摘要：为了培养学生的复杂工程问题解决能力，文章首先阐述了相关背景，然后以盐城师范学院为例，论述了基于复杂工程问题解决能力培养的地方本科院校生物工程专业课程体系重构。

　　关键词：生物工程专业；课程体系；复杂工程问题解决能力；地方本科院校

　　2016年6月，我国成为《华盛顿协议》正式成员，实现了中国工程教育专业与国际的互认，有力地推动了“学生中心，产出导向，持续改进”的国际先进工程教育理念在中国的推广[1]。加入《华盛顿协议》后，就应该按照《华盛顿协议》的要求做好各项工作，尤其是在复杂工程问题解决能力的核心要求上，更要按照与国际标准实质等效的原则培养学生，因此培养学生的复杂工程问题解决能力就成了我国工程教育专业的关注重点[2]。

　　工程教育认证标准中提到的复杂工程问题，指的是复杂的工程问题，而不是复杂工程的问题。国际工程教育认证协会定义了复杂工程问题的7个特征[3]。对于生物工程专业来说，生物产品制造过程中涉及数学、物理、化学、生物学和工程学等多学科交叉知识，而且还需要考虑自然环境、经济利益和社会利益等多方面因素，这与复杂工程问题定义的7个特征相吻合。

　　课程是学校实施教育教学的主要载体，也是培养学生复杂工程问题解决能力的核心途径[4]。近10年来，欧洲工程教育相继实施了H3E(Higher Engineer－ing Education for Europe)计划、E4(Enhancing Engi－neering Education in Europe)计划和TREE(Teaching and Research in Engineering in Europe)计划[5]。其中，E4计划影响最大，提出了创新欧洲工程教育课程体系的实践方案—《创新工程教育课程》。而我国在工科教育专业课程体系方面也进行了大量探索。如天津大学探讨构建了新工科背景下基础、综合、设计、科研、实训五层次的实践教育体系[6]；华东理工大学探索了5M(Mining-Model-Manipulation-Measurement-Manufacture)智能生物制造新工科人才培养体系[7]；厦门大学建立了工科专业“基础—专业—综合”的实验课程体系[8]。

　　地方本科院校由于自身的特点和人才培养目标定位不同于其他高校，其人才培养必然也存在差异，故如何培养地方本科院校工科教育专业学生的复杂工程问题解决能力是十分现实而重要的课题。盐城师范学院(以下简称“学院”)是一所地方本科院校，其生物工程专业2006年批准招生，2010年获得学士学位授予权，2020年获批江苏省一流本科专业建设点和江苏省特色专业，2021年获批国家一流本科专业建设点和江苏省品牌专业(第二期)，2022年获批江苏省产教融合型品牌专业培育点。在长期的专业建设过程中，相关专业不断优化课程体系，聚焦于学生生物工程复杂问题解决能力的培养。基于此，本文拟以学院为例，对基于复杂工程问题解决能力培养的地方本科院校生物工程专业课程体系重构加以探究。

　　一、相关背景

　　(一)地方本科院校生物工程专业复杂工程问题

　　生物工程是以分子生物学、微生物学、遗传学、生物化学和细胞学等理论和技术为基础，结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术，在一定的社会、经济、法律条件下，充分运用生物代谢及分子生物学知识，定向地改造生物或其功能，再通过合适的生物反应器进行大规模的培养，以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能的一门技术。笔者通过检索招聘网站对生物工程从业人员的能力要求，并实地走访江苏省部分生物工程企业，归纳了目前地方本科院校生物工程专业主要面临的复杂工程问题。第一，生物工程上游的复杂工程问题。生物工程上游涉及的复杂工程问题包括通过基因工程获得特定工程菌株，通过细胞工程设计、构建和筛选细胞系，培养基的筛选和优化，细胞株保存，生物反应器的设计，以及核酸分离、分子克隆、基因编辑和基因检测等。第二，生物工程中游的复杂工程问题。生物工程中游涉及的复杂工程问题有细胞大规模培养技术、发酵过程控制与优化、特定生物工艺的设计与产品开发等。第三，生物工程下游的复杂工程问题。生物工程下游涉及的复杂工程问题主要是生物工程产物的分离和纯化，包括活性物质的分离和纯化；功能蛋白分离和纯化制备、产品质量监控、活性分析及方法建立等。

　　(二)地方本科院校生物工程专业原有课程体系现状分析

　　1998年，教育部专业目录经调整后设立生物工程专业，并明确将生物工程专业界定为工科专业。我国于2000年左右出现了一次大规模的高校合并潮，很多地方本科院校便由两所或两所以上的专科学校合并而来，这些高校的生物工程专业大多是在合并以后设立的。而学院作为地方本科院校，工科基础相对薄弱，在相当长的一段时间内，生物工程专业学生都是按照理科思维培养的[9]，在课程体系上，理论课比重较大，综合性工程实践较少，学科交叉融合少，产教结合不紧密，不能满足生物工程新技术、新产业、新业态和新模式的需求，不符合“两性一度”的要求，这导致生物工程专业学生的工程能力欠缺，对生物工程专业复杂工程问题的类型和特征了解甚少，不符合相关企业对学生能力的要求。

　　二、基于复杂工程问题解决能力培养的地方本科院校生物工程专业课程体系重构

　　根据生物工程企业典型岗位对生物工程从业人员的能力要求，结合工程教育认证对工程知识、工程实践能力和工程师素养的要求，以及新工科建设和生物工程专业本科教学质量国家标准要求，学院生物工程专业优化原来培养方案中的“通识课程、专业基础课程、专业课程、创新创业课程、集中实践课程”五个模块，构建了包含工程知识、工程实践、工程师素养“三层次”，专业基础课程、专业课程、交叉课程、实验实践课程、工程师素养课程“五模块”的课程体系，形成了具有地方本科院校生物工程专业特色的课程体系。

　　(一)工程知识层次

　　按照工程教育认证对工程知识的要求，学院优化了原来培养方案中的专业基础课程、专业课程、交叉课程设置。

　　1.专业基础课程模块。如表1所示，新培养方案中专业基础课程模块包括高等数学A1(1)、线性代数A、概率论与数理统计B等数学类课程，无机及分析化学、有机化学、物理化学和化工原理四大化学类课程，还包括工程概论、仪表自动化与控制、普通生物学等课程，共计32学分、528学时。这类课程的开设可以培养学生将数学、自然科学、工程基础和生物工程专业知识用于解决生物改造或产品制造过程中复杂工程问题的能力。

　　2.专业课程模块。专业课程包含专业必修课和专业选修课两个部分。如表2所示，专业必修课总计22学分、368学时，一方面，包括生物学领域的生物化学和微生物学，这些课程对于学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析生物改造或产品制造过程中的复杂工程问题，以获得有效结论具有重要作用；另一方面，包括生物工程领域的细胞工程、基因工程、蛋白质与酶工程、发酵工程、生物反应工程和生物分离工程，这些课程对于培养学生生物工程产业领域上中下游的复杂工程问题解决能力具有决定性作用。

　　如表3所示，专业选修课中设置现代生物制药技术、生物制药工艺学、食品生物技术及加工工艺、食品质量与安全控制等课程，要求每个学生至少修够5个学分，目的是让学生在学习了专业必修课以后，能根据自己的兴趣、就业领域等选择相应课程进一步学习。

　　3.交叉课程模块。生物工程专业涉及数学、化学、生物学等多学科的知识，故要解决生物工程领域复杂工程问题，就需要综合多学科知识。因此，专业设置了交叉课程模块，要求至少选修8个学分，以培养学生综合运用各学科知识解决生物工程实践中复杂工程问题的能力。

　　(二)工程实践层次

　　生物工程是以应用为主的工科专业，要培养学生复杂工程问题解决能力，实验实践环节必须予以加强。工程实践层次包含实验实践课程一个模块，有三种类型，占总学分的30.88%，如表4所示。第一类是专业基础实验课程，包括生物化学实验、微生物学实验、基因工程实验、细胞工程实验等，通过这类课程的开设，可培养学生基本实验动手能力，为今后开展综合工程实践奠定基础，同时为了强化学生对实验基础课的理解，还开设了工程制图与AutoCAD课程、生物工程设备与工厂设计课程，以培养学生对生物工程产业系统、单元或工艺流程的设计能力。第二类是专业综合实践课程，包括发酵工艺综合实训、生物产品分离与纯化综合实训、生物产品综合设计与实践、生产实习等，以培养学生综合利用所学知识解决复杂工程问题的能力。第三类是专业选修实践课程，包括药品质量控制实训、食品加工技术(实践)等，学生可以根据自己的兴趣选课。这类课程要求学生在教师的指导下自己设计实验方案、开展实验和处理实验结果，以培养自身独立开展实验实践的能力。

　　(三)工程师素养层次

　　生物工程的工程师素养层次包括工程师素养课程一个模块，含必修课和选修课两部分。如表5所示，必修课具体开设环境保护概论课程，以培养学生的环保意识，让学生能够理解和评价复杂生物工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响；开设工程师职业道德与责任、安全生产理论与法规、生物工程前沿讲座等课程，这对于学生遵守工程师职业道德规范，开展生物工程项目管理，了解工程与社会的关系及养成终身学习的习惯具有重要意义。

　　此外，为了培养学生的创新精神、创业能力和科研能力，在课程体系中设置了创新创业的全校性选修课，要求每个学生修满3个学分。同时，开展了第二课堂活动，鼓励学生在教师指导下开展创新研究和创业训练工作，不断提高自主学习能力、团队合作能力，提高终身学习的意识，若学生取得创新创业成果可申请学分认定，且至少认定5个学分。

　　三、结语

　　为了保证课程更好地实施，学院设计了校内、校外“双人才培养方案”。校内培养方案注重通识教育和专业基础教育，且理论教学与基础实验实训并重；校外培养方案则突出岗位体验和应用能力培养，以实践教学为主，辅以必要的理论专题教学。同时，积极开展教师队伍建设，充分发挥教师在课程实施中的主体作用[10]。学院打造了一支“专职+兼职”的教师队伍，目前专业共有72名教师，其中兼职教师34人，占比为47.2%，且兼职教师主讲或协同授课26门，兼职教师授课学分占专业课程总学分的比例为39.7%。对于生物工程专业来说，重构的“三层次，五模块”的课程体系贯穿学生培养全过程。学生通过工程知识、工程实践、工程师素养“三层次”，专业基础课程、专业课程、交叉课程、实验实践课程、工程师素养课程“五模块”的课程体系学习，能够培养自身解决复杂生物工程问题的能力，缩短就业适应期，从而更好地服务地方生物工程行业。

　　[1]方贵盛,王红梅.面向工程教育认证的应用型本科专业人才培养方案制定[J].高教学刊,2020(2):85-88,93.

　　[2]朱益波,吴凌天,吴金男,等.应用型本科高校围绕解决生物工程专业复杂工程问题能力培养的课程体系思考与构建[J].生物工程学报,2021,37(9):3383-3396.

　　[3]宁菲菲,李鹏辉.计算机组成原理教学中培养学生解决复杂工程问题能力的探索[J].电脑知识与技术,2019,15(35):13-18.

　　[4]康文怀,王英泽,郝建雄,等.基于应用型人才培养的生物工程专业课程体系研究[J].教育教学论坛,2018(46):152-153.

　　[5]陈乐,王沛民.课程重建,欧洲工程教育改革的启示[J].高等工程教育研究,2006(5):11-16.

　　[6]冯远航,陈涛,财音青格乐,等.新工科背景下生物工程五层次实践教学体系的构建[J].生物工程学报,2020,36(5):1012-1016.

　　[7]王启要,白云鹏,高淑红,等.基于5M的智能生物制造人才培养体系构建:华东理工大学的探索与实践[J].高等工程教育研究,2021(2):111-114,121.

　　[8]郭小玲,陈荣,杜俊鸥,等.高等院校环境科学专业实验课程体系的建设与思考[J].生物工程学报,2021,37(2):696-704.

　　[9]陈永强,韩燕,马立勇.地方本科院校应用型工科人才培养实践教学体系的构建与实践研究[J].现代职业教育,2021(9):100-101.

　　[10]刘兆义,洪敏,杨海潇.产教融合视域下高水平“双师型”教师队伍建设路径探索[J].武汉冶金管理干部学院学报,2022,32(1):42-44.