基于大学生创新性实践能力培养的课程教改探索

［摘 要］ 大学生创新性实践能力的培养是我国建设人才强国和人力资源强国的重点方向。本科教学中，以前沿性学科内容为主的课程是培养学生创新性实践能力的重要途径。“现代生物工程进展”是一门由生物技术和发酵工程等内容相融合的综合应用课程。目前，该课程存在授课书本教材内容滞后、学生参与意识不浓、学生课后再学习缺乏引导等问题，不利于学生创新性实践能力的培养。为此，将该课程作为实施改革案例，分享在课程建设过程中如何解决现有问题，提升学生创新性实践能力，以期为同行提供一定的参考。

［关键词］ 创新性实践能力；教材滞后；参与意识；课后学习

［基金项目］ 2020年度仲恺农业工程学院高等教育教学研究和改革项目“基于创新性实践能力培养的‘现代生物工程进展’教改探索”（KA210314625）；2020年度仲恺农业工程学院高效质量工程建设项目“发酵食品课程群教学团队”（仲教字〔2021〕04号）；2022年度广东省研究生教育创新计划项目“现代食品发酵技术研究生示范课程”（2022SFKC070）

［作者简介］ 梁景龙（1988—），男，广东广州人，博士，仲恺农业工程学院轻工食品学院讲师，硕士生导师，主要从事食品生物技术研究；高苏娟（1981—），女，河南三门峡人，博士，仲恺农业工程学院轻工食品学院讲师，硕士生导师，主要从事食品生物技术研究；刘功良（1980—），男，湖南衡阳人，博士，仲恺农业工程学院轻工食品学院教授，博士生导师（通信作者），主要从事食品生物技术研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）19-0185-04 ［收稿日期］ 2023-03-24

引言

创新性实践能力是高素质人才的重要标志，是高水平大学建设的灵魂。在建设人才强国和人力资源强国的大环境下，如何尽快形成与之相符的人才培养新体制和新机制，提高大学生的创新性实践能力，是我国高等学校教育教学的重点和核心［1］。目前，已有较多同行围绕生物工程专业课进行了基于创新性实践能力的教改探索，并取得了一定成效。邓丹丹等［2］对“工业微生物育种学”课程进行了线上线下混合式教学改革，一定程度上提高了学生的学习积极性。李蓉［3］对“酶工程”课程进行了线上线下混合式教学改革，提高了学生的学习主动性、独立学习能力、调研分析和解决工程问题的能力。王德培等［4］应用多媒体教学、翻转课堂和实际案例分析等方法对“有机酸工艺学”课程进行了改革，提高了学生发现、分析和解决问题的能力。舒国伟等［5］采用启发式及学生参与式教学方法对“生物工程设备”课程进行了改革，提高了学生的主观能动性，学生独立分析问题和解决问题的能力得到提升。为此，基于前人成功案例，针对我校“现代生物工程进展”课程存在的阻碍学生创新性实践能力培养的关键问题进行教学改革，分享课程建设中解决问题的经验方法，以期为同类学科进展类课程的优化提供理论借鉴与实践经验。

一、教学现状与思考

“现代生物工程进展”课程内容涉及功能微生物学、生物工程设备、酶工程、代谢工程和生物反应器工程等学科，是将基础理论和实践应用有机整合的一门课程。在课程教学过程中遇到以下问题与思考。

（一）授课书本教材内容滞后，难以适应课程教学需求

生物工程是生物科学研究成果应用于实际生产解决问题的一门学科。近年来，生物科学研究发展迅猛，随着基因编辑、基因测序、合成生物学和计算机人工智能等技术的进步，使生物工程在食品、医药、化工和材料等多个领域的应用都有着很好的成果。面对瞬息万变的网络时代，及时更新与不断学习才能与时俱进。而传统课本类教材时效性相对较差，难以满足“现代生物工程进展”课程的教学需求。2019年，时任国务院总理李克强主持召开国家杰出青年科学基金工作座谈会时指出，“卡脖子”问题根子在基础研究薄弱［6］。美国制裁中兴事件、美国制裁华为事件都在告诉我们，要掌握核心技术的自主权。在生物工程领域，微生物种质资源的产权是我国急需解决的重大问题。以上这些资讯是每名学习生物工程专业的大学生必须知道、了解和自省的。

（二）学生参与意识不浓，难以实现创新能力培养

“现代生物工程进展”是一门应用基础研究性课程，学生的参与度、课堂教学模式等对教学质量有很大的影响。传统课堂教学模式以教师讲授为主，难以提高学生的创新性实践能力。针对这个问题，许多其他课程的学者提出过诸多教改思路，如项目教学法、创业性实验教学法、翻转课堂教学模式、综合性实践教学法等［7-9］。这些探索教学改革的新思路、新方法可以为本课程的教改提供一定的指导。

（三）学生课后再学习缺乏引导，不利于学生综合能力培养

“现代生物工程进展”课程学习与科学研究的过程非常类似，学生需要边学习边思考，边实践边总结。传统的教学模式侧重学生的考勤和上课纪律、学生期末的作业情况等。这种考核方式难以满足本课程的教学目标，也难以实现学生创新性实践能力的提升。应用信息平台是促进本科生教学质量提升的有效手段［10］。

二、教改措施

基于学生创新性实践能力的培养，建立“学习—探讨—再学习”的课程学习模式和学生考核方式。学生有针对性地进行专题学习，成果以PPT汇报的综合情况进行评价和考核。学生对专题知识的课后学习与课堂讨论情况将作为学生探讨的评价和考核指标。学生在期末根据感兴趣的专题方向撰写综述的情况将作为学生再学习的评价和考核指标。总体教改措施如图1所示。

（一）立足科学前沿，优选教学内容，帮助学生梳理学科发展脉络

通过教学内容的不断更新，让学生对生物工程发展脉络有清晰的理解和认识，具体方法如下。

1.根据前沿学术论文设计教学内容。“生物工程的研究进展”的教学内容突出以基因编辑、基因测序、基因合成和计算机辅助作为技术支持的合成生物学学科发展，并以此梳理生物工程专业包含的五大领域（基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生物反应器工程）的国内外发展情况。“发酵工程研究进展”的教学内容突出微生态制剂、生物燃料、基因编辑、微生物培养系统、微生物细胞工厂和生物医药等方面。“酶工程”的教学内容突出分子酶工程、食品酶工程和酶的理性/非理性设计等方面。“环境生物工程”的教学内容突出环境修复和生物材料制备等两方面。参考国内顶级期刊《生物工程学报》《合成生物学期刊》，国外顶级期刊Metabolic Engineering、ACS Synthetic Biology，对原有的教学大纲内容进行优化，其中以“发酵工程研究进展”和“酶工程”为核心模块，安排较多的专题进行讲解讨论，“合成生物学”模块主要以新技术和国内外研究状况的归纳总结内容为主。

2.根据团队成员科研项目设计教学内容。本课程改革的团队成员学科背景包括生物科学基础研究、生物工程设备、发酵食品工业应用、微生物育种等。发挥项目组成员科研工作的优势，定期组织成员进行内部教学讨论，优化课程内容。

3.同行交流与大数据辅助定位教学内容。鼓励课题组成员积极参加国际国内的生物工程学术会议与教研会议，在与同行交流过程中获取学科发展动态资讯，从而准确定位课程教学内容。使用计算机辅助大数据处理分析（如文献鸟STORK、RSS订阅Inoreader等），跟踪学科发展动态资讯，从而准确定位课程教学内容。

4.根据学生学习讨论情况优化教学内容。每一学年除了对学科信息更新的把握，还要对每个专题学生的学习讨论情况进行教学分析，适当调整教学内容。

（二）构建研讨型课堂教学体系，指引学生初始创新

通过科研课题组式的教学，使学生初步掌握创新的基本技能和基本方法，具体方法如下。

1.课前分组与自习。生物工程专业大四学生在最后一年基本修满学分，为此，该选修课程以小班教学为主，通过提前对课程的设立进行简单的介绍，供考研和对本专业感兴趣的学生选择学习。对小班级进行分专题分组，专题的引导可以是一篇综述文章或一篇前沿的学术论文。学生通过相关材料在规定时间内运用所学的专业基础知识和文献检索能力进行资料的搜集和学习。

2.课堂互动与点评。把相关内容做成PPT，在课堂上进行汇报和讨论。教师对学生汇报过程的表达能力、专业能力等各方面进行点评和给予建议。

（三）组织科研性的课后再学习，激励学生创新性实践能力的进一步培养

通过组织科研性的课后再学习，激励学生对生物工程前沿进一步掌握和了解，同时培养学生创新性的科研思维，进一步提高其对专业基础知识的综合运用能力，具体方法如下。

1.互联网工具的辅助。课程学习模式除了研讨性课堂教学外，还建立了课后学习群，分别有班级微信交流群、推荐微信公众号学习（如合成生物催化剂工程、ToloBio、深圳市合成生物学协会、生物极客、中国生物技术网、清华研究员生物育种中心、遇见生物合成等）、超星学习通课程资料共享学习。

2.科研性报告的撰写。从所有学术论文中选择一个感兴趣的研究方向，写一份报告，内容包括：研究意义、国内外研究现状及发展动态分析，需结合科学研究发展趋势论述其科学意义，或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题论述其应用前景。

三、教改效果与启示

在“现代生物工程进展”课程中建立了“学习—探讨—再学习”课程学习模式和学生考核方式，充分发挥了该课程教学的学术性和科研的育人功能，同时，在学习课程的过程中，培养了学生的科研态度和从事科学研究的思维能力。主要的教学改革成效与启示如下：（1）通过对教学内容的更新优化，让学生了解生物工程学科发展趋势。加入了合成生物学在食品领域中的研究前沿内容进行授课，学生对替代蛋白、新型食品添加剂、植物基新食品、可降解食品包装材料等内容兴趣度较高，促进了学生对新技术原理的学习。（2）通过构建研讨型课堂教学体系，让学生的参与度大幅度提高。讨论过程可打破原有的上课提问模式，以会议讨论的模式进行问题探讨，能有效提高学生的参与度，问题的讨论也更有针对性和效率。另外，学生在交流和讨论过程中，团队协作能力、语言表达能力得到相应提高。（3）通过组织科研性的课后再学习，学生能更好地掌握学科发展信息更新的手段，创新性实践能力得到提高。学生在课后学习过程中，了解了大量的学科前沿资讯，通过完成相关研究报告的撰写，提高其信息获取和整理能力。这些技能的熟悉应用对学生的创新性实践能力培养有较大的帮助。（4）教学模式能快速适应特殊时期的教学。2020年，传统的线下教学受到了较大的影响。本课程教学模式不局限于课堂上，在线上学生依然能够有效进行内容汇报与讨论，保证了课堂质量。（5）建立起较科学的课程评价体系。将学生的考查指标改为课堂汇报、课堂讨论和研究性报告。其分值占比为30%、30%和40%。近三年学生成绩均在85～92分区间，其中，课堂汇报平均成绩为26.5分，主要扣分项是汇报内容的逻辑性和学术规范性稍有欠缺。课堂讨论平均成绩为28分，大部分学生都能参与其中，扣分项主要在于部分学生参与度较低，提问次数和发言次数相对较少。研究性报告的平均分为31.2分，主要扣分项是科研报告的规范性和搜集文献全面性稍有欠缺。（6）明确了课程未来的改进方向。提高课后问答的效率，如建立超星学习通的讨论模块，把提问作为课后作业的考核指标，定时收集问题，定时回复，提高课后辅导效率。提高学生汇报的质量，如在课前准备时先与学生交谈，及时对不合格的汇报内容进行修正，尽量保证课堂质量。

结语

论文分析了当前“现代生物工程进展”教学过程中存在的问题，有针对性地提出了相应的解决办法，实施过程中营造了“基础理论与实践应用相结合”的教学氛围，实现了生物工程发展前沿与本科教学相互促进、专业课学习与科学研究相互对接，激发了学生对所学专业的兴趣与创新潜能。课程教改虽有一定成效，但仍存在一些不足需要进一步改进。

参考文献

［1］张清江.大学生创新实践能力的培养［J］.教育教学论坛，2012（37）：136-137.

［2］邓丹丹，周磊，裴冬丽.基于创新实践能力培养的工业微生物育种学课程范式教改思路探索［J］.山东化工，2020，49（22）：206-207+209.

［3］李蓉.在OBE教学理念指导下“酶工程”混合式教学改革探索［J］.教育教学论坛，2023（3）：77-80.

［4］王德培，薛鲜丽，王巨克，等.多元教育在专业课程《有机酸工艺学》教改中的探索［J］.山东化工，2021，50（16）：209-210.

［5］舒国伟，陈合，吕嘉枥，等.《生物工程设备》课程教改初探［J］.新西部（理论版），2013（Z1）：47+24.