張良　　袁永俊　陳祥貴

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的不斷深入，學(xué)科交叉與產(chǎn)業(yè)變革催生了“新工科”教育理念。本文嘗試在產(chǎn)業(yè)升級(jí)與教育教學(xué)多學(xué)科交叉的背景下，探討地方傳統(tǒng)工科高校重構(gòu)生物工程專業(yè)多學(xué)科交叉復(fù)合人才培養(yǎng)體系，以期促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用人才培養(yǎng)模式和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：生物工程 新工科 多學(xué)科交叉復(fù)合

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1578（2018）08-0079-03

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的不斷深入，發(fā)展模式已經(jīng)由從依靠勞動(dòng)力和能耗的經(jīng)濟(jì)拉升轉(zhuǎn)向依靠科技創(chuàng)新提升。面對知識(shí)經(jīng)濟(jì)、新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命蓬勃發(fā)展的情況，現(xiàn)有高等工程教育已不能適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)實(shí)，亟需采用新技術(shù)建設(shè)、充實(shí)和發(fā)展一批新工科，或者改造升級(jí)一批傳統(tǒng)工科，達(dá)到除舊革新的目的。

在此背景下，2017年2月，國家教育部在復(fù)旦大學(xué)召開了關(guān)于新工科的高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，探討新工科學(xué)科發(fā)展和工程教育問題[1]。與此同時(shí)，有關(guān)專家也將“新工科”的內(nèi)涵與行動(dòng)歸納為：“以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才，具有戰(zhàn)略型、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、開放式的特征[2]?！毙鹿た平ㄔO(shè)將按步驟和計(jì)劃推進(jìn)，需要重點(diǎn)關(guān)注學(xué)與教、實(shí)踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、本土化與國際化以及他們之間的密切聯(lián)系，關(guān)鍵核心在于實(shí)現(xiàn)依法治校、擴(kuò)大辦學(xué)自主權(quán)、改革教育評(píng)價(jià)體系[3]。

新工科建設(shè)是主動(dòng)應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革、大力培養(yǎng)“大國工匠”和高層次工科創(chuàng)新人才的重要舉措。立足21世紀(jì)，國家提出創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展等7大戰(zhàn)略、制造強(qiáng)國等12個(gè)強(qiáng)國目標(biāo)。深入實(shí)施國家發(fā)展戰(zhàn)略任務(wù)，提升綜合實(shí)力，迫切需要改造升級(jí)傳統(tǒng)工科，從未來發(fā)展、交叉融合、工程師地位等角度全面推進(jìn)新工科建設(shè)。

新工科建設(shè)中，地方本科高校重點(diǎn)是改造升級(jí)傳統(tǒng)的工科專業(yè)，面向地方產(chǎn)業(yè)，重構(gòu)應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，以別于工科優(yōu)勢高校和綜合性高校。西華大學(xué)作為一所擁有六十年辦學(xué)歷史的地方傳統(tǒng)工科院校，面對兄弟高校的飛速發(fā)展，以及“雙一流”院校的巨大沖擊，甚至大量?？颇酥林袑；A(chǔ)上升級(jí)而來的激烈競爭；面對全球經(jīng)濟(jì)熱點(diǎn)的快速轉(zhuǎn)換，就業(yè)市場的不斷變化，社會(huì)需求的持續(xù)提高，如何在保持自身優(yōu)勢，不斷緊跟趨勢，使得學(xué)校能夠得到可持續(xù)和“彎道超越”一直是學(xué)校思考的主題。

1 立足新工科，重構(gòu)生物工程專業(yè)多學(xué)科交叉復(fù)合人才培養(yǎng)體系

新時(shí)代建設(shè)新工科，需要面向復(fù)雜現(xiàn)實(shí)思考多學(xué)科交叉與產(chǎn)學(xué)研融合。將人類知識(shí)劃分為學(xué)科，主要是為了方便教學(xué)，而現(xiàn)實(shí)情境中的工程問題并不遵循學(xué)科的分類邏輯。過去一百年來的諾貝爾獎(jiǎng)各個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)中，就有41%屬于交叉學(xué)科的創(chuàng)新與突破[4]。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局的深度調(diào)整，需要工科專業(yè)進(jìn)行相應(yīng)的布局和調(diào)整。

“中國制造2025”提出的新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、節(jié)能與新能源汽車、生物醫(yī)藥、新材料等重點(diǎn)領(lǐng)域都離不開多學(xué)科交叉、產(chǎn)學(xué)研融合[5]。因此，我們需要積極發(fā)展多學(xué)科交叉的新工科專業(yè)，促進(jìn)“理工”“工工”結(jié)合、“工醫(yī)”“工農(nóng)”“工文”“工管”交叉，推進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作協(xié)同育人，培養(yǎng)具有跨學(xué)科、跨產(chǎn)業(yè)、跨界別整合能力的復(fù)合型新工科人才。

1.1 立足四川地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)，優(yōu)化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)

據(jù)2017年2月發(fā)布的《四川省“十三五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》[6]，“十三五”期間，將面向健康、農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境等經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重大需求，加大生物產(chǎn)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用力度，重點(diǎn)加快生物醫(yī)藥、生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)品的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，加快生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物技術(shù)服務(wù)發(fā)展，開發(fā)培育具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和關(guān)鍵技術(shù)的名牌產(chǎn)品，推動(dòng)醫(yī)療向精準(zhǔn)醫(yī)療和個(gè)性化醫(yī)療發(fā)展，推進(jìn)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)與信息技術(shù)融合發(fā)展，培育生物技術(shù)服務(wù)新業(yè)態(tài)，將生物經(jīng)濟(jì)打造成為繼信息經(jīng)濟(jì)后的新經(jīng)濟(jì)形態(tài)，力爭打造一批具有較強(qiáng)競爭力的生物產(chǎn)業(yè)集群。

為響應(yīng)以上變革與規(guī)劃，我們在對《生物工程設(shè)備》、《生物分離工程》《生物工程下游技術(shù)實(shí)驗(yàn)》《儀器分析》《發(fā)酵工藝優(yōu)化及參數(shù)檢測》《發(fā)酵調(diào)味品工藝學(xué)》《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化》等基本實(shí)驗(yàn)技能的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，使學(xué)生掌握了相當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)技能要素，具備自主開展生物工程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。依托“創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)”大環(huán)境，在給定條件的情況下，以學(xué)生感興趣的專業(yè)方向?yàn)闋恳?，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方案，學(xué)生通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐產(chǎn)生不同的解決問題的方案與途徑。在整個(gè)過程中，教師只是在旁觀察，甘當(dāng)“顧問”角色，主要依靠學(xué)生主觀能動(dòng)性，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行不斷地思考修正，最終解決問題。當(dāng)然，如果學(xué)生陷入困境或者明顯出現(xiàn)方向性錯(cuò)誤，指導(dǎo)教師也要用于擔(dān)當(dāng)，實(shí)現(xiàn)對專業(yè)素養(yǎng)的再學(xué)習(xí)再強(qiáng)化培訓(xùn)。

具體舉措有：立足課本，利用微信公眾號(hào)、專業(yè)論壇、數(shù)據(jù)庫查閱國內(nèi)外相關(guān)專業(yè)資料，制定實(shí)驗(yàn)方案。對學(xué)生的專業(yè)寫作能力與綜合語言表達(dá)能力進(jìn)行培訓(xùn)，使部分優(yōu)秀學(xué)生們能夠達(dá)到撰寫專業(yè)論文的水平，能夠?qū)诵募夹g(shù)提煉出關(guān)鍵點(diǎn)，申請專利保護(hù)。能夠做出完整的商業(yè)計(jì)劃書或投資招股計(jì)劃書，能夠以團(tuán)隊(duì)的模式開展“路演”等簡單的商業(yè)宣傳。讓學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中學(xué)習(xí)分工合作，貫徹團(tuán)隊(duì)內(nèi)部相互融合共同進(jìn)步的團(tuán)隊(duì)精神，糾正部分“90后、00后”學(xué)生過于以自我為中心，盲目自大或盲目自卑的群體缺點(diǎn)。

總之，在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程中教師只起引導(dǎo)、啟發(fā)和糾偏作用，明確學(xué)生的主體地位，使學(xué)生積極主動(dòng)地從事創(chuàng)新實(shí)踐，在探索中掌握知識(shí)、激發(fā)自我、培養(yǎng)綜合技能。

1.2 充分利用新媒體渠道，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教育方式變革

在微博、微信、空間、組群等自媒體傳播速度與影響力迅速擴(kuò)大的新形勢下，必須以積極主動(dòng)、開放包容的態(tài)度面對新媒體，趨利避害，充分利用新媒體開展專業(yè)教育課程改革[7]。

實(shí)踐性強(qiáng)是“新工科”背景下生物工程專業(yè)公認(rèn)的特性，專業(yè)教學(xué)內(nèi)容要以三個(gè)方面為框架：

（1）講授生物工程的基本理論（包括蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、基因工程等在內(nèi)專業(yè)經(jīng)典課程）。

（2）根據(jù)工藝傳授生物產(chǎn)品的生產(chǎn)方式方法（包括生物工程設(shè)備、生物分離工程、發(fā)酵工程等涉及產(chǎn)品的相關(guān)課程）。

（3）將實(shí)驗(yàn)工藝技巧貫穿在各類生物工程實(shí)踐中（包括但不僅限于學(xué)科競賽、學(xué)術(shù)夏令營、團(tuán)隊(duì)創(chuàng)意實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、課程實(shí)驗(yàn)、認(rèn)知實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等實(shí)踐與創(chuàng)新課程）。

實(shí)踐環(huán)節(jié)的逐步展開，也需要學(xué)生在實(shí)現(xiàn)理論框架的建構(gòu)和基本概念的清晰，基本理論知識(shí)的先行引領(lǐng)。

生物工程專業(yè)理論的基本框架構(gòu)建主要依賴于教材和課堂教學(xué)。但是，各大出版社權(quán)威教材的編寫和修訂，均未充分考慮到新媒體時(shí)代的教學(xué)過程與變化，無論是理論還是案例選擇都偏傳統(tǒng)，部分內(nèi)容與時(shí)代脫節(jié)。例如：一些新型生物工程設(shè)備就已經(jīng)能夠通過移動(dòng)終端實(shí)時(shí)監(jiān)控；一些國外的教材已經(jīng)將課程內(nèi)容與生產(chǎn)企業(yè)密切結(jié)合，可以在課堂講述的同時(shí)，可以實(shí)時(shí)連線附近工廠監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行相關(guān)生產(chǎn)工藝參數(shù)與設(shè)備的教學(xué)指導(dǎo)。

因此，作為教授生物工程專業(yè)的教師，依賴于一本或幾本現(xiàn)成的教材是不行的，教材的編訂永遠(yuǎn)無法跟上科技革命變遷的時(shí)代步伐。授課教師要實(shí)行“網(wǎng)絡(luò)備課”、“終身學(xué)習(xí)”、“24小時(shí)在線”，積極跟蹤行業(yè)的最新動(dòng)態(tài)，將各類熱點(diǎn)資訊穿插入每日的授課內(nèi)容當(dāng)中。還可以利用“微信朋友圈”、“組群內(nèi)推文分享”等自媒體手段與學(xué)生及時(shí)互動(dòng)，啟迪學(xué)生思維和吸引學(xué)生關(guān)注。

總的來說，只有緊跟時(shí)代，以開放負(fù)責(zé)的心態(tài)與時(shí)俱進(jìn)，才能采擷到生動(dòng)精彩的教學(xué)內(nèi)容，才會(huì)使枯燥的理論條塊變得引人入勝，激發(fā)學(xué)生課后探索學(xué)習(xí)的激情，充分達(dá)到專業(yè)教育方式的變革。

2 加強(qiáng)政產(chǎn)學(xué)研合作，開拓教學(xué)資源

生物類專業(yè)就業(yè)難、實(shí)習(xí)難、教學(xué)資源缺乏已成為社會(huì)的共識(shí)，其中原因很多。我們認(rèn)為其中一個(gè)原因就是學(xué)校教育與實(shí)際需求脫節(jié)，造成學(xué)生“在學(xué)校學(xué)的苦，出去用不上”的尷尬局面，這也對學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)信心以及主觀能動(dòng)性造成較大的沖擊[8，9]。要解決這一難題，加強(qiáng)政產(chǎn)學(xué)研合作，樹立開門辦學(xué)思路不失為一個(gè)好辦法。

西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院生物工程系從2003年開始摸索建立政產(chǎn)學(xué)研一體化辦學(xué)模式，走校企合作、產(chǎn)教結(jié)合、教研結(jié)合的道路，把培養(yǎng)人才同完成教學(xué)、科研任務(wù)、企業(yè)生產(chǎn)、政府服務(wù)等需求有機(jī)地結(jié)合起來，朝著“多贏”的目標(biāo)奮斗。例如：2016年，我院承擔(dān)了四川省食藥監(jiān)局關(guān)于四川30個(gè)縣區(qū)的“食品安全示范縣”驗(yàn)收工作；2017和2018年，我院又先后承擔(dān)了四川省環(huán)保廳關(guān)于“環(huán)境污染治理效果跟蹤評(píng)價(jià)”等政府課題。我院就組織大量學(xué)生，參與了課題的問卷調(diào)查、現(xiàn)場采樣、分析檢測等工作。讓學(xué)生能夠切實(shí)感受到專業(yè)學(xué)習(xí)的社會(huì)價(jià)值。

另外，還積極動(dòng)員專業(yè)教師主動(dòng)參與地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，到企業(yè)去找課題，為企業(yè)排難解憂，贏得企業(yè)信賴，建立真正意義上牢不可破的“教學(xué)實(shí)踐實(shí)習(xí)基地”。各類實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，既包括傳統(tǒng)的培訓(xùn)、科研、生產(chǎn)、產(chǎn)品開發(fā)、管理和營銷等各個(gè)環(huán)節(jié)，還將端頭前移，依托“四川省食品質(zhì)量與安全協(xié)同創(chuàng)新中心”和各類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，提前進(jìn)行校內(nèi)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，提前組建實(shí)習(xí)小組，開展校內(nèi)認(rèn)知實(shí)習(xí)和組內(nèi)討論，實(shí)習(xí)小組除指導(dǎo)老師外，還吸納校外人員參與，聘請工程技術(shù)人員兼任實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)教師，簽訂共同遵守的協(xié)議，確保實(shí)習(xí)基地的相對穩(wěn)定與正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

我院目前已建立了包括劍南春集團(tuán)、水井坊集團(tuán)、五糧液集團(tuán)、衛(wèi)生部下屬蓉生集團(tuán)公司、中國科學(xué)院下屬地奧集團(tuán)公司、成都高福記生物公司、通威集團(tuán)、四川光友集團(tuán)公司四川省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、四川省疾控中心、中國計(jì)量測試研究院、四川省營養(yǎng)學(xué)會(huì)等數(shù)十家定點(diǎn)定向掛牌合作實(shí)習(xí)基地。

據(jù)統(tǒng)計(jì)2017年，邀請來自企業(yè)、學(xué)會(huì)的專家，開展了超過30場的專題報(bào)告會(huì)，開拓了學(xué)生的眼界，使學(xué)生初步熟悉來自生產(chǎn)管理第一線的情況，還擴(kuò)大了影響力和知名度?？偟膩碚f，生物工程專業(yè)學(xué)生實(shí)習(xí)和工作均得到相關(guān)單位的一致認(rèn)可，他們認(rèn)為西華大學(xué)生物工程專業(yè)畢業(yè)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)高用起來比較順手，通過幾年的沉淀和鍛煉，一般都能夠晉升道生產(chǎn)管理或者其它關(guān)鍵部門工作，學(xué)生在單位能夠“留得下，用得上，有發(fā)展”，達(dá)到有人單位和學(xué)生雙贏的局面。

3 動(dòng)出擊應(yīng)對產(chǎn)業(yè)升級(jí)，多學(xué)科交叉復(fù)合模式開展生物新工科專業(yè)建設(shè)

生物工程類專業(yè)的學(xué)科背景及產(chǎn)業(yè)門類龐雜，而地方工科院校通常具有食品、農(nóng)業(yè)、機(jī)械、自動(dòng)化、材料等相關(guān)的基礎(chǔ)及應(yīng)用學(xué)科優(yōu)勢，以筆者所在單位-西華大學(xué)為例，進(jìn)行相關(guān)分析，以期探求更具有可操作性的多學(xué)科交叉復(fù)合模式開展生物新工科專業(yè)建設(shè)路徑。

3.1 解決課程設(shè)置偏理化的問題

一般來說，全國生物工程專業(yè)相關(guān)授課教師的學(xué)科背景通常為生物技術(shù)、分子生物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)等理科專業(yè)。發(fā)酵工程、過程控制等工科專業(yè)學(xué)科背景教師較為缺乏，導(dǎo)致了工程類課程設(shè)置不足，少數(shù)已開設(shè)的工程類課程也僅僅涉及理解原理的層面，有嚴(yán)重的理學(xué)傾向[10]。借助新工科的啟示，生物工程專業(yè)要健全工程類知識(shí)的滲透，以工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本，強(qiáng)化工科特色[11]。我校生物工程專業(yè)引入了部分交叉學(xué)科并強(qiáng)化了一定實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，例如：引入《電工技術(shù)》《機(jī)械工程原理》等交叉學(xué)科課程，針對實(shí)踐性較強(qiáng)的課程如《蒸餾酒工藝學(xué)》、《釀造酒工藝學(xué)》等課程，適當(dāng)減少已有相關(guān)成熟設(shè)備和工藝的理論講述，提高生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)課時(shí)比例，將動(dòng)手實(shí)踐、雙創(chuàng)教育貫穿課程體系之中。

3.2 加大投入改進(jìn)教學(xué)場地和設(shè)備，改善課程設(shè)置提升學(xué)生適應(yīng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

我院依托“四川省食品質(zhì)量與安全協(xié)同創(chuàng)新中心”、“四川省發(fā)酵調(diào)味品工程技術(shù)研究中心”等多個(gè)科研和人才研發(fā)平臺(tái)，抓住工程認(rèn)證契機(jī)，從學(xué)校層面和各級(jí)部門爭取了大量經(jīng)費(fèi)，新建了“釀造酒工藝中試實(shí)驗(yàn)室”、“膜分離技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室”、“通氣發(fā)酵設(shè)備實(shí)踐金工實(shí)習(xí)車間”，改變了以往學(xué)生只能觀摩，無法動(dòng)手，使得學(xué)生的在校訓(xùn)練與產(chǎn)業(yè)發(fā)展匹配。

另外，立足傳統(tǒng)工科學(xué)校特點(diǎn)，將全部實(shí)踐教學(xué)涵蓋傳統(tǒng)工程技術(shù)基本金工技能、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、前瞻性實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)業(yè)實(shí)踐等5個(gè)層次的內(nèi)容，并且將精密加工、3D打印、激光技術(shù)、微加工技術(shù)等當(dāng)代前沿的工程技術(shù)與技能納入培訓(xùn)教學(xué)體系中。依托學(xué)校各專業(yè)開展的100多門實(shí)驗(yàn)操作課程充分考慮了實(shí)踐能力的漸次培養(yǎng)與生物工程專業(yè)新工程技術(shù)的結(jié)合。

4 結(jié)語

工程類專業(yè)是現(xiàn)代各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的集成器，其教學(xué)也是一個(gè)不斷完善改進(jìn)、與時(shí)俱進(jìn)的過程[12]。面對經(jīng)濟(jì)“轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效”的新形勢，生物工程專業(yè)應(yīng)當(dāng)肩負(fù)起優(yōu)化行業(yè)整體素質(zhì)，為引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展方向的重任，以迎接新的挑戰(zhàn)，適應(yīng)新的需求。

我們將緊扣為新時(shí)期地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展輸送高素質(zhì)合格“新工科人才”這根主線，強(qiáng)化西華大學(xué)的傳統(tǒng)工科特色，利用學(xué)校多學(xué)科知識(shí)人才密集度高的優(yōu)勢，強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力，主動(dòng)出擊建立合作，把西華大學(xué)生物工程專業(yè)辦成“省內(nèi)一流，國內(nèi)知名”的特色“新工科”。

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作者簡介：張良（1982-），男，西華大學(xué)生物工程學(xué)院副教授，理學(xué)博士，研究方向：食品生物技術(shù)。

李玉鋒（1964-），男，西華大學(xué)生物工程學(xué)院教授，理學(xué)博士，研究方向：食品生物技術(shù)。