地方本科院校生物化工大實(shí)驗(yàn)課程改革

劉曉霞，羅小芳，廖云輝，王宗成，覃佐東 (湖南科技學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，湖南 永州 425199)

0 引言

自2015 年教育部、國家發(fā)展改革委和財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》以來，地方高等院校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變已正式進(jìn)入實(shí)施階段。地方本科院校承擔(dān)著為地區(qū)及周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)服務(wù)和應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的任務(wù)，如何樹立高素質(zhì)復(fù)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的理念和探索符合地方區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和行業(yè)特色發(fā)展需要人才的培養(yǎng)模式已迫在眉睫[1]。當(dāng)前，已建成的大規(guī)模高等教育體系在推動我國的現(xiàn)代化建設(shè)過程中起著重要的作用。隨著經(jīng)濟(jì)的快速轉(zhuǎn)型發(fā)展，使人才供需結(jié)構(gòu)發(fā)生重大的變化，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，產(chǎn)業(yè)升級的步伐不斷加快，推動了社會文化建設(shè)的不斷進(jìn)步，尤其是實(shí)施的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，這使得高等教育的結(jié)構(gòu)性矛盾日益凸顯，存在畢業(yè)生就業(yè)難、就業(yè)質(zhì)量低等問題。而生產(chǎn)服務(wù)于一線緊缺的復(fù)合型、創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)的體制機(jī)制仍需要繼續(xù)完善，人才培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量與產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求需要繼續(xù)適應(yīng)。因此，只有找準(zhǔn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的突破口和著力點(diǎn)，才能增強(qiáng)地方高校服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的能力。隨著生命科學(xué)技術(shù)的不斷突破，為人類面臨的食品、能源、資源、環(huán)境和健康等重大問題的解決提供了積極有效的措施，因此，國家和地方政府都已將生物產(chǎn)業(yè)作為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)[2-6]。近年來，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)在全球的產(chǎn)值成倍數(shù)增長的趨勢，而我國特別是改革開放以來其發(fā)展已進(jìn)入了一個嶄新的階段，這使得對生物工程相關(guān)專業(yè)應(yīng)用型人才的需求不斷增加[7]。因此，地方本科院校生物工程專業(yè)應(yīng)用人才培養(yǎng)的目標(biāo)是：依托原有生物工程專業(yè)優(yōu)勢，結(jié)合地方特色資源，注重生物工程理論知識與地方區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和行業(yè)特色相適應(yīng)的應(yīng)用能力的培養(yǎng)，使得培養(yǎng)的人才能在地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和產(chǎn)業(yè)改造中發(fā)揮作用。

生物化工是生物技術(shù)、化學(xué)和工程學(xué)等多個學(xué)科交叉融合研究領(lǐng)域，是有生物體或者具有生物活性的物質(zhì)參與過程中的基本理論與工程相關(guān)技術(shù)[9-10]。它是一級學(xué)科化學(xué)工程與技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展的二級學(xué)科分支之一，在實(shí)現(xiàn)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的過程中起著重要作用[11-13]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是理論課程內(nèi)容的拓展和延伸，更是高等院校生物工程專業(yè)高素質(zhì)綜合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一。實(shí)驗(yàn)課形式的實(shí)踐教學(xué)通過培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能和發(fā)展能力，強(qiáng)化理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的結(jié)合。生物化工大實(shí)驗(yàn)是對學(xué)生進(jìn)行生物化工領(lǐng)域基礎(chǔ)知識和專業(yè)技能的系統(tǒng)性訓(xùn)練，以往的課程內(nèi)容設(shè)計(jì)存在創(chuàng)新乏力、跨學(xué)科交叉不足和科研與教學(xué)融合少等現(xiàn)象，導(dǎo)致課程教學(xué)和專業(yè)建設(shè)難以反映學(xué)科發(fā)展的前沿，不能更好適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對復(fù)合型應(yīng)用人才的需求。人才培養(yǎng)模式的變革是地方本科院校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的核心，而教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)是人才培養(yǎng)模式變革的關(guān)鍵因素之一。我校為地方本科院校，結(jié)合永州豐富的農(nóng)業(yè)資源形成有地方特色的教學(xué)與科研體系是我校向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。本文以生物工程專業(yè)的生物化工大實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，探討基于課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的地方本科院校應(yīng)用人才培養(yǎng)的教學(xué)改革。

1 地方本科院校生物實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)綜合應(yīng)用型人才教學(xué)目標(biāo)的重要載體，然而“實(shí)踐操作能力差”是目前地方本科院校生物類畢業(yè)生普遍存在的問題，除受實(shí)驗(yàn)條件、學(xué)生實(shí)踐操作機(jī)會少和師資交叉整合不夠等客觀因素影響外，其課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)也存在很多問題，主要包括：(1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件落后于實(shí)際教學(xué)的需求。部分教學(xué)儀器設(shè)備陳舊和不足，現(xiàn)有的教學(xué)設(shè)備和耗材不能滿足實(shí)際教學(xué)的需求，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課多為教師的“演示課”，學(xué)生自己動手操作的機(jī)會很少。(2)教學(xué)大綱制定不合理，存在與實(shí)際教學(xué)相脫離的現(xiàn)象。部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容充實(shí)，受實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件所限不能完全開出，有些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡單，計(jì)劃課時超出實(shí)際教學(xué)時，致使學(xué)生動手和科研能力的提高效果有限。(3)學(xué)生考核機(jī)制不完善[14-15]。以學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告和平時考勤作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績的主要評價指標(biāo)的方式缺乏相對客觀性，部分學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時不認(rèn)真、學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，實(shí)驗(yàn)報告存在抄襲和撰寫不規(guī)范的現(xiàn)象，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成績得分高而實(shí)踐動手操作能力差的情況突出。

2 生物化工大實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

針對課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)存在的問題，結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，我校生物化工大實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了5 個方面教學(xué)改革的嘗試。

2.1 更新教學(xué)內(nèi)容，完善課程結(jié)構(gòu)

生物化工是以實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生不僅能鞏固和強(qiáng)化所學(xué)習(xí)的專業(yè)理論知識，還能提高基本實(shí)驗(yàn)操作、綜合分析和解決問題的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)創(chuàng)新性思維。以往生物化工大實(shí)驗(yàn)的課程內(nèi)容設(shè)計(jì)缺乏整體連貫性和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新不及時，滯后于地方生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，限制了學(xué)生實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新性精神的培養(yǎng)。為使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)相契合，我校組織生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)和化學(xué)等專業(yè)的教師共同編寫實(shí)驗(yàn)教材，將教師的最新科研成果融入到實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)中，通過結(jié)合地方特色生物資源構(gòu)建以突出基礎(chǔ)、注重實(shí)踐操作能力和科研素質(zhì)培養(yǎng)為特點(diǎn)的課程體系，引入生物學(xué)領(lǐng)域的新技術(shù)和新方法，激發(fā)學(xué)生對生命科學(xué)探索的興趣和愛好，使學(xué)生盡快掌握專業(yè)前沿知識。

2.2 充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，體現(xiàn)地方特色

將教師的科研與專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程相結(jié)合是地方本科院校綜合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的基本方式，這不僅能在充分利用學(xué)校現(xiàn)有的硬件條件下保證實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性及新穎性，還能使教師和學(xué)生共同組合成一個致力于尋求科學(xué)真理的學(xué)術(shù)共同體。永州是湘南地區(qū)的農(nóng)業(yè)大市，擁有豐富的生物資源，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上立足于永州地方特色資源，開設(shè)的生物多肽活性研究、生物多肽洗手液的制備、葛根素的提取和純化、葛根素的改性研究實(shí)驗(yàn)、酵母發(fā)酵過程中培養(yǎng)參數(shù)的測定、油茶果殼中纖維素的提取和生物質(zhì)材料的制造與分析等都是源于教師的省部級以上研究課題的科研成果。通過結(jié)合地方特色資源與教師科研協(xié)同培養(yǎng)應(yīng)用型人才，不僅能解決實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備不足問題，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 跨學(xué)科教師承擔(dān)教學(xué)，豐富教學(xué)手段

以往的生物化工大實(shí)驗(yàn)都是由生物專業(yè)的教師承擔(dān)教學(xué)，所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較單一，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目少，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果較差，束縛了學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新性能力的發(fā)展。因此轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，啟發(fā)學(xué)生思維、激發(fā)主動探索、提升實(shí)踐操作能力和綜合素質(zhì)是當(dāng)前生物化工大實(shí)驗(yàn)的當(dāng)務(wù)之急。我校建立以學(xué)生為主體的“學(xué)生自由選擇+自主設(shè)計(jì)+分組討論+綜合訓(xùn)練”教學(xué)模式，并組織擁有生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)和化學(xué)等相關(guān)研究背景的教師團(tuán)隊(duì)承擔(dān)生物化工大實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，打破不同學(xué)科間的壁壘以豐富學(xué)生的知識層面，全面開展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的理論和實(shí)踐教學(xué)，提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

2.4 合理分組，提高教學(xué)和科研水平

生物化工大實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用分組的方式進(jìn)行，現(xiàn)有的班級人數(shù)一般在30～45 人左右，單憑一位教師指導(dǎo)不過來，導(dǎo)致實(shí)際教學(xué)效果不理想。我校充分尊重學(xué)生意愿，由3～4 個學(xué)生自愿組成一個實(shí)驗(yàn)小組，最后在小組的基礎(chǔ)上將整個班級分為2 個大組，分別由不同專業(yè)背景的教師共同交叉指導(dǎo)。除開設(shè)相同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的項(xiàng)目外，開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)生均以小組為單位組合成一個小型科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行自主選題，在教師指導(dǎo)下學(xué)生進(jìn)行合作調(diào)研、利用網(wǎng)絡(luò)和圖書館進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)資料的查詢、分析整理歸納所搜集的文獻(xiàn)資料、提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、動手完成實(shí)驗(yàn)、對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與討論、規(guī)范撰寫實(shí)驗(yàn)報告和研究論文等學(xué)習(xí)過程。通過開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的師生互動討論、方案的構(gòu)思與設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作的開展、結(jié)果的分析與討論、實(shí)驗(yàn)報告及研究論文的撰寫過程，引導(dǎo)學(xué)生主動去學(xué)習(xí)，使學(xué)生對待生物化工大實(shí)驗(yàn)課程由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、科研能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

2.5 完善考核機(jī)制

結(jié)合我校生物化工大實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐情況，完善并形成科學(xué)的平時成績(60%)和期末考試成績(40%)的課程成績評價方法。實(shí)驗(yàn)報告是一種用于描述、記錄整個實(shí)驗(yàn)開展的過程與結(jié)果的科技文體，同時也是平時成績的重要組成部分，其評定主要包括實(shí)驗(yàn)報告的撰寫是否認(rèn)真規(guī)范、客觀記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果和撰寫實(shí)驗(yàn)討論等基本內(nèi)容。平時成績的考核除實(shí)驗(yàn)報告外，還增加開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的報告答辯及可行性分析等方式，通過組內(nèi)自評和組間互評等多種評定方法相結(jié)合促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)形式的多樣化，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。期末考試由理論和操作考試兩個部分組成，并采用隨機(jī)抽取考題的形式。理論考試以實(shí)驗(yàn)小組為單位隨機(jī)抽取2 項(xiàng)簡答題，組內(nèi)同學(xué)共同討論完成考題作答，按分組打分；操作考試每人完成1～2 項(xiàng)實(shí)驗(yàn)基本操作，根據(jù)每個學(xué)生操作的熟練程度及實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄與分析給予打分。通過期末考試，使學(xué)生對生物化工大實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)理論知識和操作技術(shù)起到鞏固的作用，學(xué)生的應(yīng)用能力得到一定的提升。

3 教學(xué)實(shí)踐效果

3.1 豐富學(xué)生的知識層面，提高學(xué)生利用理論知識分析和解決問題的能力

跨學(xué)科教師承擔(dān)教學(xué)后，生物化工大實(shí)驗(yàn)打破了不同學(xué)科之間的界限，將生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)和化學(xué)等專業(yè)的科學(xué)和思維方法相融合，體現(xiàn)了多學(xué)科的知識和技能的交叉及綜合運(yùn)用，使學(xué)生在碰到實(shí)踐問題時思維不僅局限于某一門課程或?qū)W科領(lǐng)域，從而更利于形成生物技術(shù)、化學(xué)和工程學(xué)的整體概念。特別是在開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的自主選擇上，學(xué)生要對項(xiàng)目從團(tuán)隊(duì)的協(xié)作、資料的查閱、方案的設(shè)計(jì)、可行性分析、項(xiàng)目的開展、結(jié)果的分析與討論、實(shí)驗(yàn)報告和研究論文的撰寫等整個學(xué)習(xí)過程涉及的相關(guān)理論知識需有深入理解，才能制定合理可行的實(shí)驗(yàn)方案，以提高學(xué)生分析和解決問題的綜合能力。

3.2 激發(fā)學(xué)生的科研興趣，促進(jìn)創(chuàng)新性應(yīng)用人才的發(fā)展

生物化工大實(shí)驗(yàn)的教材是由我校教師編寫實(shí)驗(yàn)教材，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容源于教師的省級以上科研項(xiàng)目，同時結(jié)合地方特色生物資源，學(xué)生主動學(xué)習(xí)積極性很高，由原來的“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。在實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，部分學(xué)生對科研產(chǎn)生了極大的熱情，主動聯(lián)系任課教師進(jìn)行后續(xù)的研究。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)進(jìn)行舉一反三，對生化產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)的過程有了感性的認(rèn)識，為畢業(yè)后從事生物專業(yè)相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。

3.3 初步建立了教師科研與專業(yè)實(shí)驗(yàn)水平相促進(jìn)的模式

生物化工大實(shí)驗(yàn)開設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是建立在教師科研課題的基礎(chǔ)上，由于任課老師對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容和學(xué)科研究前沿非常熟悉，在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中對學(xué)生可能會出現(xiàn)的各類問題有充分把握。通過與學(xué)生的深入探討，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，從而提高實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果。另一方面學(xué)生在參與教師的科研項(xiàng)目工作中，隨著實(shí)踐操作的進(jìn)一步深入新問題將不斷呈現(xiàn)，由此激發(fā)學(xué)生獲取新知識和探索科學(xué)奧秘的熱情，對專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)也起到了事半功倍的效果。

4 結(jié)語

我校通過生物化工大實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的教學(xué)改革，構(gòu)建了培養(yǎng)服務(wù)地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的創(chuàng)新型應(yīng)用人才的課程體系、教學(xué)內(nèi)容、技術(shù)操作和方法。綜合性、設(shè)計(jì)性和開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展突出對生物工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新思維、實(shí)踐動手能力、分析和解決問題等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，拓寬學(xué)生自主學(xué)習(xí)的領(lǐng)域和踐行以學(xué)生綜合能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)理念，進(jìn)一步推動我校向應(yīng)用性大學(xué)建設(shè)的轉(zhuǎn)變和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。盡管我校生物化工大實(shí)驗(yàn)的課程改革取得了一些經(jīng)驗(yàn)但教改的路程還很長，仍需在教師自身的專業(yè)水平和業(yè)務(wù)能力的提高以及生物專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備條件完善的前提和保障下，通過不斷研究與實(shí)踐，探索出適合我校生物工程專業(yè)特色的對學(xué)生綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)的教學(xué)模式，以滿足現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)對生物工程專業(yè)人才的需求。