生物技术专业创新培养模式的研究与实践

孙婧靓 金华 鲍雅静

[摘 要] 生物技术作为一种高新技术，被广泛应用于农业、工业、医药、食品等诸多领域。为了培养更多优秀的生物技术人才，更好地投入到生物技术相关产业的工作中，我国许多高校都开设了生物技术本科专业。然而生物技术专业传统的课程教学模式以理论课的学习为主，形式单一，与实际应用联系不紧密，学生的学习兴趣不高，对知识的理解和掌握也存在很大的困难。为了优化生物技术专业的教学内容和课程体系，通过以“植物研究”为主线，提出了“理论+实践+竞赛”一体化的生物技术专业创新培养模式，将理论学习与动手实践更好地结合，使学生更好地掌握生物技术专业知识和相关技能。

[关键词] 生物技术专业;教改实践;创新培养模式;课赛一体化

[基金项目] 2019年度大连民族大学本科教育教学改革研究与实践项目（重点项目）“理论+实践+竞赛”一体化的生物技术专业创新培养模式研究与实践（ZD201925）;2018年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目立项一般项目“以创新工作室为平台的创新应用型人才培养模式构建”（序号743）

[作者简介] 孙婧靓（1992—），女，辽宁大连人，博士，大连民族大学环境与资源学院讲师，主要从事植物逆境分子生物学研究;

金 华（1971—），女（朝鲜族），吉林龙井人，博士，大连民族大学环境与资源学院教授（通信作者），主要从事植物逆境生理与分子生物学研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）36-0117-04    [收稿日期] 2021-01-06

近年来，生物技术的热潮席卷全球，以基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程为主要内容的现代生物技術迅猛发展，生命科学已然成为21世纪自然科学的前沿学科[1]。生物技术是一种高新技术，在我们日常生活和工作的各个方面都有着广泛的应用，日益影响和改变着人们的生产和生活方式。农业生产中粮食作物的良种选育和品种改良[2]、食品工业中啤酒、葡萄酒和酱油等的发酵与生产[3]、生物医药的研发[4，5]以及精准医疗的基因突变检测和产前诊断等都离不开生物技术。这些产业的不断发展也需要大量的生物技术人才，为了能够培养更多优秀的生物技术产业人才，自20世纪90年代开始，我国先后有337所高等院校开设了生物技术本科专业[6]。生物技术专业以理学为主，理、工、管相结合[7]，旨在培养理论知识扎实、具有严谨的逻辑思维和生物专业技能的创新型、开放型、应用型和复合型优秀人才[8]。

生物技术本科专业的课程众多，涵盖领域广，知识点繁多。然而传统的教学模式单一、固化，主要以课堂、教师和教材为中心，使得学生一直处于被灌输的学习状态中[9]。抽象而繁重的理论学习以及这种“填鸭式”的教育模式，大大打击了学生学习的积极性，也影响了学生对知识的掌握，课程内容枯燥难懂、学习强度及难度大、与实际生活联系不紧密等成为学生普遍反映的问题。为了能够解决上述问题，激发学生的学习热情，培养学生的自主学习能力以及创新精神，本研究以生物技术专业中的“植物研究”为主线，提出了“理论+实践+竞赛”一体化的创新培养模式，优化教学模式，不仅仅以课堂、教师和教材为中心，而是更加注重学生在实践及竞赛中的动手能力、创造思维和创新精神的培养，将抽象的理论知识与动手实践结合起来，帮助学生更好地理解枯燥乏味的书本知识，提升学生的学习兴趣，实现“学”与“用”的融合。

一、生物技术专业的教学内容和课程体系现状

（一）生物技术专业的教学内容和课程设置

生物技术专业涉及的领域多、范围广，与众多相关学科交叉融合发展。生物技术本科专业的课程主要涉及基因工程、细胞工程、蛋白质工程、酶工程、生化工程和发酵工程等六个方面[6]，专业基础课程包括植物学、微生物学、细胞生物学、遗传学、生物化学、分子生物学、植物生理学等，专业核心课程包括细胞工程、基因工程、蛋白质与酶工程、生化分离与分析技术、生物信息学等。这些课程从教学的角度又可分为理论课程和分别与其对应的实验课程两大部分。课堂教学内容多，知识点繁杂，信息量大，教师是否能按时完成教学任务，以及学生是否能理解和掌握所学知识，都面临很大的考验。

（二）生物技术专业的课程体系现状

生物技术专业传统的课程教学模式主要是以理论课程学习为主，实验课程为辅。对于教师来说，在四年的教学时间内，完成上述所有课程的教学任务异常繁重，而对于学生来说，要在短时间内学习并掌握这么多门课程，也是非常困难的。面对大量理论知识的学习，学生普遍兴趣不高，对于所学的专业知识感觉枯燥乏味，与实际应用的联系不强[ 10 ]。由于受到学时的限制，在实验课前，教师会将实验材料、试剂准备好，并且将需要使用的实验仪器调节到最佳的使用状态。而在实验课上，理论知识所占的比重仍然很大，教师将实验的原理、方法和步骤等系统地讲述一遍后，学生才能够在教师的指导下重复实验的过程[ 11 ]。因此，实验课程虽然能够在一定程度上提高学生的动手实践能力，但留给学生独立操作和练习的机会还很少，实验课的内容也大多选择相对简单的验证性实验，束缚了学生的创新意识和发散思维。传统的课程教学模式大大降低了学生对学习的积极性，影响了教师的教学进程。

二、生物技术专业教学内容和课程体系改革的必要性

高校生物技术专业传统的教学模式虽然能够在短时间内，向学生灌输大量的知识，从而使学生取得理想的成绩，顺利通过考试，然而这种“填鸭式”的教学模式忽略了学习的根本目的[ 12 ]。学生往往只是为了应付考试，在课堂上以教师为中心，在考试前以教材为中心，将枯燥难懂的理论知识死记硬背，而考试结束后，真正掌握并且能够应用的知识也不复存在。近年来，生物科技蓬勃兴起并迅猛发展，与许多学科交叉融合，形成了许多边缘学科。生物技术广泛应用于农业、工业、医药、食品、微生物等领域，对于能够熟练运用生物技术以及掌握基础理论知识的优秀人才的需求也日益增加，然而高校生物技术专业本科的一些教学内容和教育体系并不能满足这一需求。学生毕业后在本科阶段学到的知识也无法完全满足职业的需要。

传统的教学模式已然无法满足新时代的需求[9]，为了能够适应未来生物技术的发展、适应学生的就业选择以及未来人才发展和竞争，高等院校生物技术专业教学内容和课程体系的改革和实践至关重要[8]。践行生物技术专业创新培养模式，将学科理论知识与实践相结合，培养学生的自主学习能力以及创新能力才能更好的满足社会的需要，培养出更多优秀的生物技术人才。

三、“理论+实践+竞赛”一体化的生物技术专业创新培养模式

为了能够完善生物技术专业的教学内容和课程体系，更好地结合理论学习与实践，使学生更好地掌握生物技术专业知识和相关技能，培养学生的创新精神、动手能力以及严谨的逻辑思维能力，在借鉴和学习国内外创新培养模式经验的基础上，本研究以生物技术专业中的“植物研究”为主线，拟从课赛一体化、深度实习、校内校外协同培养等几个方面对生物技术专业培养模式进行改革和实践，以期建立更完善、更合理的生物技术专业培养体系。

（一）课赛一体化的主要内容

1.建立以“植物学”为主线的课赛融通体系。以生物技术专业中的“植物研究”为主线，建立“理论（植物生物学）→实验（植物生物学实验）→实践（植物学野外实习）→竞赛（辽宁省动植物标本大赛）”一体化的教学新模式，突出“植物学”的专业建设特色。打破传统的以教材为中心的培养模式，注重学生动手实践能力的培养。

2.建立竞赛学分制考核体系。在新培养方案，创新创业教育平台的实践实训环节中，给予参加学科竞赛的学生一定的学分，保证学生参加竞赛的积极性，鼓励学生发散思维，将理论知识应用于实践中，促进学生对知识的掌握。对于课程学习的考核也不仅仅通过考试的形式来实现，通过竞赛学分对学生的实践能力和应用能力進行考核。

3.建立校内校外协同培养体系。本研究中理论课程的讲授和实验课程在校内进行，实践和参加学科竞赛在校外开展。通过在学校学习所掌握的理论知识与实验课程中初步培养的动手能力，到校外进行实习和实践，利用实习的成果参加重要学科竞赛，进而完成对学生校内校外的协同培养。

（二）课赛一体化的具体实施

1.基础理论课的学习。本教学新模式以植物生物学和植物生理学为基础理论课，在课上授课教师将系统地讲授植物分类、分布及生长特性等内容，特别是针对实地及采集标本的“仙人洞国家级自然保护区”内的植物进行重点讲解，为下一阶段学生进行实验、实践以及参加竞赛提供理论支撑。

为了提高学生的学习兴趣，在理论课的授课过程中，授课教师可采用多种形式进行授课，例如：将学生分组，让学生以小组的形式对一部分的课程内容进行汇报，这种形式不仅可以调动学生学习的主动性、提高查阅资料和文献的能力，而且能够使其更好地掌握课程内容。学生汇报、教师补充总结的形式，能够让学生真正参与到课堂当中，而不再是一味的“听课”。此外，在理论课的授课过程中，教师可以适当播放一些关于植物分类、分布及多样性等的纪录片，使课程知识更加具象生动，更具吸引力，让学生更加直观地了解植物的相关知识，提高学生对理论课程的兴趣，加深对所学知识的理解。

2.实验课的开展。本教学新模式涉及的实验课为植物生物学实验和植物生理学实验。在实验课前，让学生和教师一起参与实验的准备，熟悉实验材料、试剂和实验仪器，帮助学生更好地完成实验课的学习。优化实验课的内容，保留经典的基础实验，减少验证性实验，增加创新性的实验。鼓励学生自行设计实验，提出方案，并指导学生开展实验。为了给日后植物野外实习以及参加动植物标本大赛奠定基础，在实验课中，教师着重对植物标本制作相关的内容进行指导。通过解剖、显微镜观察等实验方法，使学生更细微地了解植物的形态特征，并初步学习植物标本的制作。在实验课的教学中，教师要注重开发学生的创新潜力，鼓励学生自主进行实验操作，在标本制作的过程中，更要激发学生的创新思维，将理论课所学知识与实验课的内容融合在一起，提高学生学习的积极性。

3.实践实习。植物野外实习是生物技术专业重要的实践类课程，是将理论和实践一体化的关键环节，也是学生日后参加学科竞赛的基础。实习基地“仙人洞国家级自然保护区”是校级“教学实践基地”，在此，学生将通过外聘指导教师和本专业带队教师的指导下，对植物形成系统的认知，学习植物的分类、分布以及生长特性等，并且在教师的指导下完成植物标本的制作，为参加辽宁省大学生动植物标本大赛以及在大连博物馆的展览做准备。将植物野外实习中制作的标本在大连博物馆展出，使此活动成为大连民族大学服务地方的科普活动。整个实习过程以小组形式共同完成，这种形式下相对独立的理论学习时间和封闭的人际关系状态为学生团队精神的培养提供了不可多得的机会。通过合作完成标本，共同参加答辩，能够使学生学会如何在专业领域与他人合作，如何与他人沟通，如何处理冲突。在整个实践实习的过程中，学生们不仅能够掌握专业知识和技能，而且还能够培养团队合作精神，促进感情。

4.学科竞赛。在理论和实践结合之余，本教学新模式还提出“理论—实践—竞赛”一体化模式，积极组织学生参与各类全国及省部级科学竞赛。辽宁省普通高校大学生动植物标本制作大赛是省教育厅主办的十项大学生创新创业竞赛活动之一，也是本教学新模式最终要参加的学科竞赛。学生通过理论学习、实验训练、实践提升，已经完全具备了参加高水平学科竞赛的能力。通过学生社团“自然客栈”的动员，鼓励学生积极参与动植物标本制作大赛。在植物实习的基础上，教师进一步指导学生制作标本，激发学生的创新思维，制作出具有科学性、创造性和艺术性的标本作品。通过标本制作，提升学生的动手实践能力，培养学生的团队协作精神。具体培养方案如下。

第一年：重点建设理论教学模块与实验教学模块，夯实学生在校内期间的理论及实验基础，为下一阶段的野外实习做铺垫。

第二年：重点建设实践模块，解决学生在校外实习期间对理论知识的灵活应用及规范的标本制作方法的学习，为参加大连市博物馆的标本展览及参加学科竞赛做准备。

第三年：重點建设竞赛模块，在不断总结经验、改正不足的基础上，引导学生利用坚实的理论基础、熟练的动手能力、创新性的思维，做出具有创意性的优秀作品，参加学院举办的初赛和辽宁省大学生动植物标本大赛;总结经验，撰写总结报告。

四、结语

“理论+实践+竞赛”一体化的生物技术专业创新培养模式的实施，在一定程度上优化了生物技术专业的教学内容和课程体系，将理论知识与动手实践紧密结合，增强了学生对专业的认同感以及对课程的学习兴趣。通过理论学习夯实基础，实践实习提升能力，学科竞赛突破升华，对学生的逻辑思维能力、动手实践能力、创新精神以及合作精神进行了全面的培养。通过本研究提出的教学新模式，我院生物技术专业的教学也取得了初步成效，近两年，学生在辽宁省大学生动植物标本大赛、辽宁省环保大赛、挑战杯等国家级、省部级创新大赛中，共获得一等奖8项，二等奖4项，三等奖16项，优秀奖5项。在后续的教学中，我们将进一步推进本教学新模式的实施，以期建立更完善、更合理的生物技术专业培养体系。

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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