厚基础、强综合、促创新的生物学一流本科实践育人体系的构建与实践

林宏辉 邹方东 王甜 李佛生 熊莉 杨春蕾 张大伟 王茂林

林宏辉，教授，博士生导师，担任四川大学生命科学学院党委书记、教育部生物科学类教学指导委员会副主任委员、国家教材委员会委员、生物科学国家级实验教学中心（四川大学）主任、生物科学与技术国家级虚拟仿真实验教学中心（四川大学）主任、中国植物学会常务理事、中国植物生理与植物分子生物学学会常务理事、四川省植物学会理事长、四川省林学会副理事长，主要从事植物逆境生理及园林植物生物技术领域的研究工作.先后主持参加了国家自然科学基金区域联合基金重点项目，973子课题，教育部重点项目，教育部博士点基金，留学回国人员基金，四川省杰出青年基金及省市科技攻关项目的研究工作.研究成果获得教育部自然科学一等奖，教育部提名国家科学技术进步二等奖.入选教育部新世纪优秀人才、四川省学术及技术带头人、四川省教学名师、国务院政府特殊津贴专家，获国家级高等教育教学成果二等奖（负责人）1项，四川省高等教育教学成果一等奖3项，主编的《普通生物学》入选十一五规划教材.

摘要：生物学实践教学在培养具有创新能力的一流本科人才中起着关键作用.该成果依托“拔尖计划”、生物科学国家级一流本科专业和生物学国家级教学团队，以培养具有家国情怀与科学精神的“创新型生物学一流本科人才”为目标，践行实践育人理念，将川大特色“红色文化”和求真务实、批判创新的科学精神融入实践教学，强化学生思想价值引领和使命担当，加强文献阅读与实验设计训练，开设探究式和开放性实验项目以及多学科交叉和创新创业实践模块，改革实践教学学业评价，构建了厚基础、强综合、促创新的生物学一流本科进阶式实践育人体系，有效引导学生主动性、自主性、创新性实践，学生的创新意识与潜力得到了极大激发.

关键词：生物学一流本科专业; 创新能力; 实践育人体系

收稿日期： 2023-10-10

基金项目： 四川省2021-2023年高等教育人才培养质量和教学改革项目（JG2021-31）； 中国高等教育学会2022年度高等教育科学研究规划课题（22LK0306）； 四川大学高等教育教学改革工程（第十期）研究项目（SCU10262）

通讯作者： 林宏辉. E-mail： honghuilin@vip.sina.com

Construction and practice of practical education system for biology first-class undergraduate with thick foundation， strong synthesis and promoting innovation

LIN Hong-Hui， ZOU Fang-Dong， WANG Tian， LI Fo-Sheng， XIONG Li， YANG Chun-Lei， ZHANG Da-Wei， WANG Mao-Lin

（College of Life Sciences， Sichuan University， Chengdu 610065， China）

Biology practice teaching plays a key role in cultivating first-class undergraduate talents with innovative ability. Relying on the "top-notch Program"， the state-level first-class undergraduate major in biological science and the state-level teaching team in biology， this achievement aims to cultivate "innovative first-class undergraduate talents in biology" with national feelings and scientific spirit， practices the concept of practical education， integrates the characteristic "red culture" of Sichuan University and the scientific spirit of seeking truth， pragmatism， criticism and innovation into practical teaching， and strengthens the ideological value of students Guidance and mission responsibility， strengthen literature reading and experimental design training， set up inquiry and open experimental projects and multi-disciplinary and innovative and entrepreneurial practice modules， reform practical teaching and academic evaluation， and build a first-class biology undergraduate advanced practice education system with a thick foundation， strong synthesis and innovation promotion， effectively guide students' initiative， autonomy， innovative practice and students' innovation consciousness and potential are greatly stimulated.

First-class undergraduate major in biology; Innovation ability; Practice education system

1 引 言

生物学实践教学在培养具有创新能力的一流本科人才中起着关键作用^[1-3].尽管近年来不少高校对生物科学类本科实践教学做了一些改革与探索，但现有的实践教学仍然存在学生科学诚信、科学规范和实验设计等科学素养培养不到位、学科交叉与知识综合运用能力不足、创新实践能力不够等诸多问题，严重制约着生物学一流本科创新人才的成长^[4-8].

本研究成果依托“拔尖计划”、生物学国家级一流本科专业和生物学国家级教学团队，利用生物科学国家级实验教学示范中心、国家级生物学野外实习基地和生物科学与技术国家级虚拟仿真实验教学中心实践平台，以培养具有家国情怀与科学精神的“创新型生物学一流本科人才”为目标，践行实践育人理念，通过充分挖掘生物学本科实践教学中的育人要素，将四川大学特色“红色文化”育人新元素和求真、务实、批判、创新的科学精神融入实践教学，强化学生思想、价值引领和使命担当，加强文献阅读与实验设计训练，开设探究式和开放性实验项目以及多学科交叉和创新创业实践模块，完善实践教学平台，创新实践教学学业评价模式，构建了厚基础、强综合、促创新的生物学一流本科进阶式实践育人新体系（图1），有效引导了学生主动性、自主性、创新性实践，学生的创新意识与潜力得到了极大激发.

2 成果的主要内容

本成果围绕培养具有家国情怀与科学精神的“创新型生物学一流本科人才”目标要求，针对实践育人文化不浓厚、环境不完善和培养学生创新能力的实践教学体系不健全三个关键问题，将“成人成才”融入生物学实践教学，落实立德树人根本任务，全面构建了“厚基础、强综合、促创新”的生物学一流本科进阶式实践育人新体系，有效引导学生主动性、自主性再到创新性实践，提升了学生的家国情怀、科学道德、科学素养、学科交叉综合创新能力（图1）.具体举措如下.

2.1 践行实践育人理念，充分挖掘生物学本科实践育人要素，厚植家国情怀、强化使命担当，全面提升学生科学道德和科学素养

以国家拔尖计划“江姐班”为支撑点，聚焦四川大学革命先烈江姐的英勇事迹，在实践教学中融入“江姐精神”、“百炼成钢”等课程思政元素，引导学生传承川大特色“红色文化”，厚植家国情怀，践行使命担当，积极投身生物学基础研究^[9].

在加强学生基础实验知识和实验技能训练的基础上，将生命伦理与生物安全、学术道德与科学诚信教育、科学方法和科学思维融入实践教学，强化文献检索与阅读、实验设计与记录、实验结果研讨等传统实践教学容易忽略的实践教学环节，增强学生科学规范意识，全面提升学生科学道德和求真务实、批判创新的科学精神，为培养“又红又专”的生物学一流本科人才奠定了宽厚基础^[10].

2.2 搭建突破学科和时空限制的实践教学平台，创新实践教学学业评价模式，营造学生“敢创新、能创新、善创新”的成长环境

利用校内外、国内外的“多层次、多学科”的科研平台联合培养本科创新人才，建设“全天候开放共享”的虚拟仿真实验教学平台，并与“多元融合、因材施教”的国家级实验教学示范中心平台、“多学科交叉”共享教学实验平台、“校企协同”的企业实训平台和西部特色的峨眉山、若尔盖等野外实践教育基地有机结合，形成独具特色的“五平台一基地”实践教学平台（图2），强力支撑学生自主综合创新能力提升^[11-16].

同时，改革实践教学学业评价模式，打破只凭动手操作和实验报告的单一评价方式，突出实验设计与实践过程中的批判与创意的考核，既考核学生“动手操作”，又考核学生“动脑思考”，从而激发学生“敢创新”精神^[17].积极探索实践教学环节学分替代办法，开展毕业论文多样化改革，通过出台《实践教学环节学分替代试行办法》《高质量多样化毕业论文（设计）改革工作管理办法》等管理文件，允许学生以发表论文、申请专利以及省级以上学科竞赛奖项等替代专业综合实验课程学分，或将取得的成果转化为毕业论文内容，为学生创新性实践提供了政策保障，强化学生“能创新”能力. 此外，构建创新创业实践模块，激励学生参与科创竞赛，提升学生“善创新”意识.

2.3 构建“厚基础、强综合、促创新”进阶式实践教学体系，有效引导学生主动性、自主性、创新性实践，强化学生的综合交叉与创新能力

2.3.1 改革和优化实践教学内容与方法，促进学生主动性、自主性实践

将实践课学分比重提高至36.3%，以“成才”为理念，依据能力培养目标，优化生物学实践教学内容配置，强化基础实验课程内容，将优秀科研成果转化为综合性、设计性、探索创新性实验项目，构建“厚基础、强综合、促创新”递进式实践教学内容体系，并利用多媒体及虚拟仿真等新技术将前沿生物技术、生物工程下游技术、生物制造技术转化为实验教学内容，开发具有自主知识产权的多层次模块化的虚拟教学资源^{[2， 12]}.同时，引入探究式、研讨式实践教学方法，实行小班化和开放性实验教学，突出学生的主体地位，学生可以提出自己的实验方案并付诸实践，因材施教，引导学生自主性完成实验设计、实验准备及实验探索等过程^{[4， 11， 13]}.

2.3.2 实行多元化实践教学模式，强化学生多学科交叉的综合能力

充分利用我校文、理、工、医多学科办学优势，以“生物学实践”为核心，增设计算机、化学和医学等相关专业的交叉实践课程和项目，构建多学科交叉实践模块（图3），开展计算生物学、合成生物学等交叉学科的前沿实践，并利用虚拟实验教学、西部特色的野外实习等开展多元化实践教学，增强学生学科交叉意识和综合能力^[18].

2.3.3 前沿科研项目牵引学生研究性实践，提高学生创新性实践能力

结合科研前沿，通过多层次科研项目牵引学生研究型实践，并联合国内外一流高校及著名科研机构强化科研训练，提高学生创新性实践能力^[9].学生科研训练达到全覆盖.

3 成果的创新点

3.1 将四川大学特色“红色文化”融入生物学实践育人体系，涵养了“成人成才”的实践育人文化

构建四川大学特色“红色文化”育人新机制，践行实践育人理念，将从事生物学基础学科所需的“百炼成钢”精神与家国情怀融为一体.同时，将求真务实、批判创新的科学精神教育融入实践教学，凸显学生德育、科学思维、科学素养以及创新意识等高阶能力的培养，利用“成人”教育引领“成才”教育，充分发挥实践育人功能，强化学生投身生物学基础研究的使命担当，夯实了生物学一流本科人才的成长基础.

3.2 搭建突破学科和时空限制的实践教学平台，采取非标准化的实践教学学业评价模式，营造了赋能学生“敢创新、能创新、善创新”的实践育人环境

搭建了具有西部特色的多层次、多学科、多元融合、因材施教、校企协同的“五平台一基地”实践教学新平台，有效提升了学生自主综合创新能力；同时，建立新型实践教学学业评价模式，既考核学生“动手操作”，又考核“动脑思考”，激发学生“敢创新”精神，并以科研项目及科创竞赛为载体，提升学生“能创新”和“善创新”能力.

3.3 构建“厚基础、强综合、促创新”的进阶式实践教学新体系，有效引导了学生主动性、自主性再到创新性实践

通过改革和优化实践教学内容与方法，进一步强化基础实验课内容，开设探究式和开放性实验项目以及多学科交叉和创新创业实践模块，建设全天候开放共享的虚拟仿真实验教学资源，构建了“基础宽厚-综合交叉-创新赋能”实践教学体系，有效引导了学生主动实践、自主实践，再到创新性实践的进阶式转型提升，显著提升了学生的创新意识与能力.

4 成果的推广应用效果

4.1 实践育人成效显著，本科生综合实践创新能力全面增强

通过进阶式实践育人体系，学生在实践、综合、创新能力方面得到显著提升.学生获“大创”项目637项，其中国家级66项，省级91项，省级以上项目比例由20%提高到了32%.学生参与发表论文201篇，专利6件，本科生余溟鲲、李袁硕主编专业性图鉴2部（图4）.学生学科竞赛获奖项目数持续增长（图5），获省级以上奖项149项，704人次.其中，获国际遗传工程机器设计大赛（iGEM）金奖4项、银奖5项，联合国开发计划署“极·致未来全球责任创新挑战赛”全球十强；获第二届全国智能制造创新创业大赛（生物医药专项赛）、全国大学生生命科学竞赛等国家级比赛特等奖1项、一等奖15项、二等奖17项；获省级比赛一等奖21项、二等奖16项.

近年来，生物学本科生深造率名列全校前茅，整体深造率达64.6%.李歆睿、柏忠谏等412名学生被北京大学、中国科学院等著名院校录取，占比50.2%，刘天舒、卢泽晨等105名学生进入包括牛津大学、哥伦比亚大学、波士顿大学等国（境）外著名大学继续深造，占比12.8%.2016届优秀毕业生王男以第一作者在Science等发表论文，获2021年“吴瑞奖学金”.400余位毕业生到生物技术及制药企业工作或创业，表现出很强的研发创新能力，获得了用人单位一致肯定.

4.2 教师优质教改成果影响广泛，有效支撑生物学一流本科创新人才培养

教师在实践教学理念、内容、方法和手段上有着重要创新，教学成果和教育质量突出.建设有“23价肺炎球菌多糖疫苗GMP生产制备实验”等3门国家级一流本科课程，“峨眉山珍稀天然药用植物资源研究虚拟仿真实验”等8门省级一流本科课程，以及国家精品在线开放课程及国家级精品资源共享课4门、省级精品在线开放课程及精品资源共享课10门；出版教材24部，其中实验教材6部，《细胞生物学》和《医学细胞生物学》分别获得首届国家及省级优秀教材一等奖，并牵头制定了植物学和细胞生物学实践教学规范，汇编入《高校生物学专业类实验教学建议性规范》（图6）.

教师科研项目转化创新性实验项目65项，获批教改项目78项，其中教育部4项，省级6项；发表教改论文55篇，编写实验教学讲义3本.教师获奖丰硕，荣获包括“四川省高等教育教学成果奖一等奖”等92项教学相关奖项，其中国家级以上奖项16项，总获奖超300人次（图7）.

同时，教材、慕课和虚拟仿真实验教学资源等多项改革成果影响广泛.牵头主编的《细胞生物学实验指南》是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，聚集了清华、北大等多所知名高校专家参加编写，自出版以来已发行超过1万册；主编的《医学生物学与医学细胞生物学实验教程》被全国30多所高等院校选为教材使用，已发行1.7万余册.国家一流本科课程“细胞生物学”以及国家级精品资源共享课程“普通生物学”和“植物生物学”自开课以来在线学习超过230万人次.“23价肺炎球菌多糖疫苗GMP生产制备实验”点击率12万余次，惠及全国近50所高校，成为2020-2021年度全国共享指数最高的项目.同时，开发的36项虚拟仿真实验项目获软著16项，应用于武汉大学等14个高校实践教学，资源访问量达18万人次；教学标本平台访问量达到5823万人次；野外实习基地先后接收美国宾夕法尼亚大学、威斯康辛大学等国外师生67人，清华、北大等17所高校共计718名师生来基地实习.

优质教学成果支撑了国家级一流本科专业2个和省级特色专业2个，1个国家级和1个省级教学团队、1名国家级教学名师、1名省级教学名师.此外，优质教学成果辐射社会，提供了115次开放性实验实践和科普活动.

4.3 实践育人教学培养成效得到广泛认同

中央电视台、人民网、封面新闻等主流媒体报道了实践育人改革成效.2018年9月8日，中央电视台新闻联播报道了本成果开放式、非标准、全过程考核评价模式对学生独立思考能力、创新创业能力、团队协作能力的提高有显著地促进作用.通过实践育人，培养了以“江姐班”同学为代表的一批具备爱国情怀、科学道德和科学精神的生物学拔尖创新人才（图8）.

团队成员先后主办和承办了“大学生物学教学技能和教学方法研讨培训班”、“高校细胞生物学骨干教师研讨会—实验设计与创新人才培养”等6次全国性教学研讨会议，88所高校近1.5万名教师进行了学习和交流.同时，团队成员以“利用虚拟仿真实验教学资源促进生物科学与技术创新人才培养”、“细胞生物学实验课与创新型本科人才培养重要环节”等主题，在全国会议上对项目改革成效作专题介绍和交流，众多院校慕名来参观交流，在高水平师资队伍建设、生物学实践教学理念与体系的改革、创新性人才培养等方面发挥了引领示范辐射作用.

本成果所构建的进阶式实践育人体系，营造了赋能学生“敢创新、能创新、善创新”的实践育人环境与成长氛围，培养了学生主动性、自主性以及创新性实践能力，为生物学一流本科人才的培养提供借鉴经验和创新模式.

5 结 论

本成果通过优化生物科学实践教学人才培养路径，实行多元化、多交叉和研究型实践教学模式，创新实践教学学业评价模式，完善实践教学平台，转变学生参与实践学习方式，重塑了厚基础、强综合、促创新的进阶式生物学一流本科实践育人体系，营造了赋能学生“敢创新、能创新、善创新”的实践育人环境与成长氛围，培养了学生主动性、自主性以及创新性实践能力，为生物学一流本科人才的培养提供借鉴经验和创新模式. 这对高等学校如何进一步提升生物科学类本科专业学生的实践创新能力进行了有益的探索，在生物科学类本科专业学生实践创新能力的培养方面取得了显著成果，并在全国高校产生了重大影响和示范推广价值.

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引用本文格式：

中 文： 林宏辉，邹方东，王甜，等. 厚基础、强综合、促创新的生物学一流本科实践育人体系的构建与实践[J]. 四川大学学报： 自然科学版， 2023， 60： 060002.

英 文： Lin H H， Zou F D， Wang T， et al. Construction and practice of practical education system forbiology first-class undergraduate with thick foundation， strong synthesis and promoting innovation [J]. J Sichuan Univ： Nat Sci Ed， 2023， 60： 060002.