创新创业教育融入“基因工程”课程的教学探索

刘 影，徐 莉，蒋惠男，代书玲，张永霞，张 江

(上海农林职业技术学院，上海 201699)

0 引言

2015年《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》(国办发〔2015〕36号)[1]指出，深化高等学校创新创业教育改革是国家实施创新驱动发展战略、促进经济提质增效升级的迫切需要，是推进高等教育综合改革、促进高校毕业生更高质量创业就业的重要举措。2019年7月，教育部关于印发《国家级大学生创新创业训练计划管理办法》(教高函〔2019〕13号)的通知[2]中指出，请各地各高校秉承“兴趣驱动、自主实践、重在过程”的原则，深化高校创新创业教育教学改革，加强大学生创新创业能力培养，全面提高人才培养质量。因此，各高校开设了创新创业课程，学生学习了创新创业理论。但是这种创新创业课程与专业课联系并不密切，与实践脱节，缺乏具体的专业领域的训练。虽然也开展了创新创业实践训练，但是只有个别学生申请参与，绝大多数学生未能参与。

高校“基因工程”课堂是基因工程领域人才培养的重要阵地。培养具有创新创业能力的基因工程领域人才是新形势下高校“基因工程”课程改革的重点。培养学生在基因工程领域的创新创业能力除了需要创新创业方面的理论，还需要进行基因工程方面创新创业实践训练。传统“基因工程”课程教学缺乏创新创业训练，课程教学还有许多问题有待进一步改善。文章在对传统“基因工程”课程教学弊端分析的基础上，进行了一系列改革，以培养学生的创新创业能力。

1 传统“基因工程”课程教学的弊端

“基因工程”课程教学是培养基因工程领域人才的重要环节，在传授基因工程基本理论知识和基本技能方面发挥着重要作用。教学理念、教学目标、教学内容、教学方法和考核评价是课程教学过程中的几个重要环节，对基因工程领域人才培养质量影响重大。生物技术不断进步和产业需求变化使得人才的创新创业能力变得越来越重要。传统课程教学理念、教学目标和教学内容陈旧，教学方法和考核评价方式单一，这些弊端严重制约了基因工程领域创新创业人才的培养。

1.1 教学理念落后

传统的“基因工程”课堂教学是以教师讲授为主，教师是教学的主体，学生被动接受知识，影响了学生主观能动性的发挥，限制学生的思维，有碍于学生创新创业能力的培养。

1.2 师资队伍能力尚未满足高职人才培养要求

全面提高高职人才培养质量需要强有力的师资队伍支撑，在专业课中融入创新创业教育，要求教师在课程设计与实施过程中具有“双师”素质，也需要专业课教师具备创新创业意识和能力。目前，我院教学团队教师的创新创业经验明显缺乏，难以适应高职院校创新创业教育的需要。这些成为创新创业教育改革工作中亟待解决的关键问题。

1.3 传统课程教学目标与当前人才培养目标不匹配

传统“基因工程”课程教学目标与数字化转型时代创新创业人才培养目标不匹配。在数字化转型时代，资料的收集、归纳整理、分析、总结能力也是基因工程领域人才必备的技能，传统“基因工程”课程目标滞后于数字化转型时代发展需要，并未涉及学生的创新创业能力培养；仅以传授专业知识和培养基因工程操作能力为主，而创新创业能力没有得到应有的重视，课程目标不符合创新创业人才培养目标。

1.4 传统课程教学内容陈旧

教学内容是围绕课程教学目标选取并开展的。传统“基因工程”课程教学内容主要是基本概念、原理和操作方法，课程理论性较强，内容抽象；学生在学习过程中感到晦涩难懂，容易产生畏难心理，影响课程教学效果。目前，在本门课程的教学中，教学偏重“基因工程”的基本概念、原理和操作方法，对于学生创新意识和创新能力的培养尚显不足。随着现代生物技术的快速发展，基因工程的理论和技术也日新月异，如果固守“基因工程”课程的老旧内容，不及时补充新理论和新技术，不利于基因工程人才培养。

1.5 传统教学方法单一

首先，基因工程是一门理论性、技术性和创新创业潜力均较强的学科，且基因工程理论和技术更新速度快，学生真正学好这门课存在一定难度。

其次，传统“基因工程”课堂教学以线下教学为主，教师是教学过程的主体，教师通过讲解向学生传授知识，学生自主学习能力下降，学习效率不高，严重影响课程教学效果。

最后，传统线下讲授法使学生学习热情、积极性和主动性下降，学生只关注教师所教授的内容，知识面存在局限性，也未能进行探究式学习，学生运用知识能力、发现问题和解决问题的能力没有得到培养，限制了学生的创造性思维和创新能力的发展。

1.6 传统考核方式单一

考核评价是教学过程的重要环节，是评价学生学习效果的重要手段，对学生学习具有引导和激励作用。传统的考核方式属于应试型的考核，过于单一和死板，主要对基因工程基本概念、基本原理和方法进行考核，缺乏对学生进行全面的考核评价。在这种考核评价方法引导下，学生仅对教师所传授的内容被动接受，死记硬背，学生自我获取新知识的能力没有得到培养和锻炼；知识掌握也不透彻，灵活应用能力弱，限制了学生的创造性思维，易产生人才培养“高分低能”现象，更谈不上创新意识和创新能力的培养。

2 基于基因工程创新创业人才培养的课程教学改革

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中对生物产业发展提出了“坚持创新引领”的原则[3]，进一步明确了基因工程是生物产业的重要组成部分，更是生物产业创新发展的重要支撑。为适应生物产业发展，培养符合产业需要的人才，“基因工程”课程的各个教学环节也要与之相适应，需要进行相应调整，学生的创新意识和创新能力培养更适合在“基因工程”课程教学中实施。因此，课题组尝试将创新意识和创新能力培养融入“基因工程”课程教学，培养学生的创新意识和创新能力。具体做法如下：

2.1 更新教学理念

党的十八大以来，高校的创新创业教育不断深化，强调将创新创业教育融入高校人才培养全过程，激发学生的创新创业意识和能力。在专业课层面开展创新创业教育是创新创业教育融入高校人才培养全过程的重要环节。为了配合我院药品生物技术专业的上海市一流专业建设，持续改善一流专业核心课程的教学质量，应在“基因工程”课程教学中融入创新意识和创新能力教育，在专业课程教学层面实现人才职业素养、理论知识、岗位操作技能、创新意识和创新能力并重培养。基因工程是一门理论性、技术性均强的课程，在研究和开发应用方面的创新、创业机会多，适合开展创新创业教育。因此，要构建以职业岗位需求和创新、创业为导向的教学体系，树立教学过程以学生为中心，教师为引导的教学理念，使学生在获取专业知识和岗位技能的过程中培养创新意识和创新能力[4]。

2.2 师资队伍建设

在创新创业教育理念的指导下，为了满足不断提高的“基因工程”课程教育教学需要，学院“基因工程”课程教学团队不断加强专业知识、专业技能和职业素质的提升；积极参加国内外访学，参加各种教学能力培训和比赛，积极开展教育教学改革与研究，并将研究成果融入教学。课程教学团队还承担国家职业教育专业教学资源库建设和精品在线开放课程开发，专任教师走出校门去企业参观学习，被企业聘请为企业顾问。学院聘请企业专家作为“基因工程”课程教学的兼职教师，组建了专兼结合的教学团队，为创新创业教学积累了经验。目前，专任教师全部为研究生学历，有教授1人，副教授3人，讲师3人，3名教师具有6年以上企业、事业单位工作经验，课程教学团队成员均为“双师型”教师；在2020年由教育部组织的“‘双师型’教师队伍建设典型经验与优秀案例”推广活动中，团队教师中有1人成功入选。经教育部组织专家评审，教学团队成员全部参与了2021年度国家级职业院校教师教学创新团队申请，并获批立项建设；有2名团队教师参与全国职业教育教师教学能力比赛获得三等奖；参与本课程校企合作的经验被评为上海市松江区职教集团校企合作典型案例。通过具体的改革措施，团队教师的模块化教学设计实施能力、课程标准开发能力、教学评价能力、团队协作能力和信息技术应用能力显著提升。

2.3 适时调整“基因工程”课程教学目标

生物产业是21世纪创新最为活跃、影响最为深远的新兴产业，是我国战略性新兴产业的主攻方向。在我国新经济和技术发展阶段，要求人才培养目标要符合职业教育的初心，即坚持服务导向和就业导向，对接职业人才标准，从需求中来，到应用中去。因此，课程教学团队深入调研分析基因工程技术领域的新需求，分析知识、能力和素质需要，科学合理确定“基因工程”课程教学目标。

2.4 优化课程内容，构建任务引领课程体系

在课程教学过程中，要遵循职业教育规律和学生身心发展规律，合理安排“基因工程”课程教学内容。为了使课程教学内容与基因工程领域各岗位所需的知识和技能对接，使学生学以致用，我院教学团队对最近两年入校招聘的50家用人单位所需的工作岗位和对人才的职业素养要求进行了调研。这50家用人单位中共有基因工程相关岗位107个，对107个工作岗位的工作任务进行分析，梳理对技术技能人才素质、知识和能力的需求，归纳出21个典型的学习任务和20个职业素养，形成7个教学模块。教师在教学过程中，要注意引导学生关注基因工程领域的新理论、新发现、新技能和新方法，并及时引入“基因工程”课堂，提高学生对学术前沿问题的兴趣。基因工程技术的应用性决定了教师在教学过程中要强化实践教学，培养学生对理论知识的应用能力和解决实际问题的能力。“基因工程”课程的实践教学主要为重复性实验，目的在于巩固课程的理论知识，锻炼学生的操作技能。这种类型的实践教学存在一定弊端，它限制了学生的创新思维，因此，要将“创新意识和创新能力”训练引入课程教学。在教师的指导下，学生自主选题，完成创新性研究设计、研究条件准备、项目实施和研究报告撰写等工作。通过这一过程的训练，学生不仅完成了一次完整的小型科研项目，而且将基因工程理论知识贯穿于项目的始终，进行探究式学习，做到了知识活学活用。创新意识和创新能力训练项目是课程实验实训内容的有效补充，是基因工程专业课程实践教学的延伸，有利于提升学生实践能力，培养学生的创新意识和创新能力。具体教学模块和学习任务见表1，职业素养见表2。

表1 “基因工程”课程学习模块及学习任务

表2 基因工程领域职业素养

2.5 改革教学方法，提升学生创新能力

创新能力并不是与生俱来的，而是可以通过后天培养的。创新创业人才培养最重要的是培养学生的创新意识和能力。“基因工程”课程采用线上线下混合式教学，将教学课件、实验视频、习题等上传到智慧职教平台；学生利用智慧职教平台进行课前预习和课后复习，以学生自学为主。教师充分利用课中时间进行问题解答和重点、难点讲解，培养学生创新意识和创新能力。杰夫·戴尔等在著作《创新者的基因》一书中指出，创新者应具备发现和执行两项技能[5]。教师要在“基因工程”课程教学过程中，专门针对学生的发现和执行两项技能进行训练，具体教学方法如下：

2.5.1 发现技能培养

杰夫·戴尔等在《创新者的基因》一书中指出，创新者的发现技能包括联系、提问、观察、交际和实验五项技能[5]。因此，在“基因工程”课程教学过程中，要针对这五项发现技能进行训练。

(1)联系技能培养

美国苹果公司创始人史蒂夫·乔布斯说过，创造力就是关联事物的能力。针对学生的联系技能的培养方法有：

①在“基因工程”课堂上完成一个知识点的学习后，利用智慧职教平台发布头脑风暴，每个人提交此刻的想法、想到的事物、服务或技术。在下一个头脑风暴中请同学们将上述想法、想到的物体、服务或技术与该知识点建立某种联系，以促进对知识点的理解和记忆，并以此来锻炼学生的联系技能(见表3)。

表3 联系技能训练举例(事物关联)

②在智慧职教平台发布课后作业，学生利用课余时间查阅国内外知名生物公司的资料，并在课上汇报。将不同的公司两两随机组合，然后进行创造性头脑风暴，想象如果这两家公司合作或合并，会有哪些新产品、新服务或新技术。

③针对现有的基因工程产品、技术或服务提出假设(或类比)。例如：可以按照以下格式对现有的产品、技术和服务提出假设：

如果……，就可以……，这样做会使产品/技术/服务等产生……的新特性或新优势(见表4)。

表4 联系技能训练举例(创新产品特性)

④SCAMPER思考法。在讲述各种载体构建时，利用艾利克斯·奥斯本和鲍伯·艾伯乐提出的SCAMPER思考法[5]，引导学生对现有质粒载体进行改造，以完成载体构建，获得新载体。以各种类型的载体构建为例，填写表5。

表5 SCAMPER思考法训练

(2)提问技能培养

培养学生的提问思维和意识，将对理论陈述转化为提问。在进行“基因工程”实践技能练习时，针对操作过程中的关键环节先通过提出“是什么”的问题，让学生了解产品、技术或服务的现状；再通过提出“为什么要……”“为什么不……”“如果……，会怎么样”等问题，寻找其他可能性，获得重要的见解，找出问题的解决方案。提问技巧如下：利用问题风暴法，针对课程重点和难点提出问题，并写在题板上，只提问题不需回答；最后找出最重要或最具有启发性的问题，将它列为首要问题；学生分组讨论，总结汇报，锻炼学生的提问技能(见表6)。

表6 提问技能训练举例

(3)观察技能培养

观察是认识事物的基础，也是获得新发明和新发现的基本手段，而发明和发现属于创新的范畴。培养学生的观察技能同样也是培养创新能力的手段，具体方法有两种：第一，在日常教学过程中，在观看教师提供的实验视频时，鼓励学生大胆思考，提出可行的新的实验方法；第二，教师在智慧职教平台发布讨论，请学生对现有的某一款基因工程产品仔细研究，寻找改进点，形成更好的“产品”。例如：某生物公司质粒提取试剂盒中的一个试剂暴露在空气中时间过长会影响该试剂的细胞裂解能力，请学生提出解决的办法。

(4)交际技能培养

鼓励学生跳出常规思维方式，突破自己的专业限制，与其他课程(专业)的老师和学生交往，进行跨学科交流，开阔视野。尝试将其他学科(专业)或领域的知识和技能应用到基因工程领域。

(5)实验技能培养

实验正式开始前，学生要在课前在智慧职教平台观看实验视频，完成教师发布的任务后，在课中完成实验。“基因工程”课程实验实训内容见表7；同时鼓励学生开展一些基因工程的小实验，在教师指导与检查下完成。

表7 “基因工程”课程实验实训表

2.5.2 执行技能培养

杰夫·戴尔等在《创新者的基因》一书中还指出，创新者还需具有较强的执行技能。执行技能包括分析、计划、细节化实施和纪律化管理[5]。为此，在“基因工程”课程教学过程中增加了学生执行技能的训练，即基因工程新产品的设计开发。在此过程中，学生自主选择、设计和开发基因工程产品，教师只负责指导、答疑；以此促进学生自主开展研究性学习，充分发挥学生主观能动性，调动学生科研的积极性，提高学生发现问题和解决问题的能力，激发创新灵感，培养学生的批判性和创造性思维。

(1)分组

学生自由组合，每组4～5人，提醒学生注意组员间能力互补，合理搭配。各小组采用组长负责制，由组长给组员分工，并监督、检查工作，定期向教师汇报小组工作进展。

(2)寻找待开发、待改进的基因工程产品

创新项目不同于课程内容中的实验实训，需要学生自主选择和开发小型创新课题，以学生为中心进行设计和开展研究。这一步让高职学生独立完成是非常困难的，因此设置了题为“某基因的克隆与表达”框架。学生据此寻找待开发、待改进的基因工程产品。寻找的途径可以是互联网，可以是自己或身边人遇到的问题，也可以是专业领域中的问题，或向专家了解该领域或行业急需解决的问题[3]。

(3)形成产品开发与改进方案

确定创新项目后，在教师指导下，学生查阅文献，小组进行“头脑风暴”，研究制定产品开发和改进策略。结合“基因工程”课程的知识和技术，将这些方法或策略转化为更详细、更具实用性的解决方案，以及具体的产品开发或改进方案。方案内容包括：目标蛋白质的分子量、氨基酸序列组成和结构、编码目标蛋白的基因序列、PCR扩增引物设计与合成、目的基因PCR扩增方法、基因克隆方法，以及基因表达和纯化方法等。

(4)项目实施

形成具体的产品开发或改进方案后，学生进入项目实施阶段。学生利用课余时间在“基因工程”课程学习期间完成。教师对学生项目的实施过程进行指导和监督，引导学生自主解决实施过程中遇到的问题，使创新项目可以顺利开展。

(5)评估和打分

每个小组定期对项目进展情况进行讨论和汇报，并作为过程性评价的一部分，计入课程总成绩。

2.6 改进教学评价方法

考核评价不仅可以用来检查学生的学习效果，也是引导学生学习的指挥棒。科学合理又灵活多样的考核评价方式，可激励和促进学生学习，促进学生运用所学知识分析、解决问题并进行创造性思考。“基因工程”课程采用形成性评价与终结性评价相结合的方式进行考核。从课程开始到结束，每次课的课前、课中和课后环节都被纳入形成性评价，形成性评价贯穿教学过程的始终，以此引导学生自主学习。教师可以实时跟踪学生的学习状况，及时发现教学过程出现的问题，并予以解决和纠正。课前评价包括课件预习、课前作业、讨论和问卷调查等。课中评价包括课上作业、测验、签到、头脑风暴、讨论、提问、实验操作、实验报告、创新创业能力评价及素养考评等。这些都按一定比例计入总成绩，以促使每个学生都能主动参与学习全过程。创新意识和创新能力评价在课中进行的发现技能和执行技能培养过程中完成。依据学生的创新项目选题、实施方案设计、项目实施情况和项目成果实施考核，突出了对学生发现、分析、解决实际问题能力的考核。素养评价主要针对表2中所列的素养项目进行，其中每项素养满分5分，共100分。终结性评价包括理论考核和操作技能考核：理论考核是从基因工程题库中随机出题进行线上考核，操作技能考核是针对基因工程操作中的重要实践技能进行考核，如移液器的使用和琼脂糖核酸电泳技术。形成性评价和终结性评价中各项评价内容权重见表8。此外，评价的主体除了教师，还增加了学生自评和互评环节，让学生积极参与评价，充分体现了学生是教学过程中的中心，发挥了评价的激励作用。

表8 课程评价内容及权重分配表

3 结语

为了更好地贯彻《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，培养学生的批判性思维和创造性思维，激发创新创业灵感，文章提出在学校开设创新创业课程的基础上，将创新意识和创新能力培养融入“基因工程”课程教学。通过更新教学理念、加强师资队伍建设、调整教学目标、优化教学内容、改革教学方法和改进考核评价方法等一系列措施，在实践教学过程中取得了显著成效，有效改善了创新创业教育课程与专业课之间联系不紧密、学生缺乏实质性创新创业锻炼的问题[6]。

第一课堂是教育教学的主阵地，是师生之间接触最多、互动最频繁、影响最深远的场所[7]。因此，为了充分有效利用第一课堂，“基因工程”课程采用线上、线下混合式教学模式，改善了传统的以教师为主的课堂教学过程中，学生过度依赖教师的现状；提高了学生的学习主动性，激发了学生对基因工程的好奇心和探索欲望，学生综合素质得到提高，创新意识和能力得到培养。通过美国普林斯顿创造才能研究公司总经理、心理学家尤金·劳德赛设计的尤金创造力自陈量表测试，药品生物技术专业2019级两个班级学生的创新能力分值分别从课程开始时的51.4分和53.4分提高到课程结束后的54.3分和55.7分，说明将大学生的创新创业教育融入专业课的课堂教学，能有效提高大学生创新创业能力。