生物技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新培養(yǎng)模式的研究與實踐

孫婧靚 金華 鮑雅靜

[摘 要] 生物技術(shù)作為一種高新技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、食品等諸多領(lǐng)域。為了培養(yǎng)更多優(yōu)秀的生物技術(shù)人才，更好地投入到生物技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的工作中，我國許多高校都開設(shè)了生物技術(shù)本科專業(yè)。然而生物技術(shù)專業(yè)傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式以理論課的學(xué)習(xí)為主，形式單一，與實際應(yīng)用聯(lián)系不緊密，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，對知識的理解和掌握也存在很大的困難。為了優(yōu)化生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系，通過以“植物研究”為主線，提出了“理論+實踐+競賽”一體化的生物技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新培養(yǎng)模式，將理論學(xué)習(xí)與動手實踐更好地結(jié)合，使學(xué)生更好地掌握生物技術(shù)專業(yè)知識和相關(guān)技能。

[關(guān)鍵詞] 生物技術(shù)專業(yè);教改實踐;創(chuàng)新培養(yǎng)模式;課賽一體化

[基金項目] 2019年度大連民族大學(xué)本科教育教學(xué)改革研究與實踐項目（重點項目）“理論+實踐+競賽”一體化的生物技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新培養(yǎng)模式研究與實踐（ZD201925）;2018年度遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項目立項一般項目“以創(chuàng)新工作室為平臺的創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式構(gòu)建”（序號743）

[作者簡介] 孫婧靚（1992—），女，遼寧大連人，博士，大連民族大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院講師，主要從事植物逆境分子生物學(xué)研究;

金 華（1971—），女（朝鮮族），吉林龍井人，博士，大連民族大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院教授（通信作者），主要從事植物逆境生理與分子生物學(xué)研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）36-0117-04? ? [收稿日期] 2021-01-06

近年來，生物技術(shù)的熱潮席卷全球，以基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程為主要內(nèi)容的現(xiàn)代生物技術(shù)迅猛發(fā)展，生命科學(xué)已然成為21世紀(jì)自然科學(xué)的前沿學(xué)科[1]。生物技術(shù)是一種高新技術(shù)，在我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯母鱾€方面都有著廣泛的應(yīng)用，日益影響和改變著人們的生產(chǎn)和生活方式。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中糧食作物的良種選育和品種改良[2]、食品工業(yè)中啤酒、葡萄酒和醬油等的發(fā)酵與生產(chǎn)[3]、生物醫(yī)藥的研發(fā)[4，5]以及精準(zhǔn)醫(yī)療的基因突變檢測和產(chǎn)前診斷等都離不開生物技術(shù)。這些產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展也需要大量的生物技術(shù)人才，為了能夠培養(yǎng)更多優(yōu)秀的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才，自20世紀(jì)90年代開始，我國先后有337所高等院校開設(shè)了生物技術(shù)本科專業(yè)[6]。生物技術(shù)專業(yè)以理學(xué)為主，理、工、管相結(jié)合[7]，旨在培養(yǎng)理論知識扎實、具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S和生物專業(yè)技能的創(chuàng)新型、開放型、應(yīng)用型和復(fù)合型優(yōu)秀人才[8]。

生物技術(shù)本科專業(yè)的課程眾多，涵蓋領(lǐng)域廣，知識點繁多。然而傳統(tǒng)的教學(xué)模式單一、固化，主要以課堂、教師和教材為中心，使得學(xué)生一直處于被灌輸?shù)膶W(xué)習(xí)狀態(tài)中[9]。抽象而繁重的理論學(xué)習(xí)以及這種“填鴨式”的教育模式，大大打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也影響了學(xué)生對知識的掌握，課程內(nèi)容枯燥難懂、學(xué)習(xí)強度及難度大、與實際生活聯(lián)系不緊密等成為學(xué)生普遍反映的問題。為了能夠解決上述問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力以及創(chuàng)新精神，本研究以生物技術(shù)專業(yè)中的“植物研究”為主線，提出了“理論+實踐+競賽”一體化的創(chuàng)新培養(yǎng)模式，優(yōu)化教學(xué)模式，不僅僅以課堂、教師和教材為中心，而是更加注重學(xué)生在實踐及競賽中的動手能力、創(chuàng)造思維和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，將抽象的理論知識與動手實踐結(jié)合起來，幫助學(xué)生更好地理解枯燥乏味的書本知識，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)“學(xué)”與“用”的融合。

一、生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系現(xiàn)狀

（一）生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)置

生物技術(shù)專業(yè)涉及的領(lǐng)域多、范圍廣，與眾多相關(guān)學(xué)科交叉融合發(fā)展。生物技術(shù)本科專業(yè)的課程主要涉及基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程、酶工程、生化工程和發(fā)酵工程等六個方面[6]，專業(yè)基礎(chǔ)課程包括植物學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、植物生理學(xué)等，專業(yè)核心課程包括細(xì)胞工程、基因工程、蛋白質(zhì)與酶工程、生化分離與分析技術(shù)、生物信息學(xué)等。這些課程從教學(xué)的角度又可分為理論課程和分別與其對應(yīng)的實驗課程兩大部分。課堂教學(xué)內(nèi)容多，知識點繁雜，信息量大，教師是否能按時完成教學(xué)任務(wù)，以及學(xué)生是否能理解和掌握所學(xué)知識，都面臨很大的考驗。

（二）生物技術(shù)專業(yè)的課程體系現(xiàn)狀

生物技術(shù)專業(yè)傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式主要是以理論課程學(xué)習(xí)為主，實驗課程為輔。對于教師來說，在四年的教學(xué)時間內(nèi)，完成上述所有課程的教學(xué)任務(wù)異常繁重，而對于學(xué)生來說，要在短時間內(nèi)學(xué)習(xí)并掌握這么多門課程，也是非常困難的。面對大量理論知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生普遍興趣不高，對于所學(xué)的專業(yè)知識感覺枯燥乏味，與實際應(yīng)用的聯(lián)系不強[ 10 ]。由于受到學(xué)時的限制，在實驗課前，教師會將實驗材料、試劑準(zhǔn)備好，并且將需要使用的實驗儀器調(diào)節(jié)到最佳的使用狀態(tài)。而在實驗課上，理論知識所占的比重仍然很大，教師將實驗的原理、方法和步驟等系統(tǒng)地講述一遍后，學(xué)生才能夠在教師的指導(dǎo)下重復(fù)實驗的過程[ 11 ]。因此，實驗課程雖然能夠在一定程度上提高學(xué)生的動手實踐能力，但留給學(xué)生獨立操作和練習(xí)的機(jī)會還很少，實驗課的內(nèi)容也大多選擇相對簡單的驗證性實驗，束縛了學(xué)生的創(chuàng)新意識和發(fā)散思維。傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式大大降低了學(xué)生對學(xué)習(xí)的積極性，影響了教師的教學(xué)進(jìn)程。

二、生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的必要性

高校生物技術(shù)專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)模式雖然能夠在短時間內(nèi)，向?qū)W生灌輸大量的知識，從而使學(xué)生取得理想的成績，順利通過考試，然而這種“填鴨式”的教學(xué)模式忽略了學(xué)習(xí)的根本目的[ 12 ]。學(xué)生往往只是為了應(yīng)付考試，在課堂上以教師為中心，在考試前以教材為中心，將枯燥難懂的理論知識死記硬背，而考試結(jié)束后，真正掌握并且能夠應(yīng)用的知識也不復(fù)存在。近年來，生物科技蓬勃興起并迅猛發(fā)展，與許多學(xué)科交叉融合，形成了許多邊緣學(xué)科。生物技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、食品、微生物等領(lǐng)域，對于能夠熟練運用生物技術(shù)以及掌握基礎(chǔ)理論知識的優(yōu)秀人才的需求也日益增加，然而高校生物技術(shù)專業(yè)本科的一些教學(xué)內(nèi)容和教育體系并不能滿足這一需求。學(xué)生畢業(yè)后在本科階段學(xué)到的知識也無法完全滿足職業(yè)的需要。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式已然無法滿足新時代的需求[9]，為了能夠適應(yīng)未來生物技術(shù)的發(fā)展、適應(yīng)學(xué)生的就業(yè)選擇以及未來人才發(fā)展和競爭，高等院校生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革和實踐至關(guān)重要[8]。踐行生物技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新培養(yǎng)模式，將學(xué)科理論知識與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力以及創(chuàng)新能力才能更好的滿足社會的需要，培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的生物技術(shù)人才。

三、“理論+實踐+競賽”一體化的生物技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新培養(yǎng)模式

為了能夠完善生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系，更好地結(jié)合理論學(xué)習(xí)與實踐，使學(xué)生更好地掌握生物技術(shù)專業(yè)知識和相關(guān)技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、動手能力以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力，在借鑒和學(xué)習(xí)國內(nèi)外創(chuàng)新培養(yǎng)模式經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，本研究以生物技術(shù)專業(yè)中的“植物研究”為主線，擬從課賽一體化、深度實習(xí)、校內(nèi)校外協(xié)同培養(yǎng)等幾個方面對生物技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)模式進(jìn)行改革和實踐，以期建立更完善、更合理的生物技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)體系。

（一）課賽一體化的主要內(nèi)容

1.建立以“植物學(xué)”為主線的課賽融通體系。以生物技術(shù)專業(yè)中的“植物研究”為主線，建立“理論（植物生物學(xué)）→實驗（植物生物學(xué)實驗）→實踐（植物學(xué)野外實習(xí)）→競賽（遼寧省動植物標(biāo)本大賽）”一體化的教學(xué)新模式，突出“植物學(xué)”的專業(yè)建設(shè)特色。打破傳統(tǒng)的以教材為中心的培養(yǎng)模式，注重學(xué)生動手實踐能力的培養(yǎng)。

2.建立競賽學(xué)分制考核體系。在新培養(yǎng)方案，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺的實踐實訓(xùn)環(huán)節(jié)中，給予參加學(xué)科競賽的學(xué)生一定的學(xué)分，保證學(xué)生參加競賽的積極性，鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，將理論知識應(yīng)用于實踐中，促進(jìn)學(xué)生對知識的掌握。對于課程學(xué)習(xí)的考核也不僅僅通過考試的形式來實現(xiàn)，通過競賽學(xué)分對學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用能力進(jìn)行考核。

3.建立校內(nèi)校外協(xié)同培養(yǎng)體系。本研究中理論課程的講授和實驗課程在校內(nèi)進(jìn)行，實踐和參加學(xué)科競賽在校外開展。通過在學(xué)校學(xué)習(xí)所掌握的理論知識與實驗課程中初步培養(yǎng)的動手能力，到校外進(jìn)行實習(xí)和實踐，利用實習(xí)的成果參加重要學(xué)科競賽，進(jìn)而完成對學(xué)生校內(nèi)校外的協(xié)同培養(yǎng)。

（二）課賽一體化的具體實施

1.基礎(chǔ)理論課的學(xué)習(xí)。本教學(xué)新模式以植物生物學(xué)和植物生理學(xué)為基礎(chǔ)理論課，在課上授課教師將系統(tǒng)地講授植物分類、分布及生長特性等內(nèi)容，特別是針對實地及采集標(biāo)本的“仙人洞國家級自然保護(hù)區(qū)”內(nèi)的植物進(jìn)行重點講解，為下一階段學(xué)生進(jìn)行實驗、實踐以及參加競賽提供理論支撐。

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在理論課的授課過程中，授課教師可采用多種形式進(jìn)行授課，例如：將學(xué)生分組，讓學(xué)生以小組的形式對一部分的課程內(nèi)容進(jìn)行匯報，這種形式不僅可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、提高查閱資料和文獻(xiàn)的能力，而且能夠使其更好地掌握課程內(nèi)容。學(xué)生匯報、教師補充總結(jié)的形式，能夠讓學(xué)生真正參與到課堂當(dāng)中，而不再是一味的“聽課”。此外，在理論課的授課過程中，教師可以適當(dāng)播放一些關(guān)于植物分類、分布及多樣性等的紀(jì)錄片，使課程知識更加具象生動，更具吸引力，讓學(xué)生更加直觀地了解植物的相關(guān)知識，提高學(xué)生對理論課程的興趣，加深對所學(xué)知識的理解。

2.實驗課的開展。本教學(xué)新模式涉及的實驗課為植物生物學(xué)實驗和植物生理學(xué)實驗。在實驗課前，讓學(xué)生和教師一起參與實驗的準(zhǔn)備，熟悉實驗材料、試劑和實驗儀器，幫助學(xué)生更好地完成實驗課的學(xué)習(xí)。優(yōu)化實驗課的內(nèi)容，保留經(jīng)典的基礎(chǔ)實驗，減少驗證性實驗，增加創(chuàng)新性的實驗。鼓勵學(xué)生自行設(shè)計實驗，提出方案，并指導(dǎo)學(xué)生開展實驗。為了給日后植物野外實習(xí)以及參加動植物標(biāo)本大賽奠定基礎(chǔ)，在實驗課中，教師著重對植物標(biāo)本制作相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行指導(dǎo)。通過解剖、顯微鏡觀察等實驗方法，使學(xué)生更細(xì)微地了解植物的形態(tài)特征，并初步學(xué)習(xí)植物標(biāo)本的制作。在實驗課的教學(xué)中，教師要注重開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力，鼓勵學(xué)生自主進(jìn)行實驗操作，在標(biāo)本制作的過程中，更要激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，將理論課所學(xué)知識與實驗課的內(nèi)容融合在一起，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

3.實踐實習(xí)。植物野外實習(xí)是生物技術(shù)專業(yè)重要的實踐類課程，是將理論和實踐一體化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是學(xué)生日后參加學(xué)科競賽的基礎(chǔ)。實習(xí)基地“仙人洞國家級自然保護(hù)區(qū)”是校級“教學(xué)實踐基地”，在此，學(xué)生將通過外聘指導(dǎo)教師和本專業(yè)帶隊教師的指導(dǎo)下，對植物形成系統(tǒng)的認(rèn)知，學(xué)習(xí)植物的分類、分布以及生長特性等，并且在教師的指導(dǎo)下完成植物標(biāo)本的制作，為參加遼寧省大學(xué)生動植物標(biāo)本大賽以及在大連博物館的展覽做準(zhǔn)備。將植物野外實習(xí)中制作的標(biāo)本在大連博物館展出，使此活動成為大連民族大學(xué)服務(wù)地方的科普活動。整個實習(xí)過程以小組形式共同完成，這種形式下相對獨立的理論學(xué)習(xí)時間和封閉的人際關(guān)系狀態(tài)為學(xué)生團(tuán)隊精神的培養(yǎng)提供了不可多得的機(jī)會。通過合作完成標(biāo)本，共同參加答辯，能夠使學(xué)生學(xué)會如何在專業(yè)領(lǐng)域與他人合作，如何與他人溝通，如何處理沖突。在整個實踐實習(xí)的過程中，學(xué)生們不僅能夠掌握專業(yè)知識和技能，而且還能夠培養(yǎng)團(tuán)隊合作精神，促進(jìn)感情。

4.學(xué)科競賽。在理論和實踐結(jié)合之余，本教學(xué)新模式還提出“理論—實踐—競賽”一體化模式，積極組織學(xué)生參與各類全國及省部級科學(xué)競賽。遼寧省普通高校大學(xué)生動植物標(biāo)本制作大賽是省教育廳主辦的十項大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽活動之一，也是本教學(xué)新模式最終要參加的學(xué)科競賽。學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)、實驗訓(xùn)練、實踐提升，已經(jīng)完全具備了參加高水平學(xué)科競賽的能力。通過學(xué)生社團(tuán)“自然客?！钡膭訂T，鼓勵學(xué)生積極參與動植物標(biāo)本制作大賽。在植物實習(xí)的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生制作標(biāo)本，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，制作出具有科學(xué)性、創(chuàng)造性和藝術(shù)性的標(biāo)本作品。通過標(biāo)本制作，提升學(xué)生的動手實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神。具體培養(yǎng)方案如下。

第一年：重點建設(shè)理論教學(xué)模塊與實驗教學(xué)模塊，夯實學(xué)生在校內(nèi)期間的理論及實驗基礎(chǔ)，為下一階段的野外實習(xí)做鋪墊。

第二年：重點建設(shè)實踐模塊，解決學(xué)生在校外實習(xí)期間對理論知識的靈活應(yīng)用及規(guī)范的標(biāo)本制作方法的學(xué)習(xí)，為參加大連市博物館的標(biāo)本展覽及參加學(xué)科競賽做準(zhǔn)備。

第三年：重點建設(shè)競賽模塊，在不斷總結(jié)經(jīng)驗、改正不足的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生利用堅實的理論基礎(chǔ)、熟練的動手能力、創(chuàng)新性的思維，做出具有創(chuàng)意性的優(yōu)秀作品，參加學(xué)院舉辦的初賽和遼寧省大學(xué)生動植物標(biāo)本大賽;總結(jié)經(jīng)驗，撰寫總結(jié)報告。

四、結(jié)語

“理論+實踐+競賽”一體化的生物技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新培養(yǎng)模式的實施，在一定程度上優(yōu)化了生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系，將理論知識與動手實踐緊密結(jié)合，增強了學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)同感以及對課程的學(xué)習(xí)興趣。通過理論學(xué)習(xí)夯實基礎(chǔ)，實踐實習(xí)提升能力，學(xué)科競賽突破升華，對學(xué)生的邏輯思維能力、動手實踐能力、創(chuàng)新精神以及合作精神進(jìn)行了全面的培養(yǎng)。通過本研究提出的教學(xué)新模式，我院生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)也取得了初步成效，近兩年，學(xué)生在遼寧省大學(xué)生動植物標(biāo)本大賽、遼寧省環(huán)保大賽、挑戰(zhàn)杯等國家級、省部級創(chuàng)新大賽中，共獲得一等獎8項，二等獎4項，三等獎16項，優(yōu)秀獎5項。在后續(xù)的教學(xué)中，我們將進(jìn)一步推進(jìn)本教學(xué)新模式的實施，以期建立更完善、更合理的生物技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)體系。

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Research and Practice on the Innovation Cultivation Mode for Biotechnology Major

SUN Jing-liang， JIN Hua， BAO Ya-jing

（College of Environment and Bioresources， Dalian Minzu University， Dalian， Liaoning 116600， China）

Abstract： As a kind of new and high technology， biotechnology is widely applied to many fields， such as agriculture， industry， medicine， food and so on. In order to cultivate more excellent biotechnology talents and put them into the work of biotechnology related industries， many domestic colleges and universities have set up the undergraduate major of biotechnology. However， the traditional teaching mode of biotechnology major focuses on the study of theoretical courses， which form is single and is not closely related to practical application. Therefore， students interest in learning is not high， and there are also great difficulties in understanding and mastering knowledge. In order to optimize the teaching content and course system of biotechnology major， the research took“plant research” as the main line and proposed the“theory + practice + competition” integrated innovation cultivation mode for biotechnology major， which better combined the theoretical learning with hands-on practice and could make students better master the professional knowledge and related skills of biotechnology.

Key words： biotechnology major; teaching reform and practice; innovation cultivation mode; curricular-competitive integration