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我国生物工程专业专门培养掌握生物化学技术及其产业化的科学原理,掌握现代生物学、生化反应工程、酶工程、基因工程、发酵工程等生物工程技术,具有研究和开发生物化工产品、生物保健品、生物药品的能力,能够在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术、新产品研制开发等工作的高级科技人才;
生物工程属于工科,是由微生物学、化学、生物化学、化学工程和计算机科学等相互交叉发展而成的一门复合性学科,被视为21世纪三大前沿学科之一,是生命科学通向应用领域的桥梁学科。即生物工程是对生物进行创造和设计,对生命有机体按照预先设计的蓝图,在分子、细胞、组织和个体等不同层次上进行新的构思,然后结合工程学科的知识用它们大规模的生产出各种对人类有益的生物产品,在医药,农业,环境,能源,采矿等方面,特别是在人体生命科学方面,有非常突出的作用。
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首先,传统的高校生物工程专业定位不够清晰。现如今,我国的高等教育已经进入到大众化阶段,该阶段国家将高等教育人才培养方向定为三种,第一种重点院校主要是学术研究性的专业性人才;第二种一般本科主要是以培养开发性的专业人才为重点;第三种高等职业类院校则主要是培养实用性专业人才为主。社会发展对这三种人才赋予了不同的职责要求。对于应用型高校生物工程专业来说,主要是应该培养应用型生物工程人才。高校扩大招生比例后,很多高校对生物技术专业并不熟知,虽然设置了相关专业,开设相关课程,却未能按照应用型人才的培养目标要求去教学,这使得很多高校培养的生物工程专业人才并不适应社会发展需求。正是在这种情况下,高校需要对应用性教育展开研究,以此明确专业定位,培养适应社会发展的专业人才。
其次,应用型高校生物工程专业着重培养的是学生的实践能力,要求教师要运用灵活的教学模式,培养学生的应用性思维,但是由于高校对应用性教育认识不足,对教师的应用性教学要求也不高,这就使得课堂教学模板过于单调,不仅无法突出学生主体地位,而且忽视了学生的差异性。现代高校教学的基本要求就是能够最大程度的挖掘出学生的潜力,教师要懂得因材施教,对学生的个体差异给予最高程度的尊重。但是,现阶段我国高校生物工程专业,无论是人才培养模式,还是教学内容基本上都保持一致,学生无法依据自己的需求选择相应的学习内容,无法按照自己的时间安排学习进度。这与应用性教育并不相符,如果长时间的应用此种教学方式,不利于生物工程专业应用性人才的培养。
最后,这是生物工程专业应用型人才培养的必然选择。应用性教育方式的实施,主要是为了培养相应的专业性人才,传统的教学理念、教学模式无法满足这一要求。传统的教学理念着重学术性人才的研究,因此教师注重的是理论讲解,而忽视实践应用。再加之,高校扩大招生之后,专业人数的增加,使得毕业论文有关实验性方面的研究设备不足,很多学生并没有进行试验。因此毕业生实践能力、问题分析能力都不是很强。因此高校有必要转变教育理念,采取应用性教育方式。
2 应用型高校生物工程专业的应用性教育措施
2.1 制定应用性人才培养导向
生物工程专业涉及到了多种学科,因此综合性非常强,在基础上还结合了多方面技术,比如化学、数学、计算机科学等。所以生物工程专业教师要有深厚的专业知识基础,还需要具备非常广的知识面,这样才能更好的培养出优秀的专业性人才。也正是因为生物工程专业涉及的学科众多,技术多样,所以高校必须要制定“强化基础教学、注重实践能力培养、突出专业特色”的人才培养导向。生物工程技术看重的是试验,因此对学生的实践能力要求比较强。该学科的教学基础是生命科学,主要教学原理是工程学,同时根据事先设计改造的物体,为人类进行服务的一门学科。
另外,生物技术涉及领域非常广泛,包括与国民经济息息相关的诸多产业,如:农业、能源、环保、化工、医药、卫生、矿产、材料、食品等等,这些产业对生物技术人才培养的素质要求不同。目前我国有近250个高校设置了生物技术专业,具有点多面广的特点,任何一所高校,都不可能培养面面俱到、行行精通的生物技术人才,各高校培养的人才应凸显各校特色,实现应用型生物技术人才培养目标的差异化、多元化、特色化,以适应国家对人才的需求。应用型生物技术人才的特色,包括农业特色、能源特色、环保特色、化工特色、医药特色、矿产特色、材料特色、食品特色等。
2.2 构建科学规范的人才培养方案,满足应用型生物技术人才培养需要
人才培养方案是高等学校为达到人才培养目标所制定的总体设计,是人才培养的纲领性文件,对应用型生物技术人才培养具有十分重要的意义。要根据学校的学科特色,应用型人才的特点,以及科学发展观的要求,制定行之有效、科学规范的人才培养方案。人才培养方案,应对业务培养目标、业务培养要求、主干学科、主要课程、主要实践教学环节、学制、学分、学位、教学进程等,作出明确规定和安排。
2.3 建立科学合理的课程体系,彰显应用型生物技术人才培养特色
摘 要:本文结合专业实际和社会需求,从培养目标、课程体系、实验设置、实习实践安排等方面入手,构建出新建本科院校生物工程专业学生应用能力培养模式。研究成果对于新建本科院校生物工程专业学生应用能力培养具有重要的参考意义
关键词:新建本科院校;生物工程;应用能力; 培养体系
21世纪,生命科学的发展以及它和工程科学的结合带来了生物工程专业的蓬勃发展,两个学科的交叉和渗透决定了生物工程学科培养应用型人才的工科性质.长沙大学学报,2009,(9):114-116.
生物工程专业是继生命科学专业和生物技术专业之后出现的生命科学领域的第三大专业,是以生命科学为基础,综合基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程和生化工程等技术手段在内的学科。生物工程是一门实验性和应用性很强的专业,生物工程领域作为生命科学的下游学科,也是比较容易进行产业开发的专业领域,这就对学生的认知能力、实验技能、应用能力和创新意识提出了比较高的要求。近年来,我国对生物工程领域的关注度日益增强,政策性导向也在向生物工程学科倾斜,为生物工程专业的发展创造了机遇。为适应和促进生物工程学科的进一步发展,需要大量高素质的人才,而人才培养中很重要的一个组成部分就是基础的实验课程训练。我们针对生物工程专业的特点,在实验课教学过程中尝试进行改革,初步摸索出一套比较适应现代生物工程学科发展的实验教学方法。
一、改变传统教学观念,提高实验课程关注度
传统教学观念认为,实验课程只是理论课程教学的辅助,处于从属的位置,因而对实验课教学关注度要小于理论教学。但就生物工程专业最近的发展和学生就业情况来看,仅仅具备扎实的理论知识是完全不够的,这和生物工程专业应用性强和产业化开发需求较多的特征不相符合。为适应生物工程领域发展对人才的需要,必须培养基础理论扎实,又同时具备相应的应用能力的综合素质人才。因此,实验教学改革首先要做的是转变传统的“实验课程教学辅助理论课程教学”观念,确立实验课程相对独立的地位,提高实验任课教师对教学的关注度,使教师能够全身心投入到实验课教学中,提高教学效率和教学效果;同时也提高学生对实验课程的关注度,使学生能够通过实验对理论知识进一步理解掌握,也能将所学理论知识更加灵活有效地运用到实验学习过程中。
二、设置合理科学的实验教学内容
生物学科发展迅速,新的技术和新的方法出现和应用很快。因此,实验课程的内容要紧跟学科发展前沿,结合经典实验技术和方法,设置适应学科发展和社会需要的相关实验教学内容。同时,生物工程专业具有应用性和前沿性的特点,这就决定生物工程专业实验课程内容设置的目的是培养具备实践能力和创新能力的人才。因此,在实验内容设置的时候就要考虑实验的实用性和灵活性。
我们实验设置把握的总体思路是以经典技术方法锻炼基础实验操作能力,以探索型实验锻炼学生发现问题及初步解决问题的能力,以综合性连续实验检验学生对实验的整体把握能力。教学内容设置的连续性可以对学生进行循序渐进的实验能力培养,避免出现实验设置顺序混乱对学生思维及能力培养造成不必要的误区。
三、改进教学方式,提高教学效率
与理论课程不同的是,实验课程更多的是考察学生独立发现问题、独立思考解决方法、独立操作验证的能力,整体来讲,学生的相对独立性要高于理论课程。因此,我们在进行实验课教学时,对教学方式进行了一些改进。
首先,实验的理论知识准备要充分。实验课在准备阶段,我们就要和理论课的进度结合起来,避免出现实验课提前于理论课的情况发生,同时也要尽量避免理论课结束很久之后再进行相关的实验课教学,尽量做到理论课和实验课同步进行,这样可以避免在进行实验课教学时进行长篇累牍的理论知识讲解,影响实验课教学时间和效果;同时,学生在实验课前准备相关理论知识的时候,也可以做到趁热打铁、有的放矢。
其次,实验教学的讲解要简明扼要。以往的实验课程教学,从实验原理到实验器材,从操作注意事项到实验结果处理,甚至实验分析和结果讨论,教师都要进行详细的讲解,这样的教学容易造成教师工作压力增加,而学生对教师的依赖心理过重,甚至觉得实验课就是走过场,对教学效果产生很大的不利影响。我们在教学过程中,针对不同的实验内容,制定相应的教学讲解时间,一般情况不超过25分钟,理论课讲述过的内容,进行简单的提问了解学生掌握情况,把讲解重点放在影响实验成败的细节的指导上,并加一些与实验相关的理论发展过程的讲解,以利于学生对实验的理解掌握。同时,简明扼要的讲解也要求学生在实验课进行前进行大量的相关理论准备工作,把“被动接收”变为“主动获取”,藉此培养学生独立思考的自主性,调动学生积极参与实验教学的主动性。
第三,实验课程进行过程中操作部分要放手。在实验操作过程中,突出学生的主体地位,放手让学生去进行实验的各个步骤,教师的作用是监督实验过程、保证实验安全、保障实验顺利完成。我们在讲解过程中仅演示实验操作的关键细节,其余的实验操作在不影响实验准确性的情况下,让学生根据自己的个人习惯进行操作。在实验整个过程中,教师会全程关注学生的操作,发现操作方面的错误及时进行纠正和辅导。而对实验过程中出现的问题,仅做必要的引导,启发学生依靠自己掌握的理论知识和实验技能进行分析和解决,培养学生独立思考问题和解决问题的能力。
第四,处理数据要缜密,确定结论要慎重。实验结果和结论是对整个实验的总结,是最终要得到的最重要的内容。因此,我们要求学生在处理实验数据时一定要缜密,严格按照相关的实验处理方法进行,得到正确的实验结果;在依照实验结果下结论时考虑周全,不能扩大或者出现不符合实验结果的结论,最终慎重下定结论。以此培养学生科学的思维方式,具备良好的分析能力和总结能力。
第五,最终提交的实验报告能做到实验的可重复性。我们评价学生提交的实验报告是否合格的最重要标准是能否依靠该实验报告重复出该实验,这是对学生表达能力的一种培养。我们在教学过程中要让学生意识到,只有做到清楚表达自己的实验成果,并且能够让别人成功重复,才能证明整个实验是成功的,如果只有自己清楚自己的实验成果而不为别人接受,那么整个实验就是失败的。
四、改进成绩考核方式,激发学生主动性
以往的实验教学考核主要是以学生提交的实验报告作为主要的评分参考,学生为了获得好的成绩,关心最多的是实验结果是否和教科书上描写的一致,是否达到了实验的预期目标,而往往忽视了实验课程设置的最初目的和实验过程中出现的关键实验现象,这种考核机制难以考察学生真实的综合实验技能,也不能有效了解学生对实验课程的掌握情况,不利于学生将来从事科研或生产工作。我们认为,实验课程成绩的考核相比较于理论课程考试,更多的是要考察学生对实验目的和实验原理的认识程度、对实验技能的掌握程度,对实验过程出现的问题的发现能力、针对问题的解决能力以及在实验过程中表现出来的创新思维能力;结合学生提交的实验报告是否能准确描述实验现象、是否能正确处理实验数据、对实验结果讨论分析是否合理以及书写是否规范等,综合评定学生实验课程成绩。
在实验教学中,我们从一开始就向学生明确实验课程的考核标准,让他们了解到仅仅靠实验报告是不能获得一个好成绩的,需要全身心投入到实验课程中去才能获得好的成绩和掌握优秀的实验技能,这样能够提高学生对实验课程的关注程度,激发学生积极参与实验教学的主动性。我们在教学过程中,专门准备有课堂教学备案记录本,从学生进入实验室之后,从讲课过程中学生的回应程度、实验过程中的具体操作、对出现问题的剖析理解、解决问题方法的选择等方面,对每一位学生的具体表现随时在记录本上进行记录备案,作为学生实验课程成绩考核的重要评定依据,再结合学生提交的实验报告进行综合的成绩考核评定。
五、结语
生物工程是生命科学的下游学科,对学生的应用能力和创新能力有更高的要求。作为培养生物工程高素质人才中关键一步的实验教学,不能采取传统的教学方式。经过我们对教学理念及教学方式方法的改变和探索,初步摸索出一套比较适合生物工程本科生实验课程的教学方法。整个生物工程学科要发展,只有做好各个基础性的工作,本科生的实验教学就是其中的一环,因此,生物工程专业的实验课程教学改革还需要朝着更好的方向继续进行下去。
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