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Discussion on Improving the Professional Knowledge of Bio-medical Engineering Students
BAO Xuan, CAI Li
(Anhui University of Chinese Medicine, Hefei 230012, China)
Abstract: This article takes the Bio-medical Engineering of Anhui University of Chinese Medicine Specialty as an example to discuss how to undergraduate professional knowledge from five aspects consist of orientation of market demand, basis of professional characteristics,post function as the goal, teacher's ability as a support and students' ability as a fundamental.Enable students to achieve full employment and perfect career.
Key words: bio-medical engineering;professional knowledge;medical imaging technology
作為一個理工醫相結合的高度綜合性邊緣交叉學科,生物醫學工程崛起于上世紀60年代,并從80年代開始,全球生物醫學工程醫療器械類產品銷售額每年保持6-10%的增長率,因而被譽為產業界的“常青樹”,是國民經濟可持續發展的生長點。如此大的規模和市場,對人才的需求自然不言而喻。所以,大多醫科類院校都開設生物醫學工程專業,由于是新開設的專業,難以在較短時間內形成一套系統的人才培養模式。這就造成了經濟社會的求賢若渴、高校教育的捉襟見肘、專業人才的鳳毛麟角互相矛盾的局面。所以,有針對性地作好思想教育疏導工作,并循序漸進地指導學生根據主客觀條件進行未來職業規劃,發揮學生主觀能動性,圓其成才夢,是新設專業的班主任、輔導員和任課教師以及學校各有關部門必須面臨的重要課題。
經過調查研究,學生在不同階段身心狀態的突出表現為:初期缺乏對專業的認知,導致思想困惑迷茫;中期課程學習任務繁重,導致心理壓力加大;后期就業前景不明朗,導致缺乏學習動力[1]。為了幫助學生消除以上的顧慮,本文以安徽中醫藥大學生物醫學工程專業為例,對如何使學生對于未來求業擇業有一個清晰而理智的認識作了探討。
1 以專業特點為基礎,培養什么人才
安徽中醫藥大學生物醫學工程專業(醫療器械方向)是一個集數學、物理學、計算機科學、信息技術以及醫學科學于一體的新興專業。所學跨學科的課程,既有醫學成像原理和電離輻射防護的知識,又有圖像重建算法和圖像后處理內容;既有理科工科知識,又有醫科內容。合理的教學計劃和科學的培養方式以具有堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專門知識、熟練的實驗操作技術,可以從事各類醫學影像設備的研制、開發、技術支持的復合型高級專業技術人才為培養目標,使畢業生具備在醫學影像技術及相關領域,從事產品研發、設計制造、經營管理、技術服務、教育培訓等工作的能力。
此外,當今的醫學影像學科向數字化、網絡化、融合化、標準化的方向發展,高級人才也要與時俱進,掌握專業國內外學術發展動態,富有科學思維能力,勇于在專業前沿領域探索與創新,應具有使用新型功能設備和應用新穎科學技術的能力。
2 以市場需求為導向,需要什么技術
醫學影像技術主要是指為開展醫療或醫學研究,以非侵入方式獲得人體某部分內部組織影像的技術與處理過程,為臨床疾病診斷提供重要參考依據[2]。其中出現最早的裝置是X線機,隨著影像技術在不斷地探索中改進,超聲、磁共振、單光子等斷層成像技術和系統的大量涌現,為醫生在出示診斷中提供更為詳細、精確的信息依據,涵蓋了解剖、病理、功能、代謝等多個領域,更早、更準確地發現病變,也為臨床制訂治療方案、評價治療效果提供幫助。具體體現在:現代醫學影像率先建設并實現了數字化與網絡化體系,成為數字化醫院建設的基礎和重點;數字成像技術將數據遠距離傳輸,實現遠程診斷;從傳統的顯示宏觀結構發展到反映分子、生化水平的變化,為徹底治愈某種疾病提供了可能;從單一的診斷學過渡到了診斷與治療并舉的臨床學科[3];從簡單的信號傳導跟蹤到實現定量成像;電阻抗成像作為無創無放射損傷的成像技術,既能顯示形態改變又能反映功能變化;利用多模成像技術實現對疾病的早期診斷和活體病理成像;單光子發射成像和正電子成像根據醫學的放射性核素示蹤原理實現影像;無創、無害性的檢查技術不斷發展,輻射劑量的控制逐步得到強化等等[4]。時至今日,醫學影像的應用領域已經遍布人體主要的器官和疾病類型,從神經疾病、代謝紊亂到心腦血管疾病、傳染疾病,腫瘤診治方面的應用也有相當進展。醫學影像技術逐漸成為臨床研究的可靠工具和活力平臺。
3 以崗位職能為目標,從事什么工作
總結近些年生物醫學工程專業本科生的就業去向分析可知,從事本專業相關工作的畢業生主要集中在三大領域,綜合性醫院、醫療器械企業和醫療器械監督管理部門。
3.1 綜合性醫院的放射科、放療科、設備科、核醫學科
從事醫學影像設備的應用、管理和維護工作,主要涵蓋以下4個方面內容:①具有常規放射學、超聲醫學、核磁共振及CT等系統理論知識與操作技能;②具有臨床醫學、基礎醫學及電子學等有關理論知識;③在疾病診斷中比較熟悉各種影像診斷技術的應用;④比較熟悉醫學影像學各專業分支前沿技術及發展趨勢[2]。其中,理論知識內容在本科教學過程能夠充分體現,而技術應用及操作技能則必須在各功能科室第一線長期工作并積累經驗才能夠獲得,兩者是相互制約相互促進的關系。對前沿技術的關注是醫學影像技術工作者對自我提升的一個必然要求,也是為良好開展工作必須做到的知識儲備。
3.2 中外醫學影像設備研發機構和生產經營企業、教育培訓機構
相關工作崗位主要包括市場和銷售、研發和技術支持,產品注冊和產品質量檢測。前兩者對從業者個人能力的整體水平要求較高,如溝通交際和處事應變能力,從事產品營銷和市場推廣等工作;中間兩者看重專業素質,從事產品研制、開發設計、維修保養等工作;后兩者主要是在品管部門,需要熟悉產品質量監管相關的法律法規,從事質量檢測、控制和監督工作,了解產品注冊要求和撰寫標準并能獨立完成產品注冊、申報、體系認證等工作。
3.3 醫療器械監督管理部門
主要工作職責包括:組織擬訂醫療器械注冊管理制度并監督實施;組織擬訂醫療器械標準、分類規則、命名規則和編碼規則;擬訂醫療器械注冊許可工作規范及技術支撐能力建設要求并監督實施;組織擬訂醫療器械生產、經營、使用管理制度并監督實施,擬訂醫療器械互聯網銷售監督管理制度并監督實施;組織開展醫療器械不良事件監測和再評價、監督抽驗及安全風險評估;擬訂問題醫療器械召回和處置制度等[5]。
4 以教師能力為依托,具備什么知識
生物醫學工程本身是一門多交叉學科,教師具有多元化的學科背景對于研究和教學是至關重要的。在注重多種知識和技能的復合的同時,將生物醫學與藥學、化學、統計學、材料學、電子信息學等相關學科有機結合起來,努力將其他學科的思維方式引入到生物醫學領域中來,并將這種優勢帶到學生的學科設置以及綜合實驗當中,去啟發學生的思維。理工科背景的教師深入臨床接觸病例,醫科背景的教師參加理工科理論培訓,任課教師深入行業調研,企業專家走進校園,充分利用不同學科、不同領域間的優勢進行教學和科研,為共同促進學科發展起到了強大的推動作用。
5 以學生能力為根本,鍛煉什么技能
理工醫相結合是生物醫學工程的專業特色,在知識結構上培養既懂醫學又掌握工程技術的復合型人才,也是社會的需求。學生主要學習電子學、機械學、光學、計算機,醫學等基礎理論知識、醫學電子儀器的系統設計、醫學影像設備的系統設計以及產品質量檢測標準和風險評價方法,接受典型醫療器械應用的訓練,系統地掌握生物醫學工程領域寬廣的基礎理論知識和專業技能,成為具有較強實際動手能力的應用型人才。他們的特點應該是具有較強的技術思維能力,擅長技術的應用,能夠解決實際中的具體技術問題,他們是現代醫療技術的應用者、實施者和實現者[6]。
關鍵詞:生物工程類;試驗設計與數據處理;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)49-0226-02
一、引言
《試驗設計與數據處理》是高等院校生物工程類專業開設的一門專業必修課。本課程是以生物界的各種自然現象為研究對象,把數理統計學原理和方法引入到生物科學領域,經濟而又高效地設計試驗方案,并對試驗數據進行處理,對其結果進行分析,最終達到用較少的試驗次數和最短的試驗周期而優化試驗方案的目標。它是一門理論與實踐相結合的科學,已成為現代生物科學領域必不可少的工具之一。開設本課程,為培養和鞏固學生的專業素質,為生物工程類專業的畢業論文(設計)、今后科研及就業方向的選擇奠定了理論基礎[1]。為提高本課程的教學質量,筆者在親身實踐的基礎上,結合河南工業大學生物工程類本科專業教學計劃《試驗設計與數據處理》課程的教學大綱,總結了當前教學中存在的主要問題,從課程的重要性、教學內容、教學模式、教學手段、考核方式等方面進行了探索。
二、當前教學中存在的問題
《試驗設計與數據處理》課程具有“概念多、公式多和內容多”、“難教、難懂、難記和難用”的特點。在當前的教學過程中,為使學生充分理解統計分析的原理,教師要應用大量的數理統計學知識進行復雜公式的推導。雖然公式推導有助于學生理解統計方法的原理,能加深學生記憶公式,但對生物工程類專業的學生而言,其數理統計的基礎知識較為薄弱,學生感到內容枯燥、難以理解和掌握,失去了學習興趣,進而影響了教學質量和學習效果。由于學生上課的時間有限,為確保學生修完全部課程,只能將部分課程的學時進行精減。尤其是《試驗設計與數據處理》課程由原來的54學時減少到36學時課堂教學后,學時、教學內容及實踐操作之間的矛盾使得當前的教學方法的弊端日益突出:(1)學生對本課程的學習不夠重視,興趣度低。(2)教學內容過于強調理論知識和計算過程的解析,而數據處理的實踐環節嚴重不足,忽略了應用環節的講授。(3)課堂主要由教師講授,學生只是被動地接受知識,形成一個單向的教學過程,忽略了學生的能動性。(4)當前教學中大部分教師的課件采用多媒體與板書相結合的教學手段,雖改變了傳統板書的教學形式,但這種教學手段目前已在廣泛應用,學生已司空見慣,無特色之處,不能調動學生的學習熱情。(5)考核方式過于教條,當前的考核方式是以平時成績(20%)和卷面成績(80%)作為考核的最終成績,不能全面評估學生的學習效果。
由于存在以上問題,學生在大四做畢業論文(設計)時,多數學生不能靈活運用本課程的統計方法去處理實驗數據,能將本課程的知識靈活地運用到今后的科研及工作生活中更是鳳毛麟角。大部分學生對本課程的學習目的只是為修滿學分而能保證順利畢業,完全背棄了開設本課程的教學目的。鑒于此,筆者在親身實踐的基礎上,對本課程的教學方法進行了總結歸納,進行了以下幾點思考。
三、教學改革之思考
1.強調課程的重要性,提升學生重視度。本課程理論性強,學生首次看到教材的內容,就有一種“知難而退”的心理,“只要能保證及格”是大多學生的學習目標。學生認為,本課程對考研、今后的就業及科研關系不大,學好與否對將來的前途無任何影響;而且,河南工業大學開設本課程是在大四的上半學期,正處于考研復習的關鍵階段,對本課程學習態度更是“雪上加霜”,處處在應付,甚至部分學生無故曠課。由于這門課的連貫性、邏輯性比較強,若缺一節課,之后又不補習,下節課根本無法聽懂,由此,遞增了學生對本課程學習的抵觸情緒。對本課程的學習,筆者認為首先要讓學生認識到本課程的重要性,并在教學過程中,不斷地創新教學思路,以激發學生學習的興趣。因此,教師要特別注意在上第一節課就著重強調本課程的重要性,扭轉學生對本課程學習的錯誤意識。
2.簡化理論推導,重視應用環節。《試驗設計與數據處理》課程中涉及較多的枯燥的統計學理論,學生對此并不感興趣。為了節省教學課時,將對公式和定理的分析、推導過程僅作簡單介紹,不做重點講解,相關內容可讓學生課后自學,把重點放在闡明關鍵統計量的含義、判斷的標準、各統計量間的關系、常用分析方法的條件及其應用背景等知識點,最后要把精力放在統計方法的應用上。多引用一些與教學內容相關的實例,引導學生如何去解析不同條件、不同背景下的實際問題。只有簡化理論的講解,加強實例環節的應用,才能激發學生的興趣,促進學生掌握關鍵內容。
3.啟發與實踐相結合的教學模式,增強學生的主觀能動性。在重視教師講授為主的同時,強調學生的主動性,采用啟發與實踐相結合的教學模式,聯系或引用一些生物工程類專業的實際問題,調動學生參與教學的積極性,這樣既能活躍課堂氣氛,又能激發學生的求知欲望。在授課過程中,舉出實例,教師與學生共同針對某一問題進行分析和討論,引導學生積極地思考,培養學生的主觀能動性[2]。例如:利用多個實驗指標進行正交實驗設計的講授過程中,以生物工程專業的“優選釀酒酵母菌性能”的實驗為例,用耐高壓、高酒精、高糖、高溫等多個性能指標進行正交實驗設計,首先讓學生自己去思考并提問。提問之后,教師可針對問題逐步地解析,指出學生分析的正確與否及其原因。通過啟發與實踐型相結合的教學模式,調動了學生學習的主觀能動性,牢固地掌握了學習內容,并能將所學知識靈活地運用到實際問題的分析中,增強了教學的效果。
4.豐富教學手段,突出內容特色。《試驗設計與數據處理》課程理論性強,學生聽課的時間過長,單一的教學手段勢必導致學生的視覺、聽覺和思維疲勞。因此,針對本課程的特點,運用當前的多媒體、板書、網絡等有機結合的多種教學手段,集中學生注意力,從而提高學生的聽課效果。多媒體課件容量大、內容展示方便,為課堂教學營造了一個廣闊的信息空間。所以在教學過程中,通過變換課件中的背景圖案、字體顏色、線條粗細、圖形和動畫等內容,使學生時刻感覺每張幻燈片的制作都是簡潔明了、條理清晰、美觀大方而又別具一格,從而吸引學生的注意力。而且,在沒有開設電腦實驗課程的條件下,可借助多媒體課件進行實驗演示。例如:在多重比較中的新復極差法(SSR)分析中,結合SPSS軟件的應用介紹,可以讓學生清晰、直觀地掌握抽象的概念及數據處理的過程,提高學生解決實際問題的綜合能力。板書與多媒體教學手段相比較,雖然比較費時,但對于一些重要的統計學原理及其公式的證明方面(如:正態分布、顯著性檢驗、方差分析原理等),卻突現出多媒體教學所不可比擬的優越性。在板書的過程中,可引導學生活躍思維、積極思考、及時理解和消化知識。同時,在教學過程中,要重視網絡信息的應用。根據不同章節內容的需要,教師應有意識地引導學生關注和介紹一些主要的統計學網站和論壇,靈活地向學生展示相關的最新教學信息及其前沿知識;同時,以課后作業的形式,督促學生查閱最新的統計學前沿知識及應用軟件,并定期檢查學生網絡學習的情況,可促使教師不斷地更新教學內容,同時拓展了學生的知識面,培養了學生的自學能力,實現了教師與學生共同進步的“雙贏”效果。
5.實行多元化的考核方式,促進學生全面鞏固。考核是教學過程必不可少的環節,也是反饋教學效果的重要手段。為了加強學生專業能力的培養,力求避免學生平時學習不認真而為應付考試造成死記硬背的弊端,以激發學生學習的主觀能動性為教學目的,筆者進行了多種考核方式的探索和總結,認為實行平時成績(20%)、課后作業(10%)、技訓報告(20%)和卷面成績(50%)相結合的綜合考核方式,可以全面考察學生對本課程知識的掌握情況。第一,要重視學生課堂表現的考核。課堂表現主要包括回答問題的積極性、正確性等,把課堂表現作為平時成績,可以增進教師與學生之間的互動能力。第二,加強課后練習,每章講完后要將本章節的知識點融入到習題中,以課后作業的形式,督促學生復習和鞏固學習的內容。而且,要加強實踐報告的考核,實踐報告主要側重于試驗方案的設計、統計方法的運用、分析軟件的操作及數據處理的結果分析等。運用以上三種形式相結合的考核方式可以使學生充分認識到本課程在實踐中的重要性。最后,為避免學生對本課程的不重視而學習浮躁,導致學習效果不佳,應選擇閉卷考試的方式進行卷面測試。總之,實行多元化的考核方式可以相互補充,從而能夠全面、綜合地考核學生的學習效果。
通過上述幾點教學改革的思考與嘗試,筆者在教學過程中發現,學生對本課程的重視程度及學習興趣明顯增加,課堂上學生和教師互動能力也顯著增強。通過多元化的考核結果發現,學生能較為牢固地掌握學習內容,而且能靈活地將所學的方法運用到實際問題中,教學效果明顯得到了提升。隨著現代生物工程技術的飛速發展,本課程的知識體系也在不斷改進,將會面臨著更多的新問題值得去思考。因此,在今后的教學過程中,教師在博覽群書和總結各家所長的基礎上,更要深刻領會《試驗設計與數據處理》教學內容,透徹把握各章節的邏輯聯系,遵循數學邏輯編排教學內容,使學生容易接受并消化新知識,形成適合生物工程專業特色和學生實際需要的知識體系,不斷總結經驗、改革創新,提高自身專業素質,這樣才能適應本課程發展的需要,才能更好地向學生傳授知識,才能培養出合格的、高素質的生物工程類專業人才。
參考文獻:
關鍵詞:應用型本科院校新建本科院校;生物工程專業;應用型人才;人才培養模式
如今社會對于應用型人才的需求是很大的,學校結合自身對應用型人才的定位以及生源特點和辦學模式,對于大學生的培養應該是以創新與實踐相結合,扎實基礎又具備自主學習能力為特征來進行的,這樣就能解決實際生產所需的問題。同時,才能進一步的提高專業的教學水平,為整個社會提供更多的應用型人才。作為本科院校,對于如何培養生物工程專業應用型人才計劃是一個值得探討的課題,本文就針對此來進行分析探討。
一目前生物工程專業人才培養現狀及存在的問題
目前,在高校教育與行業需求日益突出的矛盾中,“一刀切”的現象還是普遍存在高校的教育中,所謂的“一刀切”現象是指高校還是把培養“研究型”“學術型”人才作為培養的重點,也就是說重視高分而忽視其實踐能力,只是為了考研而存在的理論型人才,這種人才對于社會所需的應用型人才還差著很遠的距離,也因為這種教育方式使得學生的動手實踐能力相當的弱。生物工程專業本身就是一門交叉性的學科,它既涉及到了化學工程,同時也涉及到生物技術等,也就是說其學習的內容跨度比較大,學生在進行學習的時候就會很分散,難以掌握重點。很多高校為了使課程不顯得過重就會刪除掉許多的相關專業課時,也就是說生物工程專業的學生和其他專業的學生課程是一樣的,但是比起化工科或者生物專業的學生來說,所學到的專業知識是沒有他們深入的,過多的理論課占據了主要的學習時間,使學生沒有多余的時間去進行實踐課的學習,這就把學生實踐能力的培養給耽誤了。教育部把生物工程專業劃分為正式的專業課程目錄后,雖然許多高校都相繼開設了專門的課程,這些課程都是與國際本行業的發展進行緊密相連的,也因此就把重點放在了“學術型”人才的培養上。無論是課程的設置還是培養方案都是相同的,就是為了提升考研率,對于社會所需則考慮的過少,這就把高校培養人才的弊端給顯現出來,就是有些脫離實際。高校為了提升考研率就會讓學生犧牲專業課學習的時間專門只針對考研科目進行補習,對于整個專業的學習來說并沒有什么益處,很多學生學完以后對于本專業的學習內容還只是一知半解的了解,知識比較表面,在實踐動手能力更是沒有什么針對性的練習,這些不能繼續考研深造的學生一旦進入社會就無法適應社會的所需,就會出現大量高分低能的現象,所以說這種只在乎理論學習的培養方式是不利于應用型人才的培養的。
二應用型本科院校生物工程專業特色人才培養模式
(一)結合區域經濟發展需求
有關生物工程專業應用型人才的培養模式和高職教學中的技術培養和理論培養都有著一定的區別,其主要就是結合當地的實際情況和社會的需求來設計人才的培養方案,從而對他們進行培養。首先要對課程進行有效的優化,從而合理的安排好每個教學的環節,同時要加強實踐課和實驗課的教學。在進行項目教學的時候,還可以提高學校的合作教育。然后就是根據當地的經濟情況建立起相應的人才培養模塊。在對人才培養的時候,按照生物工程專業人才培養的要求來對學生進行有效的培養,同時對課程進行有效的優化和調整,把握住其中的基礎知識和專業知識的相結合。在面對一些公共基礎課程中,要做好合理的選擇,從而對學生的綜合素質進行有效的培養,而在專業課程的選擇上,主要有一些基礎細胞工程、發酵工程和物質分離工程等,在進行選修的專業課程中,不需要學生把所有的知識都進行系統和完整的學習,而是需要學生結合自己當地的經濟情況進行有針對性的選擇[1],從而真正的培養出適合當地市場的應用型人才。
(二)建立多學科融合的復合型人才培養方案
應用型本科人才的主要培養目標就是要滿足社會各界的要求,其主要奮戰的地方就是社會的各種高新技術產業。在工業的生產和企業的管理當中,這些人才主要就是工作在最為主要的工作崗位上,直接解決實際的問題,同時維持企業正常的運行。根據《普通高校修訂本科教學計劃的原則意見》、《高等工程教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃》以及《高等學校本科生物工程專業規范》等文件,結合各大工程學院實際情況,在制定應用型專業人才培養方案的時候,要確定人才培養的目標,保證他們將來可以為社會的發展和當地經濟的發展做出巨大的貢獻。在對人才進行培養的時候,不僅要提高他們的專業水平和能力,同時還要提高他們的綜合素質和道德水平,只有這樣才能保證他們可以真正的為社會服務。在對他們進行專業性培養的時候,主要是對物理、化學和生物等學科的基本理論,進行有效的培養,同時還要培養他們相關的技術水平和基本技能等。然后結合當地地經濟實際的發展情況,對學生的應用能力進行有效的培養。對專業方向設置的時候要有針對性,加強實踐和實驗教學,從而真正的提高學生對知識的應用能力,讓他們真正的成為專業的應用型人才。
(三)增加教學實踐性
生物工程應用型人才培養,需要增加教學的實踐性,具體來說,可以增加實驗課程的學時數,像實驗課課程的學時可以增加到32學時,無機化學與分析化學實驗、基礎生物實驗等課程的課時增加到32課時;還有在學儀器分析理論時,對授課內容及課時進行有效的調整,根據專業的特點及需求修改教學大綱,增加相關內容的比重及實驗學時,相應的減少其他內容的比重及學時;微生物學、化工原理等專業基礎課程的實驗學時也要增加。根據教學計劃中一些沒有開設實驗課的理論課也可以增加的實驗學時,像分子生物學與基因工程、發酵工程等,總之通過加大實驗比重來促使學生的動手能力、分析問題、解決問題的能力得到提升。
(四)加強校企合作,強化實訓力度
生物工程專業教學實習是生物工程專業學生的重要課程,主要目的為了讓學生掌握專業課程,并能借助校企合作平臺進入到企業實習,學生在實踐中可以運用課本中的專業知識,使得學生的專業知識得到發展與鞏固,還有學生也能在企業中熟悉與掌握一定的企業經營與管理知識的相關體系,幫助學生提前認識社會。
(五)構建合理的生物工程專業體系
生物工程專業的應用型人才培養需要學校構建出合理的生物工程專業體系,新型生物工程應用型人才培養的新課程體系的設想,構建出重視培養學生應用以及能力為重點的理論課程體系,實踐以及素質拓展的教學體系,結合精簡、重組、融合、增設等方面的途徑,來調整教學內容,開設選修課、實驗課,給學生提供培養創新能力的機會;還有以市場需求為導向[2],訓練學生的行業能力,開發學生的綜合行業能力。由校企聯合來對課程進行研究,為學生制定出專業技術課程與技能的實訓模塊,突出專業課程的行業特點,以學生行業能力培養為課程的基礎內容,培養學生的學習能力,提升學生的就業適應能力。重視人文與科學最優結合,使得學生的理論基礎為專業理論服務,專業理論為技術的理論服務,使得學生具備綜合運用理論基礎知識的能力,提升學生的就業適應能力。另外,學生綜合運用知識能力的培養是十分重要的,在進行教學的時候,要提高課堂的多樣性,增加教學的靈活性和多樣性,從而培養出適應行業與社會發展的應用型人才。
(六)優化實踐教學體系
生物工程專業技術的應用型人才培養,需要重視學生技術應用能力以及工程意識的培養,對實驗、實習、見習等是實現生物工程專業技術應用型人才的培養的重要途徑,由此構建出完善的分類設計、分層施教、分步實施、獨立設置等課程,結合實踐教學體系,圍繞生物工程專業技術應用型人才的培養目標,構建出實驗課程、認識實習、畢業設計等組合的實踐教學體系,在構建完善的實驗課程體系的同時,要關注實踐教學內容的設置。可以將實驗課程課程分為必修實驗、選做實驗、自選實驗等三種類型,讓學生根據自身的學習需求來進行自主選擇,為實驗課程的發展提供更加廣泛的空間。另外,對于實驗課程來說,要適當減少驗證性的實驗比例,增加設計性、綜合性的實驗比例,逐漸將實驗課程轉變成為驗證性、設計性、綜合性的實驗組成體系。
三結語
生物工程專業特色人才培養方案的實施必須落到實處,在實施過程中不斷優化,著實提高應用型本科院校生物工程專業人才培養的質量。
參考文獻
[1]李常健,黃光文.新建本科院校生物工程專業應用型人才培養模式研究[J].湖南科技學院學報,2007,12:31-33.
1加深對課程設計作用的認識
鑒于生物工程屬于綜合型工科專業,多數大學面向于生物工程專業所開設的主干課程主要分為機械類、化學類及生物類等課程[1-2]。由于所學的課程較多,同時,各類課程是由各專業老師單獨教學,限于專業教師的知識面,因此老師在教學環節中無法將各學科知識融會貫通,這也導致學生很難將其所學的各學科知識進行綜合理解并加以掌握,也就影響了學生對生物工程內涵的深入理解,而課程設計的開設有助于解決這一問題。課程設計是生物工程專業的一門實用性和技術性很強的專業課程,是專業實踐教學環節的重要組成部分。設計內容涉及生產工藝設計、工藝計算、設備選型及三廢處理等,學生只有綜合運用所學過的知識才能完成課程設計工作,因此,通過課程設計有助于學生將自己所學的知識融會貫通,加深對專業知識的認識。經過課程設計還可以培養學生理論聯系實際的工程能力和查閱資料、分析問題、解決問題的實踐能力,因為整個設計過程中所涉及的知識包括:化工原理、生化分離工程、生物工程設備、生物工廠設計及機械設計等諸多課程內容[1]。另外,課程設計對畢業環節中只做畢業論文,不做工程設計的同學顯得尤為重要,因為這有可能是其工作前最后一個工程實踐環節,為今后從事生物專業技術工作打下一定的基礎[3]。
2明確課程設計的目的與任務
根據課程設計的作用,要明確課程設計的目的與任務。只有在設計過程中明確課程設計目的,才能依據目的有針對性的布置設計任務,只有合理的設計任務才能有助于學生將自己所學的知識融會貫通并得到工程能力的鍛煉,學生通過完成設計任務提高了自己的綜合能力,也就達到了課程開設的目的,繼而體現課程設計的作用。即以作用明確目的,依據目的規劃任務,以任務體現目的和作用。因此,在設定課程設計目的與任務時,要讓學生能使用到所學到的大部分專業知識,并通過課程設計可以將自己所學的知識融會貫通,以培養學生綜合運用所學知識的能力。比如,通過《發酵工廠課程設計》后,使學生能夠綜合運用發酵產品生產工藝學、生物工程設備與化工原理等知識,掌握發酵工廠設計的任務、方法及步驟,培養學生使其初步具備發酵工廠工藝設計能力、設備設計能力,提高工藝計算、設備設計和繪圖技能;通過該設計,學生可以對發酵領域的前沿技術、新工藝和新設備予以了解和熟悉;在整個設計環節,學生會不斷遇到問題,如在工藝計算中對物料特性不了解導致其工藝計算結果不合理、在設備設計中對核心設備不熟悉導致其對關鍵尺寸的漏算等,學生為了解決這些問題就必須查閱大量的資料,因此,該設計還可以讓學生學會使用相關的技術手冊和設計資料,提高對實際工程問題的分析和解決能力,從而得到對生物工程專業技術人員的綜合性訓練,提高學生的綜合素質。
3合理安排設計的題目與內容
課程設計的時間一般為兩周,因此,指導老師一定要合理安排設計的題目與內容。首先,難度要適中。教師在題目制定上要充分考慮學生的承受能力和難度要求,要保證學生根據自己學過的知識能夠按時完成設計任務,如果設計難度較大,就會打擊學生的積極性或者無法按時完成設計任務;其次,課程設計選題要考慮專業特點。巢湖學院生物工程專業主要方向為發酵工程,因此,我們設計題目主要為發酵領域,如啤酒發酵工廠設計、淀粉原料酒精發酵工廠設計、氨基酸與有機酸發酵工廠設計等,這些選題都是結合生產實際、能夠體現專業特色的選題。第三、設計工作量要合理。規定的設計內容要能充分體現設計題目所包含的信息,使學生在兩周時間內能夠按時、按質完成設計任務。設計內容一般要包括以下核心環節:
3.1生產工藝的選擇及論證
生產工藝設計是整個工藝設計的基礎,是發酵工廠設計的關鍵。學生需按照確定的產品方案設計出先進但要合理可行的工藝流程路線,并對該工藝流程進行闡述論證,確定工藝過程的重要參數。
3.2工藝計算
通過此環節學生可以掌握關鍵生產環節中的物料衡算、熱量衡算、耗冷量計算、水衡算等工藝計算的方法與步驟。
3.3設備的設計與選型
主要對專業設備的工藝條件、工藝參數進行計算,掌握專業設備設計與選型的依據。
3.4工藝流程圖
繪制帶控制點的工藝流程圖一張,該圖要能明確表達各生產環節的具體聯系,主要包括設備、物料管線、主要管件、控制儀表等內容,按化工制圖的繪制要求完成,最好是Autocad制圖。
4改進課程設計的考核方式,提高學生參與設計的積極性
在很多高校中,設計成果(說明書、圖紙)所占的成績比例較大,一般為80%,主要從以下幾方面對設計成果進行打分:創新性或合理性、資料收集的全面性、工藝計算的正確性、設備參數計算及選型的合理性、說明書的質量及格式、工藝流程圖質量[1]。但作者認為,在成績評定時應該適當增加平時成績的比例。成績的評定要客觀、公正,除了要依據設計成果外,還要能體現出學生對課程設計的態度是否積極。課程設計是一門實踐課程,要體現課程設計的目的與作用,就要要求學生必須積極地參與到設計環節中并將自己所學的知識融會貫通才能完成課程設計。所以,適當增加平時成績的比例有利于提高學生參與設計的積極性。另外,還可以將“組間評定”引入到成績評定中。所謂“組間評定”,就是讓小組成員之間互相打分,因為課程設計是每小組成員之間共同努力完成的,所以他們更能了解成員在課程設計整個過程中的參與情況,因此,最終成績也更加合理。引入“組間評定”也會更加激發學生參與設計的積極性,也會使小組成員更好的協作,設計成果的質量也會隨之提高。
5結語
關鍵詞:生物工程;教學改革;高等院校
面對生物工程產業化的發展趨勢,我國各高校均開設了生物工程專業,為該產業提供了不少高級專業人才。但是受經濟條件和地方背景影響,高校在專業教學體系方面仍有較大差距,一些高校在教學設置上缺少特色和經驗,從而影響自身的發展和人才的輸出,因此高校必須就生物工程專業教學進行改革和創新。
一、明確人才培養方向,優化專業教學內容
生物工程專業人才必須要適應當代高新科學技術產業的實際需求,所以高校在培養人才時,除了要求其掌握生物工程專業基礎知識和基本技能,還應注重提高學生的綜合素養以及創新創造能力。但是當前高校在該專業的教學體系方面仍舊存在教學內容陳舊的問題,為了實現為社會輸送高級專業人才的目標,促進自身生物工程專業的可持續發展,高校必須結合新時期發展背景,明確人才培養方向,優化專業教學內容。對此,高校首先應該對傳統的“以書本為教學中心”的教學方式進行改革,利用信息技術和互聯網技術拓寬專業教學模式,重視學生的個性化,對學生采取因材施教的教育模式,堅持“開放式”教學理念,營造愉悅且輕松的課堂教學氛圍,從而充分調動學生的積極性,促進學生進行創造性的自主學習。[1]其次,生物工程專業的教師應當結合當下生物工程產業的發展形式,對教學大綱、教學內容和教學方案進行修訂,繼承傳統教材中的創造性因素,融合國內外先進技術理念,有機整合生物工程教學知識點,實現優化專業教學內容、培養學生創新創造能力的目的。最后,高校必須明確生物工程專業的人才培養方向,由于生物工程是一個與實際生產緊密聯系的學科,人才的需求情況會隨著產業的變化而發生變化,所以生物工程專業的教師在進行教學安排時,必須與生物產業實際相結合,在傳授基本知識的同時,應該根據最新產業進展現狀不斷更新教學內容,以此培養符合產業發展需求的高素質人才。
二、結合實際生產應用,改革專業教學模式
生物工程與生產實際緊密相連,高校的實踐體系是否具有針對性和完整性直接影響著生物工程專業的教學質量,如果實踐教學體系存在疏漏,就會嚴重制約學生的實踐能力、創新能力。另外,生物工程專業的理論知識較為抽象,如果不能與實際應用結合學習,就容易導致學生只會紙上談兵,與生物工程產業對人才的實際需求嚴重脫離。為了能夠為生物工程產業輸送理論知識扎實、實踐操作能力優秀的專業人才,高校必須結合實際生物生產,優化教學實驗項目,安裝新型先進實驗設備,結合當前應用技術改革專業教學模式。在設置生物工程專業的實驗課程時,教師應當跟緊當前生物產業的熱點應用技術,及時優化、更新實驗項目,減少單一的、陳舊的且重復性、驗證性較強的實驗,多選擇技術含量高且操作技術強的“新”實驗,令學生能夠將新技術和新理念融入到實踐中,培養學生的動手能力和實踐能力,使其不會與生物產業實際應用脫節。[2]除此之外,高校培養生物工程專業人才的主要目的是為了生物行業的實際生產服務,所以高校在進行實驗教學模式改革時還應當重視實驗的情景設定,盡量將真實生產情景融入到課堂教學中,使教學與生產實踐能夠緊密相連,從而實現提高學生專業技能水平的目的。例如建立微生物資源與發酵實驗室,將真實樣品作為實驗對象,模擬企業生產車間和流程,營造真實市場和生產情景,令學生能夠從企業的角度設計實驗方案、發現問題并解決問題,使學生能夠一畢業就快速融入到實際工作中。
三、加強高校企業聯合,提升師資教學水平
生物工程要求學生能夠充分掌握技能的應用性,所以學生不僅要具備扎實的理論基礎,還要擁有較強的實際操作能力。為了能夠培養出符合生物產業要求和社會發展需求的應用型人才,高校可以加強與企業之間的合作,按照企業對人才的需求情況改革專業教學體系,派遣教師為企業解決實際生產問題并學習最新、最前沿的生物技術,或者聘請企業的一線專家為學生講授實際生產中需要注意的問題和知識,努力提升師資教學水平。如此,不僅能夠豐富教師的知識儲備、提高其技能素質,還能使學生真正了解實際生產情況,有力推動了生物工程專業的教學改革。另外,生物工程專業的教師還應當保持勤奮刻苦、持之以恒的學習態度,隨著時展不斷更新自身專業知識,提高專業技能水平,為培養教育專業人才奠定基礎。
1.1專業課程銜接性差
生物工程專業課程銜接性的不足主要體現在兩個方面:一是部分課程孤立,不能體現課程知識的承上啟下作用,造成專業人才培養方案失去體系性。例如某些高校生物工程專業開設有工程制圖課程,本意是想讓學生掌握識讀工程圖紙的技能,以便后續工程類課程的學習。但由于這些高校工程學教學力量弱,導致工程類課程偏少甚至缺失,如此一來,工程制圖這一門課程就在整個教學體系中失去了作用及意義。二是課程之間內容存在重復現象。由于教學計劃不夠完善,課程教師之間缺乏溝通,教材存在重復內容,導致部分課程在講授內容上存在重疊現象。實驗教學中,部分工程類實驗由于實驗條件的限制,往往用生物類實驗替代工程類實驗,使得生物工程專業實驗課程中生物類專業通用的實驗項目比例過大。
1.2教學師資隊伍薄弱
生物工程專業教師缺乏是一些新開生物工程專業高校普遍面臨的問題。生物工程學科屬于較新的學科,學科人才不像其他較成熟學科那么豐富,從事高等教育的更是奇缺。高校往往通過引進生物技術、分子生物學與生物化學等專業的碩士、博士從事生物工程教學,或是利用本校一些相關專業的教師承擔生物工程專業骨干課程的教學,導致整個教學體系遠離生物工程專業“工科”一端,偏向于其生物技術、生物科學的“理科”一端,使生物工程專業與其他生物學專業產生趨同性,喪失了自身專業的特色,培養出的人才專業優勢不明顯。
1.3缺乏必要的實驗、實踐教學平臺
實驗教學平臺和實踐教學平臺是高等教育培養體系中兩個重要的支撐平臺。實驗教學被認為是當前培養學生創新精神和創新能力的重要途徑,但目前實驗教學主要是一些驗證性的實驗,綜合性、研究性實驗偏少,實驗教學往往被等同于實踐教學。實踐教學應該更多地和生產實踐相結合。由于教學與生產應用之間缺乏緊密聯系,實踐教學更多地停留在到企業參觀學習和以驗證性實驗替代實踐性教學的層面上,缺少以就業為導向的實踐教學環節,自然就不能保證人才培養的質量。
1.4教學研究不系統
我國生物工程教學研究還是以相對獨立的課程教學研究為主,缺少從生物工程專業整個教學體系出發的整體性、系統性研究;教學研究成果大多是描述性的結論,缺少實證性的調查分析數據支撐,這使得很多教學研究浮于問題的表面,不能從根本上解決生物工程教學中的問題。
二、生物工程專業教學改革措施
2.1完善教學計劃
生物工程教學團隊成員要共同制訂教學計劃,成員間共同協商,理順課程之間的關系,避免課程之間出現知識點的重復和遺漏,實現專業知識和技術的銜接性,體現課程的延續性。教學計劃是一個動態過程,在專業建設早期辦學條件不夠完善的條件下,更要注意經驗的積累。實際工作中,通過兄弟院校師生之間的交流、專業教師的培訓、邀請專家學者講學、教師之間的教學研討等多種形式互通有無,實現教學計劃與人才培養目標的協調與統一。
2.2鼓勵以學生為主體的教學方式改革
課程教學是整個人才培養的核心,授課方式應該以學生主動學習為主,教師引導答疑為輔,充分提高學生自主學習的積極性和有效性。ThomasR。Harris認為:讓學生在課堂之外開展網絡自主學習,然后帶著問題到課堂中與老師進行交流探討,這是生物工程教育中一種行之有效的做法。
2.3鼓勵現代教育技術的應用與資源共享
加強影像、聲音等多媒體技術手段在課程教學上的應用,讓抽象的理論具體化,讓呆板的文字生動起來。高校應該對自制多媒體課件、自制教學素材等教學行為進行嘉獎,從而提高廣大教師探索的積極性。高校應該根據自身的學科、技術優勢,開發獨有的優勢資源,通過一定的機制,在一定范圍內進行交流共享,更好地提升教學資源的質量和利用率。
2.4努力實現產學研相結合的專業可持續發展模式
一、生物工程專業就業現狀
生物工程是一門建立在現代生命科學基礎之上的新興學科,綜合了發酵工程、細胞工程、酶工程、蛋白質工程和基因工程等新技術手段,近年來發展速度很快,對考生的吸引力也很大。但是,由于國內高校擴招,不但綜合性大學開設了生物院系,很多地方性院校甚至師范類院校也都開設了生物院系,相關專業招生人數多,與化工、機械等傳統專業以及IT等熱門行業相比較而言,我國生物技術行業的產業化不足,生物制藥、生物保健等相關產業并不發達,不足以吸納過多的畢業生,生物技術行業對人才的需求也存在著兩極分化,一方面需要高層次的人才,要求畢業生具備碩士或博士學歷,另一方面需求應用型人才,要求學生只具備中專或者大專學歷即可,導致生物專業本科畢業生的就業壓力大,專業對口率較低。因此從就業角度看,生物專業的畢業生就業形勢不容樂觀,就業前景黯淡。
二、小學期情況簡介
小學期又稱暑期學校(SummerSchool)。自美國哈佛大學1871年首次開辦暑期學校起,小學期至今已有130多年的歷史[2]。我國高校現在正在流行的暑假小學期,就是向美國學習的產物[3]。所謂暑期小學期就是利用暑假,根據學生的學習需要,成立“暑期班”,開設選修課,學生們可以根據自己的需求報名參加,學習自己感興趣的科目。各校所開設的小學期并不是傳統意義上的第三學期,是開放式的,課程內容、具體要求不一而足,可以根據學校的實際情況與學生的需求進行調整,靈活性、機動性強。因此,蚌埠學院生物工程專業每年暑假,將小學期與學生的就業需求結合起來,加強就業技能訓練,增加學生的就業競爭力。對于小學期應該有多長時間,并沒有一個明確的規定,目前各高校也是長短不一,但普遍是將小學期安排在暑假。蚌埠學院就將小學期設置在每年暑假的第一周到第四周,為期近一個月。國內高校學生在選修小學期時,會獲得一定的學分。蚌埠學院對于選修暑期小學期的學生,也會給予一定創新學分的認定。目前,結合就業現狀并綜合專業課程安排的實際情況,蚌埠學院生物工程專業分為三個方向:發酵工程方向、生物技術方向以及生物制藥方向,學校在不同階段,針對用人單位的實際需求,為在校生物工程專業學生提供小學期實踐課程,著重培養大學生的專業能力、素養與技能,為其將來的職業發展奠定扎實基礎。蚌埠學院生物工程專業的小學期實踐課程安排有別于傳統的教學模式,主要采用項目制,指導老師提出項目,由學生負責實施完成,最后再由指導教師對項目的實施情況進行驗收總結。這樣,教師可有效利用小學期,有效處理好教學與科研的關系,可保證教學計劃的完成,提高學生的動手能力和創新能力,還可引導教師將教學與科研有機結合,有利于教育資源的充分利用,提高效益[4]。從蚌埠學院生物工程專業畢業生就業去向可以看出,除近20%的學生讀研深造外,超過半數的畢業生主要進入企業,從事生產第一線或參與產品檢測以及科研等工作。所以生物工程專業人才的培養要能體現出知識、能力、素質三者協調發展的原則,即要形成可以幫助學生發展專業實踐技能,養成一定的職業素養的實踐體系,因此,蚌埠學院生物工程專業在設置小學期課程體系時,以就業為導向,在基礎實踐、專業實踐、綜合實踐以及創新創業能力實踐等四方面進行課程設置。
三、基于就業導向的生物工程專業小學期課程設置
(一)基本操作技能實踐
該項實踐內容主要是指學生進行基本操作技能和基本專業素養的訓練,強化學生的基本操作技能實踐,可以引導學生學習和理解課堂所學的基礎理論知識,培養其基本操作技能。在對用人單位進行滿意度調查時,發現有企業認為部分學生存在動手能力不足,基礎實驗訓練不充分的的情況,因此在進行小學期課程設置時,有意識地通過基礎實踐來提高學生的專業基礎素質。本實踐結合學生的相關課程開展情況,利用大學一、二年級的暑假小學期在學校的專業實驗室進行規范化的訓練,內容主要主要包括“五大化學”實驗以及物質的提取以及生化分離實驗等,培養學生的基本操作技能和嚴謹的治學態度。
(二)專項操作技能實踐
該項實踐內容主要是指結合用人單位的生產實際,引導進行各種專項專業實踐(如專業課程實踐、專業綜合實踐和跨專業綜合實踐等),通過一段時間的鍛煉,學生可以熟悉企業的具體生產實際、生產條件及工藝路線,為后續實踐打下基礎。本實踐利用大學二、三年級的暑假小學期開展,部分安排在學校的專業實驗室,部分安排在企業生產第一線完成。根據生物工程專業特點和人才培養要求,將重要的、對動手能力有很高要求的課程融會貫通于實驗,以加強理論與生產實踐的聯系。如酶工程實驗研究的是微生物發酵產酶生產工藝,要求能熟練地對酶進行提取與分離,測定酶的活力。學生通過在學校實驗室和企業生產實際進行對比,就可以更清楚地掌握微生物發酵產酶生產原理、工藝流程及相關工藝參數,加深對理論知識的理解,了解實驗室操作與生產實際的區別,培養從事發酵實踐的技能技巧,有利于在學校和企業之間實現“無縫對接”。
(三)綜合能力技能實踐
該項實踐內容主要是指引導學生結合頂崗實習、科研訓練等活動開展綜合能力技能實踐,通過該實踐,學生可以將理論與實踐相聯系,運用所學的知識解決實際問題,訓練科研思維和創新能力。本實踐利用大學三年級的暑假小學期開展。對于頂崗實習的學生,在已具備專業基本技能的條件下,被安排在企業完成。學生到專業密切相關的企業進行頂崗實習,在學校派出的指導教師和企業生產一線技術人員的雙重指導下開展工作,進行鍛煉。對于科研能力較強的同學,安排參加科研訓練,讓學生參加教師課題,或者鼓勵他們申報校級或院級科研創新項目,通過科研工作讓學生了解和掌握實驗設計方法,學習科技論文寫作,以此開拓學生的學術思維,鍛煉創新能力。
(四)創新創業技能實踐
在當前新形勢下,大學生創新創業能力的培養是大學教育至關重要的內容,對大學生進一步深造和將來的就業都具有重要意義[5]。通過該實踐,引導學生不斷地開展技術改造革與新,到市場經濟的大潮中去創業,實現自身價值。本實踐利用大學一年級到三年級的暑假小學期開展,在低年級階段,由于學生掌握的專業知識有限,可引導開展創業實踐,如“挑戰杯大學生創業大賽”,等學生較好地掌握了專業知識和技能后,引導他們在大三年級的暑期小學期開展創新實踐,鼓勵他們“挑戰杯”大學生課外學術科技競賽、“數學建模大賽”各級各類創新競賽,鍛煉他們的創新思維,增強他們的動手能力、溝通能力、團隊協作精神以及獨立分析和解決問題的能力,為將來進一步創新創業奠定基礎。
四、有效的實施方法
(一)建立主體明確的責任制
蚌埠學院生物工程專業暑期小學期實行項目制,指導老師全權負責學生的項目實施情況,對學生全程進行指導,引導學生強化動手能力,勇于面對困難,通過主動學習來分析問題、解決問題,及時進行總結。
(二)建立合理的考核方式
對于實踐性的課程,向來很難給出科學又明確直觀的分數,因此**學院生物工程專業暑期小學期考核采用形成性評價與總結性評價相結合的方式,評價采用百分制,形成性評價占50分,總結性評價占50分。在小學期期間,指導老師對學生的學習態度進行定性評價,小學期結束后,指導老師在根據學校所制定的評價表對學生參加學習的結果進行打分,最后計算總分。
(三)加強與企業的合作
以前,蚌埠學院生物工程專業雖建有多個實踐教學基地,但企業參與學生實踐教學的積極性不高,很多合作流于形式。在將小學期與就業實踐相結合后,由于學生的小學期課題與企業的生產實際緊密結合,通過指導教師的緊密參與,可給提供一些免費的技術指導與咨詢,提高了企業參與的積極性,保證了小學期的教學質量。
五、結語
[關鍵詞]生物工程;認知實習;生產實習;優化
1實習的分級
本專業對社會實踐實習環節進行分級,具體包括認識實習環節和生產實習環節,總共4學分。認識實習是培養工科型專業人才過程中必不可少的一個教學環節,也是學生從基礎課程學習轉向專業課程學習過程中確立課程工程應用背景的一個重要學習環節,對提高學生的專業認知度和對專業知識的學習興趣具有至關重要的作用[11]。認識實習安排在第二學年第三學期進行,均屬于專業必修課程。通過認識實習,擬達成以下培養目標:(1)讓學生初步了解化工生產實際流程,建立對化工生產過程的感性認識,逐步建立化工過程的系統概念;(2)初步了解典型的化工生產過程、生產條件、生產設備及操作特征和控制方法,初步學會看、畫工藝流程圖和設備圖;(3)結合實際生產過程,培養應用理論知識分析和解決實際工程問題的能力,并為后續進一步學習專業課程奠定基礎;(4)在實習中向工人、技術人員學習,培養工程人員的責任意識,增強勞動觀念和紀律觀念。生產實習是培養工科型專業人才過程中最重要的一個環節,要在認識實習使學生獲得化工生產的感性認識的基礎上,使學生獲得初步的生物化工產品生產技能和管理知識[12]。通過生產實習使學生了解社會,接觸實際,增強勞動觀念,群眾觀念和社會主義事業心,鞏固所學的理論知識,培養獨立工作能力[13]。生產實習安排在第三學年第三學期進行,生產實習相對于認識實習,內容加深,主要使學生獲得初步的生產技能和管理知識,鞏固已學專業理論,為畢業論文(設計)打下一定的基礎。生物工程生產實習是生物工程專業學生針對生物工程專業基礎課和專業課學習進行的實習,其主要目的是通過實習,使學生全面了解和認識生物化工生產過程、管理措施、經營狀況和環保安全等情況,鞏固、加深和理解生物化工單元過程的原理,以及典型設備的結構和操作,進一步增強工程觀念,培養學生的工程實踐能力和創新能力,為后續專業課的學習、畢業論文、就業打下堅實的基礎。
2實習的模式
認識實習采用“校外實習基地參觀”的模式進行,而生產實習則采用“校內實習基地實操”和“校外實習基地參觀”相結合的模式進行,在實習環節中,每次實習都由經驗豐富的老師帶隊,同時企業也專門配備了專業的實習指導人員。
3實習基地的建設
實習基地的建設是搞好實踐教學的基本條件,是實習教學環節當中最重要的部分。實習基地建設得好與不好,有無穩固的校外實習基地,直接影響到學生的培養質量。實習基地的建設包括校外實習基地和校內實習基地的建設。生產實習的校內實習基地為廈門大學漳州校區生物技術教學實訓基地,該基地位于漳州校區生化大樓的一樓和三樓,現已投入經費約670萬元,其中進口設備共約300萬元。一樓主要建設了發酵、粗制和精制三個車間及相關的配套設施,如空氣壓縮凈化室,遠程監控室(學生值班室),配料室等。主要設備包括成套發酵設備,分離提取設備及產品包裝設備。三樓建設了菌種室、化驗中心、生物技術實驗室、細胞培養室等。該實訓基地的建成,可以提供生物制藥生產全過程的模擬演示,為生物技術、生物工程類和藥學專業的生產實訓提供良好的場所,從而增強學生實踐能力的培養。目前該基地生產實訓的主要內容是利用褐黃孢鏈霉菌發酵生產納他霉素,經過菌種制備、培養基配制、發酵罐實消滅菌、接種、發酵控制及產物的萃取分離、干燥等流程,最終獲得粉末狀的納他霉素。本專業還建設了穩定的校外實習基地,同時通過產學研合作等形式與實習基地簽訂了合作協議,目前建設的實習基地為國有大型石化與化工企業、民營大型生物化工及生物制藥等企業,其生產工藝先進、管理規范、工藝流程成熟,為學生提供良好的實習實踐平臺。為了保證認識實習和生產實習在校外實習基地的順利進行,能夠有效達到實習的目標,對學生在實習期間做了如下的要求:(1)入廠培訓并聽取報告:理論聯系實際,在實際進入生產車間之前也需要進行理論指導。實習開始時,由實習單位指派人員向學生介紹本單位情況及進行安全保密講座。為了保證和提高實習質量,在實習期間還可請實習單位有關技術人員做技術報告,介紹該單位產品的結構及特點、生產裝備及加工工藝的特點、存在的問題及解決的途徑等、生產中的技術革新成就、以及生產組織和管理方面的經驗及問題等。(2)參觀實習:學生到實習單位有關車間,由工廠的工程師帶到現場進行專業性的參觀,詳細講解各裝置的工藝流程和設備,以獲得更廣泛的生產實踐知識;通過觀察分析以及向車間工人和技術人員請教,完成規定的實習內容。(3)閱讀實習教材:在實習中,學生應結合實習內容及要求,預習和復習實習教材以及有關資料,以便使實習不斷深入地進行下去。(4)實習記錄:在實習中,學生應將每天的工作、觀察研究的結果、收集的資料和圖表、所聽報告內容等記入實習日記。實習記錄是學生編寫實習報告的主要資料依據,也是檢查學生實習情況的一個重要方面,學生每天必須認真填寫實習記錄。(5)實習報告:在實習結束時,學生應撰寫并提交書面的實習報告,包含主要工段流程圖的繪制等。
關鍵詞 生物工程 產學研聯合 人才培養
中圖分類號:G648 文獻標識碼:A
一、前言
根據教育部的課程設置要求,生物工程專業的課程設置應包括生命科學、化學化工和工程科學三個方面 。依托發酵工程國家重點學科,天津科技大學具有特色鮮明的學科和產學研合作優勢。社會需要生物工程專業輸送大量從事生產管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才。目前雖然生物工程專業教學計劃中的實踐教學環節的設置比較完全,但由于教學、科研等方面的互動不夠,削弱了其執行力,造成部分學生基本動手能力、獨立解決問題能力、主動學習能力較差。
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010~2020年)》提出要創立高校與科研院所、行業企業聯合培養人才的新機制,培養大批創新型優秀拔尖人才。教育部也啟動實施了“卓越工程師教育培養計劃” 。建立企業、高校、科研院所三位一體的“產學研”戰略聯盟和協作機制,探索產學研聯合人才培養新模式,培養大批未來的卓越工程師,無論對高校還是行業企業都具有十分重要的意義。結合濱海新區乃至全國的發展需要,通過生物工程國家特色專業的建設,進一步提高生物工程專業建設水平,加快形成專業建設與改革“亮點”和特色,進一步提高畢業生的社會適應性和競爭力具有重要及深遠的意義。
二、產學研合作人才培養模式的研究
1、調整課程體系,拓寬專業口徑。通過加強學生的專業基礎、工程學基礎和基本技能訓練,培養基礎扎實,專業上可在生物技術與工程、生物制藥工程專業領域一展身手的創新型人才。將原專業以微生物體系為主,拓寬至包括酶、動物細胞和植物細胞在內的整個生物體系,并適當增加了上游技術(如基因工程等)和下游加工過程(如分離工程等)的內容。建立并完善了由化工原理課程設計、生物工程設備、生物工廠設計、生物工程課程設計等專業課程設計組成的工程學訓練體系,強化學生的工程學設計能力。
2、強化工程訓練,加強實踐環節。一方面,在進行畢業論文前,增加生物工程課程設計,工藝設計和設計圖的繪制等。另一方面,加強生物工程工藝實驗以及實習基地建設,適當擴大單元操作試驗規模,使學生獲得工廠生產過程的基本訓練。強化畢業環節訓練,畢業設計與論文課題選擇應考慮科學性、創造性,需綜合利用所學的理論與專業知識,且必須做到一人一題,要求學生在老師指導下獨立完成畢業論文或設計。
3、深入學科前沿。在高年級設學科前沿講座,介紹國內外最新科技動態,了解生物工程學的理論前沿,有關生物產品的新工藝、新技術和新設備的發展動態;開設生物工業專題講座課,講授當前生物工業中各種主要產品的生產工藝、最新技術和發展前景。
4、積極發揮科學研究對教學的促進作用。首先,通過與企業的產學研合作,建立相對穩定的實習基地,解決學生實習困難的問題。其次,搭建良好的科研教學平臺,使科研工作成為提升專業特色建設的有效手段。在進行畢業設計(論文)階段,鼓勵學生積極參與教師的科研工作,參與科研項目的開發、中試實驗以及產品放大生產過程,增強學生科研能力和工程意識,為就業后從事科研開發奠定堅實基礎。再次,通過實驗室開放基金項目,培養學生的工程意識和設計、動手能力。
5、通過職業技能培訓,提高學生的就業率。學生參加職業技能培訓和鑒定,提高畢業生的動手能力和解決實際問題的能力,就業后更適應工廠相關產品的生產過程,更快的進入工作狀態。
6、針對年輕教師多數缺乏在相關企業工作、進修、鍛煉的經歷和工程實踐經驗的情況,采取“走出去,請進來”的方法,一方面,選派青年教師到相關企業、研究所進修、培訓,另一方面,聘請企業中具有豐富實踐經驗和理論基礎的工程技術人員擔任部分課程及實踐教學環節的教學任務。
三、總結
通過強化實踐教學、加強實踐教學平臺建設、加強師資隊伍建設等環節提高人才培養質量,突出生物工程專業特色,利用天津科技大學地處天津濱海新區核心區,為充分發揮濱海新區的區域優勢,搶抓機遇,重在培養在生物工程專業方面從事生產技術管理、品質控制、產品開發、科學研究、工程設計等方面工作的高級工程技術人才。實施科研、學科和專業一體化建設。以產學研合作優勢,立足科技發展最前沿,促進學科的進一步發展壯大;結合學科發展,不斷發展生物工程專業人才培養新優勢,培育新特色。實現人才培養、科學研究、學科建設和行業發展的有效對接、良性互動,帶動人才培養質量的不斷提升。
天津市普通高等學校本科教學質量與教學改革研究計劃重點項目子課題(編號:B05-0817):基于協同創新模式的學生核心能力培養的改革與實踐。
(作者:張藝,天津科技大學生物工程學院,助理研究員;路福平,郭艷,王岳,王巨克,天津科技大學)
注釋: