以教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為學(xué)科競賽管理平臺的教學(xué)改革探索

陳偉釗，莫蓓莘，胡章立，汪安泰，鄧 利

（深圳大學(xué)生命與海洋科學(xué)學(xué)院生命與海洋科學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，廣東深圳 518060）

0 引言

進(jìn)入21 世紀(jì)以來，生命科學(xué)研究取得了一系列突破，迅猛發(fā)展的生命科學(xué)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)對創(chuàng)新人才的需求與日俱增。如何培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才，成為擺在生命科學(xué)領(lǐng)域教育者面前的一道難題。參加學(xué)科競賽可以有效地提升學(xué)生的創(chuàng)新能力及綜合知識水平，已成為教育者們的共識［1-3］。生命科學(xué)相關(guān)學(xué)科發(fā)展迅速，知識更新快，而學(xué)科競賽本身具備緊追學(xué)科前沿?zé)狳c(diǎn)的特點(diǎn)，更使其成為傳統(tǒng)教學(xué)手段的必要補(bǔ)充。

如何更好地管理、組織、開展好學(xué)科競賽，使學(xué)科競賽更有效地提升大學(xué)生的創(chuàng)新能力，是教學(xué)單位普遍關(guān)注的問題［4］。目前國內(nèi)高校對學(xué)科競賽的管理日益重視，制度建設(shè)普遍成體系，但由于管理平臺未能有效持續(xù)進(jìn)行支持，參賽團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)難以傳承，學(xué)生競賽成績難以大幅度提升。本文以教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為管理平臺對競賽組織管理進(jìn)行了積極的探索，組織參與6 項(xiàng)生命科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的競賽皆獲得佳績，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)上取得了較好的成效，教學(xué)改革成果顯著。

1 學(xué)科競賽在生命科學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用

生命科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是生命科學(xué)研究探索的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的生命科學(xué)人才培養(yǎng)，以傳授知識與經(jīng)驗(yàn)為主，特別在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，僅按照教學(xué)大綱限定的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課傳授知識，內(nèi)容更新緩慢，無法追蹤學(xué)科前沿?zé)狳c(diǎn)。目前傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在如下不足：①學(xué)生學(xué)習(xí)模式一般為集中型課堂式教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)格按照教學(xué)大綱安排，所有學(xué)生進(jìn)度一樣；②即使部分課程開設(shè)有少量的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，也是按照老師指定的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，自主創(chuàng)新性不足；③實(shí)驗(yàn)中心開設(shè)的各門實(shí)驗(yàn)課之間聯(lián)系不緊密，無法形成跨學(xué)科、多學(xué)科交叉的學(xué)習(xí)體系，僅靠傳統(tǒng)課堂教學(xué)，難以培養(yǎng)緊跟時(shí)代步伐的創(chuàng)新人才。這與培養(yǎng)高質(zhì)量復(fù)合型人才的目標(biāo)存在很大的差距，因此急需在日常的課程教學(xué)之外發(fā)展其他的教學(xué)教育手段，達(dá)到培養(yǎng)復(fù)合型優(yōu)秀人才的目的［5］。

與此同時(shí)，現(xiàn)在大學(xué)校園已經(jīng)進(jìn)入“90 后”“00后”時(shí)代。新時(shí)代的大學(xué)生有一些新的特點(diǎn)，他們對新鮮事物充滿熱情，熱愛挑戰(zhàn)，但不喜歡古板、教條化的說教。因此也更加迫切需要開發(fā)新的教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新人才的目的。學(xué)科競賽因其含有競爭及類似“對抗”的屬性，能夠激發(fā)年輕人的斗志，因此，有效地利用學(xué)科競賽，可以更好地開展教學(xué)。

通過開展學(xué)科競賽，以學(xué)生為主導(dǎo)，全面改革人才培養(yǎng)方式：①改變學(xué)生學(xué)習(xí)模式。在集中型課堂式教學(xué)基礎(chǔ)上，以具體競賽為基準(zhǔn)，進(jìn)行目標(biāo)導(dǎo)向性學(xué)習(xí)，充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。②改變學(xué)生由同一專業(yè)組隊(duì)學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)模式，將不同專業(yè)學(xué)生組合起來，形成跨學(xué)科、多學(xué)科交叉的學(xué)習(xí)體系。③改變學(xué)生只進(jìn)行知識學(xué)習(xí)或者實(shí)驗(yàn)操作的單一學(xué)習(xí)模式，以展現(xiàn)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，全面發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力。

2 以教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為學(xué)科競賽管理平臺的優(yōu)勢

實(shí)驗(yàn)中心擁有大量實(shí)驗(yàn)室資源，實(shí)驗(yàn)技術(shù)崗教師可長期穩(wěn)定組織競賽，以教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心作為學(xué)科競賽的綜合管理平臺，有利于集中利用實(shí)驗(yàn)中心資源，有利于學(xué)科競賽組織的有序傳承，有利于學(xué)科競賽與實(shí)驗(yàn)中心的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃、創(chuàng)新短課及聚徒教學(xué)內(nèi)容的相互轉(zhuǎn)化（見圖1）。

圖1 實(shí)驗(yàn)中心在競賽組織管理中的作用

2.1 有效利用實(shí)驗(yàn)室資源

生命科學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)室是人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、知識創(chuàng)新的基地。生命科學(xué)相關(guān)的學(xué)科競賽基本上都是建立在實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上。充足的實(shí)驗(yàn)空間和精良的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是獲得競賽成績的前提條件［6］。以往學(xué)生參加學(xué)科競賽時(shí)，只能由指導(dǎo)老師提供實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)常存在資源不足等問題。部分年輕老師有精力有激情，愿意指導(dǎo)學(xué)科競賽，但經(jīng)常因?yàn)槿狈?shí)驗(yàn)場地而無法施展；而現(xiàn)在學(xué)科競賽通常強(qiáng)調(diào)跨專業(yè)、跨學(xué)科等多層次融合，指導(dǎo)教師個(gè)人固定的實(shí)驗(yàn)場地及固定的設(shè)備也常常難以滿足競賽需求。

生命與海洋科學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心成立于2006 年，于2007 年獲評為“廣東省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。中心擁有本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室21 間，總面積約2 000 m2，教學(xué)設(shè)備總值3 000 余萬元。為進(jìn)一步支持學(xué)科競賽，實(shí)驗(yàn)中心專門建設(shè)了學(xué)科競賽專用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，為挑戰(zhàn)杯競賽團(tuán)隊(duì)、iGEM（國際基因工程機(jī)器大賽）團(tuán)隊(duì)等參與學(xué)科競賽的團(tuán)隊(duì)提供穩(wěn)定的場地和設(shè)備支持。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中心所有教學(xué)實(shí)驗(yàn)室及儀器設(shè)備24 h 向參賽本科生開放，學(xué)院各課題組科研實(shí)驗(yàn)室及大型儀器公共平臺也可通過競賽指導(dǎo)老師預(yù)約使用。以實(shí)驗(yàn)中心為組織管理平臺在實(shí)驗(yàn)室資源的保障方面優(yōu)勢明顯［7］。

2.2 統(tǒng)一組織管理，使學(xué)科競賽常態(tài)化、系列化、品牌化

各類兄弟院校開展學(xué)科競賽時(shí)，其競賽指導(dǎo)老師及競賽組織者一般以科研小組或教師個(gè)人為主，這種指導(dǎo)方式存在的主要問題是過于依賴科研小組或者老師個(gè)人的科研基礎(chǔ)，因此在指導(dǎo)1～2 次之后，由于無法重復(fù)利用現(xiàn)有科研優(yōu)勢，導(dǎo)師便對指導(dǎo)競賽失去興趣。此外，現(xiàn)在高校重科研的評價(jià)機(jī)制也使老師們動(dòng)力不足。這些因素都導(dǎo)致競賽團(tuán)隊(duì)無法延續(xù)與傳承，競賽組織不可持續(xù)。因此，導(dǎo)致教師對競賽的指導(dǎo)的寶貴經(jīng)驗(yàn)難以積累沉淀，無法形成理論體系，指導(dǎo)水平難以提高［8］。

以教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心作為學(xué)生參與競賽的硬件支持和組織管理平臺，有利于建立長效的競賽組織機(jī)制，將學(xué)科競賽常態(tài)化、系列化、品牌化。穩(wěn)定的傳承為競賽獲取佳績起到堅(jiān)實(shí)的支撐作用。以實(shí)驗(yàn)中心為競賽組織平臺，將各項(xiàng)競賽的經(jīng)費(fèi)進(jìn)行統(tǒng)一管理。項(xiàng)目的組織申報(bào)與運(yùn)行管理，甚至競賽隊(duì)伍的招新宣講、招新選拔、基礎(chǔ)技能培訓(xùn)都由實(shí)驗(yàn)中心技術(shù)崗專職教師負(fù)責(zé)。實(shí)驗(yàn)中心在保障學(xué)院各專業(yè)的本科必修實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)上，已成為學(xué)科競賽指導(dǎo)老師和參賽學(xué)生對接的平臺。

以iGEM競賽為例，實(shí)驗(yàn)中心由技術(shù)崗專職教師擔(dān)任第一指導(dǎo)老師并負(fù)責(zé)組建參賽團(tuán)隊(duì)，包括隊(duì)伍注冊、招新宣講、參賽隊(duì)員選拔、技能培訓(xùn)等，學(xué)生自主選定競賽題目后，尋找與該項(xiàng)目研究內(nèi)容相近的教授合作指導(dǎo)，后續(xù)指導(dǎo)教師發(fā)生更換也不影響團(tuán)隊(duì)的正常運(yùn)行；挑戰(zhàn)杯團(tuán)隊(duì)也由實(shí)驗(yàn)中心技術(shù)崗老師組織并帶隊(duì)指導(dǎo)，歷年來參與指導(dǎo)的老師有數(shù)十位，連續(xù)獲得國家級挑戰(zhàn)杯“累計(jì)創(chuàng)新獎(jiǎng)”銀獎(jiǎng)2 項(xiàng)、銅獎(jiǎng)1 項(xiàng)。持續(xù)多年的競賽成果產(chǎn)出，充分證明基于教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的管理模式可保障參賽隊(duì)伍的傳承和參賽項(xiàng)目的質(zhì)量。

2.3 競賽成果與實(shí)驗(yàn)課程的相互轉(zhuǎn)化，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程改革

（1）將競賽成果轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課。我院目前必修的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程體系包括“基礎(chǔ)生物學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”“細(xì)胞與遺傳創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”“生化與分子生物學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”等課程，在實(shí)驗(yàn)中心組織下，以優(yōu)秀學(xué)科競賽項(xiàng)目為來源，充分利用其研究前沿、技術(shù)先進(jìn)的特點(diǎn)，用以輔助設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)現(xiàn)了以綜合型實(shí)驗(yàn)取代單一型實(shí)驗(yàn)，以創(chuàng)新型項(xiàng)目取代驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的教改目的［9］。轉(zhuǎn)化后的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程具有一定的復(fù)雜性和綜合性，同時(shí)具有較高的創(chuàng)新性［10］。

例如實(shí)驗(yàn)中心汪安泰老師將挑戰(zhàn)杯全國二等獎(jiǎng)項(xiàng)目“水螅3 新種1 新紀(jì)錄種與應(yīng)用技術(shù)研究”“三種單腸目渦蟲個(gè)體發(fā)育與其分類性質(zhì)”、全國挑戰(zhàn)杯一等獎(jiǎng)項(xiàng)目“中國渦蟲三腸目1 新紀(jì)錄科1 新種及單腸目3 新種”中所用到的創(chuàng)新思維與研究技術(shù)整理成為“水螅渦蟲創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)講義”，用于面向生物科學(xué)、生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生開設(shè)必修的“基礎(chǔ)生物學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”課程中，以水螅、渦蟲的分類鑒定為課程考核內(nèi)容，取得了較好的教育效果。通過數(shù)年調(diào)整與修改，以“講義”為藍(lán)本不斷實(shí)踐和優(yōu)化，最后編輯出版了實(shí)驗(yàn)課教材《動(dòng)物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》，成功地實(shí)現(xiàn)了學(xué)科競賽成果與課程的相互轉(zhuǎn)化。

（2）將競賽成果轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新研究短課及創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。優(yōu)秀的競賽項(xiàng)目涵蓋了學(xué)科前沿方向，也是將多門課程知識綜合應(yīng)用的過程。依據(jù)學(xué)科競賽項(xiàng)目實(shí)踐過程中得到的經(jīng)驗(yàn)，提煉內(nèi)容并建成“植物生物多樣性研究”“文獻(xiàn)查閱與論文寫作”“渦蟲類系統(tǒng)發(fā)生分析技術(shù)”“植物小RNA研究進(jìn)展”“渦蟲生物多樣性研究方法”等創(chuàng)新短課，這些創(chuàng)新短課的開設(shè)為學(xué)生提供觸及科研前沿的機(jī)會(huì)，對學(xué)生的創(chuàng)新意識、科研思維的提升產(chǎn)生了積極影響，也為下一步培訓(xùn)參與競賽的學(xué)生打下基礎(chǔ)。

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目主要用課外時(shí)間完成，需提交研究論文、成果實(shí)物和項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告書，然后通過答辯對項(xiàng)目進(jìn)行評定，這與學(xué)科競賽的評比過程類似，因此開展學(xué)科競賽可以為大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的申報(bào)與立項(xiàng)奠定基礎(chǔ)。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目反過來可以促進(jìn)競賽的開展［11］。學(xué)生的多項(xiàng)競賽成果被提煉補(bǔ)充到創(chuàng)新短課，同時(shí)，使后續(xù)學(xué)生的研究課題獲得拓展與深入，促進(jìn)了大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的申請與立項(xiàng)，為下一屆競賽積累基礎(chǔ)。競賽成果轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新研究短課及創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，賽教融合，師生協(xié)同提高，顯示了教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為管理平臺的優(yōu)越性與高效性。

（3）學(xué)科競賽與聚徒教學(xué)相互促進(jìn)。聚徒教學(xué)是以“師徒”模式進(jìn)行教學(xué)組織和知識傳授的新型教學(xué)模式［12］。這種教學(xué)模式很適合學(xué)科競賽的組隊(duì)的特點(diǎn)，反過來，學(xué)科競賽的成果也可以作為聚徒教學(xué)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)競賽成果和創(chuàng)新教育模式的相互融合。

實(shí)驗(yàn)中心組織，其他老師共同指導(dǎo)的聚徒教學(xué)團(tuán)隊(duì)，每年招收約30 位同學(xué)，分別組織了單腸目、三腸目、大口蟲目、原卵黃目等渦蟲生物多樣性研究多個(gè)聚徒教學(xué)項(xiàng)目。這些項(xiàng)目以“挑戰(zhàn)杯”競賽成果為基礎(chǔ)，在渦蟲的分類、鑒定上進(jìn)行深入研究。研究結(jié)果反過來也促進(jìn)了學(xué)生參加競賽。參加聚徒教學(xué)的本科生經(jīng)過近5 年的努力，編撰了《大口渦蟲鑒定手冊》《多腸目渦蟲鑒定手冊》《杰氏渦蟲屬物種鑒定手冊》《海棲三腸目渦蟲鑒定手冊》《達(dá)氏科動(dòng)物鑒定手冊》《巨吻亞目渦蟲鑒定手冊》等重要的教學(xué)科研輔助材料。學(xué)生的競賽成果促進(jìn)了聚徒教學(xué)向縱深拓展，競賽成績的展現(xiàn)，激勵(lì)了更多優(yōu)秀學(xué)生加盟聚徒教學(xué)活動(dòng)，形成了學(xué)科競賽與聚徒教學(xué)協(xié)同提升與良性循環(huán)的人才培養(yǎng)體系。

2.4 競賽與實(shí)驗(yàn)課教改相結(jié)合，促進(jìn)教師教研教學(xué)能力提升

傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不夠，而參與學(xué)科競賽帶來的師生合作、課題探究、競賽挑戰(zhàn)能形成師生互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，同時(shí)還促進(jìn)教師知識結(jié)構(gòu)、思維模式及教學(xué)觀念更新，提升教師的教學(xué)教研能力［13］。通過賽教融合新模式的實(shí)施，實(shí)驗(yàn)中心教師近10 年主持了13 項(xiàng)與實(shí)驗(yàn)課及競賽相關(guān)的教改項(xiàng)目，發(fā)表17 篇相關(guān)的教改論文。

3 教學(xué)改革獲得的成果

在實(shí)驗(yàn)中心的組織下，學(xué)生近10 年來參加6 項(xiàng)學(xué)科競賽，獲得國際級獎(jiǎng)項(xiàng)10 項(xiàng)，國家級獎(jiǎng)項(xiàng)38 項(xiàng)，省級獎(jiǎng)項(xiàng)26 項(xiàng)，參加的各項(xiàng)競賽全部獲得過最高等級獎(jiǎng)項(xiàng)，取得了豐碩成果。

實(shí)驗(yàn)中心以國際競賽“iGEM”及“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品大賽為品牌，國際基因工程機(jī)器大賽（iGEM）是國際頂級大學(xué)生科技賽事，具有廣泛的國際影響力［14］。全球最為知名的大學(xué)例如哈佛、MIT、斯坦福等均參賽，國內(nèi)的清華、北大等“雙一流”高校幾乎全部派出隊(duì)伍參賽［15］。實(shí)驗(yàn)中心組織的深大iGEM競賽團(tuán)隊(duì)歷年來參賽累計(jì)獲得5 金1 銅、3 項(xiàng)單項(xiàng)獎(jiǎng)及5 項(xiàng)單項(xiàng)提名，2018 年更是獲得了本科生全球第三名（Second Runner-up）的佳績（見圖2）；“挑戰(zhàn)杯”參賽累計(jì)斬獲全國特等獎(jiǎng)1 項(xiàng)（為深圳大學(xué)目前所獲的唯一特等獎(jiǎng)），一等獎(jiǎng)4 項(xiàng)、二等獎(jiǎng)5 項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3 項(xiàng)，累進(jìn)創(chuàng)新獎(jiǎng)銀獎(jiǎng)2 項(xiàng)、銅獎(jiǎng)1 項(xiàng)；省級獎(jiǎng)項(xiàng)14 項(xiàng)。此外，在全國大學(xué)生生命科學(xué)競賽、全國大學(xué)生生命科學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國大學(xué)生基因應(yīng)用創(chuàng)意大賽、廣東省生物化學(xué)技能大賽中均獲得最高等級獎(jiǎng)項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)中心多次獲評為競賽優(yōu)秀組織單位。

圖2 深圳大學(xué)iGEM競賽團(tuán)隊(duì)在美國波士頓獲獎(jiǎng)

實(shí)驗(yàn)中心老師指導(dǎo)的“動(dòng)物新物種探索”挑戰(zhàn)杯團(tuán)隊(duì)，依托競賽成果已發(fā)表本科生為第一作者的學(xué)術(shù)論文70 余篇，其中20 余篇為SCI 收錄論文，該團(tuán)隊(duì)2014 年被評為“大學(xué)生‘小平科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)’”。

本項(xiàng)目所獲得的學(xué)科競賽成績也被南方都市報(bào)、深圳特區(qū)報(bào)、晶報(bào)、深圳電視臺、搜狐等多家媒體報(bào)導(dǎo)；國內(nèi)外十幾所高校到校交流iGEM及挑戰(zhàn)杯競賽參賽經(jīng)驗(yàn)。媒體的報(bào)道及兄弟院校的關(guān)注認(rèn)可，表明創(chuàng)新性人才培養(yǎng)成就得到社會(huì)各界的廣泛肯定。

4 結(jié)語

經(jīng)過多年實(shí)踐，表明了以教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為競賽管理平臺，可以有效利用實(shí)驗(yàn)室資源，保障學(xué)科競賽團(tuán)隊(duì)相關(guān)管理組織經(jīng)驗(yàn)的傳承，能有效將學(xué)科競賽資源與各類實(shí)驗(yàn)課程有效整合，相互轉(zhuǎn)化，相互促進(jìn)。深圳大學(xué)作為地方院校，師資及生源與老牌名校存在一定的差距，但我院學(xué)生在iGEM 競賽及挑戰(zhàn)杯競賽等一系列重大學(xué)科競賽中獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)等級及數(shù)量與名校相比毫不遜色。這體現(xiàn)了以教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為平臺管理的優(yōu)勢，也為地方院校如何集中力量有效管理組織學(xué)科競賽提供了積極的參考。