生物工程專業(yè)實踐教學(xué)與科研相融合的創(chuàng)新教學(xué)模式探索

高兆建 張建萍 張傳麗 范曉博 周金偉 張娜 孫會剛

摘要?以徐州工程學(xué)院生物工程專業(yè)為例，提出了“實踐教學(xué)與科研相融合”的教學(xué)模式，充分利用科研項目的先進(jìn)性、創(chuàng)新性等特點，將科研融入實踐教學(xué)中;探討了科研融于實踐教學(xué)的教學(xué)模式，并提出了具體保障有效融合的措施。通過不斷改革探索和總結(jié)創(chuàng)新，科研與教學(xué)融合的教學(xué)模式顯著提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞?教學(xué)模式;實踐教學(xué);教學(xué)科研融合;生物工程

中圖分類號?S-01?文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A?文章編號?0517-6611（2021）09-0273-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.09.074

Abstract?Taking the bioengineering specialty of Xuzhou Institute of Technology as an example， the teaching mode of “integration of practice teaching and research” was put forward. Taking full advantage of the advanced nature and innovation of scientific research projects， the research was integrated into practical teaching. The teaching mode of integrating scientific research into practical teaching was discussed， and specific measures for effective integration were put forward. Through continuous reform， exploration， summary and innovation， the teaching mode of integration of scientific research and teaching had significantly improved students comprehensive quality and innovation ability.

Key words?Teaching mode;Practical teaching;Integration of teaching and scientific research;Bioengineering

生物工程是以生物學(xué)理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，由多學(xué)科交叉形成的理論與實踐并重的綜合性新興學(xué)科[1]。隨著社會進(jìn)步和科技發(fā)展，新技術(shù)、新方法的不斷涌現(xiàn)，生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。生物工程專業(yè)是生命科學(xué)和工程學(xué)結(jié)合的我國重點發(fā)展的高新技術(shù)專業(yè)之一，作為一個以培養(yǎng)高水平工程技術(shù)人員為目標(biāo)的極具發(fā)展前景的工科專業(yè)，實踐教學(xué)在整個教學(xué)過程中占有至關(guān)重要的地位，優(yōu)良的實踐教學(xué)是培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)優(yōu)秀人才的重要途徑，是辦好生物工程專業(yè)的必需條件和根本保證[2]。因此，實踐教學(xué)模式和內(nèi)容的改革優(yōu)化就顯得非常迫切和必要。

傳統(tǒng)生物工程理論與實驗教學(xué)體系在科學(xué)性、規(guī)范性、嚴(yán)謹(jǐn)性、系統(tǒng)性等方面有著優(yōu)良特點，但存在強調(diào)理論內(nèi)容，而實踐不夠充分，重視知識傳授，而綜合素質(zhì)培養(yǎng)不足的問題[3]，特別是沒有充分重視和強調(diào)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和個體發(fā)展，從而導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新思維不能充分發(fā)揮，學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性不高。長此以往，學(xué)生不僅失去了學(xué)習(xí)興趣，而且其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力無法提高。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)教育模式已經(jīng)不能滿足社會對生物工程高水平創(chuàng)新人才的要求[4]。針對以上問題，部分高校結(jié)合自身實際情況，已將“科研式”教學(xué)法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)免疫學(xué)[5]、動物生理學(xué)[6]、機械電子專業(yè)[7]等課程，并取得了顯著的效果。為了更好地培養(yǎng)新型高素質(zhì)的生物工程人才，根據(jù)徐州工程學(xué)院生物工程專業(yè)的實際情況，筆者提出了“實踐教學(xué)與科研相融合”教學(xué)新模式。這種創(chuàng)新性的培養(yǎng)模式不僅能鍛煉學(xué)生的科研技能，培養(yǎng)良好的科研素養(yǎng)，激勵學(xué)生的科研熱情和創(chuàng)新思維，而且對教師自身的專業(yè)素養(yǎng)和科研水平也有巨大的推動作用。總體實踐教學(xué)成效顯著，為培養(yǎng)高素質(zhì)生物技術(shù)人才提供了有力保障。

1?實踐教學(xué)與科研相融合的基礎(chǔ)和意義

近年來，隨著生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，生物工程領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的需求量急劇增加的同時，對人才的實踐技能、創(chuàng)新能力的要求也越來越高，綜合素質(zhì)高、實踐能力強并具有科技創(chuàng)新精神的優(yōu)秀人才在生物工程領(lǐng)域迫切需求。為滿足社會對具有創(chuàng)新能力和實踐能力高水平人才的需求，有利于提高學(xué)生創(chuàng)新能力的新教學(xué)模式的構(gòu)建和優(yōu)化就顯得非常迫切和必要。

科研與實踐教學(xué)的融合教學(xué)模式是對傳統(tǒng)實驗教學(xué)的有力補充。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)多為課內(nèi)實驗，隸屬于理論教學(xué)內(nèi)容。實驗項目、操作方案、實驗步驟以及教學(xué)儀器設(shè)備都已固定，實驗內(nèi)容絕大部分也是驗證性和演示實驗，教學(xué)模式以教師為主體，上課前教師要充分準(zhǔn)備實驗，包括實驗材料準(zhǔn)備、所有試劑的配制、微生物的培養(yǎng)，并且將實驗使用的器材事先擺放在實驗臺上，上課時教師簡單講解實驗?zāi)康摹⒃砑胺椒ú襟E，然后學(xué)生按照教師提供的步驟被動地一步步操作。這種呆板僵化的實驗過程、千篇一律的數(shù)據(jù)處理、整齊劃一的教學(xué)行為嚴(yán)重束縛了學(xué)生的創(chuàng)新思維，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，更不可能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)造性的目的。在當(dāng)前的國際形勢下，國家強調(diào)和高度重視高等院校的創(chuàng)新型高水平應(yīng)用人才的培養(yǎng)。搭建一條科研與實驗教學(xué)的新橋梁，讓科研和實驗教學(xué)密切結(jié)合、協(xié)同發(fā)展、相互促進(jìn)。大學(xué)低年級學(xué)生在科研上一片空白，若能及早踏入實驗室，參與不同形式的科研項目，充分訓(xùn)練實驗技能，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴季S，這將會為未來成長為創(chuàng)新型優(yōu)秀的高水平拔尖人才打下堅實的基礎(chǔ)。

2?實踐教學(xué)與科研相融合的模式

2.1?本科學(xué)生參與教師科研項目

學(xué)生參與教師科研可以彌補實驗課堂教學(xué)的不足。在教師的指導(dǎo)下，開展教師科研實驗，不斷復(fù)習(xí)和鞏固理論教學(xué)和實驗教學(xué)中的所學(xué)知識、實驗操作和技能，從而提升科研綜合實力。參與教師科研活動，學(xué)生會自我施加壓力，積極探索，主動搜索文獻(xiàn)，查找原因，分析問題，無形中強化了科研意識，不斷提升學(xué)生的動手能力和科研素養(yǎng)。積極參與教師科研活動，給學(xué)生提供了自由操作鍛煉的機會，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、較大的科研發(fā)展?jié)摿蛣?chuàng)造精神。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，參與教師科研的學(xué)生綜合能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未參與教師科研活動的學(xué)生。

目前，徐州工程學(xué)院食品與生物工程學(xué)院絕大部分教師具有博士學(xué)位和高級職稱，除了有教學(xué)任務(wù)外，還要開展大量的科研工作。學(xué)院研究生人數(shù)較少，教師沒有充分的精力和時間獨自開展實驗操作。學(xué)院大力支持學(xué)有余力的學(xué)生參與教師科研活動，很多學(xué)生從大二起就進(jìn)入實驗室開展科研實驗活動。這不僅解決了教師科研任務(wù)重與研究生人數(shù)不足的矛盾，而且為本科生提供了類似“研究生”的教育機會，將本科教育的各個環(huán)節(jié)融入研究型的教育理念和科研實踐，從而培養(yǎng)出實踐技能強和綜合素質(zhì)高的創(chuàng)新型人才。

2.2?學(xué)校設(shè)立以學(xué)生為主持人并作為科研主體的科研項目

以學(xué)生為主體申報各類科研創(chuàng)新項目對于提高學(xué)生積極性和主動性、增強學(xué)生的動手能力和科研水平具有有效的推動作用。徐州工程學(xué)院近年來設(shè)立了不同類型的以學(xué)生為主持人的科研項目，并給予相應(yīng)的科研經(jīng)費資助。例如，徐州工程學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院設(shè)立的“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金項目”、省級的“江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目”和實訓(xùn)實驗室與設(shè)備管理處設(shè)立的“實驗室開放基金項目”，學(xué)生申報這些項目前，指導(dǎo)教師應(yīng)認(rèn)真查閱外文文獻(xiàn)，分析研究課題的最新發(fā)展動態(tài)，篩選出適合本科生的課題，積極鼓勵學(xué)習(xí)成績好、科研興趣大、勤奮好學(xué)的學(xué)生申報。立項后，學(xué)生應(yīng)仔細(xì)查閱文獻(xiàn)并自主擬定實驗方案并開展具體實驗操作。整個過程中，指導(dǎo)教師應(yīng)全程跟蹤并與學(xué)生交流討論，實現(xiàn)了學(xué)生自主創(chuàng)新和教師科研的有機結(jié)合。學(xué)生在課余時間參與各種創(chuàng)新性科研項目，由過去填鴨式的被動灌輸知識轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極探索知識，開闊了學(xué)生視野，強化了動手能力，有效提高了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和科研思維能力，激發(fā)了學(xué)生的科研潛力。近年來，學(xué)院學(xué)生承擔(dān)了省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃78項，校級大學(xué)生創(chuàng)新基金項目32項，實驗室開放基金項目102項，發(fā)表學(xué)術(shù)研究論文32篇，取得了良好的成績。

2.3?支持學(xué)生參與不同范圍的科技學(xué)術(shù)比賽

學(xué)科競賽是為激發(fā)學(xué)生的科研興趣，提高學(xué)生的科研能力，激勵學(xué)生的創(chuàng)新意識而面向本科生舉辦的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)術(shù)研究的學(xué)術(shù)競賽活動[8]。參加課外科技學(xué)術(shù)競賽，可以充分調(diào)動學(xué)生參與科研的積極性，競賽前學(xué)生要踏踏實實做好實驗室研究工作，接著將科研成果整理成競賽作品，競賽前反復(fù)演練打磨，最后登臺展示。經(jīng)過競賽過程的歷練，學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題的過程中，其主動性和創(chuàng)造性得到了充分訓(xùn)練和提高[8]。

學(xué)科競賽實踐性強，是學(xué)生利用專業(yè)綜合知識解決實際問題的檢驗平臺，能夠培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識、創(chuàng)新能力、邏輯思維能力等綜合素質(zhì)。2019年筆者指導(dǎo)了學(xué)生團隊進(jìn)行的“安全健康抗菌肽食品防腐劑開發(fā)”項目，參加第十六屆江蘇省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽暨“挑戰(zhàn)杯”科技競賽，取得了優(yōu)異的成績，還吸引了多家企業(yè)前來咨詢合作。2020年學(xué)院組織了6支團隊參加“江蘇省生命科學(xué)大賽”、中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽，6個團隊參賽學(xué)生分別獲得一、二、三等獎。通過參加課外科技學(xué)科競賽活動，學(xué)生能親自體驗到科技在社會生產(chǎn)中的重要作用，充分感受利用所學(xué)知識解決生活生產(chǎn)中實際問題的樂趣，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，增強對科技創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的認(rèn)識和理解，實現(xiàn)了培養(yǎng)方式向重視綜合能力的轉(zhuǎn)變，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力，取得了良好的教學(xué)效果。

3?實踐教學(xué)與科研相融合的保障條件

3.1?擁有良好的儀器設(shè)備等硬性科研條件是實踐教學(xué)與科研相融合的基礎(chǔ)和前提

生物工程是一個對實踐要求較高的應(yīng)用型學(xué)科。科學(xué)研究和實踐教學(xué)都在擁有相應(yīng)儀器設(shè)備的實驗室開展，因此必要的實驗配套設(shè)施、儀器設(shè)備及科研教學(xué)平臺是實踐教學(xué)和科學(xué)研究深度融合的前提條件。高校應(yīng)該根據(jù)自身實際情況，充分重視與科研相關(guān)的信息網(wǎng)絡(luò)布局、儀器設(shè)備采購、專業(yè)實驗室建設(shè)等基礎(chǔ)物質(zhì)條件的配備和改善，并建立完善的教師、學(xué)生共享物質(zhì)保障制度與機制，實現(xiàn)科研和教學(xué)的深度融合。

徐州工程學(xué)院生物工程專業(yè)具有較好的硬件設(shè)施條件和實驗研究平臺，包括國家級工程示范中心、江蘇省實驗教學(xué)示范中心、江蘇省食品與生物工程實驗中心、食品工程實踐教育中心、江蘇省高校食品資源開發(fā)與質(zhì)量安全重點建設(shè)實驗室、食品與生物工程實訓(xùn)中心。學(xué)校為鼓勵學(xué)生開展科研活動，建立了共享機制，學(xué)生進(jìn)入相應(yīng)的專業(yè)共享實驗室之前只需要參加學(xué)習(xí)并通過考試即可自由使用實驗室的儀器設(shè)備，省去了層層審批的煩瑣，實現(xiàn)了教師與學(xué)生的完全共享，為學(xué)生從事課外科研活動創(chuàng)造了良好的硬件條件。

3.2?積極引導(dǎo)激勵學(xué)生參加科研創(chuàng)新活動

將科研引入學(xué)生實踐教學(xué)中，可以顯著提高學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。如何讓本科生放棄業(yè)余休息娛樂時間而全身心投入到課外學(xué)術(shù)科研活動中，則需要對學(xué)生開展積極的宣傳教育、引導(dǎo)工作并建立相應(yīng)的激勵措施。新生入學(xué)后，通過專業(yè)概論、學(xué)術(shù)報告、學(xué)術(shù)講座等形式引導(dǎo)大學(xué)生盡快了解本專業(yè)的學(xué)科領(lǐng)域情況、職業(yè)前景、教師科研、實驗平臺等信息，激發(fā)學(xué)生參與科研的興趣。

同時，建立健全激勵機制，建立一系列鼓勵學(xué)生積極參與科研活動中的激勵措施。學(xué)校將學(xué)生的科研成績與其評優(yōu)評先、獎學(xué)金等緊密掛鉤。學(xué)生發(fā)表科研論文、申報發(fā)明專利、主持科研項目、科技競賽獲獎以及優(yōu)秀的社會實踐調(diào)查等經(jīng)考核達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)都會獲得學(xué)校的獎勵。

另外，學(xué)校還建立了導(dǎo)師制，徐州工程學(xué)院學(xué)生大二開始通過自由選擇或者學(xué)院安排確定導(dǎo)師，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下開展科研活動、參與教師科研項目，充分進(jìn)行科研訓(xùn)練，學(xué)會查閱資料、制定實驗方案、撰寫科研論文，經(jīng)過全程參與一整套的科研活動，為將來獨立開展科研創(chuàng)新打下堅實基礎(chǔ)。通過這些方式顯著提高了學(xué)生參與各項創(chuàng)新科研活動的積極性[9]。

3.3?通過制度建設(shè)，鼓勵教師指導(dǎo)學(xué)生課外科研活動

高校教師將科研和教學(xué)深度融合，開展科研工作的同時，又將科研成果引入到實驗教學(xué)中，全程指導(dǎo)本科生的課外科研活動，帶領(lǐng)學(xué)生參加不同形式的科技競賽，這種教書育人的使命和責(zé)任感是一種內(nèi)在動力[10]，但要保證科研與教學(xué)融合的持續(xù)性和實效性則需要完備的外在激勵機制。

目前大多數(shù)高校對教學(xué)的激勵機制是設(shè)置教學(xué)成果獎或評選優(yōu)秀講課教師，這種激勵方式與科研的激勵措施相比則顯得微不足道。在科研獎勵方面，獎勵力度大，形式多。大多數(shù)教師都希望科研方面努力獲得更多的科研成果，以獲取更多的獎勵。目前，大多數(shù)高校都在強調(diào)教書育人是教師的根本，教學(xué)是高校的中心工作，但現(xiàn)實執(zhí)行中并沒有落實到位。教師在職稱評定中，具體量化的科研指標(biāo)是硬性規(guī)定，而教學(xué)的要求相對較低，限制性較低，教學(xué)的約束主要體現(xiàn)在完成教學(xué)工作量。整體來看，科研所占比重遠(yuǎn)高于教學(xué)。若要改變高校教師“重科研輕教學(xué)”的現(xiàn)狀，需要高校制定激勵措施，促進(jìn)科研向教學(xué)轉(zhuǎn)化[11]。近年來，學(xué)校制定了一系列激勵政策與措施，鼓勵教師科研成果向教學(xué)轉(zhuǎn)化，激勵教師指導(dǎo)學(xué)生開展課外科研活動。例如，教師在指導(dǎo)學(xué)生參加省級以上科技競賽時，事先學(xué)校會給予充足的培育經(jīng)費支持，若獲取了獎項則會進(jìn)一步給予更大力度的獎勵以及職稱評定中的政策傾斜。近年來，學(xué)院制定的激勵措施極大地調(diào)動了教師的積極性，教師們都長年累月在實驗室?guī)ьI(lǐng)學(xué)生做科研，指導(dǎo)他們參加競賽，撰寫項目申報書、畢業(yè)論文、學(xué)術(shù)論文等科研活動，培養(yǎng)了一批批優(yōu)秀的畢業(yè)生。

4?結(jié)語

“科研與教學(xué)融合”實踐教學(xué)模式有效解決了傳統(tǒng)實驗教學(xué)中實驗儀器設(shè)備陳舊、課時不足、學(xué)生訓(xùn)練不充分、實驗項目不新穎、缺乏創(chuàng)造性等問題。將科研興趣濃厚、勤奮刻苦、積極進(jìn)取的本科生參與到富有前沿性、創(chuàng)新性特征的科研項目中，不僅能夠協(xié)助教師開展科學(xué)研究，而且能使學(xué)生充分地接受科研鍛煉，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)綜合能力和創(chuàng)新能力。近幾年的實踐表明，在地方應(yīng)用型本科院校將“本科生當(dāng)研究生用”的“科研與教學(xué)相融合”的教學(xué)模式，能夠真正培養(yǎng)出具有較強實干能力、較強創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)高的優(yōu)秀創(chuàng)新型人才。因此，今后將繼續(xù)堅持這種教學(xué)模式并擴展到其他專業(yè)的教學(xué)實踐中，在實踐中不斷改革和創(chuàng)新，切實將這項工作做細(xì)、落實，形成可操作性強、獨具特色的實踐教學(xué)模式。

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