生物技術專業“三平臺”實踐教學體系構建探究

于新萍 趙 斌 李彥杰 譚續英 楊俊年

（1重慶三峽學院生物與食品工程學院，重慶 404199；2重慶三峽學院教師教育學院，重慶 404199）

生物技術是一門多學科互相交融和滲透、理論與實踐并重的綜合性學科，具有涉及領域廣、涵蓋面寬、基礎性強等特點[1-2]。而實驗教學是生物技術專業重要的實踐教學環節，是培養學生動手操作、觀察、分析實驗并運用基本理論知識和技能解決科研、生產實際問題等綜合能力的重要途徑，是拓寬學生知識面的重要手段，也是開展創新教育的重要保障[3]。目前，生物技術專業實踐教學體系還存在許多不足，導致難以達成《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》中要求的人才培養目標，致使學生無法滿足用人單位用人要求，最終影響了生物技術本科畢業生的就業率。在以企業需求為導向培養人才的今天，對實踐教學模式進行改革，開展多種實踐教學平臺，更新實驗教學內容，適應新時代和社會發展需求，培養應用型、創新型學生是十分必要的[4]。

1 現有實踐教學體系存在的問題

1.1 以教師為中心，學生被動接受學習

傳統教學模式下實驗教學以灌輸理論知識為主，學生被動接受理論知識的學習。教學活動是以教師為主體的，從實驗的準備、實驗的設計到實驗的演示均由教師完成，而學生只需要學習實驗原理，按部就班地進行驗證性實驗操作，撰寫實驗報告，就能完成本門課程的學習。長此以往，學生為完成實驗而實驗的現象便屢見不鮮。此外，教師多采用講授法和演示法進行實驗教學，課堂中的大部分時間用于知識的講解，缺乏與學生溝通交流，部分善于思考的學生難以表達自己對實驗的理解和看法，師生之間也就難以產生思維交流的火花。這種教學模式下難以調動學生學習的主觀能動性，學生在實驗前、中、后整個過程都缺少積極主動的思考、總結與交流，進而磨滅了對實驗課程的熱情，也就提不起探索知識的興趣，最終難以真正激發他們的創新思維和探索精神，達不到預期教學效果。此類實驗教學活動僅能有限地培養學生的基本實驗操作能力，使學生掌握一定的實驗技巧，但不利于鍛煉學生獨立分析、解決問題的能力，亦未涉及學生的探索精神、科學思維、創新和實踐能力的開發。

1.2 實驗課程側重驗證性實驗，缺少綜合性實驗及創新性實驗

傳統教學模式下課程實驗被分散在理論課程中，實驗課時占比小，而且實驗項目一般是驗證性實驗，缺少綜合性實驗及創新性實驗。驗證性實驗要求簡單，學生在既得知識經驗的基礎上設計出程式化實驗方案，完成實驗操作，觀察實驗現象，分析實驗數據，得出預期的實驗結果，驗證并鞏固習得的理論知識。驗證性實驗的過程未涉及學生提出科學問題、優化或創新實驗方案等環節，雖然能幫助學生學習和鞏固相關理論知識，提升認知能力，但是并不能激發學生的探索精神，提升創新意識和探究能力。對于有一定基礎實驗技能的學生來說，驗證性實驗相對簡單，毫無挑戰性，提不起對實驗課程的興趣，長此以往就會潦草應付此類實驗，達不到預期學習效果。顯然，驗證性實驗課程培養的學生難以達到國家的人才培養目標。因此，修改傳統實驗課程內容，增加綜合性實驗和創新性實驗占比，創建多種實驗教學平臺，增加學生探索、實踐機會，培養創新型人才勢在必行。

1.3 傳統教學“重理論輕實踐，重科學輕技術”

生物技術是一門實踐性很強的學科，其中實踐教學是培養學生的基本專業能力、創新實踐能力和工程應用能力等綜合素質的必要環節。長期以來，受經濟發展水平和傳統教育教學理念的束縛而形成的實踐教學體系，在指導思想上表現為“重理論輕實踐，重科學輕技術”，致使實驗課長期從屬于理論課程，分散在理論課程中，實驗課表現為理論知識的再現或驗證，一般是上完一節理論課緊接一節實驗課。這樣的實驗課像是公式化地走流程，學生上實驗課更像是在看熱鬧、走過場，真正深入思考、扎實掌握知識技能者寥寥無幾。在實踐教學中未開設或者很少開設行業綜合和工程類實驗項目，使得學生綜合實踐能力和工程應用能力的培養無法落到實處，造成畢業生就業競爭力不足，進入企業培訓周期長，企業運行成本顯著提高等問題。

2 “三平臺”實踐教學體系的建構

參考《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》中人才培養目標，收集生物技術專業相關企業對人才技能的需求，深入分析現階段生物技術實踐教學對人才技能培養與相關企業需求的差距。以培養綜合能力為最終目標，搭建“三平臺”實踐教學平臺，改革實踐教學體系，更新實踐教學內容。從實踐教學的層次性、漸進性和關聯性出發，將生物技術專業實踐教學能力培養目標按階段分為專業技能培養、創新思維和創新能力培養、相關行業綜合工程應用能力培養，并設定了上述3 種能力在具體實踐教學中的實現環節、實踐平臺和支撐體系[5]（圖1）。

圖1 “三平臺”實踐教學體系構建

2.1 基礎實驗室教學平臺夯實基本專業技能

基礎實驗室教學平臺旨在培養學生的基本專業技能，要求學生能夠熟練地進行專業相關的實驗，在此平臺實施基礎及專業實驗課程教學，以基因工程實驗室、遺傳工程實驗室、生化工程實驗室、微生物工程實驗室、細胞工程實驗室、專業課程類實驗室等為支撐。首先，在實驗教學中需要調動學生的主觀能動性，讓學生成為實驗的主導者，積極參與實驗的全過程。新的教學模式要求學生從資料的查閱、原理的學習、方案的制定、材料的準備、試劑的配制、實驗的操作、結果的分析和報告的撰寫等整個實驗周期，以小組合作的方式共同完成[6]。在學生完成實驗的全過程中，教師要多與學生交流溝通，給予適當的引導，幫助學生制定合理科學的實驗方案，解決實驗過程中出現的各種問題，同時鼓勵學生積極思考，不斷探究，優化或創新實驗方案。在此教學模式下，不僅能培養學生基本的實驗操作、現象觀察、數據分析等技能，還能加深學生對理論知識的理解，促進學生掌握基本的生物學研究手段。其次，由于傳統實驗課程的各實驗項目之間相對獨立、缺乏連續性，導致學生難以掌握完整的實驗體系和方法，可以壓縮相關實驗項目，增設綜合性實驗。以微生物學實驗課程為例，可以將相同的實驗項目進行壓縮整合，如把放線菌、藍細菌、酵母菌和霉菌形態和結構的觀察實驗合并為一個實驗，以便學生更系統地認識和比較不同微生物形態和結構的差異。綜合性實驗內容多，學時長，需要安排在集中的課時進行實驗，這樣不僅有利于學生集中精力進行實驗，而且加強了各實驗模塊之間的連續性和連貫性，促進學生掌握完整的實驗體系和方法。在此實驗教學平臺多開展綜合性實驗訓練，讓學生采用不同實驗儀器測試實驗數據，通過對實驗內容、方法、手段的綜合掌握，培養學生綜合應用所學知識分析問題與解決問題的能力，使學生具備扎實的專業技能。

2.2 導師課題創新實驗平臺培養創新實踐能力

傳統的實驗項目多為短而易的驗證性實驗，缺乏長而專的設計性實驗和創新性實驗。創新性實驗是培養學生提出問題、思考問題、綜合運用已有知識經驗解決問題的能力，提升創新能力和實踐能力的重要環節。開設導師課題創新實驗平臺，組織學生進行創新性實驗是達成創新型人才培養目標的可行辦法。首先，將生物技術專業任課教師的學科背景、研究方向及在研項目等情況展示給學生，要求學生根據自己的興趣愛好、性格特征、未來職業方向等自主選擇加入導師的課題小組，成立科研創新團隊。其次，導師指導學生申請國家以及大學生創新性實驗計劃項目、大學生創業項目和企業橫向項目等；鼓勵學生積極參加“全國大學生生命科學競賽”“全國大學生生命科學創新創業大賽”等科技競賽；積極開發利用地方特色生物資源，建設特色生物資源開發利用工程中心，如三峽道地藥材綠色種植與深加工重慶市工程實驗室，幫助學生參與地方特色產業的研發和改進項目，為區域內傳統優勢特色產業的進一步高質量發展輸入源源不斷的高素質人才[7]。此類實踐項目要求學生以小組合作的形式，自主查閱相關文獻，提出具體研究問題，設計初步的實驗思路，分析討論研究思路的可行性，然后細化研究目標和研究路徑，具體化實驗步驟，最終完成實驗項目。同時，導師給予適當的指導，尤其注重對學生實驗過程中觀察、體會、思考等環節的引導，開展小組會議進行分階段討論，總結得失，查漏補缺，及時修正實驗研究方向，不斷優化實驗方案，完成課題項目。學生在教師的引導和幫助下，借助此平臺積極參加各項科研實踐項目，經過不斷磨煉，不僅能了解到本學科最新發展前沿動態，掌握先進的科學研究技術手段，而且能全面提升自身團隊協作、知識應用、溝通表達、批判思維以及創新思維等綜合能力。

2.3 校企合作工程實踐平臺提升工程應用能力

實踐教學作為教育過程中由知識向能力轉化的關鍵環節，是學生獲取知識、掌握實踐技能，熟悉專業所涉行業、產業的發展現狀與趨勢的重要途徑，在人才培養中發揮著舉足輕重的作用[8]。培養學生的綜合實踐能力和綜合工程應用能力，提升學生的就業競爭力，還需開啟校企合作工程實踐平臺。企業單位為了節省運行成本，更傾向于錄用具有豐富工作經驗和工程應用能力強的技術人員，學校可以與當地專業相關企業進行深入合作，設置校企合作實踐平臺和實習基地，如校企生產學研協同育人平臺（校外）和校企合作實踐基地和工程中心（校外），為學生的綜合實踐能力和工程應用能力的培養提供一定支撐。

實驗課的教學任務多數由生物技術專業碩（博）士研究生承擔，他們畢業之后就從事教學工作，無企業進修或工作經歷，缺乏工程經驗和背景，在開展部分企業生產實踐教學內容和項目的過程中就會顯得力不從心。因此，首先要大力鼓勵、支持實驗教師去企業任職或掛職培訓，提升教師適應自身學科和專業發展需求的綜合能力，建設具有實施培養應用型本科人才能力的專業化、專職化的雙師型高素質教師隊伍。其次，任課教師還要積極地與企業生產一線人員對接，熟悉企業開發及生產等各環節；與企業管理、技術人員一起交流討論，共同擬定生物技術專業實踐教學培養體系；邀請企業技術人員參與主持或參與專業實踐課程教學大綱的擬定及審核。再次，外聘企業一線技術人員，參與擬定相關實驗課程教學內容，修訂、更新實驗項目；鼓勵企業技術人員參與開展實踐教學，將企業對學生實踐能力的需求落實到實踐教學和實踐項目中，指導學生進行實際生產中的實驗操作，要求學生從生產線到后期品質品控等各個環節進行專業實踐，熟悉行業生產流程，完成專業技能的學習及綜合實踐能力和工程應用能力的提升。同時收集近幾年生物技術專業畢業生進入專業相關企業的技能需求和相關培訓內容，深入分析現階段生物技術實踐教學對人才技能培養與企業需求的差距，開展生物技術專業教學體系的更新與重建，將企業所需專業技能落實到實踐項目教學中，設置實踐教學內容及完成培養目標，提升學生的綜合實踐能力和工程應用能力。最后，還需每年就上一學年實踐教學的實際情況和教學效果進行總結、反思，以培養目標達成度為標準，調整或優化實踐教學內容及進一步開展細節，不斷完善校企合作工程實踐平臺。

3 結語

生物技術專業的強實踐性決定著實驗教學的重要地位。實驗教學是培養學生實踐能力、創新能力，拓寬學生知識面，激發學生學習興趣和主觀能動性的重要途徑。比較企業對人才技能的需求與實際教學效果，生物技術專業教學體系的改革勢在必行。通過開設基礎實驗室教學平臺、導師課題創新實驗平臺和校企合作工程實踐平臺，改變教學模式以及更新教學內容，讓學生成為實驗的主體，從不同階段分別培養學生的專業技能、創新實踐能力和綜合性工程應用能力。然而教學改革不是一蹴而就的，只有經過長期探索、不斷積累經驗才能使生物技術專業教學體系趨于完善，培養適合社會需求及經濟發展的應用型人才。