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序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇生命科學和生物工程范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
如何推動實踐教學
以北方民族大學為例,該校設置的7個實驗板塊中,設計性和綜合性本科實驗項目的來源,均圍繞教師的科研項目或科研成果而設置。例如:在微生物學板塊中,部分實驗教學項目是根據基金項目“蝦青素高產酵母菌的選育及其產物功能研究”等課題而設置。再以福建師范大學為例,生命科學學院工業微生物教育部工程研究中心,投入建設經費2000余萬元,建成省屬高校領先水平的發酵工程中試車間[2]。目前該車間配備有多臺10~1000L全自動發酵罐及其配套的輔助設備和下游工程設備,如空壓機、空氣凈化系統、電鍋爐、制冷裝置、管式離心機、三足離心機、微濾系統、超濾系統、納濾系統、噴霧干燥器等先進的儀器分析系統,完全可以滿足該院師生進行相關實踐性教學的需要。江南大學生物工程學院,在學生畢業實習之前,由學院下屬的5個研究中心根據自身特色,各負責1個本中心課題組特色教學訓練項目。將學生分為5個大組,輪流進行互動實驗,每個項目安排4~5天,整個教學訓練項目在短期內完成[3]。天津科技大學認為上述做法實質上相當于工業產品開發中的中試環節,具有連續或半連續的生產方式,并可以全面監測產品過程,從中發現問題和解決問題。因此,它是學生將知識從理論上升到實踐的一個重要環節。例如湖南人文科技學院,與婁底百雄堂高科技農業有限責任公司建立校企產學研合作關系,合作內容是:(1)開展科研合作。(2)每年接收生命科學系學生實習。(3)共享資源。例如公司提供臘八豆菌種和腐乳菌種等現有產品和技術,作為科研合作的起點和生命科學系實驗課的內容;生命科學系提供氣相色譜儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀等設備供公司產品質量分析使用。此舉可供其他高校借鑒。2009年以前,生物工程與生物技術實驗裝備中多數涉及上游技術的設備已經基本配置到位(如基因工程操作設備,萃取、離子交換、吸附、層析、蒸餾、結晶干燥等實驗室級別的代謝產物分離設備),缺乏的是下游生產級別的設備,所以要重點考慮配置實訓車間設備。在高等教育裝備博覽會上,同樣可以看到國家對高等教育實驗室裝備的一些新理念,以及設備制造業滿足市場新需求的動向。浙江天煌公司的實驗室設備,以典型工業產品范例和個案研究開發,作為高校實驗實訓的裝備依據。涉及生物技術的實訓系統,就有啤酒自動化生產線過程控制(工程型)系統(含5器和4發酵罐)等。高校還需建設固體制劑生產線實訓車間(含30萬級潔凈水平操作間)和分離制備生產線(包括發酵罐、多功能動態提取罐、旋轉薄膜蒸發器、結晶罐、迭片式離心機、板框壓濾機等),適合各類食品或藥品的生產操作訓練。校內小型實訓車間,其生產過程完全與工業化生產過程相同,使學生能夠從生產原料預處理、培養基制備、菌種擴培、發酵罐滅菌、接種及發酵過程中工藝參數的控制、產品分離提取等各個環節進行實際操作和系統分析。不過,各校對實訓車間的投入還是普遍偏少。天津科技大學生物工程校內實踐基地,設備總價值近500萬元,包括好氧發酵、果酒釀造、啤酒生產、分離提取、精制純化等中試系統,涵蓋了生物工程產業上中下游生產環節[4]。華中農業大學從2000年起分3期,建成生物工程專業教學實驗室1000m2,包括有通風發酵、固態發酵、生物工程下游技術、啤酒加工等實驗室及儀器分析室和準備室等。在引進現酵控制系統、發酵后處理設備的同時,成立了生物工程設計室,通過工程軟件AutoCAD電腦繪制,進行發酵工藝和設備流程設計等操作。
實踐教學中新手段、新體系的運用與推廣
對于和實際生產聯系最緊密的課程,如化工原理、發酵工程、生物工程設備、生物發酵工藝等,吉林農業科技學院考慮到設備的限制問題,增加了模擬教學,從專業教學仿真軟件開發公司購置了仿真教學模擬軟件,保證一人一機的實踐演習。這些軟件的仿真性強,尤其是配備的實踐操作演練,能讓學生真正達到工廠模擬化的操作練習。煙臺大學生物工程系將計算機模擬仿真引入實踐教學[6]。這種仿真系統能逼真地模擬工廠運行和各種事故狀態的現象,大大縮短培訓時間。在計算機仿真環節,該校選用了北京東方仿真公司開發的青霉素發酵工藝仿真軟件,以單元操作的形式進行仿真模擬。青霉素發酵工藝仿真包括青霉素發酵生產、青霉素的精制和提純等內容。同時,教師可以通過計算機監測系統,全程跟蹤每組學生的操作,真正達到實踐訓練教學的目的。傳統實驗項目普遍存在反應體系大、樣品處理量多和處理時間長等特點,也使微量移液器、微量與狹縫分光光度計等現代科教儀器不能充分發揮其先進性。微型化實驗于1988年末開始引入我國,關于微型實驗已有文獻報道[7]。微型化實驗的研究,是著眼于環境保護和實驗安全的需要,體現了現代科學技術發展水平的要求。微型化實驗具有現象明顯、操作簡便快速、節省經費、減少污染、安全和便于攜帶等優點。
本文作者:余多慰工作單位:南京師范大學生命科學學院
關鍵詞:高校;獨立學院;特色專業建設;人才培養
中圖分類號:G640 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)03-0146-03
特色是高等學校的生命線,特別是作為民辦獨立學院的我校,只有走特色發展之路,才能適應社會經濟發展、高等教育發展和中原經濟區建設的需要。專業建設是高校最重要的教學基本建設,決定著人才培養的格局與辦學水平,是提高教學質量和科研水平的關鍵,也是一項長期戰略任務,對高校的改革與發展具有深遠的影響[1,2]。特色專業是高校的一面旗幟,特色專業建設也是高校特色發展的重要組成部分[3]。高校的特色專業可以概括為:充分體現學校辦學定位,在教育目標、師資隊伍、課程體系、教學條件和培養質量等方面,具有較高的辦學水平和鮮明的辦學特色,獲得社會認同并具有較高社會聲譽的專業[4,5]。因此,在準確定位的前提下,我校特色專業建設的目標是“以質量求生存,以特色求發展”,同時堅持“科學、創新、示范”的建設原則,不斷增強特色專業建設的質量和水平,并以特色專業輻射和帶動其他學科專業的建設和發展,促進我校、院整體辦學水平的不斷提高。本文對新鄉醫學院三全學院生命科學技術學院特色專業建設進行了探討,以期為我校、院專業建設提供參考。
一、我院專業設置概況
我院現有生物技術、生物工程和生物醫學工程三個本科專業。生物技術是由多學科交叉形成的綜合性新興學科,具有基礎性強、涵蓋范圍廣、涉及領域寬等特點,是21世紀生命科學領域的核心科學技術,更是我國中長期科學技術發展規劃綱要中優先發展的學科之一。生物醫學工程是綜合生命科學與工程技術的理論、方法和手段,依靠理、工、醫緊密結合,促使理工學科與醫學相互滲透、相互交叉的一門新興學科,也是本世紀最具發展潛力的學科之一。生物工程是運用生物學、化學、工程學等基礎學科的基本原理,并與機械、電子、材料、醫學等多學科相互交叉、滲透、融合而發展起來的新興工程技術學科。我院于2005年設置生物技術和生物醫學工程,2008年又增加了生物工程專業,現有學生300余名。
二、我院特色專業建設優勢
我校是河南省唯一一所西醫類獨立學院,醫學專業已經具有了良好的社會聲譽,這一特色優勢為我院的生物技術、生物醫學工程和生物工程三個醫學相關專業醫藥特色建設奠定了堅實的基礎。同時,我省開設生物技術和生物工程的二本及三本院校,如河南大學、河南師范大學、河南農業大學等,專業大多是涉農方向,而開設生物醫學工程專業的院校還不多,這就為我院建設醫學特色生物技術、生物工程和生物醫學工程專業提供了寬松的外部環境。另外,新鄉醫學院生命科學技術學院已經積累了豐富的專業建設經驗,生物技術和生物醫學工程均為省級特色專業,這些經驗是我院特色專業建設的有力支撐。
三、我院特色專業建設目標
特色專業建設要有明確的目標,才能保證各項建設工作的有序開展。根據發展規劃和準確定位,同時兼顧科學性、創新性、前瞻性和示范性等原則[6],我院特色專業的建設目標確定為適應社會發展對人才的需求,發揮已有的醫學專業優勢,辦出醫學特色,使我院專業建設與人才培養緊密結合中原經濟區建設、高等教育發展和國家經濟社會發展需要,同時為我校其他專業建設和改革起到示范和帶動作用。
四、我院特色專業建設模式
1.構建具有生物基礎和醫藥特色的人才培養方案。人才培養方案是實施人才培養的指導性文件,是開展各項教學活動的基礎,是組織實施教育教學活動的依據,對人才培養質量具有重要的導向作用[4,5]。以我校人才培養方案修訂工作為契機,改革課程和時間教學體系,構建了具有生物基礎和醫藥特色的生物技術、生物醫學工程和生物工程人才培養方案,為我院特色專業建設奠定了堅實基礎。(1)凸顯生物科學與醫藥融合的課程體系。結合教學實踐對課程設置和教學內容進行改革,科學合理安排必修、選修課程。對于生物技術、生物工程專業,課程設置以生物科學為基礎,將細胞生物學、微生物學、細胞工程、基因工程、酶工程和發酵工程等列為專業必修課;選修課程多設置醫藥相關課程,如生物技術制藥、醫學遺傳學、醫學免疫學等。這樣既可以保證學生的理論知識、實踐能力和綜合素質培養的要求,又可以充分利用我校已有的優質醫學教育教學資源,體現生物科學與醫學、藥學的緊密結合,辦出生物技術、生物工程專業的醫藥特色。在生物醫學工程專業課程設置中,將專業基礎課分成醫學基礎、電子學基礎和醫學儀器三大部分,注重教學內容的更新,打破不同學科課程間的壁壘,把理、工、醫多學科的交叉與相互滲透反映到教學內容中。優化教學方法與形式,采取靈活多樣的指導、啟發、討論式教學。如:充分發揮網絡的作用,開展網絡教育。新鄉醫學院和我省多數高校都已經加大了網絡示范課程的建設力度,一批精品課程及優秀教育教學資源正在通過網絡為廣大學生服務。借此平臺,學生學習的自主能動性極大提高,師生互動溝通的靈活性和及時性得到了有效保證,同時解惑答疑之余探討科研及教學管理的積極性空前高漲,教育教學效果明顯改善。因此,我校、院也于今年啟動了網絡示范課程建設,課程平臺已搭建完成,一大批優質教學資源也已上傳網絡供師生共享,如細胞工程網絡示范課程,有效促進了我院的教育教學效果和特色專業建設。(2)強化生物基礎與醫藥特色的實踐教學體系。實踐性強是我院各專業的典型特點,為提高學生動手能力,培養出創新性應用型專業人才,突出實踐性教學也是我院專業建設的主要特色。第一,強化實驗室教學,整合實驗教學內容,將其分為基礎實驗、專業實驗兩個層次和幾個系列,避免了實驗內容的交叉重復,使其更加系統和符合客觀規律,知識結構更加合理。第二,以指導學生畢業設計(論文)為基礎,設立科技活動小組,嘗試開放實驗室,讓學生參加教師科研項目,同時舉辦實驗技能競賽等活動。第三,不斷加強、擴充校外實踐教學基地與實習基地建設,尤其是以雙贏實習基地為平臺創新生產實習教學,如:加強我院生物技術、生物工程專業的野外經濟動植物實習和生物醫學工程專業的金工實習及與“駝人集團”的合作等。通過強化實踐教學體系,全面培養和提高了學生的觀察能力、動手能力、實踐能力以及思維能力、綜合分析能力和解決問題能力。
2.深化改革,探索“多樣化、實用型”的人才培養模式。人才培養模式是高校為學生構建的知識、能力、素質結構,以及實現這種結構的方式,它從根本上規定了人才特征,集中地體現了教育思想和專業的人才培養水平[6]。作為三本院校,我院特色專業建設始終重視人才培養模式的創新,把“厚基礎、寬口徑、強實踐、重創新、高素質”作為人才培養的基本原則,把“滿足學生考研、就業和用人單位需要”作為教育教學工作的出發點和落腳點,不斷激發學生的創業精神、創造品質和創新意識,構建“多樣化、實用型”的人才培養模式。
3.加強教師隊伍建設。“治校興業,人才為先;治教興學,惟在得人”。高素質教師隊伍是特色專業建設的基礎和根本保障,近年來我院狠抓教師隊伍建設,在人才聘任和引進方面向特色專業傾斜,在人員配備方面向特色專業靠攏,在人才培養和培訓方面向特色專業側重,收到了良好的效果。同時,我院充分利用新鄉醫學院的優良師資和各種有利條件,對專職教師進行理論及實踐教學能力的培養,使他們不僅具備較強的專業理論素養,在實踐操作技能教學方面也成為能工巧匠,切實提高教師隊伍的專業素質。
培育高校專業建設的鮮明特色,不僅是全面提高人才培養工作過程中的一項必要工作,而且是打造學校核心競爭能力的重要途徑[7]。面對競爭日益激烈的外部環境和人才培養工作的新形勢、新要求,我校應以自身專業、資源為基礎,以市場為導向,優化學科配置,構建完善的人才培養體系,打造具有三全學院特色的品牌專業,從根本上提升我校的核心競爭力!
參考文獻:
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武漢生物工程學院介紹
學校校園占地面積1700余畝,建筑總面積80余萬平方米。全日制在校生兩萬余人。學校畢業生就業率長期保持在95%以上,就業質量和就業滿意度高。
學校形成了以理工學科為主體,以生命科學為特色,涵蓋理、工、農、文、管、教、藝等7大門類的學科專業體系?,F有13個學院,設有41個本科專業和23個??茖I。擁有省級重點學科、省屬高校優勢特色學科群、省級品牌專業各1個。
武漢生物工程學院優勢學科
省級重點學科:生物學
省屬高校優勢特色學科群:生物學與制藥工程
省級品牌專業:生物工程
“荊楚卓越工程師協同育人計劃”項目:制藥工程、機械設計制造及其自動化
生物學科是一門實驗性較強的學科,其實驗教學對學生知識體系建立、能力發展的重要性不言而喻。但是有些生物實驗時空跨度大、有些涉及有危害的材料和試劑,因此難以在目前本科生實驗教學中實施。此外,還有一些實驗需要使用昂貴、精密儀器,其臺件數往往不能滿足本科生實際操作需要。因而現有的生物學真實實驗教學體系并不完整,影響了學生全面掌握生物學實驗技能、制約了學生綜合創新能力的發展。
隨著現代教育技術發展,采用虛擬仿真技術、計算機圖形圖像技術等生成逼真的實驗場景,可以在虛擬情境中完成真實情況下難以甚至不能實現的實驗內容。因此,虛擬仿真實驗教學資源的開發順應而生,虛實結合的新實驗教學體系為培養現代生物學創新人才提供保障。
一 虛擬仿真實驗教學資源建設的緊迫性
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》指出,“信息技術對教育發展具有革命性影響,必須予以高度重視”?!督逃畔⒒臧l展規劃(2011-2020》>要求推動信息技術與高等教育深度融合,創新人才培養模式。發展規劃還明確了建沒各級各類優質數字教育資源的工作目標,提出要遴選和開發1500套虛擬仿真實訓實驗系統。
教育部在建設國家級實驗教學示范中心加強實驗教學基礎上,進一步提出建設國家級虛擬仿真實驗教學中心,這一舉措具有重大意義。虛擬仿真實驗教學中心重點開展資源、平臺、隊伍和制度等方面的建設,形成持續服務實驗教學,保證優質實驗教學資源開放共享的有機整體。特別對虛擬仿真實驗教學資源的建設提出了具體要求:即以培養學生綜合設計和創新能力為出發點,創造性地建設與應用軟件共享虛擬實驗、儀器共享虛擬實驗和遠程控制虛擬實驗等優質教學資源,推動信息化條件下自主學習、探究學習、協作學習等實驗教學方法改革。
二 生物學虛擬仿真實驗教學資源開發的必要性
生物學是21世紀自然科學的重點學科之一,對人類社會的可持續發展具有重大影Ⅱ向。生物學也是一門實驗性學科,通過實驗教學,提升學生的觀察能力、發現問題和解決問題的能力,激發學生對生命科學研究的興趣和靈感,培養學生的創新能力和實踐能力。
然而,由于生命科學前沿理論和技術發展迅速、生物學實驗系統性強、時空跨度較大、操作較為繁復、某些實驗材料存在一定危險性以及某些實驗需要昂貴儀器等,造成目前本科生真實實驗教學資源的局限性,具體表現在:
因生物材料的生命特質原因,有些生物學實驗往往周期較長,如動植物的發育實驗、生態學的種群互做實驗、生物進化實驗等。在有限的實驗課時內,現有的真實實驗往往是片段的、不連續的,大尺度時空跨越的實驗內容基本沒有,造成學生知識體系和實驗技能的不完整。
目前的生命科學研究已經深人到在分子水平揭示生命現象的本質,相關的實驗過程往往是微觀的、抽象的,在本科生實驗教學中開展相關真實實驗一方面成本高、消耗大,一方面傳統實驗手段無法幫助學生直觀了解微觀抽象的實驗過程,從而影響實驗教學效果。
現代的、先進的實驗技術推動了生命科學發展,然而有助于學生理解前沿理論的實驗內容難度大、復雜程度高、往往需要使用昂貴的大型科學儀器設備,在本科實驗教學中難以廣泛實施,使得學生不能及時了解、跟進先進的實驗技術和理論知識。
生物實驗可能涉及傷害的、危險的、污染性的實驗內容,因為現有本科生真實實驗教學條件有限而不能實施。例如致病菌、病毒、血液樣品、同位素等等,涉及這些實驗材料和試劑的實驗內容在目前的本科生真實實驗教學中常常都是回避的,導致學生的知識結構不完整、不系統。
生物技術工藝實驗系統化程度高、周期長、成本大,在以往有限課時的本科生真實實驗教學中,僅能安排個別常規技術,難以完成完整的工藝流程。學生在工廠車間的實習也往往無法接觸企業的核心技術和工藝,只能粗略的瀏覽生產過程,沒有落實學生應用能力的培養,造成學生理論和實踐的脫節。
總之,現有的真實生物實驗的局限性在一定程度上限制了學生現代生命科學的視野、影響了學生對先進理論本質的認識以及系統知識體系的形成、制約了完整生物學實驗技能和綜合能力的培養、不能更好的促進學生科研創新能力和實踐能力的培養。
隨著生物科學的迅猛發展和人才培養要求的不斷提高,生物實驗教學的內容愈來愈豐富,要在有限的實驗教學課時內擴大教學量、提高教學質量和效率,必須對傳統生物學實驗教學內容和方法進行改革。虛擬仿真實驗作為真實實驗的重要補充和擴展,既有仿真性、經濟性、安全性的優點,又能保證生物學實驗的系統性、綜合化,與傳統真實實驗有機結合,可以使學生開拓視野,獲得更為全面的技能訓練,掌握完整的生命科學知識體系,對培養學生觀察能力、獨立思考能力、創新能力和實踐能力具有重要意義。
三 虛實結合的實驗教學新體系在綜合創新人才培養中的重要性
根據我校生物科學、生物技術專業人才培養目標,結合我校生物學學科特色,我校開發的虛擬仿真實驗教學資源可以概況為4個模塊:秦嶺生物學野外實踐能力培養模塊、現代生物學綜合創新能力培養模塊、生物學教師實驗教學能力提升模塊以及生物技術工藝仿真實訓模塊。虛擬仿真資源與現有的實際操作實驗教學項日相互融合和互補,搭建了較為完備的“分層次、多模塊、系統化”的本科生生物學實驗教學體系,使學生視野得到開拓,對生命現象過程認識更全面,對知識體系的掌握更系統,同時課題式的仿真實驗項目能點燃思維、激發興趣,加強了本科生的創新精神和實踐能力的培養。
陜西師范大學理科(生物學)基礎科學研究與野外實習基地被批準為國家級實踐教學基地,每年對全國甚至海外高校開放。然而因環境承載能力、后勤保障能力等因素限制,進入基地進行實習的學生有限。我們充分利用秦嶺資源,依托國家級野外實踐教學基地,對生物學宏觀性、時空大尺度實驗進行仿真,為學生提供了新的實驗資源和學習模式,學生可以在這個虛擬環境中開展現實中無法實現的大型野外生物實驗、生態系統實驗等。同時這些教學資源還可以共享給更多的來自全國各地的學生。
生命科學研究早已深入到分子水平。我們將細胞、分子水平的微觀生命反應可視化,將抽象的前沿理論和技術形象化,為學生提供了形象逼真的新型實驗教學資源,提供了以計算機為載體、信息技術為手段的新型學習方式。我們開發的虛擬仿真實驗教學資源運用現代信息技術、教育技術,將學科前沿、研究熱點及學院教師的科研成果引入實驗教學中,將真實的生物學實驗過程中極為迅速、經典技術難以跟蹤、肉眼甚至現代科學儀器無法觀察到的分子變化以及相互作用,借助計算機模擬實現其可視化,形象地描述以往無法給學生展現的微觀生命世界,使學生能更直觀的深刻理解產生生物實驗現象的本質與詳細過程。
生物技術、生物工程是生物學在人類社會的實際應用,有突出的價值和發展空間。以往學生進行生物技術、生物工程實訓需要進入藥廠、食品廠、酒廠等等的車間、工廠。因企業經濟效益和技術保密等,學生只能參與部分生產過程。運用現代信息技術將真實的生產過程引入實驗教學中,借助計算機模擬實際生產中昂貴的各種器械、成本高的運行過程,學生通過模擬操作和控制,直觀的體驗生物技術、生物工程的實際應用。我們為學生提供的生物技術、生物工程實訓新平臺,可以對學生系統進行產品研發、生產工藝的訓練,解決生物技術應用人’才實踐技能與生產實際脫節的瓶頸問題。
師范生的培養是我校的特色,生物學專業師范生因生物學這一個實驗性學科的特殊要求,必須在掌握生物理論教學能力的同時鍛煉實驗教學能力。而目前的現狀是我國54.4%的中學沒有專職生物實驗員,實驗前材料和儀器準備不充分;因生物實驗室和儀器設備短缺,能開出10個以上實驗項目的中學很少;還有11.8%的學校一直沒有開設生物實驗課程。師范生在進行教育實習的時候基本不會進行實驗教學的課程設計、課堂教學等實習內容。中學生物教學經典實驗的虛擬仿真,給生物學專業師范生搭建了中學生物學實驗室的真實情境,可以進行中學生物實驗課的模擬教學訓練,鍛煉了師范生的實驗教學技能。特別是基于這樣的虛擬平臺,多名學生可以同時在任何時間、任何地點、面向任何受眾進行教學模擬,并可以反復演練,充分反映了虛擬仿真實驗教學的高效性、便捷性和經濟性。同時,該平臺可以共享給在職中學教師進行繼續教育培訓;電可以共享給很多沒有實驗條件的中學,供中學生遠程登錄完成實驗內容等,重復發揮“虛擬仿真實驗中心”的開放共享特色。
四 虛實結合的實驗教學新體系的優點
我校生物學虛實結合的實驗教學體系的優點體現在:第一,緊緊結合我校生物科學、生物技術專業學生的培養目標和生物學各類實驗的特點,可以選擇特定的實驗模塊作為必修、或者選修的內容,發揮虛擬仿真實驗可視化、虛擬操作的功能,突破傳統實物生物實驗教學的固有局限性。第二,以傳統實驗的親歷性鞏固學生的事實經驗,以虛擬仿真實驗提升學生獲取科學事實的能力、拓展科學思維、鍛煉實踐能力,有效解決了現有生物學實驗教學資源局限性問題,為培養學生全面、系統的知識體系和合理、前瞻的技能體系開辟了新途徑。第三,虛擬仿真實驗所具有的普適性,使其輻射面廣、受眾廣泛。除我校生物學相關專業在校本科生、研究生以外,我校承擔的國家教師教育、西部教師培訓計劃等均可受益。同時,對在中學任教的生物學教師開放,提高其業務素質,服務我國基礎生物學教育。
生物學虛擬仿真實驗教學中心是我校生物基礎實驗教學中心的重要組成部分,以虛擬仿真的技術手段完成不可及、不可逆等實驗內容,以新型知識載體的形式和真實實驗相互補充,從而實現虛擬實驗與真實實驗協同育人、課內課外一體化的實驗教學新體系,探索了虛實結合的生物學實驗教學新模式,為培養現代生物學綜合創新人才奠定了基礎。
參考文獻
[1]國家中長期教育改革和發展規劃綱要工作小組辦公室.國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)[Z].2010.
專業建設初期,我們一直思考農業院校生物工程應辦出怎樣的特色?我們認為只有因地制宜,利用現有的學科優勢,根據全省的實際需求,才能有效地確定專業特點。我校是農業部與地方共建的農業院校,有傳統的優勢學科,例如,作物學、植物學是湖南省重點建設學科。生物學基礎強,是生物學博士點一級學科。但工科基礎弱,貯備的工科背景老師少,如何體現農業院校的生物工程特色,確實需要動腦筋,利用已有資源學科優勢,豐滿教師的工科知識,并結合湖南農業經濟特點才能辦出農業生物工程專業特色,辦好生物工程專業。首先,根據湖南經濟發展特點分析,湖南是農業大省,正在向新型產業轉變,要發展成農業強省;其次,湖南農產品如水稻、茶葉、柑桔、苧麻等產量居全國前列;植物資源豐富,特別是藥用植物資源在湘西、湘南地帶分布廣泛;農副產品和廢棄物很多沒得到增值利用,或直接排到環境或直接燃燒,嚴重影響了生態環境,農民增產不增收。如果利用生物技術加工、改造農副產品,不但增加農副產品的附加值,節能環保,還能促進新型產業的快速發展,加速農業大省農業強省的跨越。農業生物工程培養的人才應該既掌握生物技術又具有良好的工程技能,有能力將生物技術的成果轉變為生產力。那么,落實到我校生物工程人才掌握的知識點上,我們確定以發酵工程和天然功能產物提取和制藥應用為核心的知識群為抓手,建設我校生物工程專業特色。
2課程設置與課程建設要體現培養目標
生物工程課程設置分為公共必修課,專業基礎課,專業主干課,選修課(必選課和自修課)。公共課程英語、體育、計算機、數學等外。生物工程專業基礎課程群包括生物化學、分子生物學、生化與分子生物學實驗技術、微生物學、化工原理、機械制圖、基因工程等專業基礎課。生物學師資力量雄厚,依托生物化學與分子生物學學位點進行課程建設。生物工程專業主干課程群包括發酵工程、酶工程、生物制藥工程、生物分離工程和相應的實踐教學等課程。依托生物工程與技術碩士學位點進行課程建設。生物工程專業基礎課有深厚的生物學學科作為建設后盾?!吧锘瘜W、分子生物學”已建成湖南省精品課程,“細胞工程”以及“基因工程”已建設成校級精品課程;“微生物學”得到學校教學改革課題和多媒體制作經費資助,多媒體制作獲得“優秀獎”。
“分子生物學概論”和“生物化學與分子生物學實驗技術”已分別成為全校本科生和碩士研究生的熱門公選課。生物工程專業主干課程設置我們體現兩個模塊:以發酵工程為技術核心課程模塊和以生物制藥為核心的課程模塊,以兩個模塊方向的理論知識要求和技能實踐要求制定其他課程,并依托學科建設課程。該課程群是生物工程專業重點建設內容,也是最能體現專業特色的課程群。雖然師資年青,但力量較強、思維活躍,充滿創造力,教師大多來自外校,學緣豐富。課程建設卓有成效,專業特色明顯。為加強專業特點,專業發揮教師學術特長,根據發酵工程技術和天然產物開發與綜合利用兩個科學研究分向,建設了專業發酵工程與生物制藥工程兩個專業方向的課程體系,進行專業實驗內容和生產實踐內容的建設,將兩個方向的理論課程進行整理和更新。以發酵工程為核心的課程群包括發酵工程、酶工程、微生物育種與變異、氨基酸發酵等;以天然產物開發與利用的課程群包括生物工程制藥實驗技術、藥理學、藥物分析和天然產物化學?,F在發酵工程、酶工程、生物制藥工程、微生物實驗技術已建成校極精品課程,生物分離工程、藥理學同樣得到院級的課題資助。圍繞發酵工程和生物制藥的課程群體系的相應建立,其目的是擴展學生的在微生物應用和藥學方面基本知識和技能,擴大其就業范圍。延伸功能已擴展到研究生與自考生的教學和實踐活動。在選修課的設定中,結合農業學科專業拓展知識面,培養學生的創新能力,主動適應人才市場的需要,鼓勵學生選修其他相關專業的選修課。如食品科學院開設的食品營養學、農產品加工與貯藏;資源與環境學院開設的環境工程等課程都添置在生物工程專業選修課內;為了適應部分學生考研要求,我們也將遺傳學、細胞生物學、免疫學等設置在選修課內。學生通過自己就業或學業定位,可以有多門課程選擇。
3重視實踐教學,并圍繞兩模塊課程群實踐課程體系建設
我們采用理論教學實習教學生物工程設計教學“三段式”教學模式組織實施實踐教學。在此模式中,特別注重后兩個環節,按小試驗大試驗生產實習工程設計教學的循序漸進的辦法培養學生的實踐能力。小試驗設計針對性強,每個試驗都有考核技能的重點,旨在規范學生的操作技能培養模式,對學生實踐能力和創新能力的培養,取得了實效。通過理論——實踐——理論——實踐的反復學習過程,可使學生理論掌握扎實,實驗操作規范,分析問題和解決問題能力增強。對于綜合大實驗,根據學科的內在聯系,將專業主干課程綜合大實驗重新組合,將原來零散實踐環節組合成相對獨立于理論教學體系又與之相銜接的實踐教學體系。例如,我們把原來的發酵工程、酶工程、生物制藥工程和分離工程四門課程的綜合技術課合并在一門生物工程實踐課中,集中在4周進行實踐訓練,例如,發酵工程環節學生自己利用菌種優化條件生產酶制劑,在酶工程環節利用酶制劑催化反應,并同時研究酶的催化特性。分離工程環節通過提取植物功能產物,在生物制藥工程環節利用包埋技術等制成藥膠囊并研究藥理作用。這樣,使同學們對實踐工藝有直觀的感受,同時也綜合運用了理論知識。對于一些重要的選修課,適當設計10個小時左右的實驗課,例如,把藥理學、藥物分析實驗納入在生物制藥實驗中開設。生產實習教學中,以熟悉大規模生產流程和設備為主,將理論與生產實際結合,在實際生產中發現問題和思考解決問題。
2010年,我校生物工程專業得到國家支持,建設生物工程實訓基地,基地建設的的模擬生產線仍然根據發酵工程和天然產物提取和藥物制造兩條工藝路線設計。這樣,從課程群到實驗基本培順再到生產實習都可歸納在這兩條主線上。專業建立了穩定的校內外實習基地,湖南紅鷹翔生物工程有限公司、湖南泰古生物技術有限公司、株洲千金制藥有限公司等為校外教學實習提供了良好的條件。畢業實習是學生專業實踐的重要環節,根據學生考研要求和就業去向,分別進行畢業論文和畢業設計。專業充分利用校內外良好的科研平臺提供畢業生實習機會。除開一些生物技術公司外,湖南作物種質創新與資源利用國家重點實驗室培育基地、作物生理與分子生物學省部共建教育部重點實驗室、食品科學與生物工程重點實驗室、煙草工程技術實驗室、國家柑橘改良中心長沙分中心、中國煙草中南農業試驗站、湖南省農業生物工程研究所、湖南省棉花科學研究所、湖南省畜牧研究所等研究機構每年提供生物工程專業畢業實習崗位。北京大學生命科學院、華南農業大學生命科學學院、中國科學院亞熱帶農業研究所、國家雜交水稻工程中心都接納過我專業學生的畢業實習。
4積極推進“產學研”聯合開發,大力提升生物工程本科教學創新平臺,促進教學質量的提高
本專業在本校建立了與企業合作的產學研型“湖南農業生物工程研究所”,還與科研單位合作聯合培養研究生,這些措施為培養學生專業能力、提高實踐水平、優化人才培養環境提供了良好的條件。通過“產學研”合作,有大批的企業橫向課題與生物工程本科教學直接相連,在專業教師指導下,在大三學生中成立了“酶制劑研究小組、抗生素研究小組、天然產物研究小組、釀酒小組”等課外興趣小組。另外,專業建設還通過湖南農業大學校級平臺、以及生物科學技術學院院級平臺資助生物工程專業學生廣泛進行創新項目研究;從2006級以來,每年立項6~10項創新項目。學生都有機會參加工程實踐訓練和工程項目課題研究,提高了實踐教學水平和科研能力,根據學生在科研活動中的表現,從根據創新能力、實驗技術、書寫研究報告或情況,給與學生以學選修課學分。
5以學科建設帶動專業建設
我校生物工程所依托的學科為生物學一級學科博士點下自主設置的生物技術與工程博士點和碩士點。根據國內外該學科現狀和發展趨勢,結合我校多年來建設生物技術、生物工程專業的經驗以及生物工程技術領域相關產業發展對人才的需求,我校生物技術與工程博士點設置三個研究方向:(1)轉基因與生物反應器工程方向;(2)細胞培養、酶與發酵工程方向;(3)生物轉化與生物分離工程方向??茖W研究從師資隊伍、教材建設、教學模式、教學內容改革和教學實踐等多層面帶動了專業建設。專業建設水平提高,學生質量優秀,也促進了學科研究的進步和教師從事科學研究的積極性。
6師資隊伍的建設
上海大學生命科學院生物工程系00級宋丹同學畢業實習心得體會(摘要):
這次在海規生物技術(上海)有限公司為期7個月的實習生活,對我而言有著十分重要的意義。它不僅使我在理論上對生物技術這個領域有了全新的認識,而且在實踐能力上也得到了提高,真正地做到了學以致用。剛接觸論文課題時,我對自己能否完成它曾表示懷疑,也為自己長期存在的懼怕動物的心理所左右??墒?,現實的腳步聲卻是那么地清晰、有力。在一次次理論與實踐相結合的過程中,在老師們悉心指導下,我不但對elisa有了系統的理解,從無數次的失敗中吸取了寶貴的經驗教訓,而且隨著時間的推移,自己的意志也得到了磨練,恐懼心理也逐漸地消失了。我時刻提醒自己,唯有不斷努力,才能與時俱進??傊?,這次實習的意義,對我來說已不再是完成學分、完成畢業實習的任務,而是在開啟“生命之旅”大門的過程中邁出了第一步。我一定會好好地珍惜這個機會,并為自己所喜愛的生物科技努力貢獻自己的聰明才智。
上海大學生命科學院生物工程系00級王曉一同學畢業實習心得體會(摘要):
我在海規生物科技(上海)有限公司做生產實習和畢業設計總共半年的時間。在這半年的時間里,我受益非淺。我在那里不僅學到了許多關于專業的知識,最重要的是進一步體會到了做人的原則。海規公司的宗旨是:規規矩矩做人、規規矩矩做事。在去公司的第一天,老師們就教導我們做人一定要正直、要實事求是,誠以待人,人品對一個人來說非常重要的。我充分的體驗到了你如何待人,他人也會如是回報??傊?,在海規公司的半年時間里,我們脫離了學校的庇護,開始接觸社會、了解我們今后工作的性質。不但增長了專業知識,還學習到了不少為人處是的方法。
韓京國立大學是京畿道唯一國立本科院校,也是韓國教育部部屬院校中以農業與生命學科為特色的重點大學。
韓京國立大學始建于1939年,1977年轉為國立安城產業大學,1999年與周邊幾所大學合并后改為現校名。學校本部位于韓國京畿道安城市,其水原校區正在規劃當中。作為特色鮮明的國立大學,學校擁有3個學院,29個系,2個學部,35個碩士點,6個博士點,生物工程類、信息工程類、計算機科學等專業、農業類、商經類等自然科學門類廣泛,農業生命科學和信息工程處于領先地位 。
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