应用型大学生物工程专业本科生创新能力培养

——以徐州工程学院为例

范晓博， 尼再中 

（徐州工程学院食品生物工程学院，徐州 江苏221018）

【摘  要】应用型大学是顺应我国高等教育发展和经济社会需求，是以人才培养、创新研究和服务地方为宗旨的新型大学。在近年来自然科学发展过程中，生命科学发展势头迅猛，社会对生物类创新型人才的争夺更趋白热化。因此从本科阶段开始培养生物专业学生的创新能力显得尤为重要。本文从课程体系的优化、教学方式的调整和有效的科研训练的角度，对生物课程体系与本科生创新能力培养的关系进行分析，探究生物专业本科生创新能力的培养工作。

【关键词】 应用型大学；生物工程；本科生；创新能力

【基金项目】2020年度 徐州工程学院科研启动基金-食品与生物工程教育研究与科学研究（No：02900193）资助。

【作者简介】范晓博（1984-），男，江苏徐州人，博士，徐州工程学院食品与生物工程学院,校聘副教授，主要研究方向为生物技术与工程。

【中图分类号】G642.0　　【文献标识码】A   

继世界一流大学和一流学科建设的国家战略提出之后，教育部积极推进新工科建设，先后布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》等相关文件。应用型大学的新工科建设要以应用型、创新性人才培养为目标，在工程科技创新和产业创新领域发挥主体作用，对区域经济发展和产业转型升级发挥支撑作用。这类院校在以教学为主要任务的同时，注重学生实践能力、职业能力和创新能力的培养，改造升级传统工科专业，主动布局未来战略必争领域人才培养^[1]。因此在新工科背景下建设应用型大学可以为地方高校发展指明方向并注入新的动力。以生物工程专业为例，生物学科基础课程和专业核心课程的建设在应用创新型人才培养过程中发挥着重要作用。作者通过结合教学改革实践, 探讨了生物专业本科生创新能力培养的新思路。

1. 课程体系的优化为学生创新能力的培养夯实了基础

由于生物工程相关专业课程众多，每门课程之间相互独立，因此将各门课程作为主体，紧抓课程内容为重点，系统整合，提炼交叉信息是十分必要的。优化后的课程体系有助于学生获得的生物工程专业理论知识，同时提高学生解决实际问题的能力，这有利于应用型创新人才的培养。

1.1 优化专业基础课程架构与培养方案

首先，尽量避应免内容高度重复的专业课程设置模式，应注重加大其他基础课程的课时，如英语，数学，化学，生物信息学等。增设交叉领域方向的跨学科选修课，拓宽学生知识面，如材料学方向、化学合成方向、生物传感器方向。其次，构建循序渐进、相互配合、相互协调的生物工程学科基础课程体系，适时调整基础理论课程结构，突出内容重点和专业特色，利用选修课弥补因专业必修课课时的不足而导致的内容缺失。根据学习规律，在课程内容的编排上应符合由感性认识上升为理性认识，再由理性认识回到实际应用的要求，使学生由宏观到微观认识生命现象和规律，再由微观到宏观提出和解决现实生活中遇到的问题，形成系统的生物工程知识体系^[2-3]。此外，应加强系室教师之间的交流讨论，老教师与新教师组成教学团队，弥补新教师教学体系认识的短板，增加教师学科前沿的信息量。在有限的教学时间里，既完成规定基础知识的讲授，又兼顾最新学科技术发展。

1.2 优化实验实践课程体系

应用型高校本科人才培养方案应由理论和实践的方案组成。应用型大学应以本科生创新能力的培养为出发点，应将实验实践课程内容与基础理论课程相互融合，前后连贯，达到基础知识溯源于实践又指导实验设计的目的。而且参与人才培养的一线教师，每学年都应该进行教学新技能培训，以便提高授课能力。此外，整合内容相似相近的实验实践课程，削减内容陈旧和重复的实践，增加新技术、新方法和研究创新性实践内容的课程和课时，形成具有基础性、提高性、创新性的实验实践体系。对于实验课程来说，应将现有的实验课程重新定位为基础实验部分和实验创新部分。让绝大部分学生都参与其中，避免理论的讲授与实验的脱节。例如，基础实验课程可以帮助学生初步认识和掌握由实验派生而来的生物专业课程的理论知识，在动手的过程中养成正确的实验操作习惯。实验创新课程则重在让学生系统掌握生物工程相关的实验方法，培养实验设计和实验规划能力，为就业或求学深造打好实验基础。在实验实践课程实施的过程中，应减少学生机械式的实验操作，增加实验设计中本科生的参与感，给与他们独立思考的空间，重在培养学生的实验动手能力和团队合作精神。除此之外，还要倡导教师将自己的研究成果引入课程内容，旨在提升学生的科研素养。

1.3 优化实习实践体系

专业实习教学是应用型大学人才培养的重要手段之一，实践性人才也是应用型人才培养的突出特色。在实习实践方案制定之前，高校应对地区劳动力市场的需求进行深入调查。在人才培养方案制定过程中，模块化实习实践方案的制定不仅要有讲授理论课程的老师参与，还应包括行业单位的代表和研究本地区劳动力市场需求的人员参与。当然，与培养方案相适应的硬件条件也是不可缺少的物质基础，例如企业的实践基地、最新的实验室和车间设备、实践手册、练习机、查阅相关的最新科技情报的信息化建设。同时，应建立与用人单位签订合同的就业机制和开发国家专业认证项目方案。在方案实施过程中，应定期对方案的实施结果进行总结，适时对方案进行调整。值得注意的是，我国高等院校的实习实践课程的教学质量不是很高，应根据高技能型人才特点，增加实习实践教学的比例，注重学生实习实践能力的培养。企业应根据行业动向和国家战略在实习实践教学内容的制定上发挥导向性作用，这有助于实习实践教学质量的提升。因此实习实践过程与人才培养密切相关。首先实习实践指导老师作为企业、学校和学生三方的桥梁，在实习实践过程中发挥“上情下达,下情上达”的作用。由于课堂教学与实习教学要求不同，在教师的选派上，应更重视教师的实践经验和组织管理能力，因此让“双师型”教师承担实习教学任务比较合适^[3]。其次，选择对口性强，应用性广的实习企业，既要选择具有一定生产规模，设备先进的行业龙头企业，又要关注社会效益好，发展潜力大的中小微企业。在实习的过程中，指导教师应积极与实习企业进行沟通，在不涉及商业机密的前提下，加强生产加工技术的操作与实践，在增加实习实践活动周期的同时，应尽量避免学生从事简单的机械式劳作。最后，应扩大实习实践领域的范围，除了组织学生进公司，工厂进行实习实践活动外，还可以制定科研院所或者医疗机构实习计划，安排生物工程专业的本科生到有影响力的实验室和研究所进行实践活动，在专业导师的指导下，根据导师的项目内容和每个学生的特点定制相应的实习实践。这不仅增加了本科生继续深造的可能性，还有助于他们掌握重要科研仪器的原理知识和操作规范，提升知识层次使其具备更强的竞争力，从而拓宽就业面和发展空间。

2. 教学方式的调整有助于培养学生的创新能力

科学的教学方式是培养学生创新意识的关键因素，通过对现有方式的调整，有助于教师摸索出合适教学方法去培养学生的创新能力，有利于教学改革与创新能力培养的结合。

2.1 调整传统教学模式激发学生学习兴趣

首先，改变教师在基础理论课和专业核心课的教学过程中照本宣科，读幻灯片的现象。应注重跨学科知识的融合，传授学生获得知识的方法。利用现代化设备进行理论教学，授课过程中可采用参与式、角色转换多种教学方法，引导学生思维，充分调动学生学习的积极性^[4-5]。特别是新冠疫情期间，教师可以利用慕课、直播、APP客户端等形式培养自主学生学习的能力，形成线上集中教学，线下分批答疑的双线教学模式。在教学活动开始之前，教师应了解学生学习情况和习惯，提供开放性题目，让学生带着问题去学习，学习结束后，教师应为学生准备自检题目，监督学习效果，对学生普遍存在的问题展开针对性的讨论。此外还要注重营造研究式学习的氛围，鼓励学生提问，表达自己的观点，培养学生独立思考，独立分析判断的能力，加强课上互动课后讨论，从而激发学生的求知欲和创新意识。

2.2 教学中引入科研理论，转变教学与科研相互独立的观念

随着国家对科学研究的投入不断加大和各地方院校对科研活动越来越重视，教师的科研水平，教材理解深度和创新性研究的能力也得到了不断提高。教师在授课的过程中，不能只讲授理论知识点和科学研究的结论，更应注重理论知识的发展过程和相对应的科学问题的提出，不能只讲授实验技术原理与实验步骤，更要强调相关技术在实际生产生活中的应用，避免乏味的知识灌输，采用“问题导向”教学的方式，增强学生问题意识和解决问题的逻辑能力，推进学生创新能力的生成^[4]。教师不但要将基础理论知识和学科发展前沿动态相结合，还要将科研思路和课程思政引入到教学内容中，使学生对基础理论、科研思路和实验技术的认识达到新的高度^[5]。在实施的过程中，学生和老师在教学中的关系逐步发生了改变，老师不再占据主导地位，而是将学生送上了创新舞台的中央，这有利于增加学生的自信心和自主创新能力。

3. 科研训练有助于提高学生创新能力

应用型大学通常是以本科教学为主，而适度发展专业型研究生教育则可以为当地经济发展培养应用型的科研人才，同时也会提升应用型大学的竞争力和生命力。在科学研究和创新能力培养方面，本科生科研训练的开展可有效激发学生的创新灵感，挖掘创新潜能，从而产生原创性的研究。

3.1 构建良好的科研环境

在保证实验室生物安全的前提下，学校应有计划的向学生开放实验时间、空间场所和仪器设备，为学生科研训练提供所需的硬件保障。全面实行本科生导师制，在学业、科研、创新创业方面给学生提供指导和帮助。同时实行退出机制，让学生有危机感，教师有责任感。在科研经费方面，学校的鼎力支持是对学生科研创新最大的鼓励^[6]。比如学校应设大学生创新基金，提升科研资源的有效利用率，让有限的资源优先服务于“有想法、有能力、干成事”的学生。除帮助学生建立科研小组进行自主创新活动外，教师还要鼓励学生参与到自己的科研项目和课题研究，鼓励学生申请学校的创新创业项目。在项目考核评估验收后，指导老师应帮助学生进行定向培育和成果转化。对于取得科研创新成果的学生可以获得额外学分，在评选优秀学生、评定奖学金时，在同等条件下给予优先推荐。除此之外，学校学院还要定期举办校园大师讲座，邀请各类专家学者，企事业高管参与其中，实现全面建立本科生科研文化氛围。最后还要注重培养学生严谨的科学态度，恪守学术诚信和道德。

3.2 提升科研训练品质

在学生开始科研训练前，指导教师应设计问卷对本科生的基本情况进行调查。从学生专业课成绩、兴趣领域、职业规划等方面进行综合评价，掌握学生的基本情况，构建本科生特征数据集。在科研项目的制定和安排上应因材施教，不能将本科生的科研能力的培养仅仅局限在毕业设计中。科研训练项目形式要丰富化，多元化，为学生在理论创新，方法创新方面提供更多的选择。在学生进行科研训练时，教师应注重从科学问题的提出、研究方法、研究步骤、论文写作等方面对学生进行指导^[7]，同时优化本科生的研究创新能力的培养方式，规定合理的科研训练的时长。指导老师应通过言传身教，定期参与科研训练的活动中，定期开展文献阅读和小组讨论，鼓励学生撰写专业小论文，这些对学生的科研创新能力的提高起到推动作用^[8]。

3.3 鼓励创新训练，树立担当精神

创新训练是培养学生创新能力和研究性学习能力的有效途径。在课程知识内容教授与科学实践结合的过程中，应充分调动学生对创新性研究的兴趣，激发学生独立思考的能力。在创新训练过程中，应多鼓励和接纳本科生参与创新性研究。在研究的过程中，学生通过对背景的分析，查找文献资料，理清知识点，从而提出自己的观点并拟定可行性解决方案，提高自身解决问题的能力^[9]。最后，在教师的全方位的指导下，完善内容，从而达到预期的研究成果。通过这种课上学习和课下实践的方式，学生对专业知识的理解会更加深入，从而激发对创新活动的兴趣。这不仅培养了学生的创新思维，极大调动了他们的学习热情，而且有助于提升学生的“功成不必在我”的思想境界和树立“功成必定有我”的担当精神。

4.总结

应用型高校本科生创新能力的培养工作应当贯穿于整个教与学过程，需要教师和学生共同努力。在新工科背景下，应用型高校生物工程专业教师应在已有的工作经验基础上，要持续推进课程教学改革，不断优化课程和科研训练体系，完善人才培养模式，做到理论与实践相结合，锻炼本科生动手能力，提升学生科研素养，要把握好“新工科”建设的内涵，统筹考虑“新的工科专业、工科的新要求”，加快培养新兴领域工程科技人才。

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[9] 柳友荣.本科生如何才能忙起来——对现行教学文化的反思[J]. 重庆高教研究，2020，1-13

Exploring The Cultivation of Innovation Ability of Bioengineering Undergraduates In Applied Universities

FAN Xiao-bo，NI Zai-zhong

（School of Food and Biological Engineering, Xuzhou Univeresity of Technology, Xuzhou Jiangsu 221018, China）

Abstract: The construction of "Emerging Engineering Education" is an important initiative to respond to the development of China's higher education and economic and social needs, and is an important step in the battle for innovative talent training mechanism. In recent years, the development of natural science, life science has been developing rapidly, especially since the COVID-19, the competition for innovative talents in biology has become more fervent in society. Therefore, it is particularly important to cultivate the innovative ability of biology students from the undergraduate level. In this article, we analyse the relationship between the biology curriculum system and the cultivation of innovative ability of undergraduate students from the perspective of the optimisation of the curriculum system, the adjustment of teaching methods and effective scientific research training, and explore the work of cultivating innovative ability of undergraduate students in biology.

Key words: Emerging Engineering Education; Applied Universities; Biological Engineering; Undergraduate Students; Innovation Skills