生物技術專業(yè)實驗教學中大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探究

孫美艷 李大鵬 張磊

摘? 要：生物技術產(chǎn)業(yè)是目前發(fā)展最為迅速的朝陽產(chǎn)業(yè)，生物技術產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展亟須具有創(chuàng)新能力的生物技術專門人才。生物技術是一門綜合性、實踐性學科，實驗教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效途徑。目前生物技術專業(yè)實驗教學的實驗內(nèi)容設計及考核方式等方面存在諸多問題，不利于學生實踐技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學生就業(yè)后不能滿足企業(yè)的需求，因而急需對生物技術專業(yè)的實驗課程體系進行改革。本研究結(jié)合現(xiàn)階段生物技術實驗教學存在的問題和本校生物技術專業(yè)的特點，對生物技術實驗課程改革提出了一系列意見和建議，旨在培養(yǎng)生物技術創(chuàng)新型綜合人才。

關鍵詞：生物技術;實驗教學;創(chuàng)新能力

中圖分類號：G640? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2021）14-0158-03

21世紀是生物技術的世紀，生物技術是當前發(fā)展最為迅速的高精尖產(chǎn)業(yè)之一。作為一門新興的綜合性學科，生物技術發(fā)展迅猛，尚有很多亟待拓展的研究領域。創(chuàng)新能力是21世紀人才基本的必備素質(zhì)，也是決定我國科技競爭力強弱的一項重要指標 [1]，生物技術的快速發(fā)展擴大了創(chuàng)新型生物技術人才的缺口。生物技術是具有很強的創(chuàng)造性和實踐性的學科，實驗教學在生物技術專業(yè)人才培養(yǎng)中占據(jù)著舉足輕重的地位，對在實驗教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力至關重要，也是提高本專業(yè)教學質(zhì)量及水平的關鍵環(huán)節(jié) [2]。本研究通過探索生物技術專業(yè)實驗教學中創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標和方法，構建了創(chuàng)新實驗教學體系，旨在培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型生物技術人才。

一、生物技術實驗教學現(xiàn)狀

生物技術是一門綜合學科，涉及內(nèi)容廣泛，發(fā)展日新月異。生物技術人才培養(yǎng)目標不僅是學生掌握生物技術的理論知識，更重要的是要具備優(yōu)異的實踐技能和創(chuàng)新能力，而實驗教學是培養(yǎng)這一能力的主要途徑 [3-4]。

目前，大多數(shù)院校的生物技術實驗教學存在如下問題：1. 實驗課內(nèi)容設置依附于理論課，各自相對獨立，缺乏系統(tǒng)性。實驗課程的獨立設置，不利于各課程的交叉融合，常會造成同一實驗內(nèi)容的重復。這不僅造成了實驗教學資源的浪費，也不利于學生系統(tǒng)性學習生物技術實驗技能;2. 實驗課在內(nèi)容設定上多為驗證性實驗，設計性實驗和綜合性實驗所占比例較小;3. 實踐教學缺乏有效的考評機制，學生學習積極性不高。與理論教學不同，學生的實驗課表現(xiàn)很難量化，大多只是根據(jù)學生實驗課出勤率、實驗報告書寫情況等判定實驗成績，很難看出學生實踐能力的真實水平，即便實驗操作考試也很難考查學生綜合的實踐技能和創(chuàng)新能力;4. 缺少科研能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)，在校本科生科研能力弱，缺乏系統(tǒng)的科研思維;5. 實驗課內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)實踐嚴重脫節(jié)，學生理論聯(lián)系實踐能力差。學生實驗課使用的實驗儀器較為基礎，與科研機構、生物醫(yī)藥企業(yè)的儀器及實驗環(huán)境相差較大，實驗課上接觸的內(nèi)容與科研及生產(chǎn)實際差距也較大，導致學生進入科研及生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)后很難學以致用、融會貫通。因此，為實現(xiàn)生物技術人才培養(yǎng)目標，滿足生物技術行業(yè)對人才的需求，在生物技術專業(yè)教學中進行實驗教學改革，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力至關重要。

二、創(chuàng)新型生物技術實驗教學體系的建立

（一）建立生物技術創(chuàng)新實踐基地

吉林醫(yī)藥學院檢驗學院于2011年創(chuàng)立了生物技術專業(yè)，開設課程包括基礎醫(yī)學及臨床醫(yī)學概要、醫(yī)學檢驗課程及其他多門生物技術專業(yè)課程，本校的生物技術學生專業(yè)具有醫(yī)學背景，具備一定的醫(yī)學專業(yè)知識，學生的理論知識儲備有利于將來從事體外診斷及生物醫(yī)學的相關研究。檢驗學院擁有省科技廳重點實驗室“抗體工程協(xié)同創(chuàng)新中心”，擁有省中醫(yī)藥管理局二級實驗室“中藥細胞生物學實驗室”和校級科研平臺“分子診斷工程研究中心”兩個科研平臺，我院還是“省級實驗教學示范中心”。

2019年9月，在這些平臺的支持和輔助下，根據(jù)本院的生物技術特色建立了生物技術創(chuàng)新實踐基地，聘請生物技術教研室及抗體中心的博士教師作為學生導師，以導師科研課題為基礎，成立生物技術創(chuàng)新課外科技活動小組，以學生自主管理為主，導師指導為輔，開展課外科技研究活動，培養(yǎng)學生的科研思維和創(chuàng)新能力，學生在參加科研小組的同時逐步完成自己的畢業(yè)設計。也可以科技活動小組為單位，組織學生積極參加國家、省、市及學校舉辦的各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽，提升大學生的創(chuàng)新能力。經(jīng)過一年多的實踐，科研活動小組獲得了令人矚目的成績，學生以第一作者發(fā)表國家級以上論文8篇，獲得各級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)獎項15項。

（二）實現(xiàn)生物技術實驗的分層次教學

將各類專業(yè)課的實驗內(nèi)容分為驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三類，增加綜合性實驗和設計性實驗的比例。將基因工程、發(fā)酵工程、細胞工程、蛋白質(zhì)工程等課程的實驗內(nèi)容綜合成一門生物技術技能訓練實驗課程，以基因工程為主線，將目的基因的獲得、重組載體的構建、目標蛋白的表達及純化、基因工程產(chǎn)物的發(fā)酵培養(yǎng)等內(nèi)容貫穿成一個大實驗，集中實驗課時，使學生可以完整、系統(tǒng)地掌握生物技術基本實驗技能，由淺入深地培養(yǎng)學生的綜合實踐能力。

設計性實驗是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的最好形式，可以在綜合性實驗之后開設。在設計性實驗中，教師給出幾個可選的題目，由學生自選題目，建立實驗小組，以已經(jīng)學過的生物技術理論知識為基礎，通過自主查閱資料，設計實驗方案，經(jīng)指導老師審核通過后進行實驗操作。在實驗操作中遇到的問題，學生可以通過查閱資料、請教老師等途徑自行解決，分析最終得到的實驗結(jié)果，判斷實驗成功與否，評估實驗的影響因素等，都需要學生自己分析。通過設計性實驗，學生能夠掌握信息檢索、資料加工等科研方法，鍛煉學生分析、解決問題的能力，很好地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

設計性實驗的教學應貫徹“開放性”的原則，即內(nèi)容開放和結(jié)果開放，學生自己選擇時間完成實驗內(nèi)容，實驗沒有固定的結(jié)果，根據(jù)學生的設計和實驗條件進行摸索，同一實驗內(nèi)容可以有不同的結(jié)果。通過分層次的實驗教學，各學科的實驗內(nèi)容得到了有機融合，訓練了學生對生物技術實踐技能的整體認知，培養(yǎng)了學生的實踐能力及創(chuàng)新能力 [5]。

（三）強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的考評和激勵機制

合理的考評及激勵機制是學生取得良好學習效果的制度保障，在創(chuàng)新型實驗改革中建立適宜的考核及激勵機制有利于對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。采取多元化的考核方法，將形成性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合，將學生設計性實驗的成果、發(fā)表的論文、發(fā)明專利、畢業(yè)設計等創(chuàng)新成果進行綜合考核。同時，設立“創(chuàng)新學分”，鼓勵學生創(chuàng)新學習。在創(chuàng)新實踐教學中，指導老師對學生進行全面指導，并緊密結(jié)合相關課程，從理論到實踐，引導學生理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W思維和科學態(tài)度，促使學生逐步形成自主設計實驗的能力，從而取得創(chuàng)新成果，根據(jù)創(chuàng)新結(jié)果獲得相應創(chuàng)新學分。創(chuàng)新學分的評判因子包括：1. 根據(jù)創(chuàng)新成果或獎項等級，分為國家級、省級、市級、校級、學院級，分別計50分、30分、15分、10分、5分來給予相應創(chuàng)新學分，設定激勵標準;2. 根據(jù)學生參加創(chuàng)新活動次數(shù)及活動表現(xiàn)給予相應創(chuàng)新學分。

（四）采用多種教學方法，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

針對生物技術專業(yè)課的綜合性、實踐性、前沿性的特點，在實驗教學中不斷探索新的教學方法，在授課中適時使用在線課堂、微課、虛擬仿真等新型教學模式，建立課前線上預習和自測，課后線上討論和測評等方式，提升學生的自主學習能力和創(chuàng)新能力。

（五）充分發(fā)揮“本科生導師制”的積極作用

建立本科生導師制，安排生物技術教研室和抗體體中心老師作為導師，在學生選課、設計性實驗、科學活動小組及科研實驗等方面，起到指導及監(jiān)督作用。把“教書”和“育人”有機結(jié)合，導師不僅要督促和指導學生的實驗學習過程，也要關心學生的生活和身心發(fā)展，引導學生樹立正確的人生觀和價值觀。實施創(chuàng)新學分制的目的是優(yōu)化學生個性化培養(yǎng)，而個性又是創(chuàng)新的基礎。因此，本科生導師制是創(chuàng)新學分制實施的保障，對學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要作用。

三、結(jié)語

創(chuàng)新能力是新世紀人才的必備素質(zhì)，高等學?，F(xiàn)階段的主要任務就是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才?；谏锛夹g在世界科技及經(jīng)濟發(fā)展中的重要作用，培養(yǎng)生物技術專業(yè)創(chuàng)新人才是現(xiàn)階段生物技術人才培養(yǎng)的重中之重，這就需要進行生物技術實驗課程的創(chuàng)新性改革。實驗教學的創(chuàng)新改革是提高生物技術專業(yè)教學水平及質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)，能夠強化學生的實踐技能，培養(yǎng)學生觀察、分析、解決問題的能力，增強學生的探索精神和科研思維;能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新應用能力，造就創(chuàng)新型人才。本研究通過不斷挖掘及充分利用學院現(xiàn)有科研平臺和教學資源，改革傳統(tǒng)的實驗教學模式，構建和完善創(chuàng)新型實驗教學體系，旨在充分發(fā)掘?qū)W生創(chuàng)新潛能，造就高素質(zhì)的創(chuàng)新型生物技術人才。

參考文獻：

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[3] 廖蓉. 談實施大學生創(chuàng)新性實驗計劃對高校學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備，2011（03）：122-124.

[4] 劉寧寧. 本碩階段學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系銜接現(xiàn)狀及其成效研究[J]. 現(xiàn)代教育管理，2019（01）：108-113.

[5] 王清亮，任恒峰. 基于興趣驅(qū)動和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗教學改革：以近代物理實驗教學為例[J]. 教書育人：高教論壇，2020（07）：87-89.

（責任編輯：汪旦旦）