生物工程專業(yè)課程結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建和課程整合的研究

陶玉貴　湯　斌　伊長文　朱龍寶　葛　飛

摘要：通過對現(xiàn)行生物工程專業(yè)教學課程結(jié)構(gòu)體系中存在的弊端進行了分析，提出了新的課程結(jié)構(gòu)體系和課程內(nèi)容的整合方案。并將美國機械工程師協(xié)會（ASME）提出“將產(chǎn)品實現(xiàn)過程集匯到本科教學中去”理論，融入到實踐教學之中，構(gòu)建“一條線”實踐教學體系,通過實踐取得了良好的教學效果。

關鍵詞：生物工程；課程體系；課程整合；實踐教學

中圖分類號：G642文獻標志碼：Ａ文章編號：1673-291X(2009)09-０228－02

一、現(xiàn)行生物工程專業(yè)課程結(jié)構(gòu)體系中存在的弊端

安徽工程科技學院生物工程專業(yè)（原發(fā)酵工程專業(yè)）自1984年成立以來，在強化應用型人才培養(yǎng)的同時，一直致力于教學模式的改革。過去工科教學體系受到原蘇聯(lián)“專業(yè)化教育模式”的影響，安徽工程科技學院發(fā)酵工程教學計劃主要參考“輕工院校模式”進行制訂，過于強調(diào)具體的目標產(chǎn)物生產(chǎn)的系統(tǒng)化、專業(yè)化，學生知識面窄，不利于人才進一步發(fā)展和社會的需求。其主要表現(xiàn)為：

1.現(xiàn)行課程體系中,指令性、基礎類課程占了大量的時間和空間。專業(yè)方向板塊課程的時間和空間變得非常狹窄,學生學習指令性課程和基礎類課程幾乎用去3/4以上的時間,使專業(yè)必修課和選修課沒有余地，這與人才培養(yǎng)的多元化目標背道而馳。

2.課程設置的學科本位型，使學生物化。學科分化本身是在科學發(fā)展到一定條件下的產(chǎn)物，隨著科學技術水平的發(fā)展產(chǎn)生交叉學科、邊緣學科，學科越分越細，必然產(chǎn)生龐大的內(nèi)容和不斷減少的課時存在尖銳矛盾。一方面是所謂“經(jīng)典”內(nèi)容動之不得，另一方面新一輪的教學改革進一步減少了理論教學課時，尤其專業(yè)基礎和專業(yè)課程學時，從而形成兩面夾擊，其結(jié)果是學科的新思想、新成果難以及時進入課堂，客觀上造成知識更新不夠。

3.課程內(nèi)容交叉與重復。一方面,由于各課程長期以來都追求完善的教學體系，嚴密的教學邏輯,面面兼顧,形成了大而全的格局，課本越編越厚；另一方面，各課程間相互缺乏協(xié)調(diào)，內(nèi)容交叉重疊越編越多（如有機化學與生物化學、生物化學與微生物、微生物與遺傳等課程），忽略了學科間融合、交叉和滲透。此外,為后繼課程的服務功能的強化,忽略了課程本身的系統(tǒng)性。在強調(diào)為后繼課程服務的思維之下,加上教學內(nèi)容與教學學時之間的矛盾,在教學過程中把與后繼課程無關的內(nèi)容砍掉了,這就破壞了課程的系統(tǒng)性和教學的邏輯性和學生的知識結(jié)構(gòu)的完整性。

4.實驗教學基本框架仍是20世紀50年代初學習前蘇聯(lián)建立模式，開設多門依附于理論課程的實驗課。其弊端為：（1）各門實驗課自成體系，為了各自的系統(tǒng)性和完整性，實驗內(nèi)容重復龐雜。（2）驗證性實驗占的比例大，綜合性、設計性實驗少，難以把物質(zhì)的特性、結(jié)構(gòu)、反應和檢測有機地聯(lián)系起來。（3）內(nèi)容陳舊，經(jīng)典驗證性實驗多，研究、探討型實驗很少，不利于學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。（4）教學方法單一，學生是“照方抓藥”、“依葫蘆畫瓢”，抑制了他們思維和創(chuàng)造能力的發(fā)揮。

5.工程教育過程中存在重理論輕實踐，重知識傳授輕能力培養(yǎng)，重“科學”輕“工程”，不少教師仍沿襲注入式教學，學生記憶了大量的知識，但動手能力和獨立分析問題、解決問題的能力并未得到很好的發(fā)展。實踐形式單一,實踐基本上局限于實習和見習，忽視了其他教育實踐活動。孤立的實習,必將使實踐效果大打折扣。

二、課程結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建與課程內(nèi)容整合

1.理論課程結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建與課程整合

課程結(jié)構(gòu)改革包括課程設置，課程安排以及與之配套的課程整合?！罢n程整合（curriculumintegration）”又稱“課程統(tǒng)整”“課程綜合化”“課程一體化”等，旨在將課程進行整體、綜合之意，是我國課程改革的重點內(nèi)容之一。為此，根據(jù)生物工程的特點，以基因工程菌構(gòu)建（上游）、生物反應器及其工程原理（中游）、生物分離工程（下游）為主體線條，輔以生物過程控制與檢測，構(gòu)建上、中、下游專業(yè)基礎課程平臺。同時，在研究無機化學、分析化學、有機化學、生物化學、微生物學、分子生物學、微生物遺傳與育種等課程的教學與認知規(guī)律的基礎上，對課程內(nèi)容進行整合構(gòu)建新的課程體系，并對主干課程和相關教學環(huán)節(jié)組成一個系統(tǒng)，進行統(tǒng)一規(guī)劃，形成一組系列基礎課程群，既加強了課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，又減少了不必要的交叉重疊，使課程設置更加精練，在有限的課時基礎上最大限度去拓展課程空間；并依據(jù)生物工程應用領域，構(gòu)建發(fā)酵工程、生物制藥、綠色化工等專業(yè)模塊。壓縮必修課，增大選修課范圍和類型，開設學科深化類、應用技能類和體育藝術類類型選修課，以鼓勵學生個性發(fā)展。同時積極為學生提供跨學科選修、主輔修、雙學位等多種教育形式和機會，為學生發(fā)現(xiàn)、發(fā)展各自的志趣、潛力和特長創(chuàng)造條件。加強文化素質(zhì)教育，將文化素質(zhì)教育與課程體系改革相結(jié)合，通過系統(tǒng)教學與專題講座，課堂與課外以及豐富多彩的社會實踐等活動，把豐富的文化素質(zhì)教育內(nèi)容，融入學生心靈深處，為學生樹立遠大理想和人生追求奠定基礎。

2.實驗課程結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建與課程整合

傳統(tǒng)課程結(jié)構(gòu)體系中，實驗教學是附屬于理論課程教學，形成了細而全的小系統(tǒng)，實驗內(nèi)容交叉重復。為了解決這方面的問題,目前許多高校已將一些課程的實驗單獨開設,但收效不甚理想。根源在于對實驗教學缺乏整體設計和統(tǒng)籌規(guī)劃。為適應新時期實驗教學的發(fā)展,只有突破原有框框,才能擺脫其束縛。為此，在“一體化、多層次”模式下，構(gòu)建“基礎技能實驗、專業(yè)綜合實驗、應用型實驗、研究式實驗”等新型實驗教學課程體系，統(tǒng)一組織實驗教學，獨立設課。新課程體系中將實驗項目設計成三個層次：第一層次是基礎訓練實驗：在一級學科的基礎上整合原無機與分析、有機化學、生物化學、生化分離技術、物理化學、化工原理等課程實驗，主要包括基本操作、基本技能訓練，常見生物大分子性質(zhì)、分離方法、定量測定和有關生物參數(shù)測定等。這一層次重在基本操作技能和規(guī)范化的訓練，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實事求是優(yōu)良的實驗素質(zhì)。第二層次是綜合實驗：該層次以通風、厭氧發(fā)酵為主線，對發(fā)酵原料及產(chǎn)物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和成分進行表征以及相關參數(shù)測定，通過這一層次實驗教學，鞏固提高學生所學的基本操作、實驗方法和實驗知識，培養(yǎng)學生從事生物實驗的技能技巧、獨立思維能力和分析解決問題的能力。我們設計了“雙酶法制備結(jié)晶葡萄糖”、“黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)糖化酶”和“啤酒釀造”等系列綜合實驗；尤其是啤酒釀造綜合實驗，學生通過對啤酒原料成分分析、原料制備、淀粉糖化、發(fā)酵、過程控制與檢測、成品酒處理等環(huán)節(jié)綜合實踐，不僅提高了學生的實驗興趣，由過去的被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃臃e極參與，學生也為品嘗自己親手釀造啤酒而倍感自豪。第三層次是設計實驗：學生按一定題目，自己查閱文獻，制定實驗方案，分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論；學生也可以參與到教師科研課題中去。其實驗具有一定的研究性質(zhì)，使學生及早了解學科發(fā)展前沿，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和獨立進行實驗的能力。

3.實踐性課程結(jié)構(gòu)體系重建

眾所周知，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，是適應科學技術迅猛發(fā)展的必然要求；加強學生的實踐鍛煉，是保證人才茁壯成長的必經(jīng)之途。因此，學生在校期間不僅應掌握牢固的基礎理論和實驗技能，還必須參加相應的實踐性活動，如實習、社會調(diào)查、畢業(yè)設計等。學生通過實踐,可促進理論聯(lián)系實際，加深對書本知識的理解，特別是對社會現(xiàn)實的認識，增強分析問題和解決問題的能力。令人不安的是,由于各種主客觀原因，高等學校的實踐教學環(huán)節(jié)有所削弱;在好不容易安排的認識/生產(chǎn)/畢業(yè)實習中，也往往是既不能“動手”（不能參加具體的操作），又不能“動口”（不允許向正在工作的人員詢問,以免干擾正常生產(chǎn)），而且，大部分是參觀實習，因而收效甚微。在市場經(jīng)濟的條件下，如何改革現(xiàn)有實習模式，有利于培養(yǎng)學生的實踐能力？針對理論必須與生產(chǎn)實踐相結(jié)合的原則，為了提高學生的專業(yè)實際應用能力，依據(jù)美國機械工程師協(xié)會（ASME）提出“將產(chǎn)品實現(xiàn)過程集匯到本科教學中去”理論，對過去單獨的、自成一體的實習、課程設計實踐教學結(jié)構(gòu)體系進行改革，構(gòu)建“一條線”實踐教學體系,即將市場調(diào)查—項目建議書—可行性報告—課程設計穿插于認識實習—生產(chǎn)實習—畢業(yè)實習和課程設計之中，統(tǒng)籌安排，與課堂理論教學課程相互結(jié)合，互為依托和補充，構(gòu)成人才知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)的完整體系。一改過去認識實習走馬燈式參觀實習，以“了解市場、接觸社會、認識專業(yè)”為主題，通過對生物工程典型產(chǎn)品——啤酒品評、市場調(diào)查等內(nèi)容穿插于認識實習教學之中，通過完成市場調(diào)查報告方式促進學生對本專業(yè)的認識，取得了良好的效果。以生物工程產(chǎn)品專題方式將“項目建議書”和“可行性研究報告”穿插于“生產(chǎn)實習”、“畢業(yè)實習”之中，讓學生帶著問題去完成“生產(chǎn)實習”和“畢業(yè)實習”；并通過完成“生物反應器”課程設計，將專業(yè)理論教學和實踐教學進行了有機結(jié)合，突破了過去的“實習”、“課程設計”單純作為課堂教學的“應用”和“驗證”功能及“環(huán)節(jié)”的觀念，通過幾屆學生的實踐取得了良好的教學效果。

然而，課程結(jié)構(gòu)改革是一個復雜的系統(tǒng)工程。正像北大高盤良等教授指出的：“像英國劍橋大學和美國加州大學伯克利分校同屬研究型的一流大學，其課程體系卻相差甚大，但都培養(yǎng)了一批創(chuàng)造型人才。改革的階段會出現(xiàn)多種課程體系共存的局面，而加快課程內(nèi)容的更新和教學方式的現(xiàn)代化，可能會更好促進新課程體系的形成。為了使新課程體系早日成熟，我們將積極加入到實踐的行列中去。

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