“双一流”与“新工科”背景下工科院系“生物化学实验”教学改革

金素星，孟 娜

（南京师范大学 食品与制药工程学院，南京 210023）

目前，“双一流”建设真正处于关键时期，下一轮的建设将更加强调新工科的发展，以满足国家战略需求，聚焦科技前沿和关键领域，优化学科专业和人才培养布局。“双一流”大学具有深厚的办学底蕴和良好的学科交叉融合等特点，是培养新工科人才的主要力量[1]。新工科建设与高校教育事业发展的“十四五”规划和“双一流”建设任务一脉相承，它们共同提出了更高水平的本科人才培养要求。课程教学作为人才培养模式的核心组成部分，在人才培养方面起到关键作用，课程教学能力则是大学教师甚至整个大学的核心竞争力所在[2-3]。

21世纪是生命科学和生物技术的时代，生物化学作为生命科学和生物技术领域重要的基础学科，是制药工程专业设立的学科基础课程。“生物化学实验”课程是与理论课程“生物化学”相配套的实验课程，通过实验理论、基本技能等方面系统培养学生的综合能力，该课程教学质量的高低直接影响理论教学水平及学生科研素养和创新潜力的培养。随着信息技术的发展，如何在保证基础教学的同时，紧跟学科进展，突出工科特色，使学生及时了解生物化学领域的最新理论和应用技术，全面培养学生的创新能力和综合素质，是当前“生物化学实验”课程教学改革亟待解决的首要问题。

1 工科院系“生物化学实验”教育现状

1.1 专业特色不突出

目前，制药工程专业的“生物化学实验”课程基本上延续了传统的“生物化学实验”课程模式，与生命科学学院开展的“生物化学实验”课程大同小异。此外，前已提及，其他工科专业如食品科学与工程、合成生物学等均开设此门课程，这便导致该课程不能有效凸显制药工程专业生物化学学科本身的特有现象和理论，学生也难以真正认识到该门课程在他们所学专业领域中的实际应用价值，从而严重影响学生对“生物化学实验”的积极性。因此，制药工程专业的“生物化学实验”教学内容与方法应较其他专业具有较好的区分度，不能简单地等同于传统“生物化学实验”课程的内容，例如，在内容上只选择一些验证性的基础实验。

1.2 教学内容较为陈旧

科学技术的不断创新推动着社会的不断向前发展，在当今这个数字化、智能化、信息化的时代，各行各业都在采用先进的理论和技术以提高自身的市场竞争力。然而，多年来“生物化学实验”的教学内容陈旧、单一，没有紧跟社会发展步伐，缺少生物化学研究的前沿进展、热点问题及最新的技术手段，不仅影响院系整体教学质量，还会影响学生的创新能力。因此，需要结合专业设置特色，在现有教材内容的基础上，对传统的实验教学内容进行创新，融入最新的技术手段、科技前沿，使该门课程更加符合专业发展的特点。

1.3 教学手段落后

目前，“生物化学实验”的教学手段和技术过于墨守成规，变化甚少。教师仍采用“填鸭式”教学方式，即教师事先准备好教学内容，授课时向学生按部就班地介绍实验目的、原理、步骤、结果和注意事项等内容，学生随后按照教师的要求独立或分小组进行实验，并在课后完成实验报告。整个教学过程中，学生缺乏自主思考、独立设计实验方案的能力，不利于创新型人才的培养。此外，虽然多媒体教学已应用于实验教学中，但并没有改变这种“填鸭式”的灌输模式。当前，信息社会的飞速发展推动了新型教学模式的构建，如何将信息化时代所形成的微课、慕课、雨课堂等教学新技术、新方法应用于生物化学实验教学中，推动教学改革，成为当前教师亟待钻研的问题。

1.4 学生缺少综合性训练

当前，随着科学技术迅速发展，各个行业都在面临知识的更新和补充。因此，在这种大环境下，亟须培养学生的创新思维和创新能力以适应时代发展的需求。实验课是培养学生动手能力、科研素养及创新能力的重要课程；然而，现有的实验学科之间相互独立，相互渗透性差，整个实验教学缺乏连贯严密的体系，缺少综合设计性实验，由此导致学生缺乏系统性的综合性训练。与此同时，现有“生物化学实验”课程在教学内容上偏重基础知识和基本实验方法的训练，教学内容层次较浅，缺少对学生解决实际问题、理论联系实践能力的培养。

1.5 考评方式不全面

目前实验考核主要从实验报告、实验结果及出勤率三个方面来评定。这种评定形式通常会受主观条件和客观因素的影响，教师对学生能否独立、正确地完成实验操作无法进行更全面翔实地了解。同时，由于实验内容的单一性，实验报告大同小异，没有体现出实验考核的实际作用和意义，难以体现实验教学在培养学生实际动手能力及综合实践能力中的作用。

2 理工科“生物化学实验”教改的策略

2.1 优化教学内容

2.1.1 更新教学内容

实验教学内容的改革是决定教学效果的重要因素之一。科学性、合理性的实验教学内容直接关系到实验教学的成果、效果和培养人才的质量。对于工科院系来说，实验教学内容更应符合专业发展的特色，适合新工科人才培养的教学要求。以我院制药工程专业为例，该专业是奠定在化学、药学、生物技术和工程学基础上的交叉学科，与传统的药学、化学类专业既有密切联系，又有本质区别。因此，制药工程专业“生物化学实验”课程可以适当增加更具专业性的实验内容，以实现建设“一流学科”为目标，凸显学科特色，助力课程体系内涵的发展。在具体的实验内容上，要紧跟科技发展的步伐，根据学科发展动向、实验设备更新和社会需求，不断完善更新实验内容，同时保证实验内容的整体性。

2.1.2 调整教学模块

随着科技的不断进步，生物实验技术也在不断更新，而传统的“生物化学实验”课程通常涵盖一些基础性、验证性的简单实验，已不能满足新工科理念对人才培养的需求。因此，工科院系的“生物化学实验”课程应整合传统的实验教学内容，降低验证性实验的比例，适度增加综合性实验、设计性实验及探索性实验，并以验证性实验为基础、综合性实验为阶梯、设计性和探索性实验为提高，构建适合工科专业发展的完整教学模块，充分激发学生的创新思维和创新能力[8]。综合性实验、设计性实验及探索性实验的开展，有助于培养学生自主学习的能力并建立严谨的科研思维体系。新教学模块的整合不仅能够帮助学生更好地理解生物化学的理论知识，还能够让他们在实际操作中积累丰富的经验，培养其独立思考问题和解决问题的能力，更好地满足现代科技领域对人才的需求。

2.1.3 改进教学理念

新工科理念的提出打破了传统的工科教育的学科限制，旨在培养具有创新思维、创业潜质和跨学科综合素养的高素质工程人才。生物化学学科的教学中，仅为学生传授理论内容无法培养出具有创新思维的综合型人才，将创新创业（“双创”）理念融入实验课程教学中，不仅有助于明确教学目标，提高实验教学的效果，还能实现“双创”人才培养的目的，促进生物化学学科的发展。“双创”理念的融入也体现出学院对教育部有关“高等学校本科教学质量与教学改革工程”等相关文件的积极响应。

2.2 创新教学模式

2.2.1 开展自主教学模式

现阶段“生物化学实验”课程的授课模式主要以教师讲授为主，这便导致学生获取知识被动，扼杀了学生的创新性思维，不利于培养学生的实验动手能力。为了体现学生的主体地位，在教学模式上可以转变师生的主客体关系，全面开展以学生为中心、以学生自主活动为基础的新型教学模式。授课教师在教学中引导学生主动学习，如课程开始前让学生参与到实验方案的设计、实验试剂配制的准备环节中，课程中学生可自行分组、自主安排实验进程和实验时间；课程结束撰写实验报告、分析实验结果，并在小组间自主进行讨论与交流，总结实验成败原因；课程结束后设置一个开放性思考题，引导学生课后对所学知识的巩固和思考。自主教学模式的开展能够将教学活动由“教”向“学”转变，激发学生的自主学习意愿，使其能够充分发挥自身的主观能动性，这不仅有助于培养学生分析问题、解决问题的能力，还能够促进学生创新精神、创新能力和科学素养的全面提升。

2.2.2 融合跨学科教学模式

目前学校的课程主要是分学科设置。跨学科教学旨在通过将不同学科领域的知识和技能结合，实现共同解决某一问题的目的。跨学科学习可以改正过于细化和分离的分科学习，连通学生的知识与生活、学习与社会，这种教学方法能够促进学生的学习兴趣和动机，有助于学生思维能力和综合素质的培养。生物化学是基础研究领域内的跨学科教育，主要利用化学、物理学和生物学原理研究生命体系的化学组成及化学变化规律，其实验技术可以渗透到不同的学科领域，因此，“生物化学实验”在跨学科教学中具有重要的应用价值。例如，基础生物化学实验（第3版）中的实验内容“糖类的还原作用”，该部分实验不仅从生物学角度了解糖类物质的重要功能，还能帮助学生从化学角度加深对此性质的深入理解，即糖类物质中的醛、酮结构能发生氧化还原反应。因此，跨学科教学既有助于提高学生学习效果，还能帮助学生掌握解决实际问题的能力，使其在未来的职业生涯中具备更强的竞争力。

2.2.3 信息技术与实验教学深入融合

“互联网+”时代的到来不仅改变了获取知识的方式，还塑造了学生新的学习方式和学习观念。在这一背景下，“互联网+”教育教学模式充分依托多媒体等现代教育技术手段，以崭新的形式呈现教学资源，旨在最大程度地促进学生的理解、记忆和兴趣的提升。教师可将实验内容制作成多媒体课件，引入网络资源，以创新的方式传授实验方法和内容，并采用线上线下结合的方式，逐步提升学生的实验技能。此外，随着学生的成长，教师应将培养重心从基础实验技能逐步转向科研思维的培养。然而，受限于实验条件更新速度，教师可以充分利用微课、慕课及虚拟仿真技术来丰富和完善“生物化学实验”教学内容。学生可通过信息化平台，利用课余时间自行模拟实验过程，最大限度地帮助学生对所学知识进行内化。

2.2.4 深化校企合作

制药工程专业的人才培养目标是以培养应用型人才为目标，以服务社会为根本目的。新工科背景下，校企合作模式成为培养多层次创新型人才的有效途径。“生物化学实验”教学中融入校企合作可为学生提供更丰富的实践经验，增强学生的职业素养和实际应用能力。例如学院可以与生物化学相关的企业或实验室建立合作关系，共同开发实验项目，企业提供待解决的生物化学问题，并与学院教师一同制定实验方案和实验内容，并让学生参与其中，不仅可以增强学生解决问题的能力，还能使他们更好地理解知识的实际应用。总之，融入校企合作可以使生物化学实验更具实际意义，并能为学生提供更广泛的职业发展机会。

2.3 改进考评体系

课程评价是衡量教学实施效果的重要工具，贯穿于实验教学的全过程。当前，大多数高校的生物化学实验课程评估主要以实验报告和出勤率为主，我院在此基础上加入了笔试考核，但目前的考评制度仍然存在许多弊端。如学生的实验报告普遍存在高度相似性，难以准确反映他们对实验结果的分析能力和实验操作技能；传统的笔试考核内容常与理论考试重叠，难以真实评估学生在实践操作中的表现；最重要的是，教师无法从单一的实验报告和笔试成绩中准确判断学生对所学实验内容的掌握情况。因此，在“生物化学实验”的考核模式上可以采用多元化的评定模式。首先，教师需完善实验报告撰写的基本要求，增加实验结果分析和讨论的比重，并严禁抄袭和篡改实验数据等不当行为；其次，增加实验操作的考核，并细化实验操作考核类型，可分为验证性实验考核和探究性实验考核，验证性实验主要考核学生的基础实验技能，而探究性实验则侧重考核学生思考的完整性和解决问题的能力；最后，可将学生的课堂表现纳入“生物化学实验”考核评估体系，包括实验操作的独立性、参与课堂讨论的积极性等。通过这种多元化的考核方式可以更全面、客观地反映出学生在“生物化学实验”课中的表现，激发学生的积极性，增进他们对理论和实践的深刻理解，培养学生的科学探究精神和实事求是的学术品德。

3 结束语

在全球化背景下，高素质、卓越的创新型人才培养成为提升我国综合实力和国际竞争力的关键因素。因此，在“双一流”背景下的“新工科”建设中，更加强调人才的自主培养，注重科学精神、创新能力、批判性思维的培养。在“新工科”理念的指导下，对制药工程专业生物化学实验教学提出了新的要求和挑战。本着“培养创新型人才”的教学理念，结合“新工科”对学生创新能力和实践能力的要求，需要合理而科学地改革制药工程类生物化学实验教学内容，引入新的教学模式，改进教学考评体系，加强校企合作，全面提高教学质量，以培养出卓越的创新型人才，这一举措将有助于推动“新工科”从理念走向实际行动，助力高等教育腾飞前进。