生物工程专业“生产性”实验项目设置的探索

[摘要]生物工程专业以培养从事生物产品生产的高级工程技术人才为目标，实验实践课程是学生技能培养的重要途径。将教师科研任务与实验实践课程教学目标相结合，开设“生产性”实验项目，增强教师的教学责任心，提高学生的学习兴趣，节约办学成本，在生物工程专业建设方面具有重要发展意义。
[关键词]生物工程专业 教学改革 实验项目

生物工程专业是培养“掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论和技能，能在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的高级工程技术人才”。各高校为求更好发展，在生物工程专业的教学改革方面做了大量工作，其中对专业基础和专业课的实验实践教学改革尤其重视。目前关于生物工程专业实习实践课程教学改革的进展主要集中在以下几个方面：
（1）课程体系的改革。为有效提高教学质量，增强学生的实践动手能力，对课程体系进行有效改革，如对实验实践环节教学计划的改进，实验项目的筛选，实验实运行管理改革等，这些方面的改革侧重于从整体上对学生工程设计、工程意识等能力的培养[1-3]。
（2）教学管理体系的改变。鉴于当前生物工程专业部分实践课程开设的困难，主要表现在实习基地数量不足，实习经费偏少，生产单位指导老师专业素养参差不齐等问题。部分学校从教学管理体系着手，开展相应改变，力求教学质量得到应有的保证，培养目标的实现[4,5]。
（3）加强部分重点实验课程的教学改革。如对《生物化学实验》、《微生物学实验》等专业基础课进行重点研究，主要集中在设计型实验项目的增加，教学方式的改革，以培养学生自主性、创造性和独立操作能力为目的的综合性实验项目的强化[6-9]。
从现有的文献资料看来，对“生产性”实验项目的设计和探索尚未有报道，是值得深入探讨和研究的空白领域。
一、“生产性”实验项目开设的意义
生物工程专业人才培养过程中，需要开设大量的系统性实验实践课程，对学生的专业技能进行训练和培养。由于生物工程专业课程开设的部分实验项目所用的试剂、耗材成本较高，如“分子生物学实验”中所用到的质粒、试剂盒等，而由于课程实验经费所限，只能减少实验组数甚至取消相应实验项目；另一方面，通常实验结束后学生所获得的 “作品”会被废弃掉，教学实验成了单纯的“消耗”。教师承担的科研项目通常具有试验性和探索性，其中部分研究内容在设备材料、方法原理和过程操作上与教学实验具有一定的相关性，因此，通过将专业教师的科研项目内容设计为教学实验项目，变“消耗性”实验为“生产性”实验，节约实验成本的同时也形成了有实用价值的实验“作品”，而实验材料费用由教师科研经费中支出。
（一）强化专业思想，提升教学效果
通常，实验课程所形成的“作品”在实验结束后立即被废弃掉，让学生产生严重的失落感和挫败感：自己认真完成的实验“作品”竟然是没有任何用处的“废物”。而当学生发现自己的实验成果将在生产和研究中具有重要应用时，会自然而然地提高对实验过程的重视程度，会对实验目的和产品产生强烈的兴趣，会在实验过程中培养出对专业的强烈认同感。另一方面，由于实验项目来源于教师科研，并要进入到其后续科研工作中去，指导老师对教学内容的熟悉程度和责任心更高。因此，开设“生产性”实验项目，有利于强化学生的专业思想，同时有利于提升教学效果。
（二）节约办学成本，强化专业建设
在当前地方性高校的办学体制规定下，办学成本已经成为专业建设水平的重要标志之一，过高的办学成本也会成为专业发展的重要障碍。因此，通过开设“生产性”实验项目，可以在不影响教学质量的前提下尽可能地降低办学成本，有利于在当前管理体制下的生物工程专业建设。
二、“生产性”实验项目开设的实践
“生物工艺学”是生物工程专业的主要专业基础课程之一，在学生技能和专业知识培养方面具有承前启后的重要作用。在“生产性”实验项目设置过程中，我们选择了“生物工艺学实验”这门课程进行探索。
（一）实验项目的设计
人才培养计划中要求：生物工艺学的主体是利用微生物的生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品，因此进行相关生物产品生产技术操作的训练是课程必不可少的重要环节。只有通过实践，才能巩固、应用所学理论，培养学生进行生物质产品生产与制备的基本技能；培养学生的工程意识；培养学生认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风，培养同学观察、思考、分析问题和解决问题的能力，实事求是，严肃认真的科学态度，以及勤俭节约的优良品质，从而为进一步的学习研究奠定基础。
因此，在“生产性”实验项目的设计上，选择教师承担的科研项目中的相关内容“纤维素酶的发酵制备”、“酵母的发酵制备”和“细菌色素的发酵制备”作为教学实验的基础，紧密围绕人才培养计划要求，突出生物产品生产过程的技术训练和能力培养。在实验内容的选择上以满足课程教学和教师科研项目需要为目标，突出产品生产和过程控制，主要包括“微生物菌种的制备”、“发酵过程控制”、“产品的制备”3个关键环节。

（二）实验运行及管理
由于“生产性”实验项目一方面要完成教学大纲要求的人才培养任务，另一方面要满足教师科研项目中的相关内容，所以在实验项目的选择上、实验运行和管理上都会出现此前不曾遇到的问题，因此，我们建立了“生产性”实验项目的运行和管理机制（如图1所示）。
在“生物工艺学实验”课程运行过程中，由课程组承担实验经费3548元，生产纤维素酶粗酶液30L，酵母干粉100g，细菌色素5g；学生平均成绩较上一届提高5.8分，优秀率达90%，学评教分数较上届高3.2分。

图1：“生产性”实验的运行和管理
三、结论
从项目的实际运行来看，在生物工程专业的部分实验和实践课程中，开设结合教师科研任务的“生产性”实验项目，具有良好的可行性。可以有效地节约办学成本，提高教学效果，激发学习积极性。但是也需要指出，在实验项目的设计上，要妥善做好实验内容和科研任务的结合，要认真寻求人才培养和科研需要之间的协调和统一，不能顾此失彼；在实验的运行和管理上，要注重实验教学和实验室管理的规范性和科学性，不能随意更改实验项目。
基金项目：浙江省教育科学规划研究课题：生物工程专业“生产性”实验项目设置的探索与实践（SCG218）
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（作者单位：嘉兴学院生物与化学工程学院 嘉兴）