生物技術專業實驗教學中大學生創新能力培養的探究

孫美艷，李大鵬，張磊

（1.吉林醫藥學院 檢驗學院，吉林 吉林132013；2.吉林醫藥學院附屬醫院 呼吸內科，吉林 吉林132013）

21世紀是生物技術的世紀，生物技術是當前發展最為迅速的高精尖產業之一。作為一門新興的綜合性學科，生物技術發展迅猛，尚有很多亟待拓展的研究領域。創新能力是21世紀人才基本的必備素質，也是決定我國科技競爭力強弱的一項重要指標［1］，生物技術的快速發展擴大了創新型生物技術人才的缺口。生物技術是具有很強的創造性和實踐性的學科，實驗教學在生物技術專業人才培養中占據著舉足輕重的地位，對在實驗教學中培養學生的創新能力至關重要，也是提高本專業教學質量及水平的關鍵環節［2］。本研究通過探索生物技術專業實驗教學中創新人才培養的目標和方法，構建了創新實驗教學體系，旨在培養高素質的創新型生物技術人才。

一、生物技術實驗教學現狀

生物技術是一門綜合學科，涉及內容廣泛，發展日新月異。生物技術人才培養目標不僅是學生掌握生物技術的理論知識，更重要的是要具備優異的實踐技能和創新能力，而實驗教學是培養這一能力的主要途徑［3-4］。

目前，大多數院校的生物技術實驗教學存在如下問題：1.實驗課內容設置依附于理論課，各自相對獨立，缺乏系統性。實驗課程的獨立設置，不利于各課程的交叉融合，常會造成同一實驗內容的重復。這不僅造成了實驗教學資源的浪費，也不利于學生系統性學習生物技術實驗技能；2.實驗課在內容設定上多為驗證性實驗，設計性實驗和綜合性實驗所占比例較小；3.實踐教學缺乏有效的考評機制，學生學習積極性不高。與理論教學不同，學生的實驗課表現很難量化，大多只是根據學生實驗課出勤率、實驗報告書寫情況等判定實驗成績，很難看出學生實踐能力的真實水平，即便實驗操作考試也很難考查學生綜合的實踐技能和創新能力；4.缺少科研能力培養環節，在校本科生科研能力弱，缺乏系統的科研思維；5.實驗課內容與企業生產實踐嚴重脫節，學生理論聯系實踐能力差。學生實驗課使用的實驗儀器較為基礎，與科研機構、生物醫藥企業的儀器及實驗環境相差較大，實驗課上接觸的內容與科研及生產實際差距也較大，導致學生進入科研及生產實踐環節后很難學以致用、融會貫通。因此，為實現生物技術人才培養目標，滿足生物技術行業對人才的需求，在生物技術專業教學中進行實驗教學改革，培養學生的創新能力至關重要。

二、創新型生物技術實驗教學體系的建立

（一）建立生物技術創新實踐基地

吉林醫藥學院檢驗學院于2011年創立了生物技術專業，開設課程包括基礎醫學及臨床醫學概要、醫學檢驗課程及其他多門生物技術專業課程，本校的生物技術學生專業具有醫學背景，具備一定的醫學專業知識，學生的理論知識儲備有利于將來從事體外診斷及生物醫學的相關研究。檢驗學院擁有省科技廳重點實驗室“抗體工程協同創新中心”，擁有省中醫藥管理局二級實驗室“中藥細胞生物學實驗室”和校級科研平臺“分子診斷工程研究中心”兩個科研平臺，我院還是“省級實驗教學示范中心”。

2019年9月，在這些平臺的支持和輔助下，根據本院的生物技術特色建立了生物技術創新實踐基地，聘請生物技術教研室及抗體中心的博士教師作為學生導師，以導師科研課題為基礎，成立生物技術創新課外科技活動小組，以學生自主管理為主，導師指導為輔，開展課外科技研究活動，培養學生的科研思維和創新能力，學生在參加科研小組的同時逐步完成自己的畢業設計。也可以科技活動小組為單位，組織學生積極參加國家、省、市及學校舉辦的各類創新創業比賽，提升大學生的創新能力。經過一年多的實踐，科研活動小組獲得了令人矚目的成績，學生以第一作者發表國家級以上論文8 篇，獲得各級創新創業獎項15 項。

（二）實現生物技術實驗的分層次教學

將各類專業課的實驗內容分為驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三類，增加綜合性實驗和設計性實驗的比例。將基因工程、發酵工程、細胞工程、蛋白質工程等課程的實驗內容綜合成一門生物技術技能訓練實驗課程，以基因工程為主線，將目的基因的獲得、重組載體的構建、目標蛋白的表達及純化、基因工程產物的發酵培養等內容貫穿成一個大實驗，集中實驗課時，使學生可以完整、系統地掌握生物技術基本實驗技能，由淺入深地培養學生的綜合實踐能力。

設計性實驗是培養學生創新能力的最好形式，可以在綜合性實驗之后開設。在設計性實驗中，教師給出幾個可選的題目，由學生自選題目，建立實驗小組，以已經學過的生物技術理論知識為基礎，通過自主查閱資料，設計實驗方案，經指導老師審核通過后進行實驗操作。在實驗操作中遇到的問題，學生可以通過查閱資料、請教老師等途徑自行解決，分析最終得到的實驗結果，判斷實驗成功與否，評估實驗的影響因素等，都需要學生自己分析。通過設計性實驗，學生能夠掌握信息檢索、資料加工等科研方法，鍛煉學生分析、解決問題的能力，很好地培養了學生的創新思維和創新能力。

設計性實驗的教學應貫徹“開放性”的原則，即內容開放和結果開放，學生自己選擇時間完成實驗內容，實驗沒有固定的結果，根據學生的設計和實驗條件進行摸索，同一實驗內容可以有不同的結果。通過分層次的實驗教學，各學科的實驗內容得到了有機融合，訓練了學生對生物技術實踐技能的整體認知，培養了學生的實踐能力及創新能力［5］。

（三）強化創新能力培養的考評和激勵機制

合理的考評及激勵機制是學生取得良好學習效果的制度保障，在創新型實驗改革中建立適宜的考核及激勵機制有利于對學生創新能力的培養。采取多元化的考核方法，將形成性評價和終結性評價相結合，將學生設計性實驗的成果、發表的論文、發明專利、畢業設計等創新成果進行綜合考核。同時，設立“創新學分”，鼓勵學生創新學習。在創新實踐教學中，指導老師對學生進行全面指導，并緊密結合相關課程，從理論到實踐，引導學生理論聯系實際，培養嚴謹的科學思維和科學態度，促使學生逐步形成自主設計實驗的能力，從而取得創新成果，根據創新結果獲得相應創新學分。創新學分的評判因子包括：1.根據創新成果或獎項等級，分為國家級、省級、市級、校級、學院級，分別計50 分、30 分、15 分、10 分、5 分來給予相應創新學分，設定激勵標準；2.根據學生參加創新活動次數及活動表現給予相應創新學分。

（四）采用多種教學方法，培養學生創新能力

針對生物技術專業課的綜合性、實踐性、前沿性的特點，在實驗教學中不斷探索新的教學方法，在授課中適時使用在線課堂、微課、虛擬仿真等新型教學模式，建立課前線上預習和自測，課后線上討論和測評等方式，提升學生的自主學習能力和創新能力。

（五）充分發揮“本科生導師制”的積極作用

建立本科生導師制，安排生物技術教研室和抗體體中心老師作為導師，在學生選課、設計性實驗、科學活動小組及科研實驗等方面，起到指導及監督作用。把“教書”和“育人”有機結合，導師不僅要督促和指導學生的實驗學習過程，也要關心學生的生活和身心發展，引導學生樹立正確的人生觀和價值觀。實施創新學分制的目的是優化學生個性化培養，而個性又是創新的基礎。因此，本科生導師制是創新學分制實施的保障，對學生的創新能力培養具有重要作用。

三、結語

創新能力是新世紀人才的必備素質，高等學校現階段的主要任務就是培養創新型人才。基于生物技術在世界科技及經濟發展中的重要作用，培養生物技術專業創新人才是現階段生物技術人才培養的重中之重，這就需要進行生物技術實驗課程的創新性改革。實驗教學的創新改革是提高生物技術專業教學水平及質量的關鍵環節，能夠強化學生的實踐技能，培養學生觀察、分析、解決問題的能力，增強學生的探索精神和科研思維；能夠培養學生的創新應用能力，造就創新型人才。本研究通過不斷挖掘及充分利用學院現有科研平臺和教學資源，改革傳統的實驗教學模式，構建和完善創新型實驗教學體系，旨在充分發掘學生創新潛能，造就高素質的創新型生物技術人才。