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“十一五”期间,中央作出了“稳疆兴疆、富民固边”的重大战略部署,明确新疆是西部大开发的重点,特别明确进一步加大对兵团的投入,支持兵团参与新疆油、气、煤炭等优势资源的开发,发挥兵团维稳戍边作用,为加快兵团发展提供了有力的政策支持和动力保障。利用新疆丰富的煤炭、盐和石灰石等资源,在石河子等地建设80至120万吨聚氯乙烯及系列产品基地,在大黄山等地建设120万吨煤焦化生产基地。依托新疆石油化工基地,创造条件参与上游、积极发展中游、大力开发下游石化产品。利用南疆天然气资源,建设以甲醇及下游产品为重点的天然气化工基地。发展精细化工、生物化工,延伸产业链,提高附加值。加大对铜镍等有色金属矿产资源的勘探开发力度,初步形成采、选、冶配套的生产体系。提高钾盐、膨润土和石棉等矿产资源开发利用水平,形成系列产品加工能力。为了跟进本地区化工行业的快速发展,大力培养具有地方特色的化工专业人才具有十分重要的意义。石河子大学化学工程专业是2005年经自治区教育厅批准开设的新专业,该专业依托地区产业煤化工、石油化工、天然气化工等迅猛发展优势,对具有地区特色的化学工程人才培养模式进行了探索与实践,构建了符合地方工科院校实际的、具有地域化工特色的人才培养方案和课程体系,基本形成了“地区优势产业+化工”的专业人才培养模式。
构建具有地域特色的化学工程人才培养方案
人才培养方案是实施人才培养工作的根本性指导文件,是开展各项教学活动的基础,是组织实施教育教学活动的依据,反映了学校人才培养的思想方针和教育理念,对提高人才培养质量具有重要的导向作用。石河子大学化学与化工学院化学工程专业是依托化工原理、传质与分离工程和化学反应工程等重点学科设立的工程类专业,专业人才培养方案分为第一课堂和第二课堂,第一课堂作为培养学生的主渠道,主要培养学生的基本素质,使学生掌握基本知识、基本技能和学习方法,保证培养的基本规格;第二课堂教学作为第一课堂的延伸和拓展,二者相互作用,构成培养体系。方案具有如下特点:
第一,体现国家教育方针,实现工科专业培养目标;
第二,遵循人才培养和学科发展规律,体现学院重点专业的办学特色;
第三,拓宽专业口径,加强基础教育和通识教育;
第四,坚持化学工程科学教育与工程实践训练并重,突出创新意识和实践能力;
第五,培养能把握化工技术发展方向和前沿目标,具有地域特色的化学工程应用型高级专门人才。
凸显化工和生物基础融合的课程体系
课程体系是实现专业培养目标,构建学生知识结构的中心环节,建立适应社会主义市场经济发展需要,体现化工学科内在规律和学校学科特色,科学合理的课程体系极为重要。我校化学工程专业的课程体系分为公共基础课、学科基础课、专业必修课、专业选修课、实践性教学、全校任选课等六大模块。课程体系凸显出化工与生物基础课程的融合。
第一,公共基础课重视人文、法律基础和外语、计算机综合素质培养,以适应现代社会对人才素质的要求。公共基础课包括数学、物理、外语、计算机、法律等。其中计算机、外语教学贯穿人才培养全过程。公共基础课共3分,816学时。
第二,学科基础课以基础化学为平台,凸显化工和生物基础,实现化工理论与地方特色化工生产的有机结合。学科基础课包括数理基础板块、工程技术基础板块、化工基础板块。数理基础板块包括概率论与数理统计、工程力学;工程技术基础板块包括工程制图、机械设计基础、电工与电子基础等;化工基础板块包括无机与分析化学、有机化学、物理化学、化工原理、化学反应工程、分离工程、化工过程模拟等;地方特色的化工板块包括石油加工工艺学、天然气加工工艺技术、煤化工、酶工程、生物反应工程等基础学科。学科基础课共38.5学分,846学时。
第三,专业必修课把握地区特色化工行业科学的发展方向与前沿,强化学生化工工程专业的背景与特色。专业必修课包括微生物工程、催化作用原理、绿色化学、分子生物学,化工分离过程等。专业必修课共38学分,720学时。
第四,专业选修课以地区优势化工产业为依托,形成化学工程与工艺和生物工程两个专业方向,专业选修课包括环境生物技术、高分子化工、聚氯乙烯工艺学、精细化工工艺学、材料化学导论、现代生物技术、环境工程等。专业方向选修课共41.5学分,756学时。
第五,实践性教学强化学生化工学科实验动手能力、实践能力和创新能力。实践性教学共35学分,计划35周完成。
第六,全院任选课要求学生至少选修4个学分72个学时的化学工程专业以外的其他学科课程,以培养综合素质。
完善化工双基础的实践教学和以实习基地为平台的实践环节教学体系
实践教学是巩固理论知识的有效途径,是培养具有创新意识、创新能力的高素质人才的重要环节。现代素质教育要求高等教育通过各种教育实践活动,大力加强学生动手能力、实践能力和创新能力的培养。化学工程是一门实践性极强的科学,实践环节教学体系由实验课程、实习课程、毕业论文(设计)组成。
1.实验课程教学体系
实验课程立足两个方面,即强化化工基础和专业实验学生综合动手能力培养。在化工基础实验方面,以基础化学为平台,强化基础化学实验课程建设,同时,开设化工原理课程设计,加强对学生工程实践能力的训练,使学生具有明显化工知识优势。在化工专业实验方面,增加设计型、综合型及自主实验型教学内容,以加强培养学生的实践能力。通过实验教学对学生进行实验思路、实验技术、实验设计、数据处理、观察能力、分析能力、表达能力的全面训练。
2.实习课程教学体系
实习课程包括化工过程状态仿真模拟实习、CAD上机实习、认识实习、生产实习和毕业实习。由于受条件和经费限制,校内实验室不可能完全满足学生的实习要求,因此必须以校内实践教学基地建设为核心,稳定和扩展校外实践基地,全面提升实习教学质量,提高学生的实践能力和创新能力。现在专业院系已经和新疆天业集团公司、新疆化肥厂、独山子炼油厂等疆内8家化工企业签订了定期实习合约,能够满足学生实践教学的需要。
3.毕业论文(设计)教学体系
毕业论文(设计)是实践性教学环节的重要组成部分,是对学生大学期间学习知识的总结和应用,因此组织好毕业论文(设计)环节对提高学生综合应用所学知识的能力有重要意义。提高大部分学生在校内进行毕业论文(设计)质量的基础上,开展校企共同培养毕业生进行毕业论文(设计)的工作,由校企根据企业生产科研实际选题,进行共同指导。
一 研究生担任本科实验实践教学助教中应具备的基本素质
1 较好的语言表达和沟通能力
语言表达能力是现代人才必备的基本素质之一。在助教过程中,要求研究生能够用流畅明晰的语言表达出实验教学目的、实验原理和详细的操作步骤,明确对实验材料的具体要求。要求研究生助教在教学过程中声音洪亮,思维缜密,重点突出。
2 宽厚扎实的基础知识,合理优化的知识体系
实课验程一般是理论和假说的验证,例如,微生物学实验中的“微生物染色法”这一节实验课,就要求研究生助教要具备有机化学,生物化学,细胞生物学等多方面的基础知识,具备这些知识的研究生才能在讲授选择合理的实验原理进行实验,以及用染色法观察微生物在各类生物实验中起到的作用时游刃有余。能够引导学生进入微生物的世界,使本来枯燥的实验课程讲解得非常生动、具体,实验课程所包含的知识面和信息量都非常饱满。
3 要有不怕吃苦,热爱实验实践教学工作的精神
助教工作应该由品学兼优的研究生担任。单从个人能力考虑,研究生完全可以胜任教学工作中的助教工作;但实际教学实践过程中个别研究生助教在实验课程中长时间呆在实验室某角落,不注重发现并及时解决学生在实验中所遇到的问题。导致研究生助教不能出色地完成学院交付的任务,有两个主要原因:一方面部分研究生助教在工作中总是抱怨周期长、报酬少、不自由,导致思想懈怠,进取心被磨灭;另一方面,实验教学之前研究生助教不仅需要充分参阅资料,还需提前安排好学生实验所需材料类型和数量器材等,做好充分的课前准备。因此研究生助教工作要求研究生必须具备积极进取、勇担责任、甘于奉献的精神。
4 较强的实验技能
由于研究生助教来自不同的本科院校,实验基础不同,自身掌握的基本操作程度不同。有些助教的基本操作如显微镜、培养皿、接种针等的正确使用还是不够规范,甚至对高压蒸汽灭菌锅等也不知如何正确操作等。由于这些基本操作在微生物实验中要求较高,因而在一定程度上影响到实验教学的质量。作者在教学过程中发现在助教过程表现较好的通常是那些从事微生物相关研究工作的研究生助教,表现一般的往往是仅在本科阶段学习过微生物实验而不从事与此相关研究的研究生;表现较差是那些本科没有学过这门课程,又不从事相关研究工作的研究生。所以研究生助教必需是在大学本科学习阶段系统学习过微生物学及相关课程,或者是在研究生阶段从事与微生物有关的科学研究工作,只有经过比较系统的专业训练在从事实验教学助教工作中才能游刃有余。因此,相关的学习和研究经历在实验教学过程地位相当重要。
二 研究生助教在本科实验实践教学中的实践
由于近年来本科招生规模的逐年扩大,出现了教师数量不足、教学工作量大、实验教学人员人数远不能满足需要等问题,研究生培养规模又在逐年扩大,那么在现有条件下如何优化资源配置,为研究生学习提供更多实践机会、提高研究生的培养质量是目前刻不容缓的问题。研究生精力充沛,朝气蓬勃,具有丰富的专业知识,接触了较多的科研领域,拥有比较灵活的时间,可以在辅助教师指导本科实践教学中发挥较大的作用。因此为了达到培养提高在读研究生的综合素质,提高本科实验实践教学质量的双重目的,生物科学与工程学院根据研究生培养目标定位和学科特点,科学设计和充实助教工作内容鼓励研究生积极参与实验课程教学准备、实验教学、毕业实习和毕业论文撰写。
1 研究生承担部分本科实验教学任务
虽然实验员在实验室的综合管理和实验教学中发挥了重要作用,但是由于历史和现实中的种种原因导致实验员年龄普遍偏大,学历偏低,实验技能不高,已经不能适应现代实验教学的需求。如我院实验技术人员占全院总教职工人数的15%,其中具有硕士以上学历的只占实验人员的28.6%,具有高级职称的占42.9%,50岁以上的已占42.9%。由于生工院教师的教学、科研任务繁重,教师和实验员需要投入大量时间和精力。因此,生工院鼓励优秀的研究生承担部分本科实验教学任务,获得2个学分并享受适当的课时津贴。要求助教研究生上实验课之前,首先需要随堂听课,学习将要上的实验过程的讲解、规范的实验操作及实验注意事项,随后在专业教师的协助下,由助教研究生独立承担同一个实验的讲解、实验操作答疑指导及批改实验报告。研究生承担部分本科实验教学任务,既可以解决师资不足的难题,又锻炼了研究生的组织能力和语言表达能力,加大了研究生教学能力的培养力度。
2 研究生参与指导本科生实习
本科实践教学的主要环节之一是实习,针对生物工程和生物技术应用型强的特点,我们注重实验教学体系的改革与完善,实行将微生物系列课程的实验教学内容有机地重组成基本操作技能、基础理论验证、微生物遗传改良、应用微生物技术和微生物研究课题等五大模块的实验教学改革,使生物工程专业的学生能获得系统规范的微生物菌株的分离培养,保种传代和遗传改良的基本实验操作技能;在生物工程专业的实践教学环节中,发酵工程与设备、生物工艺学、代谢控制发酵三门专业课程教学实习,充分利用本院教学实训基地中试车间8套全自动不锈钢发酵罐及其配套设备,作为课程实习场所,以科研产品研制(复合微生物肥料)带毕业实习,实习内容以三大技术:无菌操作技术、纯培养技术和显微操作技术,贯穿在三大工艺,即发酵工艺,即检测工艺和产品制备工艺中,使学生充分利用先进的发酵设备、检测设备和后处理设备,利用不同的微生物菌株通过发酵生产制成一种或多种产品,使每个学生在实习过程中得到全面实践操作训练。本科生在实习过程中,缺乏专业教师指导其实验方法和技术,难以达到理想的实验目的。据此,我们利用优秀的在读研究生作为本科实习的助理导师,指导本科毕业实习,让研究生参与到实验室管理,此举措不仅可以减轻教师的工作压力,还能锻炼研究生的协调、沟通能力,提高其责任意识,使学生在指导过程中学到新知识和锻炼实际工作能力。
3 研究生指导本科生毕业论文
本科毕业生在学业完成前必须要撰写并提交毕业论文或设计,并通过毕业论文答辩,方可授予学士学位。根据本科生毕业论文(设计)要求,并结合学院实际情况,我院本科生毕业论文完成方式主要分为以下两种:一是经指导老师联系安排,依托外单位(从事本专业生产或科研)的科研或生产项目帮助本科生拟定毕业论文题目、内容及实施方案等,在校外完成毕业论文;二是经指导老师指导安排,依托指导老师正在进行的科研项目帮助部分本科生进行分解选题,在校内完成毕业论文。以上两种方式均由研究生导师所带研究生协助指导老师完成指导工作,其中导师负责在论文选题、研究内容、实施方案等方面总体把关;研究生助教则具体负责文献查阅、操作指导、数据分析等指导工作。这种配合方式不仅可以大大减轻指导老师的工作压力,而且研究生助教在此过程中也能使自身的科研知识与技能的系统总结能力,协调配合与分析等能力得到提升;更重要的是能避免因指导老师忙于各项工作造成对本科生指导不足的现象,充分保障本科生在毕业论文实施过程中切实体会科研的过程,更加有效的使本科生享受理论与实践相结合教学的丰硕成果。
总之,如何将学校的研究生这支庞大的新生力量补充到有限的教师队伍中,发挥新生势力的作用,是高校研究生创新实践教育的重要论题。教学实践表明,经过充分的课前准备、课上指导和课后反馈,研究生完全能做好实验实践教学的助教工作,并协作导师完成本科毕业论文的指导工作,这是一项很好的举措。随着实验内容的不断丰富和完善,实验教学工作量的增加,另一方面,教师数量的增长率也比较小,这就导致了师资力量与实验教学工作量严重不符的矛盾。如果让在读研究生参与过实验课程的指导,则可以部分解决师资力量严重不足的问题。实践证明,研究生虽然缺乏教学经验,但他们拥有良好的理论基础知识,动手能力和满腔的工作热情,完全可以在专业教师和实验技术人员的指导下圆满的完成实验教学任务。
参考文献
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应用型人才就是把成熟的技术和理论直接应用到实际的生产过程中去,工程实践能力是应用型高级技术人才的一项重要素质,是学生能否适应社会需要的一项重要能力。实践技能是工程实践能力和创新能力的基础。特别是生物工程学科,作为一门实践性很强的学科,与企业结合紧密的实践教学在应用型人才培养过程中显得尤为重要。
一、现状分析
生物工程专业于1998年经教育部批准在高校开设,在本科专业目录中明确隶属于工学的生物工程类,包括了原来的生物化工(部分)、微生物制药、生物化学工程(部分)、发酵工程等4个专业,从而大大拓宽了专业口径。郑州大学于2008年开办生物工程本科专业。此前该校开设有生物技术、制药工程2个相近专业,分别归口于生物工程系和化工与能源学院。两专业办学规模稳定,已经形成较完善的教学和实践(实验)体系。而生物工程专业在实验体系(实验课程、实验教学内容、实验室建设)、实习环节(实习类型、实习方式和实习基地建设)等方面则面临着软硬条件不够、办学经验不足等重大挑战。这些因素严重制约着学生实践技能的提高和专业人才培养质量的提升。办学近4年来,我们发现在学生工程素质和实验技能培养方面存在以下几个主要问题:
1.生物工程实验模块体系尚未完全建立,部分课程缺少实验,不但影响教学效果,还易导致学生产生“重理论,轻实验”倾向,这对培养高级应用型人才极为不利。
根据教育部教学指导委员会“生物工程专业规范”,为提高学生的实践能力和创新精神,生物工程专业必须加强实性践环节的教学,构建实践性环节教学体系,着重培养以下能力:实验技能、工艺操作能力、工程设计能力、科学研究能力、社会实践能力等。实践教学应包括独立设置的实验课程、课程设计、教学实习、社会实践、科技训练、综合论文训练等多种形式。此外,也明确规定了该专业的主干学科应该包括生物学、化学、工程技术学三个领域。相应的实验课程也应该在这些方面得到体现。然而在实际办学过程中,涉及到生物学领域的生物分离工程、发酵工程、生物工艺学的相关实验,以及涉及工程技术领域的工程制图和生物工程设备的相关实验,却因受限于实验室设备、师资队伍条件等原因未能正常开设、或开设课程内容简单肤浅,没能达到提高培养应用型人才的实践创新能力的要求。因此,现有的专业实验构成现状,难以给学生提供独立思考、探索与发挥的空间,难以发挥专业基础实验对学生实验技能和操作技能培养的作用,难以适应企业用人单位的需要。
2.专业涉及到的三个主干学科的实验课程模块,缺少相互衔接和重要知识点的相互补充。作为主干学科之一的“生物学”课程模块,没有脱离原有“生物技术”专业的影子,多数实验课程在实验项目、教学内容上与之没有区别,更没有体现“生物工程”的“工程”教育特点。生物学基础实验、验证实验开设比例过大。阻碍了三大学科之间的渗透,特别是未能强调“工程创新能力”的培养。
3.实践实习体系没有真正建立,缺少稳定、有效的专业实习基地,“双师型”、“复合型”师资缺乏,严重制约了学生专业实践能力的培养。首先,缺乏稳定、针对性强的实习基地。由于专业方向及特色不明显,实习单位选择盲目,实习地点不固定,实习内容变化快、深入不够;其次,现有的专业师资队伍主要是以生物学背景的教师为骨干,而双师型教师、不同学科交叉融合的复合型师资严重缺乏,这种状况根本不利于生物工程专业的发展与工程类人才培养的要求。
4.办学就业导向教育不够,学生考研“趋向”严重影响实验教学效果。一般来说,学生考研对于改善学风、为国家培养更高层次人才非常重要。受“生物技术”专业影响,我校“生物工程”专业2012届毕业生中有60%以上的学生参加考研。但这种现象在一定程度上放松了课程学习,特别是实验、实习环节。同时,多数学生以考研为主要追求目标,实践、实习环节重视程度不够、投入时间不足,使得实践教学效果大打折扣。
二、改革内容与目标
1.对实验体系进行模块划分,明确各模块的教学内容和侧重点。建立“化学工程实验”和“生物分离工程与工艺实验”模块课程组,加强课程建设。
将实验课程体系划分为“生物学实验”、“化学工程实验”和“生物分离工程与工艺实验”三个模块,三个模块的教学内容和侧重点各不相同,修改实验课大纲,整合实验项目与教学内容,重视三类课程相互之间的衔接、重要知识点的互补。
在模块建设中注意对薄弱模块进行强化,特别是强化“化学工程实验”和“生物分离工程与工艺实验”模块教学,增设部分实验课程。同时,这些课程的教师分散到担任教学任务的专业系中,参加教研活动和专业建设工作,根据各个专业的特点和要求,适时地修改或调整实验教学内容和方式。
2.改革专业实验技能考核方式。重视毕业论文(设计)环节在提高学生的实验技能方面的重要性,建立较完善的毕业论文设计)质量保障与评价体系。