生物工程專業(yè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探索

汪美鳳,羅小芳,劉曉霞,王宗成,覃佐東

(湖南科技學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院,湖南 永州 425199)

生物工程專業(yè)自2004年招收本科生以來，是湖南科技學(xué)院發(fā)展較快、師資力量較強(qiáng)的一支學(xué)科隊(duì)伍，先后被確定為國家教育部第1類特色專業(yè)、國家綜合改革試點(diǎn)專業(yè)、省“十二五”、“十三五”綜合改革試點(diǎn)專業(yè)，擁有10余個(gè)省部級教學(xué)科研平臺(項(xiàng)目)，其理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)已形成具有地方特色的教學(xué)模式，成為湖南省特色重點(diǎn)學(xué)科之一。盡管生物工程專業(yè)在教學(xué)上取得了一定的成效，但是對于如何建設(shè)生物工程專業(yè)綜合性、研究型、創(chuàng)新性教學(xué)實(shí)驗(yàn)，如何通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生掌握現(xiàn)代儀器設(shè)備的基本理論知識和實(shí)驗(yàn)操作及技能、了解生物工程專業(yè)中最新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識和設(shè)計(jì)思路是一個(gè)新的和重要的教學(xué)研究問題，尤其對于工科學(xué)生，培養(yǎng)其獨(dú)立思考、綜合分析、創(chuàng)新思維和能力十分重要[1-3]。

1 現(xiàn)狀問題與對策研究分析

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是以問題和課題為核心的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，依托大環(huán)境下新工科專業(yè)發(fā)展的需要及本校制定的生物工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案，新增了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課程(2個(gè)學(xué)分，大三下學(xué)期開設(shè))，即在學(xué)生完成了生物學(xué)等專業(yè)核心實(shí)驗(yàn)課程基礎(chǔ)上開設(shè)，旨在調(diào)動學(xué)生的調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，逐漸掌握思考問題、解決問題的方法，提高其創(chuàng)新實(shí)踐的能力、學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及職業(yè)技能，為學(xué)生個(gè)人核心競爭力的形成創(chuàng)造條件[4]。

在生物工程專業(yè)本科綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)過程中，應(yīng)該融入馬克思主義哲學(xué)基本原理，堅(jiān)持探究以唯物論觀點(diǎn)去解釋生物工程中運(yùn)用的現(xiàn)代分析技術(shù)和方法，以矛盾分析法去解決現(xiàn)代生物工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新理念，建立有利于培養(yǎng)本專業(yè)學(xué)生獨(dú)立思考、綜合分析、創(chuàng)新實(shí)踐思維和能力實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[5]。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)核心基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用實(shí)踐與升華，要求學(xué)生利用已學(xué)的專業(yè)理論知識及實(shí)驗(yàn)技能應(yīng)用至創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐上[6]。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課程遵循綜合性、創(chuàng)新性和開放性原則，通過湘南特色資源的綜合利用與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相融合的教學(xué)方式，使學(xué)生了解和掌握生物學(xué)研究中的基本原理、方法和技能以及現(xiàn)代生物科學(xué)研究對本課程的需求[7-8]。

(1)綜合性。結(jié)合生物工程學(xué)科的 "工程產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用技能與理論設(shè)計(jì)、創(chuàng)造融合互生，基礎(chǔ)學(xué)科與工程技術(shù)交叉貫通"三大要素特點(diǎn)[9]，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容應(yīng)包括產(chǎn)品特色原料的提取分離、工藝研究、產(chǎn)品制備等完整實(shí)驗(yàn)流程，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的綜合整體性及設(shè)計(jì)性，在鞏固學(xué)生前期專業(yè)理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識的同時(shí)，又要培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、文獻(xiàn)查詢及論文寫作的能力。

(2)創(chuàng)新性。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需體現(xiàn)生命科學(xué)領(lǐng)域當(dāng)前的發(fā)展熱點(diǎn)和重點(diǎn)及地方特色優(yōu)勢。依托學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)，總結(jié)凝練并提升團(tuán)隊(duì)科研技術(shù)與成果，將科研課題引入創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，科研與教學(xué)共促進(jìn)，教學(xué)推進(jìn)科研，科研反哺支撐教學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)科研與育人的有機(jī)銜接與良性互動，加快建成具有較強(qiáng)社會影響、辦學(xué)特色鮮明的示范性生物工程品牌專業(yè)[10]。

(3)開放性。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相比傳統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式更具主觀能動性、開放性，學(xué)生由灌輸式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為探究式學(xué)習(xí)。教師給定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容框架，學(xué)生以4人分組形式按小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，查文獻(xiàn)資料后制定實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行可性行分析后開展實(shí)驗(yàn)。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，在實(shí)驗(yàn)過程中小組各成員分工協(xié)作，保證每位同學(xué)都能掌握研究內(nèi)容。同時(shí)開放性又體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室的全開放，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要求學(xué)生除了掌握基本的操作技能外，實(shí)驗(yàn)室還做到全開放，為學(xué)生提供進(jìn)行開放式、研究型、創(chuàng)新性研究的場所，學(xué)生可以個(gè)人或小組的形式根據(jù)自己所學(xué)知識、興趣設(shè)計(jì)研究課題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，撰寫研究論文報(bào)告。通過開放式、研究型、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法，提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，在一定程度上也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

2 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與探索

圍繞本校的知識、技能、能力、素養(yǎng)四個(gè)維度人才培養(yǎng)方案，及專業(yè)與生物工程類產(chǎn)業(yè)、專業(yè)教學(xué)過程與生產(chǎn)過程、專業(yè)課程與職業(yè)教育、科研創(chuàng)新與教學(xué)“四個(gè)融合”的專業(yè)人才培養(yǎng)體系，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課程中提供多個(gè)具有地方特色的綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，形成了具有地方特色的產(chǎn)教研融合應(yīng)用型創(chuàng)新性人才培養(yǎng)模式。

根據(jù)地方特色優(yōu)勢，專業(yè)培養(yǎng)需求等特點(diǎn)，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)除了開設(shè)教師設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)外，學(xué)生還可以根據(jù)個(gè)人對生物理論基礎(chǔ)知識的掌握情況、個(gè)人興趣及教師的建議自主選擇一些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)充分展現(xiàn)了新方法在教學(xué)創(chuàng)新改革中的應(yīng)用，從而能更好地引導(dǎo)學(xué)生從基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)過渡到綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生通過自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練掌握必須的專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)名稱見表1。

表1 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)名稱

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)以項(xiàng)目課題的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，具體的實(shí)施要求學(xué)生通過查詢文獻(xiàn)相關(guān)資料確定實(shí)驗(yàn)方案，由教師最后確定最佳實(shí)驗(yàn)方案。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生為主要實(shí)驗(yàn)實(shí)施操作者，教師只給予輔助提示、點(diǎn)評，從而增強(qiáng)了學(xué)生的分析和解決問題、實(shí)際動手操作能力，且加深了學(xué)生與教師的交流與互動。在撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)也有別于傳統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫要求是由教師統(tǒng)一規(guī)定，缺乏學(xué)生的發(fā)展及創(chuàng)造性，學(xué)生為應(yīng)付式的學(xué)習(xí)。而創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)偏向于科研論文的形式，包括國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)。通過撰寫科研論文格式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可為學(xué)生日后走上工作崗位打下一定的科研論文書寫基礎(chǔ)。

3 教學(xué)效果評價(jià)

近3年來，生物工程專業(yè)在教學(xué)名師、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)平臺、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等多個(gè)方面取得顯著成效。學(xué)校每年組織綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的申報(bào)，大學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)課題及項(xiàng)目人數(shù)逐年遞增，主持各類創(chuàng)新課題35項(xiàng)，且獲全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎等省級以上獎勵(lì)34項(xiàng)，其中國家級6項(xiàng)，如2019年獲"互聯(lián)網(wǎng)+"大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽全國金獎一項(xiàng)。同時(shí)學(xué)生參與及發(fā)表的論文年均20余篇，參與申請的國家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利20余項(xiàng)，27名學(xué)生考研深造，部分學(xué)生已成為單位骨干。

4 結(jié)語

在社會發(fā)展的大趨勢下，高技術(shù)型科技人才越發(fā)成為眾多高校和企業(yè)青睞的對象，因此加強(qiáng)本科生的科研實(shí)踐能力是重中之重。建立創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系有利于推動本校實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的優(yōu)化整合、開放共享利用，并有助于支撐生物類專業(yè)本科生的課外科技研究創(chuàng)新項(xiàng)目與畢業(yè)論文等工作，對提升大學(xué)生科技競賽水平、科研能力及綜合素質(zhì)的整體提高有著重要的作用，因而引導(dǎo)大學(xué)生積極主動參與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)十分必要。