以教学实验中心为学科竞赛管理平台的教学改革探索

陈伟钊，莫蓓莘，胡章立，汪安泰，邓 利

（深圳大学生命与海洋科学学院生命与海洋科学教学实验中心，广东深圳 518060）

0 引言

进入21 世纪以来，生命科学研究取得了一系列突破，迅猛发展的生命科学及相关产业对创新人才的需求与日俱增。如何培养适应新时代发展需求的创新型人才，成为摆在生命科学领域教育者面前的一道难题。参加学科竞赛可以有效地提升学生的创新能力及综合知识水平，已成为教育者们的共识［1-3］。生命科学相关学科发展迅速，知识更新快，而学科竞赛本身具备紧追学科前沿热点的特点，更使其成为传统教学手段的必要补充。

如何更好地管理、组织、开展好学科竞赛，使学科竞赛更有效地提升大学生的创新能力，是教学单位普遍关注的问题［4］。目前国内高校对学科竞赛的管理日益重视，制度建设普遍成体系，但由于管理平台未能有效持续进行支持，参赛团队经验难以传承，学生竞赛成绩难以大幅度提升。本文以教学实验中心为管理平台对竞赛组织管理进行了积极的探索，组织参与6 项生命科学领域相关的竞赛皆获得佳绩，在创新人才培养上取得了较好的成效，教学改革成果显著。

1 学科竞赛在生命科学创新人才培养中的作用

生命科学是一门实验科学，实验是生命科学研究探索的基础。传统的生命科学人才培养，以传授知识与经验为主，特别在实验教学方面，仅按照教学大纲限定的基础实验课传授知识，内容更新缓慢，无法追踪学科前沿热点。目前传统的实验教学模式存在如下不足：①学生学习模式一般为集中型课堂式教学，教学内容严格按照教学大纲安排，所有学生进度一样；②即使部分课程开设有少量的创新性实验，也是按照老师指定的内容进行实验，自主创新性不足；③实验中心开设的各门实验课之间联系不紧密，无法形成跨学科、多学科交叉的学习体系，仅靠传统课堂教学，难以培养紧跟时代步伐的创新人才。这与培养高质量复合型人才的目标存在很大的差距，因此急需在日常的课程教学之外发展其他的教学教育手段，达到培养复合型优秀人才的目的［5］。

与此同时，现在大学校园已经进入“90 后”“00后”时代。新时代的大学生有一些新的特点，他们对新鲜事物充满热情，热爱挑战，但不喜欢古板、教条化的说教。因此也更加迫切需要开发新的教学手段，激发学生学习兴趣，调动学生学习的主观能动性，从而达到培养创新人才的目的。学科竞赛因其含有竞争及类似“对抗”的属性，能够激发年轻人的斗志，因此，有效地利用学科竞赛，可以更好地开展教学。

通过开展学科竞赛，以学生为主导，全面改革人才培养方式：①改变学生学习模式。在集中型课堂式教学基础上，以具体竞赛为基准，进行目标导向性学习，充分激发学生的主观能动性。②改变学生由同一专业组队学习的传统模式，将不同专业学生组合起来，形成跨学科、多学科交叉的学习体系。③改变学生只进行知识学习或者实验操作的单一学习模式，以展现项目为基础，全面发展学生创新能力。

2 以教学实验中心为学科竞赛管理平台的优势

实验中心拥有大量实验室资源，实验技术岗教师可长期稳定组织竞赛，以教学实验中心作为学科竞赛的综合管理平台，有利于集中利用实验中心资源，有利于学科竞赛组织的有序传承，有利于学科竞赛与实验中心的创新实验课程、大学生创新创业计划、创新短课及聚徒教学内容的相互转化（见图1）。

图1 实验中心在竞赛组织管理中的作用

2.1 有效利用实验室资源

生命科学是实验科学，实验室是人才培养、科学研究、知识创新的基地。生命科学相关的学科竞赛基本上都是建立在实验操作的基础上。充足的实验空间和精良的实验设备是获得竞赛成绩的前提条件［6］。以往学生参加学科竞赛时，只能由指导老师提供实验室，经常存在资源不足等问题。部分年轻老师有精力有激情，愿意指导学科竞赛，但经常因为缺乏实验场地而无法施展；而现在学科竞赛通常强调跨专业、跨学科等多层次融合，指导教师个人固定的实验场地及固定的设备也常常难以满足竞赛需求。

生命与海洋科学教学实验中心成立于2006 年，于2007 年获评为“广东省实验教学示范中心”。中心拥有本科教学实验室21 间，总面积约2 000 m2，教学设备总值3 000 余万元。为进一步支持学科竞赛，实验中心专门建设了学科竞赛专用创新实验室，为挑战杯竞赛团队、iGEM（国际基因工程机器大赛）团队等参与学科竞赛的团队提供稳定的场地和设备支持。同时，实验中心所有教学实验室及仪器设备24 h 向参赛本科生开放，学院各课题组科研实验室及大型仪器公共平台也可通过竞赛指导老师预约使用。以实验中心为组织管理平台在实验室资源的保障方面优势明显［7］。

2.2 统一组织管理，使学科竞赛常态化、系列化、品牌化

各类兄弟院校开展学科竞赛时，其竞赛指导老师及竞赛组织者一般以科研小组或教师个人为主，这种指导方式存在的主要问题是过于依赖科研小组或者老师个人的科研基础，因此在指导1～2 次之后，由于无法重复利用现有科研优势，导师便对指导竞赛失去兴趣。此外，现在高校重科研的评价机制也使老师们动力不足。这些因素都导致竞赛团队无法延续与传承，竞赛组织不可持续。因此，导致教师对竞赛的指导的宝贵经验难以积累沉淀，无法形成理论体系，指导水平难以提高［8］。

以教学实验中心作为学生参与竞赛的硬件支持和组织管理平台，有利于建立长效的竞赛组织机制，将学科竞赛常态化、系列化、品牌化。稳定的传承为竞赛获取佳绩起到坚实的支撑作用。以实验中心为竞赛组织平台，将各项竞赛的经费进行统一管理。项目的组织申报与运行管理，甚至竞赛队伍的招新宣讲、招新选拔、基础技能培训都由实验中心技术岗专职教师负责。实验中心在保障学院各专业的本科必修实验教学任务的基础上，已成为学科竞赛指导老师和参赛学生对接的平台。

以iGEM竞赛为例，实验中心由技术岗专职教师担任第一指导老师并负责组建参赛团队，包括队伍注册、招新宣讲、参赛队员选拔、技能培训等，学生自主选定竞赛题目后，寻找与该项目研究内容相近的教授合作指导，后续指导教师发生更换也不影响团队的正常运行；挑战杯团队也由实验中心技术岗老师组织并带队指导，历年来参与指导的老师有数十位，连续获得国家级挑战杯“累计创新奖”银奖2 项、铜奖1 项。持续多年的竞赛成果产出，充分证明基于教学实验中心的管理模式可保障参赛队伍的传承和参赛项目的质量。

2.3 竞赛成果与实验课程的相互转化，促进实验课程改革

（1）将竞赛成果转化为创新实验课。我院目前必修的创新实验课程体系包括“基础生物学创新实验”“细胞与遗传创新实验”“生化与分子生物学创新实验”等课程，在实验中心组织下，以优秀学科竞赛项目为来源，充分利用其研究前沿、技术先进的特点，用以辅助设计创新实验课程，实现了以综合型实验取代单一型实验，以创新型项目取代验证型实验的教改目的［9］。转化后的创新实验课程具有一定的复杂性和综合性，同时具有较高的创新性［10］。

例如实验中心汪安泰老师将挑战杯全国二等奖项目“水螅3 新种1 新纪录种与应用技术研究”“三种单肠目涡虫个体发育与其分类性质”、全国挑战杯一等奖项目“中国涡虫三肠目1 新纪录科1 新种及单肠目3 新种”中所用到的创新思维与研究技术整理成为“水螅涡虫创新实验讲义”，用于面向生物科学、生物技术专业学生开设必修的“基础生物学创新实验”课程中，以水螅、涡虫的分类鉴定为课程考核内容，取得了较好的教育效果。通过数年调整与修改，以“讲义”为蓝本不断实践和优化，最后编辑出版了实验课教材《动物生物学实验》，成功地实现了学科竞赛成果与课程的相互转化。

（2）将竞赛成果转化为创新研究短课及创新训练计划项目。优秀的竞赛项目涵盖了学科前沿方向，也是将多门课程知识综合应用的过程。依据学科竞赛项目实践过程中得到的经验，提炼内容并建成“植物生物多样性研究”“文献查阅与论文写作”“涡虫类系统发生分析技术”“植物小RNA研究进展”“涡虫生物多样性研究方法”等创新短课，这些创新短课的开设为学生提供触及科研前沿的机会，对学生的创新意识、科研思维的提升产生了积极影响，也为下一步培训参与竞赛的学生打下基础。

大学生创新创业训练计划项目主要用课外时间完成，需提交研究论文、成果实物和项目结题报告书，然后通过答辩对项目进行评定，这与学科竞赛的评比过程类似，因此开展学科竞赛可以为大学生创新训练计划项目的申报与立项奠定基础。创新创业训练计划项目反过来可以促进竞赛的开展［11］。学生的多项竞赛成果被提炼补充到创新短课，同时，使后续学生的研究课题获得拓展与深入，促进了大学生创新训练项目的申请与立项，为下一届竞赛积累基础。竞赛成果转化为创新研究短课及创新训练计划项目，赛教融合，师生协同提高，显示了教学实验中心为管理平台的优越性与高效性。

（3）学科竞赛与聚徒教学相互促进。聚徒教学是以“师徒”模式进行教学组织和知识传授的新型教学模式［12］。这种教学模式很适合学科竞赛的组队的特点，反过来，学科竞赛的成果也可以作为聚徒教学项目，实现竞赛成果和创新教育模式的相互融合。

实验中心组织，其他老师共同指导的聚徒教学团队，每年招收约30 位同学，分别组织了单肠目、三肠目、大口虫目、原卵黄目等涡虫生物多样性研究多个聚徒教学项目。这些项目以“挑战杯”竞赛成果为基础，在涡虫的分类、鉴定上进行深入研究。研究结果反过来也促进了学生参加竞赛。参加聚徒教学的本科生经过近5 年的努力，编撰了《大口涡虫鉴定手册》《多肠目涡虫鉴定手册》《杰氏涡虫属物种鉴定手册》《海栖三肠目涡虫鉴定手册》《达氏科动物鉴定手册》《巨吻亚目涡虫鉴定手册》等重要的教学科研辅助材料。学生的竞赛成果促进了聚徒教学向纵深拓展，竞赛成绩的展现，激励了更多优秀学生加盟聚徒教学活动，形成了学科竞赛与聚徒教学协同提升与良性循环的人才培养体系。

2.4 竞赛与实验课教改相结合，促进教师教研教学能力提升

传统教学中学生学习的主动性不够，而参与学科竞赛带来的师生合作、课题探究、竞赛挑战能形成师生互动，激发学生学习的主观能动性，同时还促进教师知识结构、思维模式及教学观念更新，提升教师的教学教研能力［13］。通过赛教融合新模式的实施，实验中心教师近10 年主持了13 项与实验课及竞赛相关的教改项目，发表17 篇相关的教改论文。

3 教学改革获得的成果

在实验中心的组织下，学生近10 年来参加6 项学科竞赛，获得国际级奖项10 项，国家级奖项38 项，省级奖项26 项，参加的各项竞赛全部获得过最高等级奖项，取得了丰硕成果。

实验中心以国际竞赛“iGEM”及“挑战杯”大学生课外科技作品大赛为品牌，国际基因工程机器大赛（iGEM）是国际顶级大学生科技赛事，具有广泛的国际影响力［14］。全球最为知名的大学例如哈佛、MIT、斯坦福等均参赛，国内的清华、北大等“双一流”高校几乎全部派出队伍参赛［15］。实验中心组织的深大iGEM竞赛团队历年来参赛累计获得5 金1 铜、3 项单项奖及5 项单项提名，2018 年更是获得了本科生全球第三名（Second Runner-up）的佳绩（见图2）；“挑战杯”参赛累计斩获全国特等奖1 项（为深圳大学目前所获的唯一特等奖），一等奖4 项、二等奖5 项、三等奖3 项，累进创新奖银奖2 项、铜奖1 项；省级奖项14 项。此外，在全国大学生生命科学竞赛、全国大学生生命科学创新创业大赛、全国大学生基因应用创意大赛、广东省生物化学技能大赛中均获得最高等级奖项，实验中心多次获评为竞赛优秀组织单位。

图2 深圳大学iGEM竞赛团队在美国波士顿获奖

实验中心老师指导的“动物新物种探索”挑战杯团队，依托竞赛成果已发表本科生为第一作者的学术论文70 余篇，其中20 余篇为SCI 收录论文，该团队2014 年被评为“大学生‘小平科技创新团队’”。

本项目所获得的学科竞赛成绩也被南方都市报、深圳特区报、晶报、深圳电视台、搜狐等多家媒体报导；国内外十几所高校到校交流iGEM及挑战杯竞赛参赛经验。媒体的报道及兄弟院校的关注认可，表明创新性人才培养成就得到社会各界的广泛肯定。

4 结语

经过多年实践，表明了以教学实验中心为竞赛管理平台，可以有效利用实验室资源，保障学科竞赛团队相关管理组织经验的传承，能有效将学科竞赛资源与各类实验课程有效整合，相互转化，相互促进。深圳大学作为地方院校，师资及生源与老牌名校存在一定的差距，但我院学生在iGEM 竞赛及挑战杯竞赛等一系列重大学科竞赛中获得的奖项等级及数量与名校相比毫不逊色。这体现了以教学实验中心为平台管理的优势，也为地方院校如何集中力量有效管理组织学科竞赛提供了积极的参考。