生物工程專業(yè)實踐教學與科研相融合的創(chuàng)新教學模式探索

高兆建 張建萍 張傳麗 范曉博 周金偉 張娜 孫會剛

摘要?以徐州工程學院生物工程專業(yè)為例，提出了“實踐教學與科研相融合”的教學模式，充分利用科研項目的先進性、創(chuàng)新性等特點，將科研融入實踐教學中;探討了科研融于實踐教學的教學模式，并提出了具體保障有效融合的措施。通過不斷改革探索和總結(jié)創(chuàng)新，科研與教學融合的教學模式顯著提高了學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

關鍵詞?教學模式;實踐教學;教學科研融合;生物工程

中圖分類號?S-01?文獻標識碼?A?文章編號?0517-6611（2021）09-0273-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.09.074

Abstract?Taking the bioengineering specialty of Xuzhou Institute of Technology as an example， the teaching mode of “integration of practice teaching and research” was put forward. Taking full advantage of the advanced nature and innovation of scientific research projects， the research was integrated into practical teaching. The teaching mode of integrating scientific research into practical teaching was discussed， and specific measures for effective integration were put forward. Through continuous reform， exploration， summary and innovation， the teaching mode of integration of scientific research and teaching had significantly improved students comprehensive quality and innovation ability.

Key words?Teaching mode;Practical teaching;Integration of teaching and scientific research;Bioengineering

生物工程是以生物學理論和技術為基礎，由多學科交叉形成的理論與實踐并重的綜合性新興學科[1]。隨著社會進步和科技發(fā)展，新技術、新方法的不斷涌現(xiàn)，生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展突飛猛進。生物工程專業(yè)是生命科學和工程學結(jié)合的我國重點發(fā)展的高新技術專業(yè)之一，作為一個以培養(yǎng)高水平工程技術人員為目標的極具發(fā)展前景的工科專業(yè)，實踐教學在整個教學過程中占有至關重要的地位，優(yōu)良的實踐教學是培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)優(yōu)秀人才的重要途徑，是辦好生物工程專業(yè)的必需條件和根本保證[2]。因此，實踐教學模式和內(nèi)容的改革優(yōu)化就顯得非常迫切和必要。

傳統(tǒng)生物工程理論與實驗教學體系在科學性、規(guī)范性、嚴謹性、系統(tǒng)性等方面有著優(yōu)良特點，但存在強調(diào)理論內(nèi)容，而實踐不夠充分，重視知識傳授，而綜合素質(zhì)培養(yǎng)不足的問題[3]，特別是沒有充分重視和強調(diào)學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和個體發(fā)展，從而導致學生的創(chuàng)新思維不能充分發(fā)揮，學習的積極性和創(chuàng)造性不高。長此以往，學生不僅失去了學習興趣，而且其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力無法提高。隨著現(xiàn)代生物技術的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)教育模式已經(jīng)不能滿足社會對生物工程高水平創(chuàng)新人才的要求[4]。針對以上問題，部分高校結(jié)合自身實際情況，已將“科研式”教學法應用于醫(yī)學免疫學[5]、動物生理學[6]、機械電子專業(yè)[7]等課程，并取得了顯著的效果。為了更好地培養(yǎng)新型高素質(zhì)的生物工程人才，根據(jù)徐州工程學院生物工程專業(yè)的實際情況，筆者提出了“實踐教學與科研相融合”教學新模式。這種創(chuàng)新性的培養(yǎng)模式不僅能鍛煉學生的科研技能，培養(yǎng)良好的科研素養(yǎng)，激勵學生的科研熱情和創(chuàng)新思維，而且對教師自身的專業(yè)素養(yǎng)和科研水平也有巨大的推動作用?？傮w實踐教學成效顯著，為培養(yǎng)高素質(zhì)生物技術人才提供了有力保障。

1?實踐教學與科研相融合的基礎和意義

近年來，隨著生物技術產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，生物工程領域?qū)I(yè)人才的需求量急劇增加的同時，對人才的實踐技能、創(chuàng)新能力的要求也越來越高，綜合素質(zhì)高、實踐能力強并具有科技創(chuàng)新精神的優(yōu)秀人才在生物工程領域迫切需求。為滿足社會對具有創(chuàng)新能力和實踐能力高水平人才的需求，有利于提高學生創(chuàng)新能力的新教學模式的構建和優(yōu)化就顯得非常迫切和必要。

科研與實踐教學的融合教學模式是對傳統(tǒng)實驗教學的有力補充。傳統(tǒng)的實驗教學多為課內(nèi)實驗，隸屬于理論教學內(nèi)容。實驗項目、操作方案、實驗步驟以及教學儀器設備都已固定，實驗內(nèi)容絕大部分也是驗證性和演示實驗，教學模式以教師為主體，上課前教師要充分準備實驗，包括實驗材料準備、所有試劑的配制、微生物的培養(yǎng)，并且將實驗使用的器材事先擺放在實驗臺上，上課時教師簡單講解實驗目的、原理及方法步驟，然后學生按照教師提供的步驟被動地一步步操作。這種呆板僵化的實驗過程、千篇一律的數(shù)據(jù)處理、整齊劃一的教學行為嚴重束縛了學生的創(chuàng)新思維，降低了學生學習的興趣和積極性，更不可能達到培養(yǎng)學生綜合能力和創(chuàng)造性的目的。在當前的國際形勢下，國家強調(diào)和高度重視高等院校的創(chuàng)新型高水平應用人才的培養(yǎng)。搭建一條科研與實驗教學的新橋梁，讓科研和實驗教學密切結(jié)合、協(xié)同發(fā)展、相互促進。大學低年級學生在科研上一片空白，若能及早踏入實驗室，參與不同形式的科研項目，充分訓練實驗技能，培養(yǎng)嚴謹?shù)目蒲兴季S，這將會為未來成長為創(chuàng)新型優(yōu)秀的高水平拔尖人才打下堅實的基礎。

2?實踐教學與科研相融合的模式

2.1?本科學生參與教師科研項目

學生參與教師科研可以彌補實驗課堂教學的不足。在教師的指導下，開展教師科研實驗，不斷復習和鞏固理論教學和實驗教學中的所學知識、實驗操作和技能，從而提升科研綜合實力。參與教師科研活動，學生會自我施加壓力，積極探索，主動搜索文獻，查找原因，分析問題，無形中強化了科研意識，不斷提升學生的動手能力和科研素養(yǎng)。積極參與教師科研活動，給學生提供了自由操作鍛煉的機會，培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、較大的科研發(fā)展?jié)摿蛣?chuàng)造精神。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，參與教師科研的學生綜合能力遠遠高于未參與教師科研活動的學生。

目前，徐州工程學院食品與生物工程學院絕大部分教師具有博士學位和高級職稱，除了有教學任務外，還要開展大量的科研工作。學院研究生人數(shù)較少，教師沒有充分的精力和時間獨自開展實驗操作。學院大力支持學有余力的學生參與教師科研活動，很多學生從大二起就進入實驗室開展科研實驗活動。這不僅解決了教師科研任務重與研究生人數(shù)不足的矛盾，而且為本科生提供了類似“研究生”的教育機會，將本科教育的各個環(huán)節(jié)融入研究型的教育理念和科研實踐，從而培養(yǎng)出實踐技能強和綜合素質(zhì)高的創(chuàng)新型人才。

2.2?學校設立以學生為主持人并作為科研主體的科研項目

以學生為主體申報各類科研創(chuàng)新項目對于提高學生積極性和主動性、增強學生的動手能力和科研水平具有有效的推動作用。徐州工程學院近年來設立了不同類型的以學生為主持人的科研項目，并給予相應的科研經(jīng)費資助。例如，徐州工程學院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院設立的“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金項目”、省級的“江蘇省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目”和實訓實驗室與設備管理處設立的“實驗室開放基金項目”，學生申報這些項目前，指導教師應認真查閱外文文獻，分析研究課題的最新發(fā)展動態(tài)，篩選出適合本科生的課題，積極鼓勵學習成績好、科研興趣大、勤奮好學的學生申報。立項后，學生應仔細查閱文獻并自主擬定實驗方案并開展具體實驗操作。整個過程中，指導教師應全程跟蹤并與學生交流討論，實現(xiàn)了學生自主創(chuàng)新和教師科研的有機結(jié)合。學生在課余時間參與各種創(chuàng)新性科研項目，由過去填鴨式的被動灌輸知識轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極探索知識，開闊了學生視野，強化了動手能力，有效提高了學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和科研思維能力，激發(fā)了學生的科研潛力。近年來，學院學生承擔了省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃78項，校級大學生創(chuàng)新基金項目32項，實驗室開放基金項目102項，發(fā)表學術研究論文32篇，取得了良好的成績。

2.3?支持學生參與不同范圍的科技學術比賽

學科競賽是為激發(fā)學生的科研興趣，提高學生的科研能力，激勵學生的創(chuàng)新意識而面向本科生舉辦的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學術研究的學術競賽活動[8]。參加課外科技學術競賽，可以充分調(diào)動學生參與科研的積極性，競賽前學生要踏踏實實做好實驗室研究工作，接著將科研成果整理成競賽作品，競賽前反復演練打磨，最后登臺展示。經(jīng)過競賽過程的歷練，學生在發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題的過程中，其主動性和創(chuàng)造性得到了充分訓練和提高[8]。

學科競賽實踐性強，是學生利用專業(yè)綜合知識解決實際問題的檢驗平臺，能夠培養(yǎng)學生的團隊意識、創(chuàng)新能力、邏輯思維能力等綜合素質(zhì)。2019年筆者指導了學生團隊進行的“安全健康抗菌肽食品防腐劑開發(fā)”項目，參加第十六屆江蘇省大學生課外學術科技作品競賽暨“挑戰(zhàn)杯”科技競賽，取得了優(yōu)異的成績，還吸引了多家企業(yè)前來咨詢合作。2020年學院組織了6支團隊參加“江蘇省生命科學大賽”、中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽，6個團隊參賽學生分別獲得一、二、三等獎。通過參加課外科技學科競賽活動，學生能親自體驗到科技在社會生產(chǎn)中的重要作用，充分感受利用所學知識解決生活生產(chǎn)中實際問題的樂趣，激發(fā)了學生的求知欲，增強對科技創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的認識和理解，實現(xiàn)了培養(yǎng)方式向重視綜合能力的轉(zhuǎn)變，從而培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，取得了良好的教學效果。

3?實踐教學與科研相融合的保障條件

3.1?擁有良好的儀器設備等硬性科研條件是實踐教學與科研相融合的基礎和前提

生物工程是一個對實踐要求較高的應用型學科?？茖W研究和實踐教學都在擁有相應儀器設備的實驗室開展，因此必要的實驗配套設施、儀器設備及科研教學平臺是實踐教學和科學研究深度融合的前提條件。高校應該根據(jù)自身實際情況，充分重視與科研相關的信息網(wǎng)絡布局、儀器設備采購、專業(yè)實驗室建設等基礎物質(zhì)條件的配備和改善，并建立完善的教師、學生共享物質(zhì)保障制度與機制，實現(xiàn)科研和教學的深度融合。

徐州工程學院生物工程專業(yè)具有較好的硬件設施條件和實驗研究平臺，包括國家級工程示范中心、江蘇省實驗教學示范中心、江蘇省食品與生物工程實驗中心、食品工程實踐教育中心、江蘇省高校食品資源開發(fā)與質(zhì)量安全重點建設實驗室、食品與生物工程實訓中心。學校為鼓勵學生開展科研活動，建立了共享機制，學生進入相應的專業(yè)共享實驗室之前只需要參加學習并通過考試即可自由使用實驗室的儀器設備，省去了層層審批的煩瑣，實現(xiàn)了教師與學生的完全共享，為學生從事課外科研活動創(chuàng)造了良好的硬件條件。

3.2?積極引導激勵學生參加科研創(chuàng)新活動

將科研引入學生實踐教學中，可以顯著提高學生的綜合能力和創(chuàng)新能力。如何讓本科生放棄業(yè)余休息娛樂時間而全身心投入到課外學術科研活動中，則需要對學生開展積極的宣傳教育、引導工作并建立相應的激勵措施。新生入學后，通過專業(yè)概論、學術報告、學術講座等形式引導大學生盡快了解本專業(yè)的學科領域情況、職業(yè)前景、教師科研、實驗平臺等信息，激發(fā)學生參與科研的興趣。

同時，建立健全激勵機制，建立一系列鼓勵學生積極參與科研活動中的激勵措施。學校將學生的科研成績與其評優(yōu)評先、獎學金等緊密掛鉤。學生發(fā)表科研論文、申報發(fā)明專利、主持科研項目、科技競賽獲獎以及優(yōu)秀的社會實踐調(diào)查等經(jīng)考核達到一定的標準都會獲得學校的獎勵。

另外，學校還建立了導師制，徐州工程學院學生大二開始通過自由選擇或者學院安排確定導師，在導師的指導下開展科研活動、參與教師科研項目，充分進行科研訓練，學會查閱資料、制定實驗方案、撰寫科研論文，經(jīng)過全程參與一整套的科研活動，為將來獨立開展科研創(chuàng)新打下堅實基礎。通過這些方式顯著提高了學生參與各項創(chuàng)新科研活動的積極性[9]。

3.3?通過制度建設，鼓勵教師指導學生課外科研活動

高校教師將科研和教學深度融合，開展科研工作的同時，又將科研成果引入到實驗教學中，全程指導本科生的課外科研活動，帶領學生參加不同形式的科技競賽，這種教書育人的使命和責任感是一種內(nèi)在動力[10]，但要保證科研與教學融合的持續(xù)性和實效性則需要完備的外在激勵機制。

目前大多數(shù)高校對教學的激勵機制是設置教學成果獎或評選優(yōu)秀講課教師，這種激勵方式與科研的激勵措施相比則顯得微不足道。在科研獎勵方面，獎勵力度大，形式多。大多數(shù)教師都希望科研方面努力獲得更多的科研成果，以獲取更多的獎勵。目前，大多數(shù)高校都在強調(diào)教書育人是教師的根本，教學是高校的中心工作，但現(xiàn)實執(zhí)行中并沒有落實到位。教師在職稱評定中，具體量化的科研指標是硬性規(guī)定，而教學的要求相對較低，限制性較低，教學的約束主要體現(xiàn)在完成教學工作量。整體來看，科研所占比重遠高于教學。若要改變高校教師“重科研輕教學”的現(xiàn)狀，需要高校制定激勵措施，促進科研向教學轉(zhuǎn)化[11]。近年來，學校制定了一系列激勵政策與措施，鼓勵教師科研成果向教學轉(zhuǎn)化，激勵教師指導學生開展課外科研活動。例如，教師在指導學生參加省級以上科技競賽時，事先學校會給予充足的培育經(jīng)費支持，若獲取了獎項則會進一步給予更大力度的獎勵以及職稱評定中的政策傾斜。近年來，學院制定的激勵措施極大地調(diào)動了教師的積極性，教師們都長年累月在實驗室?guī)ьI學生做科研，指導他們參加競賽，撰寫項目申報書、畢業(yè)論文、學術論文等科研活動，培養(yǎng)了一批批優(yōu)秀的畢業(yè)生。

4?結(jié)語

“科研與教學融合”實踐教學模式有效解決了傳統(tǒng)實驗教學中實驗儀器設備陳舊、課時不足、學生訓練不充分、實驗項目不新穎、缺乏創(chuàng)造性等問題。將科研興趣濃厚、勤奮刻苦、積極進取的本科生參與到富有前沿性、創(chuàng)新性特征的科研項目中，不僅能夠協(xié)助教師開展科學研究，而且能使學生充分地接受科研鍛煉，激勵學生學習熱情，激發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)綜合能力和創(chuàng)新能力。近幾年的實踐表明，在地方應用型本科院校將“本科生當研究生用”的“科研與教學相融合”的教學模式，能夠真正培養(yǎng)出具有較強實干能力、較強創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)高的優(yōu)秀創(chuàng)新型人才。因此，今后將繼續(xù)堅持這種教學模式并擴展到其他專業(yè)的教學實踐中，在實踐中不斷改革和創(chuàng)新，切實將這項工作做細、落實，形成可操作性強、獨具特色的實踐教學模式。

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