生物技术专业实验教学中大学生创新能力培养的探究

孙美艳 李大鹏 张磊

摘  要：生物技术产业是目前发展最为迅速的朝阳产业，生物技术产业的快速发展亟须具有创新能力的生物技术专门人才。生物技术是一门综合性、实践性学科，实验教学是培养学生创新能力的有效途径。目前生物技术专业实验教学的实验内容设计及考核方式等方面存在诸多问题，不利于学生实践技能和创新能力的培养，学生就业后不能满足企业的需求，因而急需对生物技术专业的实验课程体系进行改革。本研究结合现阶段生物技术实验教学存在的问题和本校生物技术专业的特点，对生物技术实驗课程改革提出了一系列意见和建议，旨在培养生物技术创新型综合人才。

关键词：生物技术;实验教学;创新能力

中图分类号：G640    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2021）14-0158-03

21世纪是生物技术的世纪，生物技术是当前发展最为迅速的高精尖产业之一。作为一门新兴的综合性学科，生物技术发展迅猛，尚有很多亟待拓展的研究领域。创新能力是21世纪人才基本的必备素质，也是决定我国科技竞争力强弱的一项重要指标 [1]，生物技术的快速发展扩大了创新型生物技术人才的缺口。生物技术是具有很强的创造性和实践性的学科，实验教学在生物技术专业人才培养中占据着举足轻重的地位，对在实验教学中培养学生的创新能力至关重要，也是提高本专业教学质量及水平的关键环节 [2]。本研究通过探索生物技术专业实验教学中创新人才培养的目标和方法，构建了创新实验教学体系，旨在培养高素质的创新型生物技术人才。

一、生物技术实验教学现状

生物技术是一门综合学科，涉及内容广泛，发展日新月异。生物技术人才培养目标不仅是学生掌握生物技术的理论知识，更重要的是要具备优异的实践技能和创新能力，而实验教学是培养这一能力的主要途径 [3-4]。

目前，大多数院校的生物技术实验教学存在如下问题：1. 实验课内容设置依附于理论课，各自相对独立，缺乏系统性。实验课程的独立设置，不利于各课程的交叉融合，常会造成同一实验内容的重复。这不仅造成了实验教学资源的浪费，也不利于学生系统性学习生物技术实验技能;2. 实验课在内容设定上多为验证性实验，设计性实验和综合性实验所占比例较小;3. 实践教学缺乏有效的考评机制，学生学习积极性不高。与理论教学不同，学生的实验课表现很难量化，大多只是根据学生实验课出勤率、实验报告书写情况等判定实验成绩，很难看出学生实践能力的真实水平，即便实验操作考试也很难考查学生综合的实践技能和创新能力;4. 缺少科研能力培养环节，在校本科生科研能力弱，缺乏系统的科研思维;5. 实验课内容与企业生产实践严重脱节，学生理论联系实践能力差。学生实验课使用的实验仪器较为基础，与科研机构、生物医药企业的仪器及实验环境相差较大，实验课上接触的内容与科研及生产实际差距也较大，导致学生进入科研及生产实践环节后很难学以致用、融会贯通。因此，为实现生物技术人才培养目标，满足生物技术行业对人才的需求，在生物技术专业教学中进行实验教学改革，培养学生的创新能力至关重要。

二、创新型生物技术实验教学体系的建立

（一）建立生物技术创新实践基地

吉林医药学院检验学院于2011年创立了生物技术专业，开设课程包括基础医学及临床医学概要、医学检验课程及其他多门生物技术专业课程，本校的生物技术学生专业具有医学背景，具备一定的医学专业知识，学生的理论知识储备有利于将来从事体外诊断及生物医学的相关研究。检验学院拥有省科技厅重点实验室“抗体工程协同创新中心”，拥有省中医药管理局二级实验室“中药细胞生物学实验室”和校级科研平台“分子诊断工程研究中心”两个科研平台，我院还是“省级实验教学示范中心”。

2019年9月，在这些平台的支持和辅助下，根据本院的生物技术特色建立了生物技术创新实践基地，聘请生物技术教研室及抗体中心的博士教师作为学生导师，以导师科研课题为基础，成立生物技术创新课外科技活动小组，以学生自主管理为主，导师指导为辅，开展课外科技研究活动，培养学生的科研思维和创新能力，学生在参加科研小组的同时逐步完成自己的毕业设计。也可以科技活动小组为单位，组织学生积极参加国家、省、市及学校举办的各类创新创业比赛，提升大学生的创新能力。经过一年多的实践，科研活动小组获得了令人瞩目的成绩，学生以第一作者发表国家级以上论文8篇，获得各级创新创业奖项15项。

（二）实现生物技术实验的分层次教学

将各类专业课的实验内容分为验证性实验、综合性实验和设计性实验三类，增加综合性实验和设计性实验的比例。将基因工程、发酵工程、细胞工程、蛋白质工程等课程的实验内容综合成一门生物技术技能训练实验课程，以基因工程为主线，将目的基因的获得、重组载体的构建、目标蛋白的表达及纯化、基因工程产物的发酵培养等内容贯穿成一个大实验，集中实验课时，使学生可以完整、系统地掌握生物技术基本实验技能，由浅入深地培养学生的综合实践能力。

设计性实验是培养学生创新能力的最好形式，可以在综合性实验之后开设。在设计性实验中，教师给出几个可选的题目，由学生自选题目，建立实验小组，以已经学过的生物技术理论知识为基础，通过自主查阅资料，设计实验方案，经指导老师审核通过后进行实验操作。在实验操作中遇到的问题，学生可以通过查阅资料、请教老师等途径自行解决，分析最终得到的实验结果，判断实验成功与否，评估实验的影响因素等，都需要学生自己分析。通过设计性实验，学生能够掌握信息检索、资料加工等科研方法，锻炼学生分析、解决问题的能力，很好地培养了学生的创新思维和创新能力。

设计性实验的教学应贯彻“开放性”的原则，即内容开放和结果开放，学生自己选择时间完成实验内容，实验没有固定的结果，根据学生的设计和实验条件进行摸索，同一实验内容可以有不同的结果。通过分层次的实验教学，各学科的实验内容得到了有机融合，训练了学生对生物技术实践技能的整体认知，培养了学生的实践能力及创新能力 [5]。

（三）强化创新能力培养的考评和激励机制

合理的考评及激励机制是学生取得良好学习效果的制度保障，在创新型实验改革中建立适宜的考核及激励机制有利于对学生创新能力的培养。采取多元化的考核方法，将形成性评价和终结性评价相结合，将学生设计性实验的成果、发表的论文、发明专利、毕业设计等创新成果进行综合考核。同时，设立“创新学分”，鼓励学生创新学习。在创新实践教学中，指导老师对学生进行全面指导，并紧密结合相关课程，从理论到实践，引导学生理论联系实际，培养严谨的科学思维和科学态度，促使学生逐步形成自主设计实验的能力，从而取得创新成果，根据创新结果获得相应创新学分。创新学分的评判因子包括：1. 根据创新成果或奖项等级，分为国家级、省级、市级、校级、学院级，分别计50分、30分、15分、10分、5分来给予相应创新学分，设定激励标准;2. 根据学生参加创新活動次数及活动表现给予相应创新学分。

（四）采用多种教学方法，培养学生创新能力

针对生物技术专业课的综合性、实践性、前沿性的特点，在实验教学中不断探索新的教学方法，在授课中适时使用在线课堂、微课、虚拟仿真等新型教学模式，建立课前线上预习和自测，课后线上讨论和测评等方式，提升学生的自主学习能力和创新能力。

（五）充分发挥“本科生导师制”的积极作用

建立本科生导师制，安排生物技术教研室和抗体体中心老师作为导师，在学生选课、设计性实验、科学活动小组及科研实验等方面，起到指导及监督作用。把“教书”和“育人”有机结合，导师不仅要督促和指导学生的实验学习过程，也要关心学生的生活和身心发展，引导学生树立正确的人生观和价值观。实施创新学分制的目的是优化学生个性化培养，而个性又是创新的基础。因此，本科生导师制是创新学分制实施的保障，对学生的创新能力培养具有重要作用。

三、结语

创新能力是新世纪人才的必备素质，高等学校现阶段的主要任务就是培养创新型人才。基于生物技术在世界科技及经济发展中的重要作用，培养生物技术专业创新人才是现阶段生物技术人才培养的重中之重，这就需要进行生物技术实验课程的创新性改革。实验教学的创新改革是提高生物技术专业教学水平及质量的关键环节，能够强化学生的实践技能，培养学生观察、分析、解决问题的能力，增强学生的探索精神和科研思维;能够培养学生的创新应用能力，造就创新型人才。本研究通过不断挖掘及充分利用学院现有科研平台和教学资源，改革传统的实验教学模式，构建和完善创新型实验教学体系，旨在充分发掘学生创新潜能，造就高素质的创新型生物技术人才。

参考文献：

[1] 安勇. 基于国家大学生创新性实验计划的思考[J]. 黑龙江高教研究，2010（06）：137-138.

[2] 王云，杜伟. 医学本科生科研创新能力培养模式探索与实践[J]. 中国高等医学教育，2019，33（01）：19-20.

[3] 廖蓉. 谈实施大学生创新性实验计划对高校学生创新能力的培养[J]. 中国现代教育装备，2011（03）：122-124.

[4] 刘宁宁. 本硕阶段学生创新能力培养体系衔接现状及其成效研究[J]. 现代教育管理，2019（01）：108-113.

[5] 王清亮，任恒峰. 基于兴趣驱动和创新能力培养的实验教学改革：以近代物理实验教学为例[J]. 教书育人：高教论坛，2020（07）：87-89.

（责任编辑：汪旦旦）