生物工程、生物技術(shù)和生物科學(xué)本科專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

生物工程、生物技術(shù)和生物科學(xué)本科專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

生物學(xué)是自然科學(xué)的一個(gè)重要分支學(xué)科，從經(jīng)典生物學(xué)到實(shí)驗(yàn)生物學(xué)的發(fā)展。核酸分子結(jié)構(gòu)闡明(1953年)、Dolly羊的克隆(1997年)、人類(lèi)基因組計(jì)劃(2000年)等階段標(biāo)志性研究成果展現(xiàn)出該學(xué)科的巨大潛力和發(fā)展勢(shì)頭。我國(guó)生物學(xué)本科專(zhuān)業(yè)也因此演變出生物科學(xué)、生物技術(shù)(1995年全國(guó)科學(xué)技術(shù)大會(huì),少數(shù)部屬院校設(shè)置了生物技術(shù)專(zhuān)業(yè))、生物工程(1998年教育部將生物技術(shù)、生物工程正式列入本科專(zhuān)業(yè)目錄)三大專(zhuān)業(yè)。在這三個(gè)本科專(zhuān)業(yè)的辦學(xué)過(guò)程中,或多或少地存在著對(duì)這三個(gè)專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵和外延認(rèn)識(shí)不夠明確的地方;某些院校甚至三個(gè)專(zhuān)業(yè),使用相近或相同的培養(yǎng)模式。因此生物類(lèi)三大專(zhuān)業(yè)生物科學(xué)、生物技術(shù)和生物工程的內(nèi)涵和外延的界定,以及所采用的相關(guān)教學(xué)模式成為突出需要研究的問(wèn)題。一、比較生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)人員的培訓(xùn)計(jì)劃1.生物科學(xué)與生物技術(shù)并重高等教育的目的,首先是要培養(yǎng)健全的社會(huì)的人,生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)也不例外。培養(yǎng)學(xué)生德智體美全面發(fā)展,具有健全人格和文化修養(yǎng),正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀,較強(qiáng)的人文社會(huì)和自然科學(xué)基礎(chǔ),國(guó)際化視野和受到嚴(yán)格科學(xué)思維的訓(xùn)練等就成為生物類(lèi)三大專(zhuān)業(yè)的共同目標(biāo)。生物科學(xué)重在探索生命本質(zhì)與規(guī)律,要求學(xué)生掌握生物學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能,并運(yùn)用三基從事生物科學(xué)基礎(chǔ)理論及相關(guān)領(lǐng)域的科研、教學(xué)及管理等方面的基礎(chǔ)科學(xué)研究與教學(xué)工作;生物技術(shù)重在生物學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)用與技術(shù)研究和開(kāi)發(fā),生物科學(xué)為生物技術(shù)提供理論基礎(chǔ),生物技術(shù)是生物科學(xué)的拓展和延伸,是激活生物科學(xué)發(fā)展的重要因素,側(cè)重于技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng);生物工程源于生物化工部分、微生物制藥、生物化學(xué)工程部分、發(fā)酵工程4個(gè)學(xué)科,它要求學(xué)生具備生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、掌握生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)原理、工藝技術(shù)過(guò)程和工程設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)理論和技能,能在生物技術(shù)與工程領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和新技術(shù)研究、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的高級(jí)工程技術(shù)人才。2.生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)基本保障三個(gè)專(zhuān)業(yè)人才均應(yīng)具有正確的政治方向和健全人格,能遵紀(jì)守法、誠(chéng)信做人、合作共事等思想道德素質(zhì);掌握相當(dāng)人文社科基礎(chǔ)知識(shí),具有國(guó)際化視野、現(xiàn)代意識(shí)和健康人際交往意識(shí)等文化素質(zhì);受到嚴(yán)格的科學(xué)思維訓(xùn)練,掌握相關(guān)科學(xué)基礎(chǔ)理論、研究方法和技術(shù),有求實(shí)創(chuàng)新的意識(shí)和精神、以及綜合分析素養(yǎng)和效益觀念;有健康的體魄、良好的心理素質(zhì)和生活習(xí)慣等身心素質(zhì)。在知識(shí)結(jié)構(gòu)要求上,生物科學(xué)要求掌握一門(mén)外語(yǔ)如英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)操作和信息技術(shù)的運(yùn)用等工具性知識(shí);通識(shí)性的文學(xué)、藝術(shù)、哲學(xué)、法學(xué)、思想道德、社會(huì)學(xué)、心理學(xué)等人文社科知識(shí);數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等自然科學(xué)基礎(chǔ);本學(xué)科扎實(shí)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能等專(zhuān)業(yè)知識(shí),受過(guò)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)技能訓(xùn)練。生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)在此基礎(chǔ)上還應(yīng)有初步的經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等方面知識(shí),以及生物技術(shù)原理等方面的知識(shí)和技術(shù)能力。生物工程專(zhuān)業(yè)還應(yīng)掌握有生物技術(shù)原理和相關(guān)工程技術(shù)能力,了解相關(guān)產(chǎn)業(yè)的方針、政策和法規(guī),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化等知識(shí)。3.生物技術(shù)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)除了通識(shí)性課程相近外,專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)課程方面,三個(gè)專(zhuān)業(yè)均可設(shè)普通生物學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、生物儀器分析(但側(cè)重點(diǎn)不同)等。由于培養(yǎng)目標(biāo)不同,人才規(guī)格的差異。還應(yīng)結(jié)合各自特點(diǎn)設(shè)置不同課程。生物科學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課還可設(shè)有:①生物多樣性,②生態(tài)學(xué),③細(xì)胞生物學(xué)等;專(zhuān)業(yè)課為①植物生理學(xué),②動(dòng)物生理學(xué),③發(fā)育生物學(xué),④結(jié)構(gòu)生物學(xué),⑤遺傳學(xué),⑥免疫學(xué),⑦組織培養(yǎng)和繁育等。生物技術(shù)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課還可設(shè)為:①分子生物學(xué),②細(xì)胞生物學(xué),③遺傳學(xué)等;專(zhuān)業(yè)課為①基因工程,②細(xì)胞工程,③蛋白質(zhì)與酶工程,④發(fā)酵工程,⑤免疫學(xué),⑥生物信息學(xué)等。生物工程的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課可按“5+1+X”模式設(shè)置即:五門(mén)基礎(chǔ)如前的基礎(chǔ)生物學(xué)及實(shí)驗(yàn),生物化學(xué)及實(shí)驗(yàn),微生物學(xué)及實(shí)驗(yàn),另加化工原理及實(shí)驗(yàn),工程制圖;加“1”為電工技術(shù)基礎(chǔ),“X”可根據(jù)各校生物工程的特點(diǎn)如設(shè)基因工程及實(shí)驗(yàn)或其他等;專(zhuān)業(yè)課可按“3+X”模式設(shè)置即:①生物工藝(或發(fā)酵工程),②生物分離工程,③生物反應(yīng)工程,④生物工程設(shè)備和發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)(X)等。4.生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐內(nèi)容專(zhuān)業(yè)技能的訓(xùn)練主要是通過(guò)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)來(lái)完成的?？傮w上可分為實(shí)驗(yàn)、野外實(shí)習(xí)與生產(chǎn)實(shí)踐、綜合實(shí)踐及畢業(yè)論文、學(xué)術(shù)與科技活動(dòng)等。生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐內(nèi)容包括解剖技術(shù)、顯微技術(shù)、切片技術(shù)、細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)、生物分子的分離鑒定技術(shù)、遺傳分析技術(shù)、生物識(shí)別和標(biāo)本采集與制作技術(shù),以培養(yǎng)學(xué)生具備分子、細(xì)胞、組織、個(gè)體的解析、系統(tǒng)分類(lèi)識(shí)別和對(duì)生命活動(dòng)規(guī)律認(rèn)識(shí)的技能等。生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐內(nèi)容包含顯微技術(shù)、無(wú)菌操作技術(shù)、細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)、生物分子的分離純化及鑒定技術(shù)、分子生物學(xué)和遺傳分析技術(shù),生物技術(shù)(PCR技術(shù)、DNA重組技術(shù)、基因?qū)爰夹g(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)、發(fā)酵技術(shù)),以培養(yǎng)學(xué)生具備生物大分子、細(xì)胞等構(gòu)建及相關(guān)產(chǎn)物生產(chǎn)調(diào)控的技能等。生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐內(nèi)容包括工程基本技能(細(xì)胞工程、酶工程、基因工程、發(fā)酵工程、生物分離工程、生物反應(yīng)工程)、化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(工程制圖)、化工原理設(shè)計(jì)、發(fā)酵工廠設(shè)計(jì),以培養(yǎng)學(xué)生具備將天然或人工構(gòu)建的分子、細(xì)胞或組織實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的中、下游過(guò)程技術(shù)和工程技能等。二、專(zhuān)業(yè)生物人才培養(yǎng)模式改革的一些建議1.實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)基地及儀器設(shè)備生物通用實(shí)驗(yàn)室建設(shè)以滿足生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)為主的原則,專(zhuān)業(yè)性實(shí)驗(yàn)室以滿足生物技術(shù)和工程專(zhuān)業(yè)為主的原則,實(shí)訓(xùn)實(shí)踐基地以滿足生物工程專(zhuān)業(yè)為主的原則來(lái)建設(shè)。生物通用實(shí)驗(yàn)室可設(shè)生物標(biāo)本實(shí)驗(yàn)室、生物儀器分析室、顯微切片實(shí)驗(yàn)室、生理生化實(shí)驗(yàn)室、細(xì)胞(包括微生物)及組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室、以及生物活體標(biāo)本園和培養(yǎng)室等。此類(lèi)實(shí)驗(yàn)室能滿足生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)需要,并為生物技術(shù)和生物工程專(zhuān)業(yè)提供生物材料和樣本、基礎(chǔ)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析檢測(cè)手段等而實(shí)現(xiàn)資源共享。專(zhuān)業(yè)性實(shí)驗(yàn)室可設(shè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生物工藝實(shí)驗(yàn)室、生物分離工程及產(chǎn)品制備實(shí)驗(yàn)室,化工原理及工廠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室等。此類(lèi)實(shí)驗(yàn)室主要為生物技術(shù)和生物工程兩專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要,同時(shí)也可為生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)選修課提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)訓(xùn)實(shí)踐基地可設(shè)發(fā)酵工程實(shí)訓(xùn)基地、酶制劑實(shí)訓(xùn)基地、生物制品(含天然產(chǎn)物)實(shí)訓(xùn)基地、芯片制造和加工實(shí)訓(xùn)基地等。實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)投資成本高,運(yùn)作費(fèi)用大,各院?？山Y(jié)合自己的辦學(xué)特色設(shè)立某個(gè)方面的基地。為了適應(yīng)教學(xué)和人才培養(yǎng)的需要,可與校外如生物工程(包括食品工程)研究中心,生物科技公司、生物制藥公司、各種釀酒灑業(yè)公司、生物制品公司等聯(lián)系建立穩(wěn)定的校外實(shí)踐實(shí)習(xí)基地等。儀器設(shè)備實(shí)行以院為單位的統(tǒng)籌集體計(jì)劃,大型儀器實(shí)行專(zhuān)管共用,小型儀器實(shí)行兼管共用,使用實(shí)行預(yù)約登記手續(xù)。教學(xué)經(jīng)費(fèi)購(gòu)制的儀器設(shè)備優(yōu)先滿足教學(xué),科研經(jīng)費(fèi)購(gòu)制的儀器設(shè)備優(yōu)先滿足科研的原則,實(shí)行資源共享,以提高儀器設(shè)備的利用率和完好率。杜絕重復(fù)購(gòu)置、霸占閑置、亂拆亂卸等行為?？傊?儀器設(shè)備的購(gòu)置、使用、維護(hù)和報(bào)廢等系列工作都應(yīng)圍繞服務(wù)教學(xué)、科研和社會(huì)服務(wù)的目的,重點(diǎn)在于保障教學(xué)質(zhì)量,提高科研水平上。2.生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐三個(gè)層面即實(shí)驗(yàn)室的單元操作實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)基地的綜合實(shí)踐(可以幾門(mén)課程綜合起來(lái)如從生物上、中、下游結(jié)合起來(lái)的大實(shí)驗(yàn))、工廠企業(yè)和野外的生產(chǎn)實(shí)踐。在這三個(gè)層面上又可劃分為三個(gè)層次即驗(yàn)證性實(shí)踐(如循著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上的每一步進(jìn)行的實(shí)驗(yàn))、設(shè)計(jì)性實(shí)踐(為了達(dá)到某種目的,由學(xué)生通過(guò)自行設(shè)計(jì),借助已有成功的方法進(jìn)行的實(shí)踐)和創(chuàng)新探索性實(shí)踐(如創(chuàng)制新方法,開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品等實(shí)踐,此類(lèi)實(shí)踐不能保證百分之百的成功,但能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和思維)。生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)對(duì)細(xì)胞、組織和個(gè)體的解剖,及細(xì)胞培養(yǎng)以實(shí)驗(yàn)單元操作進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練,而個(gè)體識(shí)別和鑒定、種群和群落的認(rèn)識(shí)可以野外實(shí)踐為主,系統(tǒng)分類(lèi)和整理需要室內(nèi)、室外實(shí)踐聯(lián)合進(jìn)行等。生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐主要在實(shí)驗(yàn)室層面上進(jìn)行,對(duì)系列儀器的原理和操作,及譜圖解析等,如各種電泳儀、PCR儀、遺傳分析系統(tǒng)、蛋白氨基酸測(cè)序儀、芯片等。發(fā)酵技術(shù)除在實(shí)驗(yàn)室了解小型發(fā)酵裝置外,更多地要到發(fā)酵實(shí)訓(xùn)基地,或發(fā)酵工廠去實(shí)踐。生物工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室層面主要掌握基本操作單元(如各種分離技術(shù)、固定化酶技術(shù)、無(wú)菌操作技術(shù)等)的訓(xùn)練和工程制圖外,更為重要的是要在工廠企業(yè)對(duì)生物相關(guān)技術(shù)應(yīng)用,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品劑型等改進(jìn)優(yōu)化,對(duì)生物產(chǎn)品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范等實(shí)踐。實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練是體現(xiàn)工科一的極其重要的方面。3.生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)通識(shí)教學(xué)的操作對(duì)象人才培養(yǎng)模式是對(duì)某專(zhuān)業(yè)的基本要求,不能理解為一刀切,同一模具成型的機(jī)械培養(yǎng)。在生命科學(xué)知識(shí)技術(shù)高度積累和快速發(fā)展的今天,本科教育只是表示一種經(jīng)歷,懂得專(zhuān)業(yè)基本學(xué)習(xí)方法和研究思路,要具備相對(duì)應(yīng)的能力,必需具備不斷自我更新知識(shí)的能力。因此,生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)教育過(guò)程中不僅要授之以魚(yú),更重要的是要授之以漁。在課堂理論教學(xué)上,注意啟發(fā)式教學(xué)等方法使用,有意思地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,讓學(xué)生有思索的空間。提出問(wèn)題、考慮問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等,歸納總結(jié)得以升華。實(shí)踐教學(xué)中,注意知其然,又要求知其所以然的探究,發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)踐中新問(wèn)題,摸索新方法,改進(jìn)創(chuàng)制新工藝,提高生產(chǎn)效率等。我國(guó)生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)通識(shí)教學(xué)課程和專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)基本上是對(duì)半開(kāi)的格局,而專(zhuān)業(yè)就業(yè)也基本與此相對(duì)應(yīng),即平均約50%甚至以下的比例畢業(yè)生從事非生物專(zhuān)業(yè)的工作,這部分畢業(yè)生中還包括升學(xué)就讀的研究生的人數(shù)。對(duì)此理解,是不是素質(zhì)平臺(tái)教育的需要,還是畢業(yè)學(xué)生增長(zhǎng)過(guò)快而專(zhuān)業(yè)就業(yè)面不足的原因所致?與國(guó)際學(xué)生交流,感覺(jué)到我