而“实践操作能力差”是目前地方本科院校生物类毕业生普遍存在的问题，除受实验条件、学生实践操作机会少和师资交叉整合不够等客观因素影响外，其课程内容的设计也存在很多问题，主要包括：(1)实验教学条件落后于实际教学的需求。部分教学仪器设备陈旧和不足，现有的教学设备和耗材不能满足实际教学的需求，导致实验课多为教师的“演示课”，学生自己动手操作的机会很少。(2)教学大纲制定不合理，存在与实际教学相脱离的现象。部分实验项目的内容充实，受实际的实验教学条件所限不能完全开出，有些实验内容简单，计划课时超出实际教学时，致使学生动手和科研能力的提高效果有限。(3)学生考核机制不完善[14-15]。以学生实验报告和平时考勤作为学生实验成绩的主要评价指标的方式缺乏相对客观性，部分学生做实验时不认真、学习态度不端正，实验报告存在抄袭和撰写不规范的现象，导致实验成绩得分高而实践动手操作能力差的情况突出。

2 生物化工大实验教学改革的探索

针对课程内容的设计存在的问题，结合自身的教学实践，我校生物化工大实验课程进行了5 个方面教学改革的尝试。

2.1 更新教学内容，完善课程结构

生物化工是以实验研究为基础，通过实验教学使学生不仅能巩固和强化所学习的专业理论知识，还能提高基本实验操作、综合分析和解决问题的能力，进一步培养创新性思维。以往生物化工大实验的课程内容设计缺乏整体连贯性和实验项目更新不及时，滞后于地方生物产业的发展，限制了学生实践动手能力和创新性精神的培养。为使实验教学内容与应用型人才的培养相契合，我校组织生物学、医药学和化学等专业的教师共同编写实验教材，将教师的最新科研成果融入到实验课程内容设计中，通过结合地方特色生物资源构建以突出基础、注重实践操作能力和科研素质培养为特点的课程体系，引入生物学领域的新技术和新方法，激发学生对生命科学探索的兴趣和爱好，使学生尽快掌握专业前沿知识。

2.2 充分利用现有实验教学条件，体现地方特色

将教师的科研与专业实验课程相结合是地方本科院校综合应用型人才培养的基本方式，这不仅能在充分利用学校现有的硬件条件下保证实验课程教学内容的先进性及新颖性，还能使教师和学生共同组合成一个致力于寻求科学真理的学术共同体。永州是湘南地区的农业大市，拥有丰富的生物资源，在实验内容的选择上立足于永州地方特色资源，开设的生物多肽活性研究、生物多肽洗手液的制备、葛根素的提取和纯化、葛根素的改性研究实验、酵母发酵过程中培养参数的测定、油茶果壳中纤维素的提取和生物质材料的制造与分析等都是源于教师的省部级以上研究课题的科研成果。通过结合地方特色资源与教师科研协同培养应用型人才，不仅能解决实验室仪器设备不足问题，还能提高学生的学习兴趣。

2.3 跨学科教师承担教学，丰富教学手段

以往的生物化工大实验都是由生物专业的教师承担教学，所开设的实验内容较单一，验证性实验较多，综合性和设计性实验项目少，导致学生缺乏学习积极性，教学效果较差，束缚了学生主动学习能力和创新性能力的发展。因此转变教学方式，启发学生思维、激发主动探索、提升实践操作能力和综合素质是当前生物化工大实验的当务之急。我校建立以学生为主体的“学生自由选择+自主设计+分组讨论+综合训练”教学模式，并组织拥有生物学、医药学和化学等相关研究背景的教师团队承担生物化工大实验的教学，打破不同学科间的壁垒以丰富学生的知识层面，全面开展实验项目的理论和实践教学，提升学生的综合应用能力和人才培养的质量。

2.4 合理分组，提高教学和科研水平

生物化工大实验教学采用分组的方式进行，现有的班级人数一般在30～45 人左右，单凭一位教师指导不过来，导致实际教学效果不理想。我校充分尊重学生意愿，由3～4 个学生自愿组成一个实验小组，最后在小组的基础上将整个班级分为2 个大组，分别由不同专业背景的教师共同交叉指导。除开设相同实验内容的项目外，开放性实验项目学生均以小组为单位组合成一个小型科研团队进行自主选题，在教师指导下学生进行合作调研、利用网络和图书馆进行相关文献资料的查询、分析整理归纳所搜集的文献资料、提出实验设计方案、动手完成实验、对实验结果进行分析与讨论、规范撰写实验报告和研究论文等学习过程。通过开放实验项目的师生互动讨论、方案的构思与设计、实验操作的开展、结果的分析与讨论、实验报告及研究论文的撰写过程，引导学生主动去学习，使学生对待生物化工大实验课程由“要我学”转变为“我要学”，提高学生的学习积极性、科研能力和团队合作精神。

2.5 完善考核机制

结合我校生物化工大实验的教学实践情况，完善并形成科学的平时成绩(60%)和期末考试成绩(40%)的课程成绩评价方法。实验报告是一种用于描述、记录整个实验开展的过程与结果的科技文体，同时也是平时成绩的重要组成部分，其评定主要包括实验报告的撰写是否认真规范、客观记录实验结果和撰写实验讨论等基本内容。平时成绩的考核除实验报告外，还增加开放实验项目的报告答辩及可行性分析等方式，通过组内自评和组间互评等多种评定方法相结合促进学生学习形式的多样化，转变学生的学习态度。期末考试由理论和操作考试两个部分组成，并采用随机抽取考题的形式。理论考试以实验小组为单位随机抽取2 项简答题，组内同学共同讨论完成考题作答，按分组打分；操作考试每人完成1～2 项实验基本操作，根据每个学生操作的熟练程度及实验结果记录与分析给予打分。通过期末考试，使学生对生物化工大实验课程的基础理论知识和操作技术起到巩固的作用，学生的应用能力得到一定的提升。

3 教学实践效果

3.1 丰富学生的知识层面，提高学生利用理论知识分析和解决问题的能力

跨学科教师承担教学后，生物化工大实验打破了不同学科之间的界限，将生物学、医药学和化学等专业的科学和思维方法相融合，体现了多学科的知识和技能的交叉及综合运用，使学生在碰到实践问题时思维不仅局限于某一门课程或学科领域，从而更利于形成生物技术、化学和工程学的整体概念。特别是在开放性实验项目的自主选择上，学生要对项目从团队的协作、资料的查阅、方案的设计、可行性分析、项目的开展、结果的分析与讨论、实验报告和研究论文的撰写等整个学习过程涉及的相关理论知识需有深入理解，才能制定合理可行的实验方案，以提高学生分析和解决问题的综合能力。

3.2 激发学生的科研兴趣，促进创新性应用人才的发展

生物化工大实验的教材是由我校教师编写实验教材，开设的实验内容源于教师的省级以上科研项目，同时结合地方特色生物资源，学生主动学习积极性很高，由原来的“要我学”转变为“我要学”。在实验课程结束后，部分学生对科研产生了极大的热情，主动联系任课教师进行后续的研究。学生通过实验课程的学习进行举一反三，对生化产品开发和生产的过程有了感性的认识，为毕业后从事生物专业相关工作打下良好的基础。

3.3 初步建立了教师科研与专业实验水平相促进的模式

生物化工大实验开设的专业实验内容都是建立在教师科研课题的基础上，由于任课老师对实验项目内容和学科研究前沿非常熟悉，在指导学生实验过程中对学生可能会出现的各类问题有充分把握。通过与学生的深入探讨，引导学生发现、分析和解决问题，从而提高实验课程的教学效果。另一方面学生在参与教师的科研项目工作中，随着实践操作的进一步深入新问题将不断呈现，由此激发学生获取新知识和探索科学奥秘的热情，对专业实验课程的教学也起到了事半功倍的效果。

4 结语

我校通过生物化工大实验课程内容设计的教学改革，构建了培养服务地方区域经济社会发展的创新型应用人才的课程体系、教学内容、技术操作和方法。综合性、设计性和开放性实验项目的开展突出对生物工程专业学生创新思维、实践动手能力、分析和解决问题等综合素质的培养，拓宽学生自主学习的领域和践行以学生综合能力培养为核心的教学理念，进一步推动我校向应用性大学建设的转变和人才培养质量的提高。尽管我校生物化工大实验的课程改革取得了一些经验但教改的路程还很长，仍需在教师自身的专业水平和业务能力的提高以及生物专业实验室的硬件设备条件完善的前提和保障下，通过不断研究与实践，探索出适合我校生物工程专业特色的对学生综合应用能力培养的教学模式，以满足现代生物产业对生物工程专业人才的需求。