生物技術專業創新培養模式的研究與實踐

孫婧靚 金華 鮑雅靜

[摘 要] 生物技術作為一種高新技術，被廣泛應用于農業、工業、醫藥、食品等諸多領域。為了培養更多優秀的生物技術人才，更好地投入到生物技術相關產業的工作中，我國許多高校都開設了生物技術本科專業。然而生物技術專業傳統的課程教學模式以理論課的學習為主，形式單一，與實際應用聯系不緊密，學生的學習興趣不高，對知識的理解和掌握也存在很大的困難。為了優化生物技術專業的教學內容和課程體系，通過以“植物研究”為主線，提出了“理論+實踐+競賽”一體化的生物技術專業創新培養模式，將理論學習與動手實踐更好地結合，使學生更好地掌握生物技術專業知識和相關技能。

[關鍵詞] 生物技術專業;教改實踐;創新培養模式;課賽一體化

[基金項目] 2019年度大連民族大學本科教育教學改革研究與實踐項目（重點項目）“理論+實踐+競賽”一體化的生物技術專業創新培養模式研究與實踐（ZD201925）;2018年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目立項一般項目“以創新工作室為平臺的創新應用型人才培養模式構建”（序號743）

[作者簡介] 孫婧靚（1992—），女，遼寧大連人，博士，大連民族大學環境與資源學院講師，主要從事植物逆境分子生物學研究;

金 華（1971—），女（朝鮮族），吉林龍井人，博士，大連民族大學環境與資源學院教授（通信作者），主要從事植物逆境生理與分子生物學研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）36-0117-04? ? [收稿日期] 2021-01-06

近年來，生物技術的熱潮席卷全球，以基因工程、細胞工程、發酵工程和酶工程為主要內容的現代生物技術迅猛發展，生命科學已然成為21世紀自然科學的前沿學科[1]。生物技術是一種高新技術，在我們日常生活和工作的各個方面都有著廣泛的應用，日益影響和改變著人們的生產和生活方式。農業生產中糧食作物的良種選育和品種改良[2]、食品工業中啤酒、葡萄酒和醬油等的發酵與生產[3]、生物醫藥的研發[4，5]以及精準醫療的基因突變檢測和產前診斷等都離不開生物技術。這些產業的不斷發展也需要大量的生物技術人才，為了能夠培養更多優秀的生物技術產業人才，自20世紀90年代開始，我國先后有337所高等院校開設了生物技術本科專業[6]。生物技術專業以理學為主，理、工、管相結合[7]，旨在培養理論知識扎實、具有嚴謹的邏輯思維和生物專業技能的創新型、開放型、應用型和復合型優秀人才[8]。

生物技術本科專業的課程眾多，涵蓋領域廣，知識點繁多。然而傳統的教學模式單一、固化，主要以課堂、教師和教材為中心，使得學生一直處于被灌輸的學習狀態中[9]。抽象而繁重的理論學習以及這種“填鴨式”的教育模式，大大打擊了學生學習的積極性，也影響了學生對知識的掌握，課程內容枯燥難懂、學習強度及難度大、與實際生活聯系不緊密等成為學生普遍反映的問題。為了能夠解決上述問題，激發學生的學習熱情，培養學生的自主學習能力以及創新精神，本研究以生物技術專業中的“植物研究”為主線，提出了“理論+實踐+競賽”一體化的創新培養模式，優化教學模式，不僅僅以課堂、教師和教材為中心，而是更加注重學生在實踐及競賽中的動手能力、創造思維和創新精神的培養，將抽象的理論知識與動手實踐結合起來，幫助學生更好地理解枯燥乏味的書本知識，提升學生的學習興趣，實現“學”與“用”的融合。

一、生物技術專業的教學內容和課程體系現狀

（一）生物技術專業的教學內容和課程設置

生物技術專業涉及的領域多、范圍廣，與眾多相關學科交叉融合發展。生物技術本科專業的課程主要涉及基因工程、細胞工程、蛋白質工程、酶工程、生化工程和發酵工程等六個方面[6]，專業基礎課程包括植物學、微生物學、細胞生物學、遺傳學、生物化學、分子生物學、植物生理學等，專業核心課程包括細胞工程、基因工程、蛋白質與酶工程、生化分離與分析技術、生物信息學等。這些課程從教學的角度又可分為理論課程和分別與其對應的實驗課程兩大部分。課堂教學內容多，知識點繁雜，信息量大，教師是否能按時完成教學任務，以及學生是否能理解和掌握所學知識，都面臨很大的考驗。

（二）生物技術專業的課程體系現狀

生物技術專業傳統的課程教學模式主要是以理論課程學習為主，實驗課程為輔。對于教師來說，在四年的教學時間內，完成上述所有課程的教學任務異常繁重，而對于學生來說，要在短時間內學習并掌握這么多門課程，也是非常困難的。面對大量理論知識的學習，學生普遍興趣不高，對于所學的專業知識感覺枯燥乏味，與實際應用的聯系不強[ 10 ]。由于受到學時的限制，在實驗課前，教師會將實驗材料、試劑準備好，并且將需要使用的實驗儀器調節到最佳的使用狀態。而在實驗課上，理論知識所占的比重仍然很大，教師將實驗的原理、方法和步驟等系統地講述一遍后，學生才能夠在教師的指導下重復實驗的過程[ 11 ]。因此，實驗課程雖然能夠在一定程度上提高學生的動手實踐能力，但留給學生獨立操作和練習的機會還很少，實驗課的內容也大多選擇相對簡單的驗證性實驗，束縛了學生的創新意識和發散思維。傳統的課程教學模式大大降低了學生對學習的積極性，影響了教師的教學進程。

二、生物技術專業教學內容和課程體系改革的必要性

高校生物技術專業傳統的教學模式雖然能夠在短時間內，向學生灌輸大量的知識，從而使學生取得理想的成績，順利通過考試，然而這種“填鴨式”的教學模式忽略了學習的根本目的[ 12 ]。學生往往只是為了應付考試，在課堂上以教師為中心，在考試前以教材為中心，將枯燥難懂的理論知識死記硬背，而考試結束后，真正掌握并且能夠應用的知識也不復存在。近年來，生物科技蓬勃興起并迅猛發展，與許多學科交叉融合，形成了許多邊緣學科。生物技術廣泛應用于農業、工業、醫藥、食品、微生物等領域，對于能夠熟練運用生物技術以及掌握基礎理論知識的優秀人才的需求也日益增加，然而高校生物技術專業本科的一些教學內容和教育體系并不能滿足這一需求。學生畢業后在本科階段學到的知識也無法完全滿足職業的需要。

傳統的教學模式已然無法滿足新時代的需求[9]，為了能夠適應未來生物技術的發展、適應學生的就業選擇以及未來人才發展和競爭，高等院校生物技術專業教學內容和課程體系的改革和實踐至關重要[8]。踐行生物技術專業創新培養模式，將學科理論知識與實踐相結合，培養學生的自主學習能力以及創新能力才能更好的滿足社會的需要，培養出更多優秀的生物技術人才。

三、“理論+實踐+競賽”一體化的生物技術專業創新培養模式

為了能夠完善生物技術專業的教學內容和課程體系，更好地結合理論學習與實踐，使學生更好地掌握生物技術專業知識和相關技能，培養學生的創新精神、動手能力以及嚴謹的邏輯思維能力，在借鑒和學習國內外創新培養模式經驗的基礎上，本研究以生物技術專業中的“植物研究”為主線，擬從課賽一體化、深度實習、校內校外協同培養等幾個方面對生物技術專業培養模式進行改革和實踐，以期建立更完善、更合理的生物技術專業培養體系。

（一）課賽一體化的主要內容

1.建立以“植物學”為主線的課賽融通體系。以生物技術專業中的“植物研究”為主線，建立“理論（植物生物學）→實驗（植物生物學實驗）→實踐（植物學野外實習）→競賽（遼寧省動植物標本大賽）”一體化的教學新模式，突出“植物學”的專業建設特色。打破傳統的以教材為中心的培養模式，注重學生動手實踐能力的培養。

2.建立競賽學分制考核體系。在新培養方案，創新創業教育平臺的實踐實訓環節中，給予參加學科競賽的學生一定的學分，保證學生參加競賽的積極性，鼓勵學生發散思維，將理論知識應用于實踐中，促進學生對知識的掌握。對于課程學習的考核也不僅僅通過考試的形式來實現，通過競賽學分對學生的實踐能力和應用能力進行考核。

3.建立校內校外協同培養體系。本研究中理論課程的講授和實驗課程在校內進行，實踐和參加學科競賽在校外開展。通過在學校學習所掌握的理論知識與實驗課程中初步培養的動手能力，到校外進行實習和實踐，利用實習的成果參加重要學科競賽，進而完成對學生校內校外的協同培養。

（二）課賽一體化的具體實施

1.基礎理論課的學習。本教學新模式以植物生物學和植物生理學為基礎理論課，在課上授課教師將系統地講授植物分類、分布及生長特性等內容，特別是針對實地及采集標本的“仙人洞國家級自然保護區”內的植物進行重點講解，為下一階段學生進行實驗、實踐以及參加競賽提供理論支撐。

為了提高學生的學習興趣，在理論課的授課過程中，授課教師可采用多種形式進行授課，例如：將學生分組，讓學生以小組的形式對一部分的課程內容進行匯報，這種形式不僅可以調動學生學習的主動性、提高查閱資料和文獻的能力，而且能夠使其更好地掌握課程內容。學生匯報、教師補充總結的形式，能夠讓學生真正參與到課堂當中，而不再是一味的“聽課”。此外，在理論課的授課過程中，教師可以適當播放一些關于植物分類、分布及多樣性等的紀錄片，使課程知識更加具象生動，更具吸引力，讓學生更加直觀地了解植物的相關知識，提高學生對理論課程的興趣，加深對所學知識的理解。

2.實驗課的開展。本教學新模式涉及的實驗課為植物生物學實驗和植物生理學實驗。在實驗課前，讓學生和教師一起參與實驗的準備，熟悉實驗材料、試劑和實驗儀器，幫助學生更好地完成實驗課的學習。優化實驗課的內容，保留經典的基礎實驗，減少驗證性實驗，增加創新性的實驗。鼓勵學生自行設計實驗，提出方案，并指導學生開展實驗。為了給日后植物野外實習以及參加動植物標本大賽奠定基礎，在實驗課中，教師著重對植物標本制作相關的內容進行指導。通過解剖、顯微鏡觀察等實驗方法，使學生更細微地了解植物的形態特征，并初步學習植物標本的制作。在實驗課的教學中，教師要注重開發學生的創新潛力，鼓勵學生自主進行實驗操作，在標本制作的過程中，更要激發學生的創新思維，將理論課所學知識與實驗課的內容融合在一起，提高學生學習的積極性。

3.實踐實習。植物野外實習是生物技術專業重要的實踐類課程，是將理論和實踐一體化的關鍵環節，也是學生日后參加學科競賽的基礎。實習基地“仙人洞國家級自然保護區”是校級“教學實踐基地”，在此，學生將通過外聘指導教師和本專業帶隊教師的指導下，對植物形成系統的認知，學習植物的分類、分布以及生長特性等，并且在教師的指導下完成植物標本的制作，為參加遼寧省大學生動植物標本大賽以及在大連博物館的展覽做準備。將植物野外實習中制作的標本在大連博物館展出，使此活動成為大連民族大學服務地方的科普活動。整個實習過程以小組形式共同完成，這種形式下相對獨立的理論學習時間和封閉的人際關系狀態為學生團隊精神的培養提供了不可多得的機會。通過合作完成標本，共同參加答辯，能夠使學生學會如何在專業領域與他人合作，如何與他人溝通，如何處理沖突。在整個實踐實習的過程中，學生們不僅能夠掌握專業知識和技能，而且還能夠培養團隊合作精神，促進感情。

4.學科競賽。在理論和實踐結合之余，本教學新模式還提出“理論—實踐—競賽”一體化模式，積極組織學生參與各類全國及省部級科學競賽。遼寧省普通高校大學生動植物標本制作大賽是省教育廳主辦的十項大學生創新創業競賽活動之一，也是本教學新模式最終要參加的學科競賽。學生通過理論學習、實驗訓練、實踐提升，已經完全具備了參加高水平學科競賽的能力。通過學生社團“自然客棧”的動員，鼓勵學生積極參與動植物標本制作大賽。在植物實習的基礎上，教師進一步指導學生制作標本，激發學生的創新思維，制作出具有科學性、創造性和藝術性的標本作品。通過標本制作，提升學生的動手實踐能力，培養學生的團隊協作精神。具體培養方案如下。

第一年：重點建設理論教學模塊與實驗教學模塊，夯實學生在校內期間的理論及實驗基礎，為下一階段的野外實習做鋪墊。

第二年：重點建設實踐模塊，解決學生在校外實習期間對理論知識的靈活應用及規范的標本制作方法的學習，為參加大連市博物館的標本展覽及參加學科競賽做準備。

第三年：重點建設競賽模塊，在不斷總結經驗、改正不足的基礎上，引導學生利用堅實的理論基礎、熟練的動手能力、創新性的思維，做出具有創意性的優秀作品，參加學院舉辦的初賽和遼寧省大學生動植物標本大賽;總結經驗，撰寫總結報告。

四、結語

“理論+實踐+競賽”一體化的生物技術專業創新培養模式的實施，在一定程度上優化了生物技術專業的教學內容和課程體系，將理論知識與動手實踐緊密結合，增強了學生對專業的認同感以及對課程的學習興趣。通過理論學習夯實基礎，實踐實習提升能力，學科競賽突破升華，對學生的邏輯思維能力、動手實踐能力、創新精神以及合作精神進行了全面的培養。通過本研究提出的教學新模式，我院生物技術專業的教學也取得了初步成效，近兩年，學生在遼寧省大學生動植物標本大賽、遼寧省環保大賽、挑戰杯等國家級、省部級創新大賽中，共獲得一等獎8項，二等獎4項，三等獎16項，優秀獎5項。在后續的教學中，我們將進一步推進本教學新模式的實施，以期建立更完善、更合理的生物技術專業培養體系。

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Research and Practice on the Innovation Cultivation Mode for Biotechnology Major

SUN Jing-liang， JIN Hua， BAO Ya-jing

（College of Environment and Bioresources， Dalian Minzu University， Dalian， Liaoning 116600， China）

Abstract： As a kind of new and high technology， biotechnology is widely applied to many fields， such as agriculture， industry， medicine， food and so on. In order to cultivate more excellent biotechnology talents and put them into the work of biotechnology related industries， many domestic colleges and universities have set up the undergraduate major of biotechnology. However， the traditional teaching mode of biotechnology major focuses on the study of theoretical courses， which form is single and is not closely related to practical application. Therefore， students interest in learning is not high， and there are also great difficulties in understanding and mastering knowledge. In order to optimize the teaching content and course system of biotechnology major， the research took“plant research” as the main line and proposed the“theory + practice + competition” integrated innovation cultivation mode for biotechnology major， which better combined the theoretical learning with hands-on practice and could make students better master the professional knowledge and related skills of biotechnology.

Key words： biotechnology major; teaching reform and practice; innovation cultivation mode; curricular-competitive integration