时间:2023-02-09 22:37:02
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本专业培养德智体美全面发展,适应市场经济体制和改革开放需要,掌握现代生物工程技术及其产业化科学原理、工艺过程和工程设计等基本理论,基本技能,能在保健品、制药等领域从事生产、产品技术研究开发、质量检测和企业管理的高级应用型技术人才。
本专业学生毕业后可适宜于医药、食品、环保、商检等部门中生物产品的技术开发、工程设计、生产管理及产品性能检测分析等工作及教学部门的研究与教学工作。
从事行业:
毕业后主要在制药、医疗设备、新能源等行业工作,大致如下:
1 制药/生物工程;
2 医疗设备/器械;
3 新能源;
4 医疗/护理/卫生;
5 快速消费品(食品、饮料、化妆品)。
从事岗位:
毕业后主要从事销售经理、售后工程师、化验员师等工作,大致如下:
1 销售经理;
2 销售工程师;
3 售后工程师;
4 销售代表;
5 化验员。
拓展阅读:生物工程专业主要课程
该专业主要学习与基因工程、蛋白质工程等相关的基础理论和操作技能。
[中图分类号] TH79 [文献标识码] A
一、 引言
依据高等教育内外部环境的诸种变化,以及国家自主创新对于创新性人才培养的要求,在“卓越工程师”培养的教育理念指导下,通过对学生知识、能力与创新要素的综合分析研究,本文提出构建一种以学生为中心,以满足创新型人才培养的个性化需要,利于学生自主学习为目标的多模式开放型实验教学体系。该种实验教学体系对创新型人才培养的推动作用主要体现为实验教学的多模式化组织以及综合性开放式实验考核评估2个方面。
生物医学工程及相关仪器专业的学生在实验技术上应培养具备生物医学信息采集、传输、处理、分析新型生物医疗电子、信息与仪器等硬件知识、并具备较强的医学应用软件设计、开发的能力,能够将信息技术与医疗管理、医疗服务有机结合的高级医学信息技术人才。因此在课程内容安排上做到面和点的结合,既要保证知识面广,同时要重点突出。但现状是生物实验与仪器等软硬件平台的挂钩程度不够。目前生物学实验一方面主要涉及以细胞等微观生物信息为主的实验数据,主要以细胞生物学、遗传学、解剖学为代表;另一方面涉及以人体生理信息为主的宏观生理信号为主的实验数据,主要以医学仪器相关实验为代表,均以单一化实验结果作为实验考核依据,限制了学生主动性和创造性的发挥。所以生物学实验需要结合自身的教学经验,对教学中存在的问题进行逐步改进。通过调整实验内容、改革教学方法、完善考评体系等措施,对于生物实验分析不能以短期实验唯一结果论的定性认识为主,而应该强调以“长时程跟踪的过程启发式”为主的定量累积式分析,即在侧重得到实验结果的同时,鼓励学生自主采用各种软硬件仪器平台知识,灵活选择信号特征提取方法,加强对信号分析的能力和对结果的理性认识,发挥实验课的实践性优势,得到多样化的处理结果,最大程度地增强学生的自主性与参与性。
在以过程化为主的“一问多答”教学模式中,采用启发式的教学方法。教师根据教学内容向学生提出问题,引起学生主动思考,从而变结果灌输式的被动学习为过程启发式的主动学习,加深学生对概念、理论的理解,发现问题,敢于提出问题,渴求解决问题。而课后的各种实验数据处理结果可以直观地了解教师教学内容安排是否合理,教学效果是否明显,为教学改革提供依据,从而为创新性高素质人才的培养作出应有的贡献[1]。
二、现有模式的现状及改革途径
(一). 微观生物实验内容由于教学条件等因素的限制,多局限于显微镜使用、或细胞膜通透性等验证性实验,对于推动微观细胞生物学快速发展的新技术新方法,缺少教学资料与手段;同时,人体生理信息等宏观医疗仪器生物实验的测试侧重于对医疗仪器面板的操作和各种简单生理信息的直接获取。
(二). 实验教学模式单调,难以激发学生的积极性和主动性。现行的实验教学基本都先由学生预习实验指导书,实验仪器设备及试剂都由实验教师提前准备好,学生只要按照实验步骤按部就班地做,最后写出实验报告。这种实验教学模式难以很好地启发学生创造性思维,不利于培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。学生容易无精打采,注意力分散,反应迟滞,多数学生被动应付教师的要求,甚至投机取巧,如采用“配色”等方式快速完成生化实验;有的课堂学生随心所欲,各行其是,故意捣乱,师生处于一种对抗状况。在这样的课堂环境里,教学任务难以完成,传授知识、培养素质的目标难以实现[2]。
(三). 实验教学缺乏综合性、设计性,不利于学生综合素质的培养。由于课时安排固定、实验条件的限制,现行开设的实验项目多为验证性实验,实验过程及可能出现的问题基本固定,结果也基本已知,只要按照步骤去做,基本都能达到较好效果。这种模式限制了学生思维,难以达到学生综合素质的培养[3]。
(四). 实验课成绩评定方式需要进一步完善。实验课程由于其性质的特殊性,往往难以确定完善的考核指标和体系,从而导致学生实验报告书写的工整和完整程度决定了最终成绩,使得最终实验课成绩评定存在一定的随意性,从某种程度上影响了学生学习的动力[4]。
在此评估基础上,应实现的改革途径主要包含以下两个方面:
第一,生物学实验教学鼓励学生自主采用各种软硬件仪器平台,灵活选择信号特征提取方法,加强对信号分析的能力和对结果的理性认识,发挥实验课的实践性优势,得到多样化的处理结果,最大程度地增强学生的自主性与参与性,培养学生理论联系实际、独立思考、团队合作、自主创新的科学精神;
第二,通过施行开放式多结果的过程化实验教学模式,注重实验知识的延伸,创造和谐课堂、完善考核制度等改革措施,发挥实验课的实践性优势,努力营造和谐课堂,最大程度地增强学生的自主性与参与性,培养社会需要的创新型、应用型、复合型、外向型人才。
三、实验内容改革的模块化设置
(一)修改完善教学大纲,科学合理设置实验内容。
本专业实验本着充分利用现有资源和仪器设备的原则,综合考虑知识的难点和重点调整实验教学内容,以“综合课程设计”的2-3个相互衔接的短学期形式,对原有实验内容进行筛选和整合,依照学生的实验技能发展过程依次开设基本操作实验、验证性实验、综合性和创新设计性实验。以微观生物实验为例,基本操作实验包括显微镜的使用、显微测量、细胞形态观察等内容;设计验证性实验包括活体染色、细胞化学、核酸存在部位及检测方法、细胞膜的渗透压及细胞吞噬作用等内容;设计综合性实验需要在完成基本操作实验和验证性实验的基础上,指导学生查阅实验资料及设计实验方法,合理利用实验室资源,充分利用实验材料来完成实验,如动物细胞的原代及传代培养可作为设计综合性实验内容。相关生物实验进行后,应着重加强特定生物信号与相应软件处理的结合工作。可简单概况为将专业软件类课程打通,开设一门面向专业的软件设计课程,如“生物医学工程软件设计”,或“电子信息技术及仪器软件设计”课程,处理对象可定位为前期获得的实验数据。而以宏观的动物生理数据为例,离体培养的小鸡或蛙心肌细胞信号可通过相关动物实验获得,通过将测试的信号存储成dap数据格式,输入labVIEW软件进行锁相处理编程及特定滤波处理,实现对所弱信号的分析和相应数字信号处理工具的掌握,达到将感性数据上升到理性知识的目的。
(二)改革教学方法,变结果灌输式为过程启发引导式。
实验过程中,既要发掘实验背后的理论支持,又要培养技术意识,重视实验技术和方法。同时,鼓励师生交流,提倡师生间的问答,活跃课堂气氛。教学过程中,教师在讲清实验目的和原理的前提下,鼓励学生根据所学知识,自主设计实验过程并完成实验,实验报告可考虑通过建立在各种实验数据分析基础上的论文形式完成。
(三)完善考评体系,激发学生对科学的求知欲和对本课程的兴趣。
实验考评体系应以过程累积式考核为主,摈弃传统结果式考评。以细胞生物学实验为例,其考核应以考查学生运用理论重视、运用实验技术的能力为主要内容,可安排综合性实验要求学生利用所学的理论知识和实验技术进行综合分析、实际操作、做出实验结果。对于实验技术,以学生的直接操作作为考核方式,对于实验理论的考核,通过闭卷方式完成,也可以通过学生对实验数据的各信息化平台分析来进行多结果式考核。另外,对于能够自主设计完成实验,积极申报完成开放性实验的学生给予较大系数的鼓励性加分。实验具体路线图如下。
四、实验操作的关键性问题
(一)如何处理实验室的开放问题。
在改革过程中,实验设备资源的开放和教学方式的开放是该长期化衔接实验的重要保障。其主要实现途径为,结合生物学和仪器教学平台,实施“具体生物弱信号案例教学法”,采用学期末“首尾相连”的两个短学期和整个学期的“三明治”夹心时间实施整个实验课程,并由相关实验课的青年教师负责各实验室的公共开放时间和相互协调。这样能有效调动学生的主观能动性,加强课程内容的实践性,在知识的传授过程中渗透工程技术的内容,使学生掌握工程设计、工程实践的一般规律和基本方法,避免工科教学理科化、脱离实际的倾向。如图2所示针对在体心电信号的测试及信号处理方法,可安排在微观动物心肌细胞的培养及生物学方法观察的细胞生物学实验的短学期时间,同时合并进行在体式心肌细胞搏动的信号及噪声分析,加强定性实验及理性的定量分析实验的融合,提高相关理论知识与动手能力的结合(图2)。
(二)如何充分利用实验室资源,引导学生设计综合性实验
第一,以生理仪器平台为主的硬件实践动手能力。
当完成基础性生理实验及相关软硬件知识的授课后,以宏观人体生理信息为主的医学仪器实验,应该以设计开发性实验为主,鼓励学生自己设计开发医学仪器。同样以心电信号为例,如心电监测仪实验中,可要求根据在体式及离体式心电信号的特点(图3(a)(b)),结合理论知识,设计电信号检测原理图,用布线软件软件画出其原理图,并制作电路板、布线和焊接电路,在单片机应用开发环境中编写程序并调试。最后制作简单心电监测仪,通过相关的虚拟仪器平台,在示波器上显示被测者心电图。同时配合相关传感器知识,还可制作体温计、气体检测仪等医学仪器。在此基础上,还可设置网络数据平台,进行远程控制。
第二,以微弱生物信号实验数据分析为主的软硬件结合能力。
信息技术的发展对生物医学信号的检测、处理以及数字信号处理几个方面发挥着重要的作用。生物信号一般可以分成电信号和非电信号,如心电、肌电、脑电等属于电信号;其它如体温、血压、呼吸、血流量、脉博、心音等属于非电信号。如从处理的维数来看,可以分成一维信号和二维信号,如体温、血压、呼吸、血流量、脉博、心音等属于一维信号;而脑电图、心电图、肌电图、x光片、超声图片、CT图片、核磁等则属于二维信号。医学仪器实验采集到大量的以上一些宏观的人体生理信号数据,应利用学生的相关生物医学信号处理的知识,根据生物医学信号的特点,对所采集到的生物医学信号进行分析、解释、分类、显示、存贮和传输,其研究目的一是对生物体系结构与功能研究,二是协助对疾病进行诊断和治疗。
本学院的相关教研室教师结合labview、DSP等编程工具的实验教学案例,对于“虚拟仪器技术”及“数字信号处理”的综合做了以下研究及整合。“虚拟仪器技术”及“数字信号处理”是一门应用性较强的技术课程。随着信息化的发展,信息技术不断地渗透到科学研究等各个领域中,发挥着越来越大的作用。科学实验、测试信号的处理、工业生产中自动化生产线的测控等都以信号处理为基础。我校“数字信号处理”实验,以数字信号分析为基础,以数字滤波为手段,以数字信号处理为目的,突出谱分析和滤波的应用,加大与信号与系统、自动控制原理,以及后继的通信原理、计算机图像处理等课程之间的衔接,使其与其他课程实验融合为一个有机的整体。
以虚拟仪器中的相关控件调用为例,解决数字信号处理课程中的基本知识点“快速傅里叶变换(FFT) 数字滤波器”的实验设置,对本文提出的“多模式过程启发型实验教学体系”进行具体阐述。
该知识点通常的实验要求和目的为:①加强对labVIEW相关控件工具的使用及虚拟仪器技术编程能力的提高,加深对FFT基本原理和性质的理解;②学习利用FFT对连续或离散时间信号进行谱分析,了解可能出现问题及其原因,以便在实际应用中能够正确使用FFT。
按照基本的实验要求和目的,和多模式开放性原则,对该知识点的实验设置如下:
第一,验证性实验内容。主要通过调用labVIEW“信号分析模块”总的FFT函数,分析序列和其频谱的特点,设计产生相应的虚拟生理信号及噪声源,利用数字信号处理中各滤波器的特点去除噪声,分析去噪后结果,并利用相关原理解释其中的现象。实验目的是通过形象和具体的内容,加深对理论知识的理解。该层面的实验以直观、具体和形象化为主要特点,避免复杂化。学生不会因为陷入繁杂的具体过程,而影响对理论知识的理解和掌握
第二,综合、设计型实验内容。数字信号处理与所采集到的实验数据具有密切相关的联系。生物医学信号中的特点是微弱、噪声大,所以滤波和灵敏度是生物医学信号采集的关键。另外生物医学信号的随机性强,是随机的且非平稳的。正是因为生物医学信号的这些特点,以傅里叶理论为基础的小波变换方法成为生物医学信号分析的有力工具。利用小波变换能将原始心电信号分解为不同频率的信号,然后对信号进行重建,此方法能很好地消除心电信号中的基线漂移,抑制工频和肌电干扰,同时能获得QT间期的精确值,是本专业学生的重要编程思想。
所以,在实际的推进环节中,涉及一个短期的课程推导实践以及长期的过程启发式环节。其中短期内容包括将短学期等实践类课程,如“医学软件编程实习”和本门课程合并,其课时作为本门课程的实践环节;长期内容则包括:①将毕业设计环节和课程合并,增加实践课时;②将所有的硬件测试类课程和相关软件分析生理信号内容合并。如“C程序设计”,“数据库基础”,“面向对象程序设计”等。此时授课教师不再为单个教师,而是整个课程群的全体教师;③学生毕业严格按照“宽进严出”的理念操作。总结后的某“过程启发式”实验具体操作实例如下:
创设情境,提出问题。可安排在微观动物培养及生物学方法观察后,同时协调进行在体式动物信号及噪声分析,加强感性的定性实验及理性的定量分析实验的融合,提高相关理论知识与动手能力的结合:如细胞离体培养后的各种生物信号指标及各种混入的噪声和分类,在此基础上结合该案例讲解相关滤波器的工作原理和基本设计方法,然后将生理信号提取的设计任务作为设计性作业布置给学生。
分组研讨,设计方案。在布置设计任务后,教师组织学生分组研讨。根据学生自主学习能力的强弱和自身特点合理分组,方便学生间相互协作,共同提高。学生利用电子资料库检索,查阅相关资料,获取丰富的信息资源,通过对各种信息资源的分析研究,提出自己的解决方案。
成果展示,分析归纳。在各小组取得了初步的设计成果后,教师以课堂教学形式组织各小组的成果展示与评价。在课堂上通过虚拟实验室系统和数字投影仪,展示各种解决方案所取得的生理信号滤波效果,分析它们的优缺点,引导学生分析归纳出解决此类问题的思路与方法,并共同探讨最佳设计方案。
五、结语
“加强实验教学和实验环节,抓好综合性和创新性实验,大力培养学生实践能力”是我国高校推进自主创新,落实“高等学校教学质量与教学改革工程”,培养创新人才所需采取的重要措施[4]。本文总的改革目标是“遵循以学生为本,注重以互动式教学为核心的教学观念,构建有利于增强求知欲和创造力的课程教学模式”。本文提出的多模式开放性实验教学体系摈弃短期实验唯一结果论的定性实验,强调以“长时程跟踪的过程启发式”为主的定量累积式综合分析实验,在整个学年中分阶段构建以实验教与学为中心的综合型数字化实验教学环境;鼓励学生自主采用各种软硬件仪器平台,灵活选择信号分析方法,加强对信号分析的能力和对结果的理性认识,发挥实验课的实践性优势。通过施行开放式多结果的过程化实验教学模式,注重实验知识的延伸,完善考核制度等改革措施,最大程度地增强学生的自主性与参与性,积极响应国家“卓越工程师教育培养计划”,培养出具有专业领域特色,能够基本独立完成初级软硬件规模设计和开发工作的创新型、应用型、复合型、外向型的“卓越工程师”型储备人才。
[参考文献]
[1]张晓东.人才培养与产学研结合实践中的问题及对策[J].沈阳航空工业学院学报,2009,26:41-44.
(2)从高校的人才培养角度看,生物工程专业人才培养的同质化现象较为普遍,特别是很多地方院校,忽视与自身办学条件的结合,缺乏特色性,加剧了学生就业竞争的压力。要寻求改变,唯一的出路只有根据高校自身的办学实际,改变人才培养的模式化,增强自身的办学特色,强化生物工程专业的就业竞争力。本文结合成都大学(以下简称“我校”)的现有办学条件,重点探讨生物工程专业的人才培养模式与特色,以期提高人才培养质量,强化就业竞争力。
一、结合地方经济发展需求,明确专业发展方向
生物工程专业的发展方向分为偏重于工学的(发酵工程)和偏重于理学的(生物制药),国内不同的高校根据自身的办学要求有的侧重于工学,有的侧重于理学,更多的是追求全面。由于各高校办学条件的差异性,一些地方普通高校往往存在培养特色不够鲜明,导致学生对未来职业上的困惑。而我校的情况是培养方向不够清晰,所学科目涉及普通生物(以植物学为主)、生药学、发酵工程、基因工程、分子生物学和课时数较多的普通化学、有机化学等等,涵盖面较广,学生反映强烈。这对生物工程专业的人才培养和课程体系建设显然是不利的。作为一所城市综合性大学,人才的培养要为地方的经济发展服务。根据“成都市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要”的精神,重点调整产业结构,逐步淘汰高污染、高耗能、低效率的传统落后产能,大力发展高新技术产业。“规划”指出,对于本地经济发展特色,大力促进电子信息、生物医药、新能源、新材料、航空航天和节能环保六大产业的发展。结合我校生物学院的现状,有药学和制药工程两大与医药相关的本科专业,在师资力量和药学资源上具有一定的基础。因此,我校生物工程专业的发展方向有必要和生物医药接轨。同时,我国的“国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要”也再次提出生物产业重点发展生物医药、生物医学工程产品、生物农业和生物制造。
从国内来看,许多省市成立了生物医药产业园,主要生产抗肿瘤、抗自身免疫疾病和抗排异反应的抗体药物,基因工程疫苗、干细胞及基因治疗的基因工程药物,生物医药产业的产值在生物技术产业中所占比例逐年提高,目前已达到70%以上。成都市也在高新技术产业园内建立了生物医药产业园,发展形势良好,并且又在大成都范围内规划新的生物产业园区。在这种形势下,将生物医药作为生物工程专业的发展方向就显得更加清晰和明确。
二、生物工程人才培养目标和定位
要增强生物工程专业的就业竞争力,在众多的高校中脱颖而出,就必须进行有针对性的人才特色培养,必须明确人才培养目标和特色定位。根据资料显示,很多高校,其生物工程专业的人才培养目标大多定位较为宽泛和模糊,技术、工艺、产品、设备等面面俱到,涉及的就业领域看似很广,面也宽,但实际的效果却是大量的生物工程专业的毕业生找工作面临较多的困难。为改变此现状,提高就业竞争力,将培养重点置于生物医药领域,其目标定位于:掌握生物工程技术及其产业化的科学原理、掌握生物制药技术及生物药物研发、生产等相关流程和生物制药的厂房设计要求等基础理论、基本技能,能在生物制药领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的高素质工程技术人才。
三、生物工程专业特色培养方案的构建
生物工程专业是一类理工结合的复合型专业,其人才培养的特征也应是复合型人才的培养。由于我校生物工程专业来源于早期的生物化学技术,对化学系列课程设置的比例较大,而对生物工程专业的核心课程占比存在不足,更谈不上生物工程上下游技术教育的有机结合。生物工程专业培养体系中,由于该专业交叉学科较多,各种教材因对体系完整的要求导致在实践中教学内容重复比例偏大,浪费大量的教育资源;教学模式上,以传统的课堂讲授为主,实践教学比例还不能满足对理工复合型人才的培养,鉴于我校生物工程专业发展的现状,笔者结合教学实践从三方面提出生物工程专业特色培养方案的重构方案。首先是专业基础课程体系的构建。该方面的课程体系,主要以培养本专业学生基础理论为目的,为以后专业核心课程的学习提供理论支撑。课程主要涵盖无机化学、有机化学、化工原理、普通生物学等,其占比(包括相应实验课程)为总学分的15%,而将分析化学、物理化学归为选修课程。其次是专业核心课程体系的构建。这是生物工程专业的主干课程,以培养本专业学生专业基本知识和技能为根本目的。该模块以生物制药为核心设计相应课程体系,核心课程包括:生物化学、微生物学、分子生物学、生物技术制药、发酵工程、基因工程、生物分离技术、生物工程设备、生物工程概论和工程制图。其占比(包括相应综合实验课程)应不低于总学分的35%,理论和实践教学的比例不低于1∶0.8。最后是专业拓展课程体系的构建。该模块主要拓展专业知识,针对不同学生的兴趣爱好,扩展知识面,增强学生对本专业更广泛的知识体系进行有效的涉猎。该模块主要以选修课程为主,主要课程包括:免疫学、细胞工程、生物信息学、现代医学概论、生物制药厂房设计(GMP)、生物反应工程原理、实验动物学、试验设计与数据处理、文献检索、营销学等。其占比为总学分的18%左右。专业课程体系是一个专业为了达到人才培养目标所设置的课程及课程之间的分工与配合,课程体系是否合理直接关系到培养人才的质量。从生物工程专业特色培养的角度,该培养方案的构建一方面重点突出了与生物制药领域密切相关的基本理论和基本知识,另一方面强化了与生物制药密切相关的实践技能训练,强化了学生的基本技能,最后通过拓展课程的设置,不仅开阔了学生的相关视野,也为以后就业或进一步深造奠定扎实的理论功底。总之,通过生物工程专业课程的设置和学习,能使毕业学生获得以下几方面的知识和能力:掌握现代生物学、生物工程原理、生物制药领域核心课程的基本理论知识和基本技能;具备在生物制药领域从事药物设计、工程设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的基本能力,具有独立获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的基本能力及开拓创新精神;熟悉生物技术药物及产业发展的有关方针、政策和法规;了解当代生物技术药物的理论前沿和发展动态;掌握生物技术药物领域文献检索、资料查询的基本方法,具有一定的科学研究和较强的实际工作能力。
近年来,国内生物工程专业大学毕业生就业形势不容乐观,学生就业压力大,毕业生就业专业对口率不高。造成就业率低下的主要原因有:(1)当今生物产业规模不大,人才需求量偏小;(2)国内办学规模和招生量膨胀过快;(3)各校生物工程专业的办学条件不一,专业教育与当地产业特色结合度不够,没有形成特色[1]。因此,地方高校生物工程专业课程体系及培养模式的建设需要贯彻改革创新为先、质量效益第一的思想。以“特色学科建设”为导向,设计合理的课程体系,并以此为载体强调实践技能和工程能力的培养,全面提高人才培养质量,可将专业教育与当地产业特色紧密结合,形成办学特色,下面以我校生物工程专业课程体系优化与实践为例交流一些体会。
一、特色学科建设对地方高校人才培养的导向
地方高校是具有“地方投资、地方管理、办在地方、服务地方”特征的高校,与地方经济社会具有水融的天然联系。学科是高校重大项目的承担者,是创新型成果的生产者,是创新型优秀人才的培养基地。地方高校应围绕区域经济社会发展需求培育高水平特色学科,不断凝练学科研究方向,提高科技创新能力和社会贡献度,以特色学科建设促进学科专业发展。着力通过应用性特色学科发展,加强实践性教学环节,培养能够解决生产实际问题的应用型人才;通过与区域、企事业单位合作对接,培养职业能力为导向的实务型人才;围绕区域重大需求和科研任务牵引,通过协同创新,发挥不同创新主体科研优势,多单位、跨学科联合指导,培养复合型创新人才[2]。近年来,我校生物工程特色学科的快速发展得益于与地方特色资源相结合,依托江西理工大学“钨资源高效开发及应用技术教育部工程研究中心”、“江西省矿冶环境污染控制重点实验室”和“江西省矿业工程重点实验室”等研究平台,形成了地方矿冶领域与生物工程紧密结合的特色鲜明的研究方向。学科在钨和稀土矿山生物修复、矿山环境微生物学等研究领域获批多项国家自然科学基金项目和省部级科研项目,涉及的研究方向包括极端矿山环境抗性生物的筛选、生物极端生境耐受和修复的生理机制、矿山环境生物修复的工程化技术体系研究,微生物冶金、极端嗜酸菌基因组学、生物肥料研发、脐橙皮资源综合利用等。利用特色学科发展的导向,我校生物工程专业学生通过参与完成课题研究和实践,最终获得优良的实验技能、综合分析问题能力、实践能力、创新思维能力、统筹能力和表达能力,成为具有良好综合素质的生物产业化专业技术人才、管理人才和研发人才。
二、生物工程专业课程体系优化与实践
(一)生物工程专业课程体系优化与实践思路
在学科快速发展的同时,我校以此为导向对生物工程专业课程体系进行了改革。通过完成专业基础课程体系,使学生的基本操作技能得到全面训练;通过完成单元操作课程体系,使学生能进行各类生物产品工厂的工艺设计和解决产品生产过程中出现的主要问题;通过完成特色创新课程体系和实践教学课程体系,提高学生综合分析能力、统筹能力、实践能力和创新思维能力;通过教育质量与人才评价体系,使学生对综合素质项目及其指标有最基本认识并进行自我衡量。通过专业基础课程体系、单元操作课程体系、实践教学课程体系、特色创新课程体系以及教育质量与人才评价体系的整合、连贯,使得生物工程专业的理论和实践教学具备模块化和特色化特点,具有更好的整体性、关联性和先进性等优点。
(二)以“特色学科建设”为导向的生物工程专业课程体系优化
我们根据专业教学指导委员会制定的专业规范和《江西理工大学关于制订本科专业培养方案的指导意见》,通过以“特色学科建设”为导向,为培养德、智、体全面发展,基础扎实、知识面宽、素质高、能力强、重实践、具有初步创新能力的应用型人才,我们从以下几个体系对生物工程专业课程进行了优化:
1.拓宽专业基础课程体系
对原有课程体系拓宽至包括酶和植物细胞在内的生物体系,增加普通生物学、细胞工程、基因工程等课程。
2.设置单元操作课程体系
原教学体系中专业必修课调整为发酵工程、生物分离工程和基因工程三个单元操作课程体系。以生物产品生产过程的基本单元操作为主线,阐述生物生产工艺的基本理论和操作技能。学生通过这几个课程体系的学习,能进行各类生物产品工厂的工艺设计和解决产品生产过程中出现的主要问题,并为从事生物新产品和新工艺的研究与开发打好应有的理论基础。
3.开设特色创新课程体系
生物工程特色创新课程体系涵盖专业必修特色课程:发酵工程与工艺学、生物分离工程。专业选修课:主要包括恢复生态学、资源微生物学、生物统计学、生物信息学等,以及专业选修特色课程:生物能源、环境工程概论、生物冶金、矿山生物修复、食品精深加工等。
4.加强实践教学课程体系
强化实践教学环节,构建不同层次的实践课程体系,为学生形成创新型的知识结构和加强实践能力提供教学支撑。增设生物工程认识实习、生物技能大实验、科技素养实训等课程体系,以生物工程实践教学基地建设为契机,加强校企合作,拓宽实践教学渠道,提升大学生实践能力,探索产学研结合的办学模式。通过组织学生参加课外科技竞赛,选择一个特色课题独立研究,教师或来自企业的专家给予指导,来培养大学生的学习和研究兴趣。
5.构建教育质量与人才评价体系
建立校内专家评价、学生评价与校外实习单位评价、用人单位评价相结合的教育质量评价和人才评价体系;以德、智、体、美全面发展为主要评价内容;注重教育产出评价、学生学习产出评价、学生个性化发展评价,以及专业办学宗旨实现程度的评价,注重实践能力、自主创新能力和核心竞争要素的评价。
(三)生物工程专业课程体系优化实践效果
生物工程专业为我校新开专业,从2003年开始招生,目前有8位专业教师,其中具有博士学位的教师6名,硕士学位的教师2名。我校生物工程专业以“特色学科建设”为导向的课程体系优化改革从2009级生物工程专业本科生教育开始实施,取得了明显效果:
1.近几年,随着特色学科平台和师资队伍建设的加强,我校生物工程学科获批了包括4项国家自然科学基金项目、1项国家科技支撑计划子课题、l项国家惠民计划项目在内的纵向科研项目30余项,纵向科研经费超过400万元,形成了具有地方矿冶+生物工程的特色鲜明的研究方向,在基础研究领域取得的重要突破,为地方企业提供技术支持奠定了基础。学科分别与赣州菊隆高科技实业有限公司、江西北清生态环保有限公司等公司签订了战略合作协议。我校生物工程本科生参与教师课题研究覆盖率超过三分之二以上,在科研及课外学术活动取得较好的成绩。生物工程本科生的作品获得全国大学生节能减排大赛、第十三届“挑战杯”大学生课外学术科技竞赛等多项奖项,发表学术论文多篇。
2.实习教育是生物工程专业实践教学环节的一个重要内容,了解现场的生产状况,认识并参与实际生产过程是培养学生工程实践能力和创新意识必不可少的重要环节。目前,本专业与赣州菊隆高科技实业有限公司、赣州中橙果业科技开发股份有限公司、江西科泰生物技术有限公司、赣州华露农业开发有限公司、赣州章贡酒业有限责任公司、赣南海欣药业股份有限公司、崇义章源钨业股份有限公司、赣州稀土集团有限公司等多家单位建立了紧密型校外实习基地,为学生开展生产实习、社会调查、课外创新活动和毕业论文创造了良好的条件。
3.生物工程专业毕业生就业率和就业质量明显提高。毕业生就业率均在90%以上,主要集中在生物资源开发领域,如双汇集团、赣州菊隆高科技实业有限公司、赣州中橙果业科技开发股份有限公司、江西科泰生物技术有限公司、浙江日升药业有限公司等企业。毕业生考研率平均30%左右,录取的高校90%以上为重点大学和中科院单位,如浙江大学、北京理工大学、江南大学、华南理工大学、中国科学院上海生命科学研究所、中国科学院广州能源研究所等。考研的毕业生在研究生复试面试过程中,充分体现了学生理论知识、实验能力和科研素养的优势,均取得了较好的复试成绩,显现了本专业以“特色学科建设”为导向的课程体系优化教育改革的生命力。
参考文献