時間:2023-03-21 17:02:04
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇生物化學工程論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
1教材分析
1.1教學內容在教材中的地位
生物化學教材內容多且學時少,學生普遍感到生物化學難學,但也有學好這門課程的愿望。本課程所用教材是楊麗萍主編的《生物化學》第四版,緒論是第一課,是對本課程的高度概括,是學習生物化學的前導。講好緒論,對激發(fā)學生的學習興趣起著非常重要的作用。
1.2學情分析
授課對象為生物技術專業(yè)本科的學生,之前已經(jīng)學習過無機化學和有機化學,化學基礎相對較好,學習主動性、積極性、理解分析能力較強。所以在教學過程中要將緒論講的新鮮有趣,就可以激發(fā)學生對生物化學的學習興趣,產(chǎn)生求知欲。有了這種求知欲,將為后續(xù)深入學習生物化學課程打下良好的基礎[1]。
1.3教學目標
知識目標:(1)掌握生物化學研究的內容與范圍;(2)熟悉生物化學發(fā)展的歷史;(3)掌握生物化學的知識框架,熟悉生物化學的學習方法。能力目標:培養(yǎng)學生掌握正確的學習方法和生物化學的知識框架。
2教法和學法指導
2.1教法
(1)層層遞進提問法:提問貫穿于本次課程教學過程,其目的是學生可以帶著疑問去思考。不僅激發(fā)學生的求知欲,還能課程內容逐步深入、前后貫通。(2)直觀教學法:利用多媒體課件和合理的板書設計,加深學生了對緒論知識目標的理解掌握,從而為后續(xù)深入學習生物化學課程打下良好的基礎。(3)啟發(fā)對比法:這種方法變學生被動性學習為主動學習,培養(yǎng)了學生分析、歸納總結問題的能力。(4)列舉實例法:學生自己探究問題,分析問題,提高了運用所學生物化學知識點分析、解決實際問題的能力。上述的四種傳統(tǒng)教學方法的綜合運用,結合了教師的主導作用和學生的主體作用,培養(yǎng)了學生分析、歸納總結問題的能力,提高了學生的綜合能力。
2.2學法
(1)學生應課前做好預習;(2)課上注意聽講、記好筆記;(3)課后做好復習。老師應介紹怎樣預習、如何記筆記、及時復習和回顧已學的知識點等。把學生引導到生物化學知識的范圍中來,同時教導學生學會用生物化學的理論去思考問題,提高學生分析、總結生物化學問題的能力[2]。
3教學程序設計
3.1引入課題(10min)
由生物界的各種現(xiàn)象引出生物化學的概念—是研究生物體的化學。在學生理解后設置問題:自然界中生物體的化學現(xiàn)象多種多樣且復雜多變應如何分析?此處設此問題以調動學生的求知欲。如果學生回答不準確或不能回答,則繼續(xù)問:怎樣揭示生物化學現(xiàn)象的內在規(guī)律?啟發(fā)學生回答:要研究生物界這個復雜結構體系的物質組成及其變化規(guī)律的基本原理,基于生物組成及變化規(guī)律的一致性建立生命現(xiàn)象基本原理整體框架。進一步設置問題:如何研究?再啟發(fā)學生舉例回答,從而進入下一環(huán)節(jié)--生物化學發(fā)展簡史[3]。
3.2講授生物化學發(fā)展簡史(15min)
3.2.1生物化學研究的啟蒙階段在中華民族的歷史中很早就出現(xiàn)了釀酒、制醬、做醋等應用;在唐代藥王孫思邈的《千金翼方》中就有“治腳氣常做谷白皮粥防之”,即使用含大量維生素B1的食物對腳氣病進行治療。同時還用豬肝治療雀目(夜盲癥)。講到此處時用多媒體課件展示相關圖片提高學生的學習興趣;也可使老師的文字敘述變得更感性。3.2.2生物化學研究的初始階段生物化學自18世紀中后期作為一個獨立學科出現(xiàn)后,涌現(xiàn)出很多卓越的科學家。講到此處,用多媒體課件詳細解讀相關研究。原因有三:(1)吸引學生的注意力,激發(fā)學生的學習興趣;(2)為后續(xù)內容如糖酵解、三羧酸循環(huán)和脂質代謝等的生理現(xiàn)象的講解做鋪墊;(3)為之后知識拓展埋下伏筆。3.2.3生物化學研究的快速發(fā)展時期生物化學研究中諾貝爾獎獲得者也不乏其人,對生物化學的發(fā)展起著深遠的影響。講到此處可與3.2.2的內容做對比,有利于學生對知識點的理解和記憶。然后設置過渡問題:從這些研究中可以總結出生物化學研究的什么規(guī)律?
3.3生物化學的知識框架和學習方法(20min)
首先設置問題如“生物體的化學組成是什么?”,引導學生思考。此處講授人體每天都和環(huán)境進行物質的交換,即新陳代謝。新陳代謝中酶催化了絕大部分生化反應,與此同時生物體具有精密的自我調控方法。這點從幾個層面為學生理清思路,進行下一步學習奠定基礎。為了使學生能更深層次地理解和掌握這一知識重點,可適當舉例說明。從“種瓜得瓜”推導出遺傳的概念,結合本學科的最新研究進展介紹遺傳的相關知識點[4]。授課過程中引導學生討論能激發(fā)學生探究問題的活躍氣氛,應提倡學生積極參與回答問題。用多媒體課件展示相關知識點,同時穿插知識點覆蓋的實例。
4課堂小結
在緒論的教學過程中應不拘泥于教科書,不能生搬硬套、平鋪直敘、枯燥乏味的講解是扼殺積極性的。緒論課最重要的目的是讓學生形成主動學習的意愿。因此可介紹一些目前在基因診斷及其基因治療方面的成功事例,讓學生明白生物化學是和我們生活健康密切相關的,從而激發(fā)學習的積極性和主動性。與此同時,緒論最有價值的知識是關于方法的知識。生物化學是一門記憶與理解并重的學科,在記憶的基礎上理解并融會貫通才能牢固記憶[5]。
5課堂效果分析
通過四種教學方法的綜合運用,激發(fā)了學生學習生物化學的興趣,不僅讓學生學習相關知識,同時學生也在分析、理解及融會貫通中建立了科學的思維方式[6]。
作者:朱會霞 孫金旭 單位:衡水學院
參考文獻
[1]鄭凱迪,王建光,毛孫忠,等.講好緒論調動起學生學習生物化學的興趣[J].大學教育,2013(13):118-119.
[2]張艷芳,張煜,單琳琳,等.醫(yī)學生物化學緒論教學的探討[J].山西醫(yī)科大學學報(基礎醫(yī)學教育版),2010(6):582-584.
[3]張璟,尹戰(zhàn)海,李霞,等.淺談生物化學緒論課教學[J].西北醫(yī)學教育,2008(3):608-609.
一、培養(yǎng)醫(yī)藥化工人才的必要性
傳統(tǒng)的醫(yī)藥工業(yè)在過去的計劃經(jīng)濟體制下以救死扶傷、保證人民健康為唯一宗旨,以生產(chǎn)出產(chǎn)品為首要目的。實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)時較少從化學工程角度去考慮設備與過程的設計、放大和控制,缺少化學工程研究。因此,我國制藥工業(yè)中的化工過程比較落后于其它化學工業(yè)。在當今社會主義市場經(jīng)濟體制下,傳統(tǒng)的醫(yī)藥工業(yè)除面臨新藥開發(fā)中的知識產(chǎn)權保護的挑戰(zhàn)外,還面臨著競爭機制的挑戰(zhàn),特別是復關后面對的是國際大市場的競爭,如不迅速提高技術水平,建立現(xiàn)代醫(yī)藥工業(yè),就會在市場經(jīng)濟中缺乏競爭能力。根據(jù)醫(yī)藥生產(chǎn)過程基本是化工過程的特點,要建立現(xiàn)代醫(yī)藥工業(yè)體系,提高生產(chǎn)操作水平,降低成本,減少能耗、物耗,就必須加強在醫(yī)藥工業(yè)化生產(chǎn)中的化學工程研究。
根據(jù)我系畢業(yè)生分配情況,醫(yī)藥行業(yè)尤其是制藥行業(yè)與公司迫切需求醫(yī)藥化工方面的畢業(yè)生,雖然每年都有相當數(shù)量的畢業(yè)生分配至醫(yī)藥行業(yè)的科研、生產(chǎn)單位,但遠遠不能滿足需求,這包括數(shù)量與質量兩個方面的不滿足。分配到醫(yī)藥行業(yè)的畢業(yè)生也反映他們的知識結構上的不適應,需要花1-2年甚至更長的時間對藥學方面的知識和特點進行熟悉和再學習。
二、發(fā)揮清華大學的工科優(yōu)勢培養(yǎng)醫(yī)藥化工人才
醫(yī)藥工業(yè)是技術密集型的特殊行業(yè),理、工、醫(yī)藥學科的相互滲透、優(yōu)勢互補,共同培養(yǎng)藥學人才是加強我國高等藥學教育、使之更好地為我國醫(yī)藥工業(yè)服務的重要途徑之一。清華大學是一所以工科為主,兼有理學院、經(jīng)濟管理學院和即將成立的人文社科學院的綜合性委屬重點大學,具有雄厚的公共基礎和機、電等公共工程基礎。化工系的化學工程學科是學校的重點學科之一,近幾年來又著重在加強工程實踐基礎上做了不少努力。具有較雄厚的化學工程的反應、分離、過程優(yōu)化設計等科研基礎和教學基礎,也是優(yōu)勢所在。同時我校還有相關的生物科學技術系、化學系?;は狄苍O有生物化工與制藥研究所,并即將與國家醫(yī)藥局科教司聯(lián)合成立國家醫(yī)藥局清華大學醫(yī)藥工程中心,因此也具備一定的開設化學制藥和生物制藥的基礎課(如生物化學、有機合成)的能力。但目前尚欠缺開設有關藥學和藥理等專業(yè)課及實驗的條件,需要兄弟醫(yī)、藥院校的協(xié)助。因此總的設想是在國家教委和國家醫(yī)藥管理局的統(tǒng)籌安排下盡快在我?;は翟囖k以堅實的化學工程與工藝基礎為特征的、同時覆蓋化學制藥和生物制藥、專業(yè)面較寬的5年制醫(yī)藥化工(或制藥化工)專業(yè),盡快培養(yǎng)一批適應我國醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展的、既有堅實的化學工程與工藝基礎,又懂化學及生物制藥的特殊原理及要求的工程型醫(yī)藥學人才。
三、辦學方式
方式1:以清華大學化工系為主,借助兄弟醫(yī)藥院校的師資、辦學經(jīng)驗和條件,五年中前三年突出清華大學的特點,充分發(fā)揮本校的辦學優(yōu)勢,打好公共基礎和化學工程與工藝基礎。第四學年開始,請兄弟醫(yī)藥院校、系的教師開設有關藥學方面的專業(yè)課,并盡可能就近借助兄弟醫(yī)藥院校、系的實驗條件進行相應的必要的實驗技能訓練。同時積極培養(yǎng)和引進本系這方面的師資和實驗條件的建設。見習和生產(chǎn)實習均到制藥廠進行,第五學年的最后一學期進行制藥化工過程中的工程、工藝學習,以及少部分偏重基礎研究的畢業(yè)設計(論文)。獲得工學士學位。
一、現(xiàn)狀分析
生物工程專業(yè)于1998年經(jīng)教育部批準在高校開設,在本科專業(yè)目錄中明確隸屬于工學的生物工程類,包括了原來的生物化工(部分)、微生物制藥、生物化學工程(部分)、發(fā)酵工程等4個專業(yè),從而大大拓寬了專業(yè)口徑。鄭州大學于2008年開辦生物工程本科專業(yè)。此前該校開設有生物技術、制藥工程2個相近專業(yè),分別歸口于生物工程系和化工與能源學院。兩專業(yè)辦學規(guī)模穩(wěn)定,已經(jīng)形成較完善的教學和實踐(實驗)體系。而生物工程專業(yè)在實驗體系(實驗課程、實驗教學內容、實驗室建設)、實習環(huán)節(jié)(實習類型、實習方式和實習基地建設)等方面則面臨著軟硬條件不夠、辦學經(jīng)驗不足等重大挑戰(zhàn)。這些因素嚴重制約著學生實踐技能的提高和專業(yè)人才培養(yǎng)質量的提升。辦學近4年來,我們發(fā)現(xiàn)在學生工程素質和實驗技能培養(yǎng)方面存在以下幾個主要問題:
1.生物工程實驗模塊體系尚未完全建立,部分課程缺少實驗,不但影響教學效果,還易導致學生產(chǎn)生“重理論,輕實驗”傾向,這對培養(yǎng)高級應用型人才極為不利。
根據(jù)教育部教學指導委員會“生物工程專業(yè)規(guī)范”,為提高學生的實踐能力和創(chuàng)新精神,生物工程專業(yè)必須加強實性踐環(huán)節(jié)的教學,構建實踐性環(huán)節(jié)教學體系,著重培養(yǎng)以下能力:實驗技能、工藝操作能力、工程設計能力、科學研究能力、社會實踐能力等。實踐教學應包括獨立設置的實驗課程、課程設計、教學實習、社會實踐、科技訓練、綜合論文訓練等多種形式。此外,也明確規(guī)定了該專業(yè)的主干學科應該包括生物學、化學、工程技術學三個領域。相應的實驗課程也應該在這些方面得到體現(xiàn)。然而在實際辦學過程中,涉及到生物學領域的生物分離工程、發(fā)酵工程、生物工藝學的相關實驗,以及涉及工程技術領域的工程制圖和生物工程設備的相關實驗,卻因受限于實驗室設備、師資隊伍條件等原因未能正常開設、或開設課程內容簡單膚淺,沒能達到提高培養(yǎng)應用型人才的實踐創(chuàng)新能力的要求。因此,現(xiàn)有的專業(yè)實驗構成現(xiàn)狀,難以給學生提供獨立思考、探索與發(fā)揮的空間,難以發(fā)揮專業(yè)基礎實驗對學生實驗技能和操作技能培養(yǎng)的作用,難以適應企業(yè)用人單位的需要。
2.專業(yè)涉及到的三個主干學科的實驗課程模塊,缺少相互銜接和重要知識點的相互補充。作為主干學科之一的“生物學”課程模塊,沒有脫離原有“生物技術”專業(yè)的影子,多數(shù)實驗課程在實驗項目、教學內容上與之沒有區(qū)別,更沒有體現(xiàn)“生物工程”的“工程”教育特點。生物學基礎實驗、驗證實驗開設比例過大。阻礙了三大學科之間的滲透,特別是未能強調“工程創(chuàng)新能力”的培養(yǎng)。
3.實踐實習體系沒有真正建立,缺少穩(wěn)定、有效的專業(yè)實習基地,“雙師型”、“復合型”師資缺乏,嚴重制約了學生專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)。首先,缺乏穩(wěn)定、針對性強的實習基地。由于專業(yè)方向及特色不明顯,實習單位選擇盲目,實習地點不固定,實習內容變化快、深入不夠;其次,現(xiàn)有的專業(yè)師資隊伍主要是以生物學背景的教師為骨干,而雙師型教師、不同學科交叉融合的復合型師資嚴重缺乏,這種狀況根本不利于生物工程專業(yè)的發(fā)展與工程類人才培養(yǎng)的要求。
4.辦學就業(yè)導向教育不夠,學生考研“趨向”嚴重影響實驗教學效果。一般來說,學生考研對于改善學風、為國家培養(yǎng)更高層次人才非常重要。受“生物技術”專業(yè)影響,我?!吧锕こ獭睂I(yè)2012屆畢業(yè)生中有60%以上的學生參加考研。但這種現(xiàn)象在一定程度上放松了課程學習,特別是實驗、實習環(huán)節(jié)。同時,多數(shù)學生以考研為主要追求目標,實踐、實習環(huán)節(jié)重視程度不夠、投入時間不足,使得實踐教學效果大打折扣。
二、改革內容與目標
1.對實驗體系進行模塊劃分,明確各模塊的教學內容和側重點。建立“化學工程實驗”和“生物分離工程與工藝實驗”模塊課程組,加強課程建設。
將實驗課程體系劃分為“生物學實驗”、“化學工程實驗”和“生物分離工程與工藝實驗”三個模塊,三個模塊的教學內容和側重點各不相同,修改實驗課大綱,整合實驗項目與教學內容,重視三類課程相互之間的銜接、重要知識點的互補。
在模塊建設中注意對薄弱模塊進行強化,特別是強化“化學工程實驗”和“生物分離工程與工藝實驗”模塊教學,增設部分實驗課程。同時,這些課程的教師分散到擔任教學任務的專業(yè)系中,參加教研活動和專業(yè)建設工作,根據(jù)各個專業(yè)的特點和要求,適時地修改或調整實驗教學內容和方式。
中圖分類號:G646 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)07(b)-0231-02
大學生的就業(yè)問題,一直是困擾高校發(fā)展的頭等大事,尤其是作為地方高校,科研能力薄弱,往往以教學為主體,促進就業(yè)就是地方高校的重中之重。生物工程專業(yè)雖然是20世紀70年代興起的一門新興的綜合性應用學科,但是因各種原因,使生物工程專業(yè)近年來成為就業(yè)“紅牌警告”專業(yè),面對當前的就業(yè)環(huán)境,我校借“十二五”生物工程專業(yè)綜合改革的契機,針對專業(yè)特點,探尋就業(yè)難、就業(yè)率低的原因,“以就業(yè)為導向”,從人才培養(yǎng)上多方面發(fā)展促進就業(yè),使生物工程專業(yè)形成了具有地方特色的國家級特色專業(yè),使紅牌專業(yè)沒有成為我校就業(yè)的后腿,為我校成為全國畢業(yè)生就業(yè)典型經(jīng)驗50強高校增彩。
1 生物工程專業(yè)就業(yè)難的原因
生物工程專業(yè)是由微生物學、化學、生物化學、化學工程和計算機科學等相互交叉發(fā)展而成的一門復合性學科,被視為21世紀三大前沿學科之一,是培養(yǎng)掌握生物工程專業(yè)的基礎知識、基本理論與基本技能,具有較強的實驗技能、自學能力和創(chuàng)新能力,能夠在生物工程及相關領域,從事生產(chǎn)、管理、教學、新技術研究及新產(chǎn)品開發(fā)工作的高級應用型人才。然而,生物工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)率一直不高,使生物工程專業(yè)近年來成為就業(yè)“紅牌警告”專業(yè),主要原因有:
1.1 國內生物工程應用型產(chǎn)業(yè)發(fā)展不夠
國外,生物工程取得的成績是有目共睹的,它已是當今世界發(fā)展最快的專業(yè)之一。全球生物工程的發(fā)展對各國的經(jīng)濟發(fā)展帶來重大的影響,尤其是歐美一些發(fā)達國家。在國內,生物產(chǎn)業(yè)有了大幅的發(fā)展,生物行業(yè)也不再局限于傳統(tǒng)的發(fā)酵行業(yè),已涉足到醫(yī)藥、食品、飼料、農(nóng)藥、保健品、食品添加劑、燃料、環(huán)境及空間生命支撐系統(tǒng)等各個領域。但是,生物工程技術的開發(fā)應用還不夠普遍,工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的生物產(chǎn)業(yè)企業(yè)較少,和世界發(fā)達國家還有較大差距,生物工程應用型產(chǎn)業(yè)還有待發(fā)展。產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、新型生物工程應用領域還未發(fā)展起來影響了該專業(yè)的就業(yè)。
1.2 生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)質量參差不齊
生物工程是1998年教育部本科專業(yè)調整時正式設立的,由原來的部分生物化工、微生物制藥、部分生物化學工程、發(fā)酵工程等專業(yè)轉化而來。當時,全國乃至全世界都掀起了生物學的熱潮,21世紀也被譽為生物學的世紀,而生物工程因為沾了生物的邊,也被炒得很火,大量學校開辦該專業(yè),相對于未完全發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè),畢業(yè)生已經(jīng)飽和,而新型產(chǎn)生的生物工程應用領域,對生物工程專業(yè)人才要求較高,一般需要繼續(xù)深造學習,要求更高的學歷。加之,生物工程專業(yè)口徑很寬,所要求的科目多而不精,各個層次高校開辦該專業(yè)情況千差萬別,專業(yè)方向也各有不同,專業(yè)課設置不是很成熟,生物科學專業(yè)課和工科知識學習均深度有限,各學校人才培養(yǎng)質量參差不齊,畢業(yè)工作前景不是十分明朗。
2 解決生物工程就業(yè)難的對策
針對生物工程專業(yè)就業(yè)難的現(xiàn)狀和產(chǎn)生的原因,我?!耙跃蜆I(yè)為導向”,從各個方面努力對人才培養(yǎng)模式進行改革促進就業(yè)。
2.1 不斷調整人才培養(yǎng)方案適用就業(yè)需求
生物產(chǎn)業(yè)在不斷的發(fā)展,比如,以前,傳統(tǒng)產(chǎn)品啤酒、醬油、味精等發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)一直處于主導地位,到目前逐漸涉足到醫(yī)藥、食品、飼料、農(nóng)藥、保健品、食品添加劑、燃料、環(huán)境及空間生命支撐系統(tǒng)等各個領域,并且在就業(yè)方面生物發(fā)酵方面的崗位越來越少,而新興產(chǎn)生的生物工程領域需求的就業(yè)崗位在逐漸增加。為了適用這樣的就業(yè)變化,以前我校生物工程專業(yè)的方向主要以發(fā)酵工程為主,逐漸轉變?yōu)樯镏扑幒桶l(fā)酵工程為主。相應的增加了《實用藥物學基礎》《生物制藥工藝學》《抗生素工藝學》等配套課程。對于企業(yè)需求工程應用型強的人才,我校增加了工科知識學習的課時量和深度,加強了實驗、實踐和實習教學質量,培養(yǎng)企業(yè)更認可的應用型人才。
2.2 改善教學質量、提高綜合素質,提高畢業(yè)生質量
1.2實踐環(huán)節(jié)過程控制薄弱生物工程專業(yè)應用型人才大多充實到生產(chǎn)、經(jīng)營、管理第一線崗位,能在生物技術與工程領域從事設計、生產(chǎn)、管理和新技術研究、新產(chǎn)品開發(fā),要求具有扎實的專業(yè)知識和很強的實踐能力.在本科教學階段要注意適度拓寬專業(yè)面,強調工程實踐,重視學生實踐能力的培養(yǎng).生物工程專業(yè)的實踐環(huán)節(jié)包括實驗課、課程設計、見習、畢業(yè)論文(設計)和畢業(yè)實習等,其中化學實驗、生物化學實驗、微生物學實驗等主要是讓學生掌握常規(guī)儀器的使用、設備維護保養(yǎng)等基本技能,化工原理實驗、發(fā)酵工程實驗、課程設計等主要是提升學生的工程素質,培養(yǎng)學生分析問題的能力,見習、畢業(yè)論文和畢業(yè)實習等主要是加深學生對社會、企業(yè)的認知,掌握生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)設備及檢測等知識.但目前偏遠省份生物工程領域的相關企業(yè)較少,生產(chǎn)見習、畢業(yè)實習成了走馬觀花,見習中見到的重要環(huán)節(jié)、核心生產(chǎn)車間很少,實習中真正參與生產(chǎn)的時間短、動手機會少,收效甚微.
1.3基礎理論教學求全求深且重復交叉應用型本科院校培養(yǎng)的工程專業(yè)主要培養(yǎng)應用型人才,基礎理論知識應該“以應用為目的,以夠用為度”,但長期以來各門課程都追求完善的教學體系,形成了大而全的課程格局,課本越寫越厚、內容越寫越多,這與培養(yǎng)目標不相適應[4].而且許多課程之間有內容交叉、重復現(xiàn)象,如有機化學與生物化學、生物化學與微生物、微生物與遺傳、生物化學與分子生物學之間就有很多知識點重復,很多知識點在幾門課程里都要講授.而為了解決內容多學時少的矛盾,授課教師把其它課程涉及到的一些內容省略不講了,結果可能幾門課程都沒有講解同一內容,這樣學生學到的知識就有了重復或者欠缺.
2生物工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)課程體系構建思路
生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標是大力培養(yǎng)掌握生物技術及其產(chǎn)業(yè)化的科學原理、工藝技術過程和工程設計等基礎理論和基本技能,能在生物技術與工程領域從事設計生產(chǎn)管理和新技術研究、新產(chǎn)品開發(fā)的工程技術人才[5].課程體系的構建必須圍繞人才培養(yǎng)目標,以學生畢業(yè)后的職業(yè)方向為依據(jù),優(yōu)化課程體系,重視專業(yè)基礎和實踐教學,強調個性教育,提升學生的能力素質,實現(xiàn)學生由學校到社會的無縫鏈接.
2.1夯實專業(yè)基礎按照“寬口徑、厚基礎”的培養(yǎng)思路,課程體系要保證專業(yè)課程的學分比重,適當增加工程類課程的比例[6],加強對學生工程素質的培養(yǎng),培養(yǎng)學生的工程能力,使學生具有牢固的工程學基礎知識,以適應大規(guī)?,F(xiàn)代化生產(chǎn)中的工程設計、參數(shù)檢測、過程控制、產(chǎn)品的下游處理等工作,滿足企業(yè)崗位的需要.專業(yè)課程設置要注重系統(tǒng)性,在教學過程中,要協(xié)調各門課程之間的教學,妥善解決交叉重復內容的授課問題,讓學生在有限的時間內學有所用、合理夠用.在夯實學生專業(yè)基礎知識的同時,可將專業(yè)教育和應用能力及開發(fā)研究能力的培養(yǎng)結合起來,培養(yǎng)學生適應社會發(fā)展和解決實際問題的能力.
2.2重視實踐教學實踐教學一直是應用型本科院校的短板,生物工程專業(yè)課程設置中,要增加實踐教學的比重,按由易到難、從校內走向校外的步驟組織實踐教學,構建由實驗課程、專業(yè)見習、畢業(yè)設計和畢業(yè)實習等組成的實踐教學體系,將有關實驗內容分散到各階段的教學中,逐步規(guī)范學生的實驗操作,提高實踐技能,培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力和創(chuàng)新思維.實踐證明,這種實踐教學能夠激發(fā)學生學習的主動性和創(chuàng)新精神,培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力,同時還可以促進教師對教學理念和教學方法的更新[7].
2.3凸顯自身特色應用型本科院校都有各自的發(fā)展軌跡,其專業(yè)設置經(jīng)過長期的發(fā)展;學校在所地區(qū)經(jīng)濟結構、發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)特色也各不相同,因此,生物工程專業(yè)課程設置既要發(fā)揮學校師資力量、實驗條件、學科發(fā)展的綜合優(yōu)勢,又要適應經(jīng)濟發(fā)展和社會市場的需求,使課程設置具有鮮明的特色.在制訂課程體系時,專業(yè)方向課開設應凸現(xiàn)個性化教育,這是提升專業(yè)內涵的主要手段.比如開設生化生產(chǎn)工藝學、代謝工程、環(huán)境生物技術、計算機輔助生物過程設計、生物制藥工藝學、藥劑學、食品發(fā)酵工程、酶工程、企業(yè)管理等課程.這些課程分別涉及環(huán)境、制藥、輕工、食品、管理、生物等多個方向,對專業(yè)知識范圍進行拓寬,也增強學生的興趣和適應就業(yè)的需求.
3生物工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)課程體系的構建
生物工程專業(yè)是建立在生物學、化學、工程學等多學科基礎上的復合型專業(yè).課程設置必須以人才培養(yǎng)目標為總攬,堅持知識、能力、素質和個性協(xié)調發(fā)展的原則,強調知識的整體性、系統(tǒng)性和綜合應用,強調學生的人文素質、工程素質和動手能力的培養(yǎng),構建培養(yǎng)高素質的應用型生物工程人才的課程體系.
3.1構建符合培養(yǎng)目標的課程體系培養(yǎng)滿足市場需求的應用型生物工程人才,需結合自身實際,充分發(fā)揮課堂教學、實驗實訓和校園文化活動三個培養(yǎng)平臺,按照公共能力、專業(yè)能力和發(fā)展能力三個模塊對生物工程專業(yè)進行課程構建,每個模塊又由幾部分組成,具體的課程體系可設置為:
3.1.1公共能力培養(yǎng)課程公共能力包括價值判斷、交流溝通、身心調適和信息處理等能力.價值判斷能力培養(yǎng)課程包括思想道德修養(yǎng)與法律基礎、中國近現(xiàn)代史綱要、思想和中國特色社會主義理論、基本原理、形勢與政策、思想政治理論課實踐等;交流溝通能力培養(yǎng)課程包括大學英語、大學語文等;身心調適能力培養(yǎng)課程包括基礎體育、健康運動項目訓練、職業(yè)生涯設計與創(chuàng)業(yè)就業(yè)指導、國防教育與軍事訓練、勞動技能訓練等;信息處理能力培養(yǎng)課程包括大學計算機、計算機操作訓練等.各個模塊還要開設相應的素質拓展活動項目和選修課程.
3.1.2專業(yè)能力培養(yǎng)課程專業(yè)能力包括自然科學與工程學基礎、生物學知識、生物工程工藝研發(fā)、專業(yè)綜合實踐等能力.自然科學與工程學基礎知識培養(yǎng)課程包含高等數(shù)學、無機分析化學及實驗、有機化學及實驗、物理化學及實驗、電工學、工程制圖與CAD、化工原理及實驗、工程數(shù)學等;生物學知識培養(yǎng)課程包含生物化學及實驗、微生物學及實驗、分子生物學及實驗、基因工程及實驗、細胞生物學及實驗等;生物工程工藝研發(fā)能力培養(yǎng)課程包括發(fā)酵工程、酶工程、生物分離工程、生物工程綜合實驗、生物分離工程實驗及其他方向課程等;專業(yè)綜合實踐能力培養(yǎng)課程包括專業(yè)認知實習、專業(yè)技能測試、企業(yè)家講座、社會實踐調查、產(chǎn)品設計、畢業(yè)實習、畢業(yè)論文(設計)等.
3.1.3發(fā)展能力培養(yǎng)課程發(fā)展能力培養(yǎng)課程須根據(jù)學校的教學特色和學生的發(fā)展需要進行開設,不同專業(yè)方向的課程設置有所不同.例如,發(fā)酵方向設置生物工程設備、生物工程工廠工藝設計概論、發(fā)酵工藝學及實驗、發(fā)酵過程控制與檢測、生物制品質量監(jiān)控等.生物制藥方向設置藥物化學、藥物分析、藥劑學、藥理學、生物制藥工藝學、生物技術制藥、生物藥物分離與檢測技術等;食品方向食品營養(yǎng)學、食品工程原理、食品分析、食品機械與設備、食品工藝學等.以上課程又分為理論教學、實驗實訓、綜合實踐三種不同的課程類別.這些課程緊緊圍繞工程素質的培養(yǎng)分層次、分年級循序漸進地開設.
傳統(tǒng)的生物化工工程教學模式以《生化工程》課本為基礎,仿照生物工藝流程的線性關系,主要描述從培養(yǎng)基滅菌到生物反應器及生物反應動力學直至發(fā)酵工程下游技術。從生物工程專業(yè)整個專業(yè)人才培養(yǎng)計劃的學科教學大綱來看,其中的許多基礎理論和《微生物工程工藝原理》、《酶工程》以及《生物工程設備》等課程都有不同程度的重復。這種重復知識點的講授很容易讓學生產(chǎn)生輕視情緒,降低學習熱情。另外,生化工程涉及許多枯燥的公式推導,有時整堂課都是“公式復公式,公式何其多”,導致課堂氛圍枯燥,學生思想疲憊,注意力渙散,經(jīng)常無法達到預期的教學效果。
二、生物化工工程在生物工程專業(yè)課程體系中的位置
在整個專業(yè)課程體系中,生化工程的主要前修課程有微生物學、生物化學、物理化學、化工原理以及微生物工程工藝原理,生化工程本身又對后面的酶工程、生物工廠設計等專業(yè)課的學習起到鋪墊的作用,可謂承上啟下,至關重要。
三、生物化工工程課程教學改革
根據(jù)上述的分析,筆者對生物化工工程課程改革提出了以下見解:
1.教學內容的承流與革新
在實際教學過程中應時刻把握好教學核心問題:注重對工程意識的強化,并適當對教學內容做些調整,如弱化培養(yǎng)基滅菌的基礎理論講解,強化其中的動力學衡算過程,將細胞反應動力學中的基礎原理并于《酶工程》與《微生物工程工藝原理》課程講解,但對幾種動力學模型的建立與應用則應當結合具體實例,加強學生對實際應用的興趣和工程意識。另外,設立單獨的生物化工工程綜合實驗l,讓學生利用所學知識,切實感受到生物化工工程從物料準備中間發(fā)酵控制到下游處理獲得發(fā)酵產(chǎn)品的完整過程,感受生物工程生產(chǎn)線的真實過程,使學生們能夠鞏固理論知識,增強理論聯(lián)系實際的能力,并增強團隊合作能力,提高專業(yè)實驗設計與分析水平,并能夠激發(fā)學生們的科研興趣,增強專業(yè)信心。
2.教學方法的突破與創(chuàng)新
隨著計算機及電子技術的進步,多媒體教學已經(jīng)成為高校教育的主要方式之一,在與形形生物產(chǎn)品生物工藝聯(lián)系緊密的生物工程類課程的授課過程中,多媒體教學更是能夠發(fā)揮特長,靈活的展現(xiàn)生物工程高科技產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,為學生們的視聽帶來新體驗,激發(fā)學習積極陛。充分利用多媒體的信息再現(xiàn)、信息集成、交互、虛擬等多種功能,可以在授課過程中,穿插為學生播放一些生物工藝流程以及工廠的車間場景的圖片;并可利用虛擬功能,虛擬工程場景,讓學生自主的依據(jù)工程基本原理設計布置工廠;還可以播放一些工廠運轉的視頻,強化學生對工程化形成產(chǎn)品生產(chǎn)的認識。課堂教學應以學生為本,不要單一的僅僅采取講授的填鴨式教學,可采用問題探究式教學,從Et常生活中的小問題引出專業(yè)問題,如由高壓鍋煲湯引出培養(yǎng)基滅菌,由豆豉的食用引出發(fā)酵的能量換算,努力引導學生進行探究發(fā)現(xiàn)的良好習慣,培養(yǎng)學生自發(fā)自覺的科研精神,有秩序有目的的組織教學內容,形成問題、選擇問題、討論問題、形成新的假設、實踐與論證、如何獲得結論,一步步啟發(fā)引導學生的思維流動,帶著自我探究來獲得知識。
化學科學是研究原子、分子片、分子、超分子、生物大分子到分子的各種不同尺度和不同復雜程度的聚集態(tài)的合成反應、分離和分析、結構形態(tài)、物理性能和生物活性及其規(guī)律和應用的科學。隨著新世紀腳步的不斷加快,作為物質科學組成之一的化學科學將愈來愈引起世界各國的關注?;瘜W中的前沿科學也將成為化學工作者關注的焦點。
從一定意義上講,科學論文的發(fā)表是科學成果被人們承認的唯一形式。一定頻次的引用反映了某篇論文重要性的程度,超高頻次的引用,??烧J為其研究成果引發(fā)了科學研究的熱點或在科學研究中取得突破。因此,近期化學科研論文的引用情況也體現(xiàn)了化學學科前沿的科學研究成果,以及當前國際化學前沿的特點和變化趨勢和研究方向。據(jù)中科院文獻情報中心的報道,90年代的化學研究前沿領域有:
(1)富勒烯C60的研究導致發(fā)現(xiàn)了自然界一類新的物質――碳的另一種存在形式,并對宇宙內碳循環(huán)和經(jīng)典芳香性的關系這一理論化學的關鍵問題有了全新的認識,開辟了新的化學研究領域。
(2)模擬程序和密度泛函理論的發(fā)展引起整個化學領域的革命,使量子化學成為成千上萬化學家手中的工具,可用以預測和闡明物質的化學性質。
(3)對不同管徑和纏繞角的單壁碳納米管的結構和導電性質的研究展示了單壁碳納米管在納米分子電子學領域的應用前景。
(4)人工合成新藥的發(fā)展:天然抗癌藥物的人工合成以及用以開發(fā)新藥的組合化學方法。
(5)組合化學新研究領域的發(fā)展打破了傳統(tǒng)藥物開發(fā)的模式,可同時合成和篩選大批生物活性物質,大大縮短了新藥開發(fā)的時間。組合化學技術還被廣泛應用于催化劑的篩選、手性化合物合成等材料科學領域。
(6)仿生聚合物是一種先進材料,它的人工合成向模仿機體功能的“目標”邁進了一步。
(7)分析化學在這一階段已不再僅僅是化學家手中的工具,它已發(fā)展為一門分析科學。它一方面為人們提供關于物質,特別是構成生命的基本物質的組成和結構甚至生命過程的信息;另一方面,在精密分析儀器本身的研制上不斷獲得進展。
(8)計算機技術的飛速發(fā)展使化學家的研究手段產(chǎn)生巨大變革。有關生物大分子(如蛋白質、核酸)多維結構圖像實現(xiàn)和精細結構表達的程序及軟件包的研究受到化學界的極大關注。
(9)有機反應、不對稱合成及催化是90年代以來的持續(xù)熱點。這是一個有工業(yè)應用前景和巨大市場潛力的、一直很活躍的研究領域。
在經(jīng)歷了20世紀的空前繁榮發(fā)展后,進入21世紀,化學學科面臨著四大難題。第一,合成化學難題――化學反應理論;第二,功能結構化學難題――結構和性能的定量關系;第三,生命現(xiàn)象的化學機制――生命化學難題;第四,納米尺度難題。徐光憲院士等科學家認為21世紀是信息科學、合成化學和生命科學共同繁榮的世紀,化學的微觀方法和宏觀方法相互結合,相互滲透這一潮流將進一步向前發(fā)展,并提出了新世紀的化學科學包含了對下列八個層次的物質對象的研究:
(1)原子層次的化學:其中包括核化學、放射化學、同位素化學、sp區(qū)元素化學、d區(qū)元素化學、4p區(qū)元素化學、5f區(qū)元素化學、超5f區(qū)元素化學、單原子操縱和檢測化學等。
(2)分子層次的化學:現(xiàn)已合成的2000余萬種分子和化合物,通常分為無機、有機和高分子化合物。但近30余年來合成的眾多化合物,如金屬有機化合物、元素有機化合物、原子簇化合物、金屬酶、金屬硫蛋白、富勒烯、團簇、配位高分子等很難適應老的分類法。21世紀將研究分子的多元分類法,如按照分子片結合方式和生成的分子結構類型分類,可分為0維、1維、2維、3維分子等。
(3)分子片層次的化學:原子只有110余種,但分子數(shù)目已超過2000萬種,因此有必要在原子和分子之間引入一個“分子片”的新層次,在21世紀應該開展分子片化學的研究。
(4)超分子層次的化學:其中包括受體和給體的化學、鎖和鑰匙的化學、分子間的非共價作用力、范德華引力、各種不同類型的氫鍵、疏水-疏水基團相互作用、疏水-親水基團相互作用、親水-親水基團相互作用、分子的堆積組裝、位阻和各種空間效應等。
(5)宏觀聚集態(tài)化學:其中包括固體化學、晶體化學、非晶態(tài)化學、流體和溶液化學、等離子體化學、膠體化學和界面化學等。
(6)介觀聚集態(tài)化學:包括納米化學、微乳化學、溶膠-凝膠化學、軟物質化學、膠團-膠束化學和氣溶膠化學等。
(7)生物分子層次的化學:包括生物化學、分子生物學、化學生物學、酶化學、腦化學、神經(jīng)化學、基團化學、生命調控化學、藥物化學、手性化學、環(huán)境化學、生命起源、認知化學和從生物分子到分子生物的飛躍等。
(8)復雜分子體系的化學。從以上分類可以看出,新世紀化學別值得關注的有化學信息學、分子片化學、超分子化學、生命化學、納米化學、理論化學和復雜分子體系的化學等。
隨著化學分支學科的重組及其它學科的交叉、融合和不斷滲透,21世紀初化學學科的前沿方向與優(yōu)先領域有:綠色化學與環(huán)境化學中的基本化學問題、材料科學中的基本化學問題、合成化學、化學反應動態(tài)學、分子聚集體化學、理論化學、分析化學測試原理和檢測技術新方法建立、生命體系中的化學過程、能源中的基本化學問題、化學工程的發(fā)展與化學基礎等。
參考文獻:
[1]劉春萬.研討我國理論化學跨入新千年發(fā)展的一次盛會[J].化學進展,2000, 36(2): 230-232.
生物工程專業(yè)是一門由化學、微生物學、生物化學、化學工程和計算機科學等相互交叉結合而成長起來的新興復合學科。它被視為人類21世紀三大前沿學科之一,是生命科學通向應用領域的橋梁學科。為了適應生物技術產(chǎn)業(yè)迅速崛起對人才的需求,教育部在1998年高等院校學科調整時增設了生物工程本科專業(yè),它包括了原來的生物化工(部分)、微生物制藥、生物化學工程(部分)、發(fā)酵工程等四個專業(yè)。經(jīng)過短短幾年的發(fā)展,到2008年國內設立生物工程專業(yè)的高校就已達200多所,生物工程取得的成績也是有目共睹的,它已是當今世界發(fā)展最快的專業(yè)之一。
由于多數(shù)生物工程專業(yè)是由原來分屬于化工、輕工、醫(yī)藥等學科的生物化工、發(fā)酵工程、微生物制藥等專業(yè)調整而來,部分是在師范、農(nóng)林及其他綜合性院校的生物學、生物技術專業(yè)的基礎上成立的。因此各高校本專業(yè)的教學資源背景和專業(yè)方向有較大的差異,各校在學科定位、人才培養(yǎng)規(guī)格、課程體系等方面還處于探索階段。盡管生物工程與生物技術專業(yè)教學指導委員會在2002年首屆全國高等學校生物工程專業(yè)課程體系與人才培養(yǎng)研討會上就生物工程專業(yè)的學科定位、培養(yǎng)目標、質量標準、課程體系、教材建設等方面達成了高度共識,但由于歷史及學科特色的不同,及專業(yè)調整后專業(yè)口徑的拓寬,各校很難在短時間內在課程設置上做出相應的調整或改革。本文從中國計量學院生物工程專業(yè)的特色出發(fā)對實行科研實踐導師制培養(yǎng)模式的必要性和可行性進行了分析和探討。
一、實行科研實踐導師制培養(yǎng)模式的必要性
“三鹿奶粉”事件之后,我國廢止了食品類生產(chǎn)企業(yè)的國家質量免檢制度。這無疑增加了企業(yè)的負擔,需要有更多的質量檢驗人員對產(chǎn)品質量進行檢查把關。聯(lián)合國生物多樣性公約組織發(fā)表的報告表明,全球因生物入侵造成的經(jīng)濟損失高達數(shù)千億美元。目前入侵我國的外來生物有400多種,其中危害較大的有100余種,在世界自然保護聯(lián)盟公布的全球100種最具威脅的外來物種中,我國就有50余種,每年造成的經(jīng)濟損失至少有1000億元人民幣。外來生物入侵預防策略之一就是檢驗檢疫、海關、農(nóng)林、畜牧、水產(chǎn)等主管部門加強防范措施,投入更多的人力、財力和物力。
中國計量學院是我國質量監(jiān)督檢驗檢疫行業(yè)唯一的本科院校,是一所以工為主,計量、質量、檢測、標準、檢驗檢疫特色鮮明的浙江省重點建設大學。我校的生物工程專業(yè)的課程體系設置體現(xiàn)了生物檢驗檢疫特色,培養(yǎng)的學生可以輸入到出入境檢驗檢疫局、質檢部門以及企業(yè)的產(chǎn)品質量檢測部門等等工作。本校生物工程專業(yè)實行科研實踐導師制培養(yǎng)模式,培養(yǎng)出動手操作能力強、立足于社會的專業(yè)人才。
二、科研實踐導師制培養(yǎng)模式的優(yōu)點
國內的本科學生培養(yǎng)年限一般都是4年,有些醫(yī)學類專業(yè)的學生培養(yǎng)年限為5年,但各學校不盡相同,大部分學校采取“3.5+0.5”的模式,指的是大學本科階段3.5年時間用于課程知識的學習,0.5年時間進入實驗室完成畢業(yè)論文或畢業(yè)設計。我校生物工程專業(yè)試行科研實踐導師制培養(yǎng)模式采取“3+1”管理模式,也就是在師生雙向選擇的基礎上學生在大二的暑假就進入實驗室跟隨導師進行科研工作。學生的所有課程在3年時間內完成,大四這一學年全身心投入到畢業(yè)環(huán)節(jié)中。筆者認為實行科研實踐導師制培養(yǎng)模式具有以下優(yōu)點。
1.有利于加強學生對“科研”的認識。學生在進入大學后往往對自己所學的專業(yè)處于“陌生和迷?!钡臓顟B(tài),這種狀況具有普遍性,也屬正常。由于學生在此之前從未接觸過科研工作,因而對科研工作沒有任何的認識,用他們自己的話講就是“不清楚科研是怎么回事”。實行科研實踐導師制培養(yǎng)模式可以讓學生盡早明白什么是“科研”,科研工作怎樣去做,讓學生對科研工作具有一個基本的認識和了解,使他們能從“書本知識的單純學習”階段轉到“研究型的學習階段”,并且通過參與導師的科研項目對生物工程這一專業(yè)有切身的理解。
2.有利于提高學生的思維和動手能力。需要指出的一點是,學習生物工程不是一件簡單的事情,因為這門專業(yè)要求知識范圍廣;生物學基礎強,工科知識扎實,二者有機結合;理性思維強,善于分析問題解決問題;注重動手操作能力,可以進行獨立課題實驗。選擇本專業(yè)的學生通常需要付出比別人更多的精力和時間。實行科研實踐導師制培養(yǎng)模式,比普通的“3.5+0.5”的培養(yǎng)模式更有利于學生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因為學生有更多的時間投入到實驗中,通過自己參與科研培養(yǎng)實際動手能力、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新思維能力等,以后一旦走上工作崗位馬上就能適應與專業(yè)相關的工作環(huán)境和工作性質。
3.為學生再深造奠定堅實的基礎。生物工程屬于綜合交叉發(fā)展學科,且與應用有緊密的結合,國外很多著名大學都很注意其發(fā)展,所以出國深造機會很大,也會有更大的發(fā)展空間。同時生物工程專業(yè)讀研比例很大,若想要在本學科有所建樹或想從事高級技術工作必須讀研進一步深造,一般有一半以上的學生會選擇讀研。在本科期間通過科研實踐導師制的培養(yǎng),能夠充分結合理論知識和實踐知識,加強思維能力和動手能力的培養(yǎng),為學生進一步深造奠定堅實的基礎。
三、生物工程專業(yè)實行科研實踐導師制培養(yǎng)模式的可行性分析
1.生物工程專業(yè)教學和實驗條件優(yōu)越。我校生命科學學院生物工程專業(yè)建立于2002年,為校級重點專業(yè)。學院擁有1個校級研究所:生物安全與食品科學研究所;1個省級重點實驗室(培育):生物計量及檢驗檢疫技術重點實驗室。學院建有1個省級基礎課實驗教學示范中心:生物測試實驗教學示范中心;1個省級人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū):生物檢驗檢疫類專業(yè)人才實踐能力培養(yǎng)創(chuàng)新實驗區(qū);6個中央與地方共建實驗室:基因工程檢測實驗室、出入境動植物檢驗檢疫實驗室、生物產(chǎn)制品安全檢測實驗室、食品安全快速檢測實驗室、藥品與藥妝品安全評價實驗室、入侵生物安全與控制實驗室;4個省級專項實驗室:植物化學綜合實驗室、農(nóng)產(chǎn)品精深加工與品質控制實驗室、藥品質量綜合檢測實驗室、生化分離及檢測技術實驗室。儀器設備投入總值近3000萬元。建有近3000平方米的溫室、網(wǎng)室,使整個實驗教學從單純的實驗室工作走向生產(chǎn)。學校學院圖書資料豐富,教學和實驗條件能夠充分滿足教師和學生的需要。
中圖分類號:G642.4 ?搖文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)19-0217-02
提高工科學生的綜合素質、實踐能力和創(chuàng)新能力是目前高等學校教育改革中最根本的指導思想,實驗教學是高校實踐教學中最重要的環(huán)節(jié)之一,是對理論教學內容的驗證,加深學生對理論知識的理解。有機化學是一門實踐性和應用性很強的學科,是化學、化學工程與工藝、材料科學等眾多學科的非常重要的基礎理論課程,由于有機化合物種類多和有機反應變化多的原因,有機化學實驗的實驗教學顯得尤為重要,而且化合物的結構直接影響和決定有機反應方向。常州大學每年工科專業(yè)招生的本科生和研究生(如化學工程和技術、高分子材料、環(huán)境工程、輕化工、制藥工程、生物工程和應用化學等)達一千多人,人數(shù)和班級多,而實驗學時相對較少,如何充分使用現(xiàn)有學時培養(yǎng)學生的實驗動手操作能力和應用創(chuàng)新能力等問題逐一突顯,為了解決這一難題,常州大學基礎化學實驗中心依托江蘇省首批基礎課實驗教學示范中心和省高校優(yōu)勢學科的建設,對有機化學實驗的設置、安排和管理進行了相應的改革,實施開設綜合性實驗,為培養(yǎng)具卓越工程技術人才打下堅實的基礎。
一、開設有機化學綜合性實驗的必要性
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步,現(xiàn)代科學技術的快速發(fā)展使得各學科相互滲透、廣泛交叉,不斷產(chǎn)生新興學科、交叉學科和邊緣學科,學科之間的界限也越來越被消除?,F(xiàn)代科學技術綜合性和整體化發(fā)展的趨勢越來越強,傳統(tǒng)的基礎化學實驗教學已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代科技的快速發(fā)展,因此,一些相對陳舊的實驗內容、較傳統(tǒng)的實驗教學方法等傳統(tǒng)的實驗教學已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代學生的需要,也無法進一步提高學生的研究意識、應用能力和創(chuàng)新能力,因為基礎化學教學方法和內容的改革迫在眉睫。而有機化學由于其本身的獨特性,如化合物種類和反應多且復雜,反應機制復雜等。培養(yǎng)出具有綜合科研能力和工程能力的高素質和應用創(chuàng)新型人才,如何設置有機化學的實驗內容和改革實驗教學方法顯得尤為重要。隨著目前高校素質教育和卓越工程技術人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略措施的實施,我校工科學生在保障其基本實驗知識和操作技能熟練的條件下,強化學生有機化學綜合性實驗才能培養(yǎng)出具高素質和應用創(chuàng)新能力的學生,培養(yǎng)學生如何發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。
二、有機綜合性實驗的教學內容至關重要
有機化學綜合性實驗與其他實驗的區(qū)別在于它的綜合性、應用性和相對獨立性。其綜合性表現(xiàn)在能體現(xiàn)出2至3個知識點,可以讓學生站在較高的位置去思考和探索各個知識點之間的有機結合,有助于學生對知識的理解,有機化學反應原理能夠在實驗中得到印證,實驗教學與理論教學相銜接,培養(yǎng)學生在實驗中運用綜合知識的能力。應用性主要表現(xiàn)在綜合性實驗內容主要來自我校教師的科研項目和工廠生產(chǎn),通過有機化學的綜合訓練熟練掌握了含酚環(huán)己烷的提純、1-溴丁烷的合成、正丁基苯和苯甲酸正丁酯的合成、苯甲酸的精制及熔點測定、乙酰苯胺的合成、肉桂酸的制備和阿司匹林的合成等等。通過有機化學綜合性實驗的開展使學生,特別是研究生掌握了基本的化學文獻檢索、資料查詢的基本方法、掌握現(xiàn)代儀器分析方法(如紅外、HPLC、GC、HPLC-MS和核磁共振)等,具有較高的科學素養(yǎng),具備最基本的運用所學理論和實驗技能進行研發(fā)和經(jīng)營管理能力。國際化學界的綠色5R原則,作為有機化學綠色化和綜合化實驗改革的指導思想?;谏鲜隹紤],有機化學實驗教學引入了多個綜合性和設計性實驗,并由學生自由選擇和設計,由多名有經(jīng)驗的教師指導學生設計實驗,進行實驗可行性分析。此外,每年我校還定期舉行基礎化學實驗技能大賽、設計實驗競賽,多方面、多層次培養(yǎng)和引導學生以主人翁的身份參加科學研究,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和科研能力。另外為了使課堂所授有機化學反應原理能夠在實驗中得到印證,實驗教學與理論教學相銜接,石油化工學院、基礎化學驗中心組織有機化學教研室教學名師和經(jīng)驗豐富的老教師,從實際出發(fā),結合我校學生的特點和具體要求,結合我校石油化工大工程觀和科研特色,精編實驗內容,編寫適合我校理工科學生使用的教材《有機化學實驗指導》(化學工業(yè)出版社出版)。
三、改進教學方式和方法提高實驗教學效率
傳統(tǒng)的教學是以實驗教師為核心主導實驗課程的進展。有機化學綜合性實驗是以學生為主體,教師為輔的方式,這樣可以充分發(fā)揮學生的積極主動性,又可以發(fā)揮教師的引導作用。在正式進行實驗課程之前,必需考察學生所學的理論知識和對該實驗的理解,讓學生提前做好各方面的準備,讓他們在實驗過程中去思考問題、解決問題和分析問題,通過這種自主學習,極大地提高學生的實驗主動性和積極性,同時又收到事半功倍的效果。綜合性實驗教學方式主要分兩大類型:啟發(fā)式教學模式和開放式教學模式。
另外,多媒體技術和網(wǎng)絡發(fā)展十分迅速,目前已經(jīng)廣泛應用在實驗教學上。我校自制的有機化學CAI課件和網(wǎng)絡教學可以對有機化學反應過程進行微觀的模擬,表現(xiàn)內容和方式不僅非常豐富,而且將有機化學課堂教學中非常抽象的原理、反應等表現(xiàn)更加直觀、易懂,簡化復雜的有機化學反應和原理,所以有機化學實驗網(wǎng)絡教學和CAI課件可以將復雜、抽象的有機化學原理和和反應、有機化學實驗中難操作、有一定危險性的實驗過程,以更加直觀、易懂的方式呈現(xiàn)在學生眼前,讓學生在做實驗之前對這些有一定的了解,在實驗過程中更加容易控制實驗時間,達到預期的實驗效果。另外,網(wǎng)絡教學和多媒體課件可以在實驗教學過程中增加學生的信息量,并且可以針對部分學生的需要,對部分實驗內容進行動態(tài)的修改,而不是以一成不變的實驗內容和方式去培訓學生,根據(jù)學生的需求進行定做實驗,大大提高有機化學實驗教學的效果,達到培養(yǎng)創(chuàng)新型應用型理工人才的目的。
通過以上教學方法、教學內容等幾方面的改革,能夠最大程度上調動學生學習的興趣,我校工科專業(yè)的畢業(yè)生受益非淺,近5年來就業(yè)率一直達100%,我?;は嚓P專業(yè)工科學生考研錄取率穩(wěn)步上升,并在歷屆江蘇省大學生化學實驗技能競賽中均獲得優(yōu)秀成績。全校多屆理工科學生在畢業(yè)論文(設計)環(huán)節(jié)和在以后的社會工作崗位上的表現(xiàn),畢業(yè)論文指導教師反映學生的動手能力和實驗設計能力都比較好,用人單位反饋我們理工科畢業(yè)生在工作崗位上工作能力、動手操作能力都很強。由此可見開設有機化學綜合性實驗的必要性和重要性,我們要以江蘇省化學工程與技術優(yōu)勢學科建設為契機,對提高有機化學綜合性實驗,提高學生應用和創(chuàng)新能力進行較全面、系統(tǒng)的探索與改革,有效的提高有機化學實驗課堂教學效果,為培養(yǎng)面向21世紀高素質的具創(chuàng)新能力的應用型人才打下堅實的基礎。
參考文獻:
[1]李亮,蔡志強,李爾煬.提高有機化學實驗教學效果的初步探索[J].化工高等教育,2005,(1):99-100.
[2]陳慧芳.提高高校計算機實驗教學的思考[J].化工高等教育,2003,(4)72-74.
[3]夏守之,王若田,張昱.開放實驗室教學改革障礙的研究[J].化工高等教育,2006,(5):94-96.
[4]蔡志強,趙希岳,王利群,等.提高生物工程專業(yè)生物化學實驗教學效果的改革探索[J].生物學雜志,2010,27(3):104-105.
[5]李亨珉,賀仁睦.談學科建設和本科生教育課程的特點[J].中國電力教育,2009,(1):124-125.
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-893X(2014)01?0058?03
為了積極探索人才培養(yǎng)的新途徑,湖北文理學院于2007年提出并開始實施“211”人才培養(yǎng)戰(zhàn)略,即實行“兩年基礎,一年專業(yè),一年實踐”的人才培養(yǎng)模式。其具體內涵是:用兩年左右時間通過大類培養(yǎng)的方式集中進行通識教育課程、學科基礎課程的學習以夯實人才基礎;用一年左右時間通過靈活設置專業(yè)方向和選修專業(yè)方向課程的方式以提升專業(yè)素養(yǎng);用一年左右時間通過校內外實踐和實習全面開展綜合實踐訓練以強化專業(yè)能力。該模式的實質其實就是專業(yè)建設與改革:以專業(yè)改造為基礎,優(yōu)化人才培養(yǎng)平臺,創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程,培養(yǎng)具有較強的創(chuàng)新意識、較高實踐能力、良好的社會適應性和鮮明個性的各類高級專門人才。課程建設是專業(yè)建設的重要支撐,這其中,實踐類課程的改革就顯得尤為重要,直接關乎培養(yǎng)定位是否能實現(xiàn)。下面以湖北文理學院化學工程與食品科學學院(下文簡稱“我院”)為例,介紹我院在實踐類課程改革中所做的一些嘗試。
一、優(yōu)化整合實驗內容,改革實驗教學組織模式
此項改革主要在我院生物科學、化學等專業(yè)實施,目前已嘗試了“分子水平大實驗”“基因工程虛擬實驗設計”“面向問題實驗,構建學科大類平臺”以及“結構化學網(wǎng)絡實驗教學”等實驗課程教學模式,現(xiàn)以“分子水平大實驗”課程改革予以說明。
(一)優(yōu)化整合實驗內容
首先將該課程作為“大實驗”進行設計,實驗項目涵蓋了先前的《分子生物學》《基因工程》《遺傳學》全部實驗內容及部分《生物化學》實驗內容。新課程內容的編制,不是對先前各課程實驗項目的簡單羅列和堆砌,而是進行有機地、合理地“增、刪、減”:保留傳統(tǒng)的、經(jīng)典的實驗項目,刪除和淘汰驗證性、陳舊過時的實驗項目,增加綜合性、設計性實驗項目,合理分配項目學時數(shù),項目的設置與現(xiàn)有實驗儀器(設備)實現(xiàn)無縫對接,提高了實驗資源的利用率。對上述課程的整合,改變了過去各課程依附相應理論課開設,實驗學時數(shù)少(最少為4學時,最多也不超過20學時),各課程間實驗項目重復(造成教學資源浪費),各實驗各自為政、理順了各課程實驗開設先后邏輯順序,使學生在動手過程中能緊湊地、全面地掌握相關課程知識點。
(二)變更課程實施形式
本課程的實施,采用“流水席”式的持續(xù)實驗法,即在給定的單位時間內組織學生連續(xù)進行實驗(比如,一周的時間,學生只上該門課程,其它的課全部停開)。上一個實驗項目的實驗產(chǎn)物作為下一個實驗項目的實驗材料,給學生一個完整的時間全身心投入上課(期間所有其它課程停開)。改變了
過去授課“一周若干次”、上課時間斷裂、人為割裂了學生對實驗內容的完整認知,導致學生對知識的領悟和動手能力的錘煉顯得支離破碎、印象不深、強度不夠。這種課程組織形式的改變,給學生提供了一個持續(xù)學習和動手的環(huán)節(jié),更利于學生創(chuàng)新思維、實踐能力的培養(yǎng)和提高。
二、創(chuàng)新傳統(tǒng)的平時作業(yè)評價模式,將實訓引入到理論課教學中
平時作業(yè)作為理論課教學的重要輔助環(huán)節(jié),是課堂教學的課外延續(xù),是鞏固學生所學知識、形成技能技巧、培養(yǎng)能力的重要手段,也是對教師制訂的教學目標實現(xiàn)情況進行反饋的重要途徑。但在有些理論課教學中,平時作業(yè)往往流于形式,起不到訓練的作用,教師學生均不滿意。因此,我院選擇了一些課程進行了平時作業(yè)“實訓化”嘗試,現(xiàn)以《植物學》課外實踐和實訓為例。
(一)DIY栽培植物
平時作業(yè)的第一大塊就是以我院花壇和花盆為“作業(yè)本”讓學生各自動手栽培植物,要求每人栽活5種不同的植物,種植方式不限,種子、扦插、嫁接、壓條等無性繁殖任選。要想栽活一種植物,學生必須要深入教材,深入圖書館、深入網(wǎng)絡查找相關資料,了解植物的形態(tài)學特征、生理習性和栽培方法等,只有消化和吸收了具體知識點,才能很好地將之運用到實踐中去。同時,在栽培過程中大家相互交流,增強了同學之間的感情,培養(yǎng)了團隊協(xié)作精神和創(chuàng)新精神。此項成績占總成績的25%。
(二)建立校園植物網(wǎng)站
湖北文理學院地處古隆中風景區(qū),校園植物種類豐富,按生態(tài)習性劃分有喬木、灌木、半灌木和各種草本植物,是學生掌握植物形態(tài)和各種特征的活標本。要求每人拍攝20種不同的植物圖片,并記錄拍攝地點、該種植物的科屬種以及對根、莖、葉、花、果等形態(tài)學特征進行描述,最后建立起校園植物網(wǎng)[1]。通過對校園植物的調查和攝影,不僅增進了學生對植物多樣性的感性認識,自覺地將專業(yè)知識融于其中,消化了植物學理論知識,而且有助于培養(yǎng)學生對植物資源的保護意識和校園植物規(guī)劃的設計概念。此項成績占總成績的50%。
(三)開展植物水培實訓
授課中將植物水培方面的知識自然融入課堂教學中,在學生們對校園植物進行圖片拍攝和觀察鑒定過程中,以及在廣泛查閱資料的基礎上,收集了一批適合水培的植物種信息,依托學院植物愛好者協(xié)會,組織學生開展植物水生誘變的相關學習和實驗操作,引導學生動手水培植物:對全班學生進行分組,5人一組,每組至少水培5種不同的植物。已有幾十種植物水培成功。此項成績占考核總成績的25%。
總之,平時作業(yè)“實訓化”的成績考核方式可以提高學生學習的積極性和主動性,在主動學習的過程中,合理的消化和應用了所學知識,提高了分析解決問題以及創(chuàng)新的能力。同時也增進了學生間的感情,培養(yǎng)了團隊協(xié)作精神,取得了意想不到的教學效果。在今后的教學中還有待進一步探索并加以完善。
三、改革學生社團運行機制,大力開展學生學科專業(yè)競賽
我院對大學生社團工作一直以來高度重視,把其作為學風建設和提高學生動手能力的一個抓手。但是我們也發(fā)現(xiàn),長期以來學生活動眾多,開展的如火似荼,但多為一些群體性文體活動或競賽,科技創(chuàng)新活動如學科競賽卻參差不齊,鮮有亮點,并且活動零散,缺乏整體設計,與學科專業(yè)知識聯(lián)系不夠[2]。因此,我院先后召開了黨政聯(lián)席會、學工與教務溝通會、學生專業(yè)社團與指導教師碰頭會等會議,做了一些初步的嘗試和改革。
(一)理順社團的運行及管理機制
對我院五個學生社團進行專業(yè)管理,年度工作計劃和日?;顒泳{入到教學管理范疇,聘請責任心強、業(yè)務精干的老師作為指導教師,全程指導學生開展專業(yè)性的學術活動,定期對指導教師進行考核,并給予一定的教學工作量;同時,將學生社團科技活動所需的實驗耗材、儀器等納入到實驗室管理辦公室管理,解決學生科技活動場地、儀器、實驗耗材等方面的后顧之憂;此外,設立院級大學生登攀科研資助計劃,學生在每學年初進行項目申報,經(jīng)學院學術委員會審定予以立項并給與一定經(jīng)費支持。完成實驗課題并有成果(論文、專利等)者,將給予課外素質拓展課學分認定,同時改變以往素質拓展課學分統(tǒng)計時“學生群體性活動或競賽”計分比例過高的局面。
(二)發(fā)揮社團學生科研主陣地作用
依托社團積極籌備并開展學科專業(yè)競賽,定期開展化學實驗技能大賽、食品安全檢測大賽、顯微鏡操作大賽及CAD制圖大賽,充分發(fā)揮學生社團課外實驗大平臺作用,引領學生遠離電腦游戲,走進實驗室或教師科研室,在專業(yè)老師的指導開展課外實驗或科研,真正讓學生能以社團為家,對學風無疑是一個極大的提升,同時對教風建設也是一個極大促進。
四、加大開放辦學力度,積極開展產(chǎn)學研實習基地建設
“211”人才培養(yǎng)模式的核心是學生動手能力的培養(yǎng),建立起一批高質量的、穩(wěn)定的校外實習基地是確保教學質量的關鍵[3]。為此,我院先后多次召開校企、校地、校校人才培養(yǎng)聯(lián)合研討會。在襄城區(qū)政府的召集下,與其所轄20余家生物、食品加工企業(yè)如襄陽三九酒廠、隆中藥業(yè)、王胖子食品有限公司等企業(yè)就食品科學與工程專業(yè)、生物科學專業(yè)的人才培養(yǎng)模式改革及實習基地建設進行了集體研討;在襄陽市科協(xié)的協(xié)助下,同湖北思安藥業(yè)、湖北精信催化劑、襄陽化通化工、襄陽澤東化工、湖北三杰麥面集團等公司進行產(chǎn)學研合作研討,已經(jīng)形成初步合作意向。
同時,我院化學工程與工藝專業(yè)加入了由武漢工程大學倡議發(fā)起的“湖北高?;瘜W工程與工藝專業(yè)聯(lián)盟”,通過聯(lián)盟,加強了我院化工專業(yè)與湖北其他高校及企業(yè)之間的聯(lián)絡,促進了各?;瘜W工程與工藝專業(yè)之間的交流與合作,共同探討新形勢下如何提高化工類專業(yè)人才的培養(yǎng)質量。針對我院人才培養(yǎng)方案的修訂,聯(lián)盟組委武漢工程大學副校長、化工與制藥學院院長以及武漢工程大學楚天特聘學者、美籍專家剛典成教授等專程到我院舉行了2次化工專業(yè)人才培養(yǎng)方案認證會,幫助我們找特色、定方向。
此外,根據(jù)當前社會對醫(yī)藥中間體、化工中間體、農(nóng)藥中間體方面人才的亟需的現(xiàn)狀,并同中國留學人員襄陽創(chuàng)業(yè)基地歸國專家教授進行充分研討的基礎上,在化學專業(yè)專門設置了藥物化學方向。學院還先后邀請了襄陽市進出口檢驗檢疫局、質量監(jiān)督局、環(huán)保局、農(nóng)科院等單位技術專家、領導參與我們人才培養(yǎng)方案的論證。截止目前,已重新建立校外實習基地20余家,為學生集中實習、產(chǎn)學研合作、聯(lián)合研發(fā)中心的建立奠定了堅實的基礎。
五、實行校內實訓基地公司化模式運行,全面拓展學生能力[4]
當前,大學生普遍存在動手能力較差,適應社會能力較差,應變能力不強的問題。同時學生課外科技活動缺乏專業(yè)教師的技術指導,缺乏足夠活動經(jīng)費以及缺乏專門政策、措施的鼓勵和引導?;谏鲜霈F(xiàn)狀,如何確保動手能力過硬、創(chuàng)新意識敏銳的高級應用型人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)?如何指導大學生從事科技活動時順應市場經(jīng)濟的運行規(guī)律,結合專業(yè)特點,將科技成果與社會服務緊密聯(lián)系?如何培養(yǎng)學生經(jīng)濟活動中的競爭意識,以及受到挫折后的應變能力?
為此,我院結合專業(yè)特點和現(xiàn)有設備,提出以學生為主導,以公司組織為運行模式,以校內實習基地為平臺,開展產(chǎn)學研相結合的大學生科技創(chuàng)新活動。依托食品科學與工程專業(yè)啤酒生產(chǎn)線和純水生產(chǎn)線,已經(jīng)注冊成立了食品有限公司,專門生產(chǎn)純水、啤酒、酸奶和烘焙蛋糕,試運行以來情況良好,調動了學生實習實訓的積極性;同時,依托生物科學專業(yè)和鄂西北植物資源研究所,正在申報鄂西北植物資源開發(fā)有限公司,產(chǎn)品將包括:四季鮮花,盆栽造型植物,無土培養(yǎng)植物,植物標本制品,植物功能性飲料,植物性香料、佐料,植物性殺菌劑、殺蟲劑,植物性空氣清新劑;此外,接下來的工作將利用我院化學與化工師資優(yōu)勢,成立綠色化學制劑有限公司,開發(fā)化學洗滌劑、去污劑、除銹劑,化工中間體、醫(yī)藥中間體等。
通過校內實訓基地運行模式的改革,以學生為主體,充分發(fā)揮學生的主觀能動性,進一步激發(fā)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造熱情,讓其運用現(xiàn)代化企業(yè)管理理念來運作創(chuàng)新基地,使“研發(fā)――生產(chǎn)――營銷”一體化,讓學生的“三種能力”(創(chuàng)新能力、應用動手能力、適應社會能力)在這個“公司化平臺”中得到充分的訓練。同時也鍛煉和增強了學生就業(yè)自信心,促進他們更早的與經(jīng)濟社會、就業(yè)市場接軌。
參考文獻:
[1] 孫永林,余海忠,王啟會.植物學野外實習基地選擇的教改探討[J]. 科技咨詢,2010(13):16-17.
[2] 余海忠,王海燕,孫永林,等. 試論地方高校生物專業(yè)在服務地方經(jīng)濟中的定位[J].廣東化工,2011,38(4):238-239.
[3] 余海忠,孫永林,王海燕,等.基于應用型人才培養(yǎng)的地方高校實驗教學改革初探[J].襄樊學院學報,2011,32(2):25-27.
[4] 郭鵬.以內涵式發(fā)展為主導的高校創(chuàng)業(yè)教育模式研究――基于湖南省部分高校大學生創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)現(xiàn)狀的調查[J].湖南財政經(jīng)濟學院學報,2013(5):150-155.