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关键词:生物工程;三轮驱动;导向式;培养模式
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)38-0007-05
“十三五”是我国产业结构重要调整和升级时期,改革过去以大量耗用生态资源的粗放型增长方式,转变为以科技为先导优化产业结构[1]。目前生物产业成为世界各国竞相抢占的战略性位点,但现阶段我国该产业层次低、技术创新不够、高层人才缺乏,成为限制产业调整和升级发展的瓶颈,培养高层次复合技术型创新人才迫在眉睫[2]。生物工程应用领域广泛,该学科专业主要培养在生物技术和工程领域能进行产业化工程设计、生产、管理及新技术研究、新产品开发的工程技术人才[3]。作为人才培养摇篮的高校,理应紧跟市场需求,调整人才培养方案,培养行业所需人才。湖北民族学院地处武陵山区腹地――恩施,是湖北少数民族地区唯一一所高校。恩施气候适宜,良好的生态环境使其具有丰富的硒和中草药等资源,被誉为世界硒都和华中药库,但工业经济薄弱,工科人才严重缺乏,严重制约当地资源的合理开发利用及经济发展。地方高校办学的宗旨应服务地方经济发展,为行业发展提供技术支撑。本研究以湖北民族学院生物工程专业为实例,以国家产业结构调整为契机,结合学校和地方实际,以校企“双轨”联合培养为基础,重点探索民族院校生物工程专业“三轮驱动”导向式人才培养模式的建设目标和方案,改革调整专业发展思路和定位,整合利用地方和企业的各种优势资源,为民族地区的经济和社会发展输送竞争力过硬的应用型、复合型、技能型优秀工程技术人才。
一、“三轮驱动”导向式人才培养改革模式的建设目标
按照“终身教育”的大框架,紧密结合“卓越计划”和“校企双轨”培养计划来设计和发展。改革基本思路:以“三轮驱动”人才培养为主线,让本专业学生真正能够实现“进校有门、毕业有岗”,最终形成“职业对接、能力本位”的复合实用型人才培养模式。“三轮驱动”即为:根据学科特征,在生物工程学科整体框架内,因材施教、分流培养,依据学生个性发展需求的实际情况,将学生分流成三轮驱动方向培养。第一轮驱动为“卓越计划”,旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量生物工程技术人才。掌握生物科学和工程技术基本理论,具有生物技术及其产业化的科学原理、生物工艺技术过程和工程设计等方面的知识,能在生物技术与工程领域从事生物工程产品生产、工艺设计、生产管理和新技术研究、新产品开发的应用型工程技术专门人才[4],使其在今后的生物工程领域起骨干和引领作用,为国家走新型产业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务,对提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用;第二轮驱动为“攀登计划”,以培养大学毕业后进入更高层次继续学习深造的学术研究人才为核心,注重生物工程专业知识的深厚、学生自学能力、科学研究能力及创新能力的培养,为成为高层次生物工程精英人才奠定坚实的基础。第三轮驱动为“阳光计划”,以培养生物产业职业技能“胜任型”的应用性人才为核心,可承担生物工程领域的广谱类技术和管理人才,培养适应社会经济发展需要。
二、“三轮驱动”导向式人才培养改革模式的建设方案
生物工程专业“三轮驱动”导向式人才培养模式总体建设思路是:以突出“校企双轨联合培养”、“地方性”为特色,与时俱进,坚持以产业结构重要调整和升级对新型工程人才的要求为市场需求导向,深入落实科学发展观,整体设计、分步实施、强化能力地稳步推进改革进程。注重学生的全面发展,强调理论与实践并重,突出创新创业精神与能力培养,倡导以学生为本,充分尊重、重视学生个性,坚持三轮驱动导向,培养学生工程素质、工程意识、工程实践能力[5]。
(一)基于“三轮驱动”培养模式,修订人才培养方案,定制“菜单式”培养规格
1.构建“校-企、校-地对接、能力本位”的人才培养方案。依据“三轮驱动”培养模式,坚持以服务为宗旨、就业为导向的质量观,通过与地方相关行政管理机构和企业达成共识,以恩施地区的硒产业和生物制药产业为实践应用特色,全面修订培养方案。突出生物工程的“工科应用性”,紧紧围绕提高学生的工程意识、专业技能、专业基础知识等工程素质和工程能力的实效性,以“卓越计划”为核心,将学生培养成能在生物产业从事工程设计、生产、管理和新技术研究及产品开发的“重实践、强能力、高素质”的复合应用型高级工程技术人才。
2.定制、推行“菜单式”人才培养模式。生物工程是21世纪极具影响力和竞争力的专业,同时也是技术更新快、具有复合性和跨学科性的高科技行业。结合地方、学校特色,顺应目前中国产业改革发展趋势,以校企联合培养为基准,按“三轮驱动”人才培养目标,定制各驱动人才所必须达到的知识、素质和能力等结构的“菜单式”培养规格,实施照单管理,分类分流培养和评价。“卓越”计划菜单:知识结构:在掌握宽厚的生物学基础理论基础上,进一步掌握生物工程技术相关理论与技能,包括数理化、工程、电子技术等的基础知识,生化、分子、细胞、遗传、微生物等生物学的基础专业知识,发酵、酶、细胞、基因、生物分离、工程设备、生物工艺等生物工程的专业知识,除此外学习经济、企管、法律等的行业所需的专业能力发展知识;素质结构:业务素质、身心素质、工程素质和科研素质、正确的价值取向、团队精神、现代信息素养等;能力结构:知识能力和专业能力,工程实践能力,强化企业学习和国际交流过程,重点培养学生的工程实践能力、工程创新思维及工程管理能力。即:生物工程与技术领域从事生产、管理、设计和新技术、新产品开发等专业基础能力,正确的价值判断能力、交流沟通管理能力、信息处理能力,了解当代生物工程发展动态和应用前景,具有较强的专业综合能力和专业拓展能力;能独立进行生物技术产业化项目可行性论证、生物工程上游技术研究、生物工程工艺和设备设计、生物制品分离纯化工艺和设备的设计、生产工艺运行管理与监察、生物制品质量监控等专业发展能力。
“攀登”计划菜单:培养规格上强化生物工程专业知识结构和科学研究能力结构两个模块,强调生物工程知识的学习掌握、生物工程实验能力、科学研究能力、自学能力和创新思维的培养。
“阳光”计划菜单:培养广谱应用性人才,能胜任生物工程领域或其他相关职业的工作,以“广基础,宽口径”为基本原则,强化“基础性、实践应用性”。在专业知识技能、开发创新能力等多方位的训练要求上,相对于前两份菜单主要体现在降低规格的要求,为职业奠定广泛的基础。
(二)基于“三轮驱动”培养模式,优化课程体系和教学内容
1.优化课程模块设置。生物工程是以基因工程、细胞工程、蛋白质工程和发酵工程等生物技术为基础,化工技术为手段,生物技术研究成果为对象,产业化为目标,进行科研开发为基本任务的工科。“三轮驱动”培养模式的课程体系打破传统的单一性,实施多元化,突出“因材施教、分流培养”的三轮驱动功能,以模块化课程体系为基本模型,以全面实施学分制和弹性学制作为运作载体,推进课程改革,构建“专业知识平台+专业技能平台+职业素养平台+职业技能平台+综合能力及素质平台”的课程教学体系。
专业知识平台:主要是基础平台知识、生物学基础知识、生物工程专业知识、专业能力发展知识体系。参照国家教育部的规划,设置生物工程专业主干课程模块、适当的专业基础课程以及专业方向的基础课程模块。为“卓越”工程师计划人才,增设工程素养的主干课程、基础课程、方向课程模块,同时为“攀登”人才,加设生物工程专业知识的高级课程模块。
专业技能平台:三驱动人才所需的生物工程实验技能、信息技术和计算机应用技能。
职业素养平台:生物工程产业所需的良好道德风范。
职业技能平台――卓越工程师所需技能;综合能力及素质平台――职业生存必要的能力和素质。学科专业课程系列主干课程模块体现宽口径、厚基础,突出培养学生自学能力的功能;基础课程模块体现“高、精、新”,突出培养学生思考探究能力的功能;选修课程模块要有足够的广度与深度,要融入前沿知识,体现学科的综合交叉,突出其提高学生科学素质、培养学生初步科研能力的功能。
专业选修课程模块化。在加强双基的同时,为增强专业的适应性,增加适应地方经济发展需要的植物硒资源开发利用和生物制药方向的相关选修课程专业课同时开设任果蔬加工与保鲜、食用菌栽培、特色植物开发与利用等农学类课程以及市场营销学、质量管理学等经管类的任意选修课程,拓宽学生的专业知识面和就业渠道。
2.优化课程教学内容。对于学科专业和拓展课程系列中的课程模块,按课程群对教学内容进行优化整合,注重科学性与系统的完整性,同时又要避免单科教学周期长和课程间的交叉与重复;内容分层次,以实用够用为度,根据培养目标的要求,对专业基础课程进行科学合理的有机综合,突出教师精讲的“核心内容”,“一般内容”则在教师指导下让学生自学钻研,使知识成为培养学生科学素质和探索学习的能力的载体;在教学内容整合的基础上修定教学大纲,并附课程考纲。充分依托行业和企业优势,不断深化教学改革,积极拓展产教结合、校企结合的培养模式,实践一条校企全程合作进行人才培养的全新途径和方式。
(三)基于“三轮驱动”培养模式,加强师资队伍建设
师资队伍建设为专业建设之根本。生物工程专业将按照“稳定、培养、引进”的建设思路,稳定、培养现有教师、适当引进高学历人才,借智企业卓越工程师等措施,走内涵发展道路,采用“内引外联”、“请进来,走出去”的方式,一方面,聘请企业优秀人才担任本专业兼职教师或产业教授[6],另一方面,鼓励学校教师通过博士服务团、青年教师进企业等湖北省教师培养项目,选派教师深入企业、政府管理部门等实践锻炼,与企业、行业接轨,打造“双师型”教师队伍。以教学团队建设为推动力,以活动为载体,鼓励、扶持团队教师,特别是青年教师积极参加团队研讨课、学科带头人和骨干教师示范课等活动,促使普通教师向优秀教师转变,优秀教师向名师转变;强化对青年教师培养的各种措施,不断完善青年教师汇报课、说课、课件制作等一系列教育教学技能竞赛,促使其快速成长;积极开展教学研究,组织团队成员努力申报各类教研项目,以研究促发展,鼓励教师参加国内外教学研讨会;以学科责任教授、教学责任教授及课程责任教师为骨干,抓好业务建设,鼓励教师采用双语教学,设计制作适宜自身课程特色的教学电子资源,积极投入到微课、慕课教学模式探索,按学科群组织科研与教学结合的教师学术梯队,开展学术研究与教学研究,使集体智慧与个人特长得到充分发挥,形成本专业特色的学术风格,搭建教师快速成长的平台,提高整体教学水平。
(四)基于“三轮驱动”培养模式,改革教学方式方法,强化教学资源建设
1.建立差异化教学方式和手段,促进学生自主学习。根据现代人才观、质量教学观,生物工程专业必须打破传统单纯知识传授式的教学方法,教师应当用各种方法调动学生的学习积极性,激发学生的潜能和钻研兴趣,留出足够的知识空间与学习时空让学生自主思考、探索,发展个性、智能和综合能力。而教师则应组织学生充分讨论、交流,起指导者和引领者作用。因此,教师应灵活选用多种教学方法和手段,重视分层次教学,开放教学时空,打破完全的45分钟课堂制,堂内外、校内外结合,传统媒体和新媒体手段的结合,将教师主讲、学生研讨、学生、启发、程序教法等有机结合,积极尝试启发讨论式、案例式、虚拟式、研究式、总结式等教学方法,完成教学目标。对于双基类课程主要采用差异化教学方式和手段。差异化主要体现为:根据课程性质的不同教法的差异化和三驱动人才培养规格的不同对学生学习要求的差异化。生物工程专业课,内容基本是集理论、方法与技术于一体的综合性课程,根据“三轮驱动”培养目标及不同课程的特点,选用不同的最优教法,如与制药相关的课程采用案例教学、生物化学与分子生物学采用启发式教学或混合法。在专业选修课教学时,结合学生个体能力水平、兴趣风格等的差异,综合运用差异化教法,区别调整教学内容,灵活采用班级、小组、课外、个别和兴趣教学等多种组织形式,教学形式多样化,时空开放化,重视不同个体的个性特征和认识特性,分层次教学,实现学生整体发展基础上的个体优化。
对于专业技能和实践技能类课程,以“任务驱动法”作为教改重点。任务驱动法教学,能为学生提供体验实践和感悟问题的情境,围绕任务展开学习,以任务的完成结果检验、总结学习过程,改变学生的学习状态,充分调动学生学习的主动性。在教学过程中以学生为主体、教师为主导、任务为主线、如何确定任务为核心,解决任务为关键。以三轮驱动人才培养规格的菜单为依据,以“任务驱动法”进行技能类课程的教学。该教学分四个阶段实施。第一个阶段为“照单配药”。即创设情境、研究论证确定任务阶段,由专业技术骨干和课程责任教师组成团组,参照三菜单的人才培养规格,确定三个层面各自具体的教学任务,形成可行性任务报告。第二阶段为“服药”,即教学实施阶段,学生首先按自身实际情况,选择确定自己的学习任务,然后以明确的任务为驱动,进行自主学习、协作学习。第三阶段为“药效”。即教学效果评价阶段,以学生自评、互评、师评三方共评的方式验证任务的完成情况,3方评价为基准,确定学生的成绩。第四阶段为“调药”。即修正、完善阶段,对前三阶段的教学实践进行全面评估,修正、完善该教学模式。
2.进一步加强教学资源建设。充分利用校企资源互补,用两种教育教学资源优化教学,特别是实践教学,共建技能培养基地,改革教学内容,减少验证性、单元性实验,增加综合性、设计性和反映现代科技成果内容的研究型、自主式实验,突出学生中心地位,形成以自主式、合作式、研究式为主的学生学习方式,加大开放实验力度,激发学生实验兴趣,在建设好已有的实习实训、创新基地的基础上,进一步与联合培养单位、大中型生产企业等单位的合作,建设多层次的顶岗实习和创新基地。加强毕业论文的规范化管理,进一步加大实验类和基础教育研究类论文选题比例。强化毕业论文与创新性实验相结合,让学生尽早进入毕业论文工作,提升学生的创新能力。针对大学生的就业意向,结合教师的科研课题、企业的产业发展项目以及大学生创新基金项目等,有计划地组织学生进行创新实践。通过在实地顶岗实习和实践的过程中,培养学生的实际操作能力。
(五)基于“三轮驱动”培养模式,打造“阶梯式”实验实践教学模式
阶梯式实验实践教学模式具体从教学内容和质量要求二方面展开,教学内容的阶梯式指将学生的技能以数字台阶来量化训练,规划好每一台阶学生应达到的标准,由低到高,逐级达标,逐级上升,直至到达目标层,完成培养目标。质量的阶梯式指“三轮驱动”人才在每台阶教学成绩的要求规格各异,实现真正意义上的分类教学管理。
生物工程专业实践教学遵循由浅入深、循序渐进的教育规律,构建一体化多层次的实验教学体系,形成循序渐进、前后衔接、交叉渗透,由单一到综合,自主设计至研究开发四个层次的实验教学课程体系。对低年级学生首先通过理论教学建立学科的系统概念,在实验教学体系中以过程认知教学为主,通过大量的基础实验(以演示性实验、验证性实验为主),使学生对学科有初步的感知、掌握基本仪器的使用及基本实验方法,训练其基本技能,培养学生科学、规范的研究习惯与方法。第二层次:在第一层次的基础上增加专业课程的学习,逐步减少实验教学体系中演示性、验证性实验的比例,同时加大综合性、设计性实验的比例。此时,学生在掌握了一定基础知识和专业知识的基础上,加上实验课程对学生的综合能力、创新能力的训练力度加大,作为进一步的措施和发挥,一方面学校向学生开放实验室,鼓励学生自主创新,逐步接触科学研究;另一方面,学校可以组织学生到校外的教学基地去见习,让学生熟悉专业学科在实际生产中的应用及整个生产流程。第三层次。主要针对高年级学生,这类学生对专业知识有相当程度的掌握,主要教学目标为在基本实验技能、方法的基础上,促进科学思维和创新能力的提高,强调基础性、综合性、设计性实验相结合,全面培养学生的综合能力,因此在实验教学当中可以适当穿插跨课程甚至是跨学科的综合性大实验,促使不同课程间的知识融合;同时,进一步增加设计性实验的比例,培养学生的创新精神和创新能力。学生在有一定科研基础训练的情况下,专业导师进一步引导学生学习科研论文的写作方法,鼓励学生在课余时间广泛涉猎相关专业的科研论文,关注学科的发展,完成综述,尝试将设计性实验或实验室开放所完成的实验课题形成论文,并鼓励学生积极发表,完成从基础、专业知识积累到专业实践训练的过渡。第四层次:此时,学生进入实习阶段,通过校内校外、专业实习毕业实习等多层次的实习,毕业论文(设计)等综合实验环节,充分培养学生分析、解决问题的能力和实验能力。此阶段,学校各级实验室向学生开放、充分利用教学基地的资源来完成毕业论文(设计)将是工作的重点。通过该层次的训练,学生不但能体会自身知识、能力如何在科学研究和生产实践中得到应用与发挥,而且完成了学以致用的过渡,也了解了学科。生物工程专业实践内容包括工程基本技能(细胞工程、酶工程、基因工程、发酵工程、生物分离工程、生物反应工程)、化工设备设计基础(工程制图)、然或人工构建的分子、细胞或组织实现产品化的中、下游过程技术和工程技能等[7]。
精心设计实验项目,强化学生的实践动手能力:保留经典实验项目,淡化课程界限,整合相关实验教学内容,夯实基础实验技能。经典实验项目有利于学生学习基本实验技能,有些经典项目大多会设置在不同的实验课程中,如“分光光度计的使用”这一经典实验项目在“生物化学”、“发酵产品分析”等实验课程中都会设置,为避免资源浪费,按照课程的先后,将其整合到生物化学实验中,通过强化练习,学生的这一基本实验技能得到了巩固,为后续实验内容的选择拓展了空间;结合恩施药物和硒资源的生物工程产业发展动态,将科研成果融入到教学中,如将天然产物的提取、分离、纯化、改性、应用等课题研究成果应用于生物化学等课程的实验教学中,不仅使学生掌握了基本实验技术,而且对学生专业操作技能进行全面训练,加深了专业理论与实践的联系,有助于培养学生综合性、系统性地应用所学知识和技能解决实际问题的能力。特别是对于“攀登”人才的培养,强化科研和创新能力,不仅在教学质量的要求规格上高于另两类人才,而且应积极引导他们尽早跟着相关导师作参与课题的研究。
质量的阶梯式即:按照三驱动人才培养目标,制定每一台阶各类人才不同的达标规格,实现真正意义上的分流管理培育。
(六)基于“三轮驱动”培养模式,改善相应的评价体系和教学管理制度
以现有的教学管理队伍为基础,推行教学工作的目标管理,发挥专业团队的作用,加强对日常教学过程管理:一步完善和修订现行的教学管理制度、教学环节基本规范和要求、教学质量标准和管理体系、教学质量监督和评价体系。改革课程考试方式,依课程性质,丰富和完善课程考试形式,笔试可采取试卷、小论文、论述、调研报告等形式,口试可以演讲、口述、辩论等形式,技能类可以是动手操作、设计制作作品等等;进一步完善课程评价体系和评价办法,打破完全的课堂45分钟制度;建立开放实验室管理制度和先进的实验教学管理模式,为学生探索性、综合性、开放性实验和毕业论文搭建平台。充分调动专业团队在教学管理、教学研究中的积极性。教师按专业课程群组成教学改革与实践责任小组,负责教学内容的整合,课程教学大纲的修定,教材的评审选用,教学方法与教学手段的现代化改革等;成立专业建设指导委员会,加强专业教学标准建设。由教学责任教师组成专门责任小组,负责国内外高校教学改革信息的调研,负责师资队伍培养建设规划的制定与实施,领导小组定期检查各责任小组的工作进展,组织责任小组之间的工作交流与研讨;对于子目标任务所获得的成果,及时组织学校内专家组进行评估鉴定。特别注意提炼专业建设过程中的创新点和突破点,注重成果在教学实践中的推广应用;运行并完善学科专业学生管理的导师制,建立每个学生系统全面的大学4年成长档案,促使每位学生准确定位自己的驱动人才类型,按菜单规格完成自己的学业。
参考文献:
[1]张敏,李尊华,刘小文,等.生物工程专业课程体系构建的研究与实践[J].广州化工,2013,41(17):202-203.
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[4]张连营,朱新军.应用型本科院校生物工程专业人才培养模式[J].现代企业教育,2014,(18):136-137.
[5]赵世光,薛正莲,杨超英,等.应用型生物技术专业人才培养模式的改革与实践[J].高师理科学刊,2015,(2):47-48.
【关键词】生物工程;培养方案;分类人才培养模式
生物工程专业是教育部于1998年正式成立的专业,包括生物化学工程、微生物制药、发酵工程、生物化工等专业,并且首次将生物工程列为本科专业目录中工学门类中的一种,与化学工程、轻工等并列,对生物技术领域产业化发展以及人才培养都具有极其重要意义[1,2]。随着时展生物工程已经逐渐发展成主导性产业,在国家产业结构调整和经济增长中扮演不可或缺的角色,必将成为国家大力发展生产力,实现跨越式发展极大的推动力。生物工程专业发展迅速,但近年大规模扩招和许多学校现有办学条件的限制,致使生物工程专业建设主要存在以下问题:(1)教学资源紧张且师资薄弱,教学质量方面出现较多问题,更为重要的是经费严重不足导致办学力不从心;(2)由于目前生物工程没有形成大规模的产业化,许多高校又增设了生物工程专业,导致毕业生就业出现困境;(3)生物工程本科专业为一级学科,但却没有生物工程硕士和博士点,从而导致本科和研究生教育出现脱勾现象,对于生物工程领域高素质、高水平人才培养非常不利,为此应加快生物工程硕士和博士点建设,切实制定相应的质量标准,加强专业建设和人才培养模式的研究,培养满足社会需求的各种规格的生物工程专业人才是当务之急。目前部分高校也实行创新型、复合型或应用型人才培养模式,但是同一个专业只实行一种培养模式,一种培养方案,学生入校后,只能按照事先设计好的培养方案和课程体系去学习,学生却没有选择余地,结果导致同一专业培养出来的学生规格全国差不多[3-5]。而社会同一行业用人单位对同一专业的学生要求却不同,即虽然来自同一专业毕业生,其工作岗位性质要求是不同的,然而学生在学校培养规格基本一样,这样的毕业生就不能满足社会同一行业不同性质岗位的需要。比如现行生物工程专业按照教育部教学指导委员会制定的规范要求,生物工程专业按照应用型人才培养模式进行培养,而学生毕业后有的出国、有的考研、有的到研究性质的单位、有的到技术岗位、有的到本专业管理岗位工作等等。如果按照应用型人才培养模式和与之配套的培养方案和课程体系进行培养,这样的毕业生是无法满足上述这些不同岗位工作的要求。所以说现实社会中,需要各种培养规格的生物工程专业人才,如研发型人才、技术型人员、专业管理人才、教学型人才等不同规格的各类人才。因此,必须对人才培养模式加大研究力度,培养不同规格的人才,以满足社会和学生本人的需求,从而培养出高质量的人才,进而适应日益激烈的人才市场竞争。为此,我们确定了以就业为导向、以工科为背景、以化工学科为优势、以生物学科为基础,制定满足社会需求的生物工程专业培养方案,并根据社会需求、生源质量和未来就业方向提出一种新型的人才培养模式——分类人才培养模式(研究型、应用型、复合型),在学生个性化下功夫,培养满足社会同一行业不同单位对不同规格的生物工程专业人才需求。我院围绕学校的办学定位和特色专业建设目标,认真总结专业办学经验,深入开展本专业人才需求调查和分析,进一步明确新形势下本专业在人才培养中对于创新能力和自身素质要求,对人才培养方案不断进行优化,突出专业特色。以增强人才创新性、实践性、前瞻性和适应性作为根本原则,构建合理的课程体系和教学计划,并做到持续改进,以保证课程体系和教学计划适应企业、行业、社会对人才需求的变化。着重建设实践教学环节,重点培养学生的实践能力,强化学生独立获取知识、终身学习的能力和综合素质的培养,真正为企业提供高素质的对口人才。
1拓宽专业口径,制定生物工程专业创新型人才培养方案
1.1准确定位生物工程专业创新型人才培养目标
紧密追随社会经济发展需要,按照企业和市场需要不断调整和重组现有专业,使生物工程专业更好的适应国家产业结构调整和经济发展。另外要不断拓宽就业基础,着重增强创新能力和高素质的人才培养,改变过去专业意识强和“填鸭式”的知识传授,按照社会发展需要使人才的知识能力和素质结构更加合理。从而提高学生的综合知识结构体系。遵循“横向拓宽,纵向理顺,加强基础,调整结构,更新内容,精简学时,突出实践”的原则,并根据吉林化工学院本科专业培养方案修订的原则和意见,重新构建培养方案,使其更加符合人才培养需要,其主要特点是:(1)注重知识能力和素质的协调发展,培养目标更加明确;特别是增加了本科生在读期间,必须修满4个创新教育学分,否则不能毕业;(2)明确主干课程的同时重点建设实践教学环节;(3)拓宽专业口径,把注意力放在创新能力的培养;(4)采用3+1模式,即大一到大三学年主要学习理论知识,大四学年重点进行实践环节教学。新培养方案更加符合人才培养目标,有利于提高人文素养和科学素质,符合新时代对于学生德智体美全面发展要求,对于学生实践和创新能力的培养打下坚实基础。由此,我们确定了生物工程专业创新型人才的培养目标:培养具有正确世界观、人生观和价值观德智体美全面发展的高素质创新型人才;具有扎实的理化知识、社科知识和人文素养;具有较高的外语水平和计算机应用能力,具有学会学习和较强的实践能力;能够掌握生物工程与技术领域的基本理论和技能,从而成为在该领域从事技术研究和产品开发以及生产管理等方面的应用型人才。
1.2明确生物工程专业分类人才(研究型、应用型、复合型)培养要求
以“注重素质、强化基础、拓宽口径、增强能力、开拓创新”为教学指导思想,融业务培养与素质教育为一体,融知识传授与能力培养为一体,融教学与科研为一体,培养素质高、基础厚、知识宽、能力强和具有创新精神的生物工程技术人才,并对素质结构、能力结构和知识结构均做了明确的要求。对于素质结构要求具备较高的思想道德素质、较高的文化素质、良好的专业素质和良好的身心素质,只有具备健全人格、人文素养、创新意识和创新精神以及良好的心理素质才能发展成为高素质的人才。对于能力结构要求具备获取知识的能力、应用知识能力和创新能力。只有具备这些能力才能在相关领域进行独立研发和生产设计,才能运用创造性思维进行科研开发。对于知识结构要求具备自然科学知识、人文社会科学知识、工具性知识、专业基础知识、生物工程专业知识、工程技术知识和管理知识。只有掌握这些基本的理论和知识才能熟练解决生产实践中遇到的问题,才能成长为社会发展需要的研究型、应用型、复合型人才。
2注重课程建设,建立科学、可行的创新人才培养的课程体系和教学内容体系,修订与之适应的教学大纲
按照拓宽就业基础和增强创新能力和高素质人才培养的思路重新设计教学计划,综合考虑学生知识能力和素质结构的协调发展,改变过去专业意识强和各门课程相互独立现象,增强不同学科间的交叉融合,积极推进教学内容和手段的改革。新的课程体系既体现了学科交叉融合和文理工渗透也体现了上下游技术结合。设置的课程选择性更强,专业任意选修课由原来的14门增加至20门,并且强化实践教学环节,突出各专业主干课程综合大实验的重要性,设置了《基因工程综合实验》、《细胞工程综合实验》、《生物分离工程综合实验》等综合大实验课程,并增加了《发酵工程课程设计》。增设文献检索与科技论文写作、英语听力课。同时修订生物工程专业课程教学大纲。并确定重点建设《基因工程》、《生物化学》、《微生物学》、《生物分离工程》等课程,每门课程均设课程负责人,由课程负责人制定本门课程的教学大纲及组织课堂教学。另外,加强教材建设,制订“生物工程专业教材选用原则”,优先选用教育部获奖教材、优秀教材、规划教材、面向21世纪课程教材、引进国外优秀教材的中文译本、高等教育出版社和科学出版社近3年出版的教材。同时学院编写了生物类优秀教材推荐目录,供任课教师在征订教材时参考。
3更新实践教学内容,构建培养创新精神和实践能力的实践教学体系
生物学是一门实验科学,而生物工程专业是生命科学从实验室研究通向工业生产的桥梁。所以,我们高度重视实践教学环节的建设,充分发挥科研的支撑作用,合理安排实验课程、课程设计、专业实习和毕业论文等教学环节,建立一定的研发训练体系;而全程导师制的实施,进一步提高了大学生课外创新实践活动的质量,贯彻了“全人教育”的思想,保证了本专业培养目标的实现。
3.1结合生物学科特点,统筹安排实验教学
生物工程专业原来专业基础实验课大多为验证性实验,这样不利于交叉学科、前沿学科内容的引入,更不利于学生分析和解决问题能力的提高。为此,重新构建了实验课程教学内容,优化了实验教学体系内容,增加了综合和设计性实验。将所有实验课分为专业基础实验和生物工程综合大实验两大类,按照由易到难、由简单到复杂的特点组织教学,突出实验教学的综合性和创新性。按照新思路,我们将生物学基础实验课程内容按基本技术、宏观水平、细胞水平和分子水平四个层次重新组合,优化课程体系,打破课程界限,内容合理衔接,由易到难,避免重复;将实验课程分为学科基础实验、专业基础实验和专业综合实验三大类,使本专业的实验教学具有基础性、系统性、综合性和先进性。另外重视学生的求知欲和探究精神,鼓励学生进行独立研究并营造一个宽松的环境,着重培养学生的创新能力。引领学生积极参与到导师的科研课题以及各种学术讲座和Semi-nar形式的学术活动,这样学生才能充分了解本领域的发展前沿,从而使其明了自己的研究方向,增强了他们的创新意识和实践能力,最终成为具有创新能力的应用型人才。
3.2建立“四个三”实践教学体系,符合学生认知规律
实行“四个三”实践教学体系,即三个实验层次:宏观水平、细胞水平、分子水平;三种实验类型:基本验证实验、专业综合实验、研究设计实验;三种教学途径:必修实验、开放实验、创新实验;三种考核方式:实验习惯养成和基本仪器使用、实验报告、实验操作考核。通过“四个三”实践教学实施使学生充分认识了各门课程的内在联系,极大地培养了学生的创新思维,推动了学生进行独立研究从而培养了他们的创新意识和实践能力,实现了知识能力和素质的协调发展。
3.3尊重教师科研背景,理论实验同步建设
我们充分尊重教师的科研背景,使课程或部分教学内容与教师科研方向一致,使之能将科研成果及时融入理论与实验教学。由主讲理论课程的教师总体负责对应实验课程的建设,使之合理衔接,内容融汇贯通,从而促进了课程的整合和理论、实验教学内容的更新。
3.4技术方法合理综合,内容与科研、生产有机结合
根据实验内容的内在联系,科学综合实验技术和实验方法,基本技术不计学时学分,实行实验室开放性训练,合格者方可进入实验环节。结合“本科生创新教育基金项目”引入科研成果和社会应用项目,为学生开出设计创新性实验。另外导师将个人的科研成果进行重新设计转化为学生能够操作的综合性大实验,通过学生再现科研成果可使学生明白科研成果必须能够复现并且经得起推敲,从而大大增强了学生的科研兴趣。逐步实现了与教师科研课题相结合的基础实验技能化、实验平台多元化、实验思维科研化、培养过程个性化的实验教学体系。
4结束语
教育是社会进步和经济发展的奠基工程。教育的产品——人才已经成为未来社会的焦点,为此,如何培养出一专多能、几专多能的高质量的人才来满足形势发展的需要,已是摆在高等教育面前十分突出的重要课题。目前部分高校也实行创新型、复合型或应用型人才培养模式,但是同一个专业只实行一种培养模式,一种培养方案,学生入校后,只能按照事先设计好的培养方案和课程体系去学习,学生却没有选择余地,结果导致同一专业培养出来的学生规格全国差不多。而社会同一行业用人单位对同一专业的学生要求却不同,即虽然来自同一专业毕业生,其工作岗位性质要求是不同的,然而学生在学校培养规格基本一样,这样的毕业生就不能满足社会同一行业不同性质岗位的需要。现实社会中,需要各种培养规格的生物工程专业人才,如研发型人才、技术型人员、专业管理人才、教学型人才等不同规格的各类人才。因此,必须对人才培养模式加大研究力度,培养不同规格的人才,以满足社会和学生本人的需求,从而培养出高质量的人才,进而适应日益激烈的人才市场竞争。因此生物工程专业建设应抓住机遇创新发展,不断地探索改革培养方案,最终实现培养生物工程领域研究型、应用型、复合型人才的目的。
参考文献
[1]崔凤杰,孙文敬,黄达明,钱静亚.生物工程专业培养方案的修订与实践[J].轻工科技,2013,29(4):142-144.
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[3]江成英,刘晓兰,邹东恢,等.生物工程专业应用型人才培养方案的优化[J].高师理科学刊,2013,33(6):118-120.
[4]张德华,江瑜,陈存武,等.应用型本科院校生物工程专业人才培养框架结构与教改探索[J].皖西学院学报,2011,27(5):53-56.
关键词:地方性高校;分子生物学与基因工程;创新能力培养
作者简介:王忠华(1972-),男,浙江开化人,浙江万里学院生物与环境学院,教授;斯越秀(1979-),女,浙江诸暨人,浙江万里学院生物与环境学院,讲师。(浙江 宁波 315100)
基金项目:本文系浙江省精品课程项目、宁波市生物医药基地项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0127-02
随着分子生物学的迅猛发展,分子生物学与基因工程已广泛渗透到现代生命科学的各个分支领域,成为生物技术和生物工程等专业的核心课程。[1-3]“分子生物学与基因工程”的学习,使学生了解生物遗传物质的化学本质、遗传信息在生物体内的传递过程及其遗传操作的基本原理,知晓从自然界的生物中克隆所需目的基因的基本思路和策略。该课程启发学生的思维,让学生熟悉从最基础的核酸开始,到基因分离方法的确定、基因的克隆、鉴定、表达以及最终能获得目的基因的表达产物的整个过程;使学生对分子生物学与基因工程有一个全方位的、比较系统的认识。[4,5]
“分子生物学与基因工程”是在生物化学和遗传学两大学科的支撑下发展起来的。随着分子生物学的发展,新的内容和研究方法层出不穷,使该学科日益丰满和独立。[6-7]“分子生物学与基因工程”课程具有综合设计性和实践性强等特点,并且与农业、医药、环境、能源和食品等行业紧密结合,发展空间广阔。
长期以来,该课程教学活动都以教师为中心,教师在课堂上以描述性的讲解来传播知识,学生在教与学的过程中是一种被动地认知信息的接受者。这种教学方式往往忽视了学生获得知识的潜在性和理解知识的差异性,以及发展知识的创造性。这种传统的教与学的模式虽然在教学中统一了大纲,确定了标准,规范了教学制度,但同时也掩盖了学生个性发挥的能力,忽略了学生积极思维的创新意识,不利于面向21世纪的高素质应用型人才的培养。因此开展“分子生物学与基因工程”互动式教学方式的改革是极其必要的。
因此,该课程以培养学生的创新能力为最终改革目标,通过分子生物学与基因工程理论教学“大班上课、小班讨论”的形式开展合作性学习的教学内容与方法改革。该改革的实施可提高学生查阅文献、总结分析问题和表达能力等多方面的综合素质,同时也有利于学生自主学习能力和良好学习习惯的培养,对于实现高素质应用型人才的培养目标具有较大的现实意义。
一、确立了创新能力培养的教学目标
根据“分子生物学与基因工程”面向的行业特点和学生创新能力培养的需要,确立了综合技能、工程应用能力和学科研究能力三个层次的教学目标(见表1)。
二、教学方法改革
1.研讨小组规则
(1)以一个行政班为小组基本单位,每个小组组员人数控制在6~7人,在小组成员结构安排上要注意男女生比例及活跃分子与不活跃分子比例的适当搭配。
(2)每一研讨小组要选定一名有责任心的同学担任该研讨小组组长,主要负责“学习研讨”活动中的具体任务分解与分配;负责召集每次“学习研讨”活动的课后讨论会,确定课后讨论时间和讨论地点;负责收集每次“学习研讨”活动中小组成员所提交的书面材料。
(3)每次“学习研讨”活动时,小组主持人负责主持本次小组讨论会;小组发言人负责主持本次小组讨论分析报告的讲稿制作,并代表本小组就所讨论论题在课堂上发言。
(4)记录员负责小组讨论的记录工作;每份讨论记录中要包括时间、地点、主持人、参加人员、记录员、所讨论问题和各成员的发言记录及其在各自发言记录后的亲笔签名等。
2.小组研讨活动的基本规则
研讨活动应符合分子生物学专业的基本范畴,禁止任何形式的人身攻击或限制他人的发言自由;小组成员应就所讨论课题,从不同层面、不同角度展开全面深入的讨论;每位小组成员均应参与讨论,发表自己的意见,并在记录员的发言记录上签名。
3.小组学习研讨活动流程及相关要求
(1)研讨主题的确定。由主讲教师就所承担授课内容部分拟订若干备选研讨主题,再提交课程改革小组集体讨论确定;主题选择主要涉及授课内容中的一些重点、难点、热点与前沿问题,以及一些理论授课无法展开而又需要学生掌握的问题;指导教师在指导学习研讨过程中,可根据实际情况对备选主题做适当调整,并与主讲教师及时沟通。
(2)学习研讨任务的分配(课堂研讨2~3周前布置)。指导教师向各学习研讨小组分配任务,各小组组长进一步将本小组承担的研讨任务细分到每个小组成员,尽量做到每个组员负责承担一个研讨主题下子题目的研讨资料收集及研究报告的撰写工作。
(3)学习研讨资料的收集与学习(课堂研讨之前完成)。在指导教师指导下,各小组及其成员应就其承担的研讨主题开展资料收集工作;每一研讨主题应制作一份学习研讨资料清单,资料数量为5~10篇;每份清单中的资料类型可以是著作、期刊论文、学位论文、报纸文章、会议论文等;要求收集资料的组员在力所能及的范围内,尽量将所收集的资料复印或打印出来。
4.自主学习小组课余研讨活动的开展(课堂研讨之前完成)
各小组组长在本小组资料收集工作结束后、课堂研讨活动开展之前,召集本小组成员就该小组所承担的各项研讨主题进行课余研讨;由小组长指定的本次学习研讨活动的主持人主持;就本小组所承担的各项主题逐一展开研讨活动;该课余学习研讨活动要由指定的记录员做好相应的小组学习研讨记录,并及时提交给小组发言人。
5.学习研究报告的撰写
(1)每一位小组成员应就其承担的研究主题撰写一份个人自主学习研究报告,并在规定时间内(须在课堂学习研讨活动开展前,并给小组发言人留有准备整个小组发言的时间)提交给本次学习研讨活动的小组发言人。
(2)本次学习研讨活动的小组发言人,须在综合小组课余研讨活动中的主要观点、参考小组学习研讨记录和每一组员的个人自主学习研究报告基础上,撰写一份小组“学习研讨”发言报告。该报告内容主要包括如下方面:该小组本次学习研讨活动的概况介绍;对该组分所承担的数个研讨主题予以逐一评析并提出相应结论;对该小组本次学习研讨活动进行整体评价,总结经验,分析不足,并提出相应改建建议。
6.自主学习小组课堂研讨活动的开展
首先,由指导教师根据本次学习研讨活动任务的具体情况确定学习小组发言人的发言顺序及发言时间要求。
其次,发言活动按下列流程进行:该发言人就《小组学习研讨发言报告》中的核心内容做简明扼要的小组发言;其他小组的同学以及指导老师就该发言人的发言以及该发言人所在小组承担的研究主题相关问题展开提问,发言人及其小组的其他成员予以做答;指导教师就上述发言、提问及应答情况予以现场评分,并做简短总结。
再次,小组发言人发言完毕后,指导教师应就本次学习研讨活动做一简短的整体评价。
7.自主学习小组学习研讨活动相关资料的汇集、整理与上交
(1)各小组本次学习研讨活动的发言人应于本次研讨活动结束后,在小组组长、记录员及其他组员的配合下,将本次活动中形成的各类书面资料与电子文稿按要求加以汇集整理,并制作本次《学习研讨活动书面材料汇编》的封面与目录,在规定时间内及时上交给指导老师。
(2)上述材料汇编包括:封面与目录;本次学习研讨任务及内部分工;每一研讨主题的具体研讨资料,包括资料清单、资料复印件、个人自主学习研究报告;小组学习研讨记录;小组学习研讨发言报告;学习研讨活动组员个人评分表;学习研讨活动小组整体评分表。
三、考核办法改革
为了保证合作性学习的公平性与可持续性,对教学考核方法也进行了相应的调整与改革。主要是实行了全过程评价与自主性评价的方法,具体如下:
小组每一组员的本次学习研讨活动的最终成绩(百分制)=个人成绩(占50%)+ 小组成绩(50%)。其中个人成绩(占50%)=资料清单成绩(15%)+ 个人自主学习研究报告成绩(35%),小组成绩(50%)= 小组学习研讨记录成绩(10%)+ 小组学习研讨发言报告成绩(15%)+ 小组发言的现场评分成绩(20%)+ 本次学习研讨活动书面材料汇编成绩(5%)。
各项目成绩评定的参考标准如下:
1.资料清单成绩评定的参考标准
资料数量丰富、质量高、格式规范,考核为优秀;资料数量较丰富、质量较高、格式规范,考核为良好;资料数量符合要求、质量尚好、格式较规范,考核为中等;资料数量较少、质量不太高、格式尚规范,考核为及格;资料数量少、质量差、格式不规范,考核为不及格。
2.个人自主学习研究报告成绩评定的参考标准
对研讨主题所涉相关资料及其他组员观点的归纳概括全面到位、分析过程详实,最终结论明确、论证充分,格式规范,考核为优秀;对研讨主题所涉相关资料及其他组员观点的归纳概括较全面、分析过程详实,最终结论明确、论证较充分,格式规范,考核为良好;对研讨主题所涉相关资料及其他组员观点的归纳概括较全面、分析过程较详实,最终结论较明确、论证较充分,格式较规范,考核为中等;对研讨主题所涉相关资料及其他组员观点的归纳概括不甚全面、分析过程不够详实,最终结论不甚明确、论证不甚充分,格式尚规范,考核为及格;对研讨主题所涉相关资料及其他组员观点的归纳概括不全面、分析过程不详实,最终结论不明确、论证不充分,格式不规范,考核为不及格。
四、改革实施初步成效与物化成果
本改革从浙江万里学院生物与环境学院生物技术和生物工程专业2008级学生起,连续实施了三届,每年直接受益学生数为200人。课程改革能紧密围绕培养学生的综合能力,采用以学生为主体、教师主导的教学方法,教学内容实用且能紧跟专业前沿,较好地培养了学生的自学能力、动手能力、创新能力和团队合作精神。
近三年来,生物技术、生物工程专业学生参加课程组教师的相关科研项目有50多人次;完成相关校级创业创新基金项目或校科研基金项目近10项;获浙江省科技厅“新苗计划”资助项目2项;获浙江省“挑战杯”课外科技作品竞赛二等奖1项;获浙江省大学生生命科学竞赛优胜项目1项;学生在校期间公开发表与课程相关学术论文8篇。
通过对毕业生综合表现的跟踪调查发现,学生在所进行的毕业实习中,表现出较强的基因工程分析与设计能力,一定的创新精神和良好的合作精神,受到了用人单位的一致好评。考研学生在复试中,较强的基因工程实验技能受到浙江大学、厦门大学等老师的肯定。
五、展望
课程教学改革与推广是一项艰巨的任务,它需要教师着眼于现实建设、着眼于未来发展,不断更新内容,不断改进教学方法,使项目始终保持可持续的高水平的发展。
参考文献:
[1]王荣,刘勇,姜双林.高等师范院校分子生物学课程教学改革与实践[J].生物学杂志,2012,29(1):100-102.
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[5]迟彦,季长清.分子生物学教学改革初探[J].中国科技信息,
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关键词:专业综合改革;大气污染控制工程;教学改革;教学质量;教学效果
作者简介:李章良(1975-),男,福建仙游人,莆田学院环境与生物工程学院,副教授;陈菁(1971-),女,福建莆田人,莆田学院环境与生物工程学院,教授。(福建 莆田 351100)
基金项目:本文系福建省2012年省级专业综合改革试点项目、莆田学院校级教改项目(项目编号:JG2012014)的研究成果。
中图分类号:G642.421 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)34-0096-02
大气污染控制工程是高等学校环境工程专业的一门核心课程,其内容涉及燃烧与大气污染的关系、污染物在大气中的迁移转化、污染物落地浓度估算、气态污染物和颗粒污染物的去除机制以及硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机污染物的控制技术等。在以往教学中,由于授课学时的限制,不能对所有内容进行详解,有些抽象内容学生理解起来有些困难。因此,如何在规定学时内深入浅出地阐明问题,全面调动学生的学习积极性,把课堂教学延伸到课前和课后,并建立起合理的考核方式,就成为大气污染控制工程教学成功与否的关键。[1]
莆田学院(以下简称“我校”)将大气污染控制工程定位为“工程性”和“应用性”,结合我校环境工程专业省级“专业综合改革试点”项目为契机,就教学内容课程体系、教学方法和手段、课程考核方式以及如何上好第一堂课等方面的改革进行了探究,进一步完善该课程的教学,为学生的学习和就业打下良好基础。
一、创意性地授好第一堂课,是激发学生兴趣的关键
根据多年的教学经验,充分利用多媒体的教学优势,在第一堂课先通过三张PPT,以声音、照片、动画等形式,紧紧抓住学生的注意力,在给学生形成强烈视觉、听觉冲击的同时,引发其内心的思索。
第一张PPT以醒目的黑体字打出几个数据:五天、五周、五分钟。学生对其表现出极大的兴趣,教师借机提问:关于生命的极限,同学们了解多少?以上几个数字代表了什么?学生热烈讨论,纷纷发言,最后教师做总结点评:一个人可以五天不吃饭,五周不喝水,尚可存活;而一个人如果五分钟不呼吸到新鲜空气,就会窒息死亡。学生纷纷点头,兴趣大增,清洁空气是不可或缺的自然资源概念就在学生脑海中初步形成。
以上用数据说明问题是属于理性思维范畴。接下来第二张PPT给学生展示一组具有强烈视觉冲击效果的图片,以人文学者的形象思维方式来说明问题:酸雨使得水pH值降低,损坏鱼的脊椎和骨骼,使鱼畸形,成驼背甚至死亡;大气污染严重腐蚀建筑物,人文古迹遭到惨重破坏;全球气候变暖所带来气温升高、海平面上升、极端气候现象变多、各种疾病增加及生物多样性减少等严重后果。这些图片具有强烈的视觉冲击效果,学生感到震惊。教师此时做进一步地深入引导,阐明世界范围内都在遭受大气污染的严重影响,由此造成难以估计的经济文化损失,中国故宫和天坛的大理石栏杆也未能幸免于难。这样,就像一个长镜头,由远及近,大气污染的严重局面由单纯的理论拉近到眼前,每个人都有了一种生存的危机感和紧迫感。
为了进一步阐明大气污染可能带来的严重后果,第三张PPT展示一个CCTV公益广告:未来某个时代(被污染的地球很难见到绿色的生态环境)的一个拍卖会,拍卖师举起地球上最后一株没有被污染的植物,许多人纷纷起价竞拍。之后,拍卖师又举起地球上最后一瓶没有被污染过的水,拍卖价超过千万。而当拍卖师拿出地球上最后一瓶未受污染的空气时,买家们都激动了,这次看到的不是高高举起的抢拍牌,而是无数只伸向这瓶空气的手。虽然这只是一则公益广告,但是片子做得很有想象力,看后让人很受震动,深远的寓意让人陷入沉思。
这样通过上述醒目数据的视觉刺激、声音的听觉刺激和动画的震撼效果,当第一堂课结束时,学生头脑中已形成了清晰的概念体系:清洁空气是不可替代的自然资源,是无价之宝;大气污染现状严峻,污染的后果触目惊心,治理大气污染的任务刻不容缓,环境工程师任重道远。
二、合理安排教学内容体系,是保证教学效果的基础
针对大气污染控制工程的课程特点:内容多、理论抽象、工程设计及计算量大,如何在有限的学时内条理清楚、重点突出地阐明问题,取得满意的教学效果,选择合适的课程教材,合理安排教学内容体系是关键。
1.课程教材选择
大气污染控制工程的教材种类繁多,在总结每本教材特点的基础上,并考虑到学生所学专业基础课程内容的情况,最后选用郝吉明等主编的《大气污染控制工程》(第三版)作为教材,并配套增订郝吉明主编的《大气污染控制工程例题与习题集》作为辅助学习教材。
2.教学内容体系
根据多年的教学实践和经验总结,以“两个系统、一条主线”贯穿整个教学环节。“两个系统”分别为空气污染系统和控制系统。“一条主线”:污染源排出污染物污染物在大气中迁移转化污染物落地浓度估算污染控制技术典型污染物控制工艺。即污染源排放的污染物,要经过一系列的大气传输转换过程才能最终沉降到地面,对受体造成危害,这是空气污染系统。在大气污染源章节中主要介绍燃煤与大气污染的关系。污染源排出的污染物,在最终沉降到地面对受体造成危害之前,要经历一系列的大气迁移、转化和沉积过程。不同气象条件下,同一污染源造成的危害是大相径庭的,因此大气污染气象学章节中重点讲述各种气象条件对污染物传输扩散的影响。接下来是污染物落地浓度估算重点介绍高斯模式,这也是在环评中经常用到的模式,由于其内容抽象,将其作为难点、重点给予讲述。
至于控制系统,按照污染物存在形态的不同,分为气态污染物控制和颗粒污染物控制两大类,气态污染物控制技术主要有吸收、吸附和催化转化,颗粒污染物控制技术就是常说的除尘技术,涉及各种除尘器的工作原理及其设计计算,当前应用最广的袋式除尘器和静电除尘器是授课的重点。课程最后是典型大气污染物控制工艺,联系当前大气污染控制的热点问题——火电厂烟气中硫氧化物污染和氮氧化物污染以及越来越引起关注的汽车尾气污染,将授课重点是以上几种大气污染物的单独控制工艺和联合去除工艺,并将工程实例引入课堂,与理论教学相结合,使学生对所学理论知识的实际应用情况有更明确的认识。
三、教学方法和手段的改革,是保证教学效果的灵魂
1.将互动式教学引入课堂
互动式教学是教与学双方通过理性说服甚至辩论,达到不同观点碰撞交融,激发教学双方的主动性,拓展创造性思维,以达到提高教学效果的一种教学方式。[2]以大气污染气象学章节为例,讲述基本理论之后,教师可有意设置问题,例如“下列哪个气象条件下大气处于最不稳定的状态”,鼓励学生积极思考、讨论。之后教师对学生的发言进行点评,做有针对性的补充和总结,这样对于抽象理论问题的理解就由短时记忆(死记硬背)转化为长期记忆(理解记忆)。
2.板书、多媒体教学和网络教学相结合的授课模式
针对大气污染控制工程的工艺流程、设备外观及内部结构等,通过多媒体的形象和直观展示可很好吸引学生的注意力,且多媒体教学信息量大,能尽量地多传授科技前沿知识。但不足之处是授课节奏偏快,对于难点问题学生思路往往跟不上教师的授课节奏;传统板书正好弥补了多媒体授课的弊端,如对于一些难点问题及公式推导,授课节奏可以根据课堂反馈及时调整。[3]板书教学与多媒体教学的紧密结合,相得益彰,可以达到良好的教学效果。另外,学生可充分利用莆田学院课程建设平台——天空教室对“大气污染控制工程”精品课程的网络资源随时学习,自由下载,提前预习并复习,师生还可利用其中的助学模块进行沟通和交流。
3.借鉴CDIO工程教育理念,理论教学与实践教学有机结合
大气污染控制工程是一门实践性极强的课程,实践教学直接影响到整个课程的教学效果和教学质量。为此,借鉴“CDIO”(构思Conceive、设计Design、实施Implement和运作Operate)教学方法,采用“做中学”的方式,[4]通过课程综合实验、设计实验、课程设计锻炼学生的综合能力;利用大气污染控制实验室、校内外实习基地,将课堂知识与工程实际应用有机结合起来,让学生时刻感受到所学知识在工程实际中的应用。
四、多元化考核指标的改革,是保证教学效果的手段
考核是检验教学效果的重要手段。为克服现行考核指标单一化弊端,实行考核指标多元化改革,具体措施如下:
第一,理论教学环节考核方式从单纯笔试向多元化考核形式转换,包括上课提问、平时作业、平时小测、期中考试和期末考试等,期末成绩仅占总评成绩60%。
第二,理论考核的题型从客观题为主转向创新能力和综合判断分析能力检验,这有利于对学生发散性思维和创新能力的培养。
第三,实践教学环节考核,采取过程与结果并重的考核方式,根据实施能力、实验现象分析及实验报告等方面考核,并综合考虑团结协作、竞争意识与最终效果等,实现考核指标多元化,力争从多角度、多方位全面、科学地评价学生动手实践能力。
第四,学期结束教师要对试卷做全面分析,包括学生得失分情况,试卷中反映出来的共性问题,同时要认真总结教与学中存在的问题及改进的方向,不断总结教学经验,适应新形势下应用型高级人才培养的需要。
五、结束语
以环境工程专业省级“专业综合改革试点”项目为契机,结合我校大气污染控制工程的课程特点和教学实践,笔者就该课程的教学内容课程体系、教学方法和手段、课程考核方式以及如何上好第一堂课等方面的改革提出了可行的见解和主张,并应用于教学实践,教学质量得到明显提高。
参考文献:
[1]曹鹏,徐小琳.《大气污染控制工程》教学改革探讨[J].石子河大学学报(哲学社会科学版),2011,25(S1):69-70.
[2]任晓莉,郝瑞刚.大气污染控制工程课堂教学改革探索与实践[J].化工高等教育,2009,(3):68-70.
根据构建主义思想,以培养应用型人才为主要任务,通过构建实验课程三级教学平台,从对基础数学课程及专业数学课程授课平台、课后兴趣小组和社团参加竞赛及构建自主学习平台和实验室建设平台,增强同学们数学实验课程自主学习和创新意识,通过实施构建主义思想,增强同学们团队协作能力、沟通的能力、解决应用问题的能力等,多种学习平台和以学生为主体的学习方式,发挥学生的主动作用,从而达到提高同学们对数学课程学习的兴趣,增强学习的效果。
关键词:
构建主义;数学实验;教学平台
建构主义是一种关于知识和学习的理论,强调学习者的主动性,认为学习是学习者基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程,而这一过程常常是在社会文化互动中完成的。本文以培养应用型人才体系为培养目标,将构建主义思想融入到数学实验课程中,建立三级教学模式下的数学实验教学平台。在主动学习的过程中,培养学生们的归纳能力和推理演绎能力,加强学生的数学思维的培养,旨在培养学生主动学习、创新意识、团队协作精神和实践能力。
一、医学数学实验课程的存在的问题
自20世纪90年代以来,数学建模竞赛在全国范围内开展,数学实验课程也逐步走进高校,而作为医学院校来说,数学实验课程的开设情况不容乐观,有的院校甚至将数学实验课程作为选修课开设,开设的专业一般也是设置在学习较多数学知识的生物工程专业或是信息管理专业。目前,在开设的数学实验课程中,也存在教材不规范、课程没有较为完善的教学体系,学生实习地点不完善等。而对于学生们而言,在进行数学实验学习过程中,也存在以下问题:
1.缺乏主动性、创新意识
医学院校的学生在学习数学实验课程中普遍存在这样的思想,对学习的医学知识非常重视,能够主动学习并认真听课,而对于数学实验课程等数学类专业教育课程,本身重视程度不够,本身缺乏主动学习的精神,在上课的过程中,主要以教师授课为主,没有主动去寻求问题的解答,探索数学问题的根源及解决办法等意识。没有将数学的问题建立模型,去用数学解决实际应用问题的能力。因此很难参与实验,因而创新能力和创新思维的能力较弱。
2.实践应用能力弱,缺乏专业性指导
数学实验是借助计算机和数学的软件解决实际应用领域的复杂数学问题,而一般院校没有建立专业的数学实验的实验室,只是在上课时间进行练习。也有的院校将数学实验的课程作为数学建模竞赛的准备课程,重视竞赛,而轻视课程本身的建设,同时主要针对数学相关专业学生开设,而对于非数学相关的专业,开设的情况不容乐观。因此造成学生应用实践的能力薄弱,缺乏广泛的平时操作基础。学生本身在课后的练习过程中,没有相关的教师给予专业性的指导。
3.团队协作能力弱
进行数学实验的过程,多数是几个人组成一个小组,合作完成数学实验的过程。而在实验的过程中,每个小组成员都会有分工,合作完成一项数学实验的过程。但通过实际教学过程中发现,团队的协作能力较弱,有些同学存在侥幸心理,依赖其他同学操作,组员之间也缺乏沟通和交流,造成实验的结果不理想。
二、构建主义在数学实验课程中的作用
将构建主义应用到数学实验教学当中,教师对学生的学习起引导作用,设置问题情景、建立符合学生学习的数学模型,构建慕课形式的自主学习平台,利用团队协作,建立学生兴趣小组,构建学生会话讨论场景、参加数学建模竞赛,增加学生团队协作能力,通过从课上、课下和参加竞赛等培养学生应用能力、创新精神和主动学习的能力等。
三、数学实验课程体系设计
为改善数学建模的教学效果,我校探索出符合本校特点的适合新建医学本科院校培养应用型人才体系的数学实验课程体系建设。本身基于课程建设体系,提出以下构建思想:并且以此为契机,创建基于构建主义的课程三级教学平台,具体平台体系具体如下:
1.公共数学课程讲数学实验课程内容的渗透及专业性课程教学
第一级教学体系,将数学实验的课程渗透到公共基础数学课程中,将数学实验融入到与数学相关的生物医学工程专业和信息管理专业教学中。在公共基础课程学习过程中,可相应引入数学的软件,介绍软件对其的验证和计算。Matlab软件和Math-ematica软件对数学问题的解决。往往基础课程中仅仅是理论课程的介绍,以此基础上,在课程中增加一节教师操作实习课程。虽然同学们对软件解题和验证不能够完全理解,但能够激发同学们对数学问题的兴趣,数学过程中复杂的计算可通过计算机软件几步就可进行解答验证,增加同学们的自信心和发现问题、处理问题的能力。同时在理论课程中,介绍一些数学问题的应用。如傅里叶级数的应用,可用作信号处理,如卫星图像信息、数字通信信息等技术等,将枯燥的数学问题变得简单有趣,提高授课效果。数学实验作为专业课程加入到生物医学工程和信息管理专业中,明确教学目标、根据学生们的层次水平,按照国防科技大学制定的六个层次的实验进行教学。进行基础性数学实验、研究性数学实验、应用性数学实验、拓展性数学实验和综合性数学实验。将教学内容由简单的基础引入,介绍相关软件的使用方法和一些基本命令。验证性实验是通过教师演示,介绍专业的数学软件如何在解决一些基本的数学问题或统计学相关问题分析,增强其对数学概念的理解。在学生入学的第三学期开始,进行研究性数学实验,引入构建主义的思想,注重学生自主操作,这部分授课首先由学生讨论分析,建立简单的实验方案,并根据实验的结果讨论方案的可行性及缺点。从应用性数学实验阶段开始,放手让学生动手操作,教师根据课程需要,构建合理的教学情境,并根据情境,选择合适的教学案例,设立小组,通过小组间相互讨论、查阅资料并整理思路,设立实验步骤,确立相关实验方向并验证其实验的可行性。学生自主学习后,教师根据其实验的内容进行总结讨论,加以引导,并扩展思维方向,将数学的问题引入到生活中可涉及的各种问题中,如图书馆建造面积合理分配和太阳阴影面积计算等。
2.广泛开展数学实验课外活动,讲座、培训、兴趣小组、案例分析讨论,参与教学竞赛
在课后,开展广泛而丰富的课外活动,我校根据学生的兴趣成立数学建模社团,社团成员每周固定举办丰富的关于数学实验和数学建模相关的活动。定期聘请相关专家和教授进行讲座,不仅介绍关于数学实验课程相关的内容,也根据同学们的需要,聘请计算机专业的教师,介绍相关软件的用法和各种计算机程序的介绍。成立兴趣小组,在建模社团中,几个人自愿组合分组,按照建模小组的要求,一般小组分3~4个人,每两周由社团老师分配给学生们一个案例,首先各个小组组织讨论案例解决方案,并制定实验步骤,明确个人在小组中的分工。在锻炼同学们的协作能力的同时,也锻炼他们的相互之间的沟通“会话”的能力。在小组中同学们的主动性和互动能力均得到提高,由教师引导转变为学生自主设计,并最后根据设计出的实验,由一名同学作为代表进行汇报演讲。这样也锻炼出学生们的临场发挥能力并通过汇报,由全体小组人员讨论该方案的优缺点。这种教学的方式,引入同学们主动参与的热情,并提高其竞争的意识,增强同学们的成就感。同时,教师在这里起到适当的引导的作用,根据情境,对问题加以引导,评价学生在讨论中的内容是否合适,实验的步骤是否有遗漏,实验的结果是否正确。每年组织学生参加省级或国家级的数学建模竞赛,通过建模竞赛锻炼同学们的实战能力,通过实战演练,增加同学们学习的积极性,也增强其解决应用问题的能力,在比赛中,增加学生们的荣誉感,踏实的工作精神,对所学知识的协调运用等能力和团队协作的能力及小组成员之间信任能力等。
3.课后构建答疑互动平台及自主学习平台、数学实验专门的机房建设
组织教师建立课后QQ群,每周三周六由教师上线进行答疑解惑。并参与建设自主学习平台,构建出网络教学平台,教师们根据教学内容的特点,制定层层递进的教学大纲,教学内容中举出实际生活中的实例分析,尽量通过简单易懂的语言,使同学们理解更加通畅,学生们根据自己的时间和兴趣,到学习平台中选择自己需要学习的内容进行学习。通过平台的学习,增强同学自主学习的能力。以往的数学实验课程都是在统一的计算机机房授课,没有专门机房可供同学们进行练习,学生只在上课的一两个学时中熟悉数学实验课程,为了更好的使同学们在数学实验课程中得到锻炼,我校专门申请专项基金,组建一个数学实验和数学建模的机房。这样可供同学们在课余时间练习和数学建模竞赛期间使用。数学实验课程是高校高等数学教学中不可或缺的一个环节,将构建主义的“情境”“协作”“会话”“构建意义”加入到数学实验课程教学中,充分锻炼学生们自主学习的能力、团队协作能力和解决应用问题能力。通过数学实验课程的三级教学平台的构建,使学习延伸到学生生活的各个方面,增强学生的学习效果,激发学生的学习兴趣,解决实际问题的能力及严谨的科学态度等,为打造应用型人才奠定坚实的基础。
参考文献:
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