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

孫美艷，李大鵬，張磊

（1.吉林醫(yī)藥學(xué)院 檢驗學(xué)院，吉林 吉林132013；2.吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院 呼吸內(nèi)科，吉林 吉林132013）

21世紀(jì)是生物技術(shù)的世紀(jì)，生物技術(shù)是當(dāng)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(xué)科，生物技術(shù)發(fā)展迅猛，尚有很多亟待拓展的研究領(lǐng)域。創(chuàng)新能力是21世紀(jì)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(biāo)［1］，生物技術(shù)的快速發(fā)展擴大了創(chuàng)新型生物技術(shù)人才的缺口。生物技術(shù)是具有很強的創(chuàng)造性和實踐性的學(xué)科，實驗教學(xué)在生物技術(shù)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(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力至關(guān)重要，也是提高本專業(yè)教學(xué)質(zhì)量及水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［2］。本研究通過探索生物技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)中創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)和方法，構(gòu)建了創(chuàng)新實驗教學(xué)體系，旨在培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型生物技術(shù)人才。

一、生物技術(shù)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

生物技術(shù)是一門綜合學(xué)科，涉及內(nèi)容廣泛，發(fā)展日新月異。生物技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)不僅是學(xué)生掌握生物技術(shù)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(xué)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(shù)實驗教學(xué)存在如下問題：1.實驗課內(nèi)容設(shè)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(shè)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(fù)。這不僅造成了實驗教學(xué)資源的浪費，也不利于學(xué)生系統(tǒng)性學(xué)習(xí)生物技術(shù)實驗技能；2.實驗課在內(nèi)容設(shè)定上多為驗證性實驗，設(shè)計性實驗和綜合性實驗所占比例較??；3.實踐教學(xué)缺乏有效的考評機制，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。與理論教學(xué)不同，學(xué)生的實驗課表現(xiàn)很難量化，大多只是根據(jù)學(xué)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(xué)生實踐能力的真實水平，即便實驗操作考試也很難考查學(xué)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(yán)重脫節(jié)，學(xué)生理論聯(lián)系實踐能力差。學(xué)生實驗課使用的實驗儀器較為基礎(chǔ)，與科研機構(gòu)、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(dǎo)致學(xué)生進入科研及生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)后很難學(xué)以致用、融會貫通。因此，為實現(xiàn)生物技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，滿足生物技術(shù)行業(yè)對人才的需求，在生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)中進行實驗教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力至關(guān)重要。

二、創(chuàng)新型生物技術(shù)實驗教學(xué)體系的建立

（一）建立生物技術(shù)創(chuàng)新實踐基地

吉林醫(yī)藥學(xué)院檢驗學(xué)院于2011年創(chuàng)立了生物技術(shù)專業(yè)，開設(shè)課程包括基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)及臨床醫(yī)學(xué)概要、醫(yī)學(xué)檢驗課程及其他多門生物技術(shù)專業(yè)課程，本校的生物技術(shù)學(xué)生專業(yè)具有醫(yī)學(xué)背景，具備一定的醫(yī)學(xué)專業(yè)知識，學(xué)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(xué)的相關(guān)研究。檢驗學(xué)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(xué)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(xué)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(shù)特色建立了生物技術(shù)創(chuàng)新實踐基地，聘請生物技術(shù)教研室及抗體中心的博士教師作為學(xué)生導(dǎo)師，以導(dǎo)師科研課題為基礎(chǔ)，成立生物技術(shù)創(chuàng)新課外科技活動小組，以學(xué)生自主管理為主，導(dǎo)師指導(dǎo)為輔，開展課外科技研究活動，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力，學(xué)生在參加科研小組的同時逐步完成自己的畢業(yè)設(shè)計。也可以科技活動小組為單位，組織學(xué)生積極參加國家、省、市及學(xué)校舉辦的各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽，提升大學(xué)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(xué)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(shù)實驗的分層次教學(xué)

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(shè)計性實驗三類，增加綜合性實驗和設(shè)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(shù)技能訓(xùn)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(gòu)建、目標(biāo)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(xué)生可以完整、系統(tǒng)地掌握生物技術(shù)基本實驗技能，由淺入深地培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。

設(shè)計性實驗是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的最好形式，可以在綜合性實驗之后開設(shè)。在設(shè)計性實驗中，教師給出幾個可選的題目，由學(xué)生自選題目，建立實驗小組，以已經(jīng)學(xué)過的生物技術(shù)理論知識為基礎(chǔ)，通過自主查閱資料，設(shè)計實驗方案，經(jīng)指導(dǎo)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(xué)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(xué)生自己分析。通過設(shè)計性實驗，學(xué)生能夠掌握信息檢索、資料加工等科研方法，鍛煉學(xué)生分析、解決問題的能力，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

設(shè)計性實驗的教學(xué)應(yīng)貫徹“開放性”的原則，即內(nèi)容開放和結(jié)果開放，學(xué)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(xué)生的設(shè)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(xué)，各學(xué)科的實驗內(nèi)容得到了有機融合，訓(xùn)練了學(xué)生對生物技術(shù)實踐技能的整體認知，培養(yǎng)了學(xué)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(xué)生取得良好學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)生設(shè)計性實驗的成果、發(fā)表的論文、發(fā)明專利、畢業(yè)設(shè)計等創(chuàng)新成果進行綜合考核。同時，設(shè)立“創(chuàng)新學(xué)分”，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)。在創(chuàng)新實踐教學(xué)中，指導(dǎo)老師對學(xué)生進行全面指導(dǎo)，并緊密結(jié)合相關(guān)課程，從理論到實踐，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)思維和科學(xué)態(tài)度，促使學(xué)生逐步形成自主設(shè)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(yīng)創(chuàng)新學(xué)分。創(chuàng)新學(xué)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(xué)院級，分別計50 分、30 分、15 分、10 分、5 分來給予相應(yīng)創(chuàng)新學(xué)分，設(shè)定激勵標(biāo)準(zhǔn)；2.根據(jù)學(xué)生參加創(chuàng)新活動次數(shù)及活動表現(xiàn)給予相應(yīng)創(chuàng)新學(xué)分。

（四）采用多種教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

針對生物技術(shù)專業(yè)課的綜合性、實踐性、前沿性的特點，在實驗教學(xué)中不斷探索新的教學(xué)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(xué)模式，建立課前線上預(yù)習(xí)和自測，課后線上討論和測評等方式，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

（五）充分發(fā)揮“本科生導(dǎo)師制”的積極作用

建立本科生導(dǎo)師制，安排生物技術(shù)教研室和抗體體中心老師作為導(dǎo)師，在學(xué)生選課、設(shè)計性實驗、科學(xué)活動小組及科研實驗等方面，起到指導(dǎo)及監(jiān)督作用。把“教書”和“育人”有機結(jié)合，導(dǎo)師不僅要督促和指導(dǎo)學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)過程，也要關(guān)心學(xué)生的生活和身心發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀和價值觀。實施創(chuàng)新學(xué)分制的目的是優(yōu)化學(xué)生個性化培養(yǎng)，而個性又是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。因此，本科生導(dǎo)師制是創(chuàng)新學(xué)分制實施的保障，對學(xué)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(jì)人才的必備素質(zhì)，高等學(xué)校現(xiàn)階段的主要任務(wù)就是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才?；谏锛夹g(shù)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(shù)專業(yè)創(chuàng)新人才是現(xiàn)階段生物技術(shù)人才培養(yǎng)的重中之重，這就需要進行生物技術(shù)實驗課程的創(chuàng)新性改革。實驗教學(xué)的創(chuàng)新改革是提高生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)水平及質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠強化學(xué)生的實踐技能，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、解決問題的能力，增強學(xué)生的探索精神和科研思維；能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)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(xué)院現(xiàn)有科研平臺和教學(xué)資源，改革傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，構(gòu)建和完善創(chuàng)新型實驗教學(xué)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(shù)人才。