生物工程專業(yè)實驗課融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的探索與實踐

邵文堯 何 寧 姚傳義

(廈門大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，福建 廈門 361005)

大學(xué)生是充滿朝氣和活力的群體，是社會發(fā)展的中堅力量。現(xiàn)今社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)，是大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新時代的重要方向。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育相融合是高等學(xué)校本科教育改革的立足點，是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深化改革的熱點[1-2]。高等院校學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是建設(shè)人力資源強國和創(chuàng)新型國家的迫切要求，是全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量及拓寬就業(yè)渠道的有效措施[3-5]，專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合是幫助大學(xué)生實現(xiàn)在所學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的最優(yōu)途徑。高等學(xué)校教育要以專業(yè)教育為根本，培養(yǎng)大學(xué)生的學(xué)習工作能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，脫離專業(yè)知識教育的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，成效是不好的，擁有專業(yè)知識背景的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型畢業(yè)生更具有成為創(chuàng)新型企業(yè)家的潛力[6]。高等學(xué)校學(xué)生正處于從求知到創(chuàng)業(yè)的拐點，加強高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，加快專業(yè)教育融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的課程體系和管理體系建設(shè)，特別是構(gòu)建課堂教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合新模式，顯得尤為重要和迫切。從2010年起，國內(nèi)有關(guān)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與課堂教學(xué)融合的研究逐步增多[7-9]。為此，在福建省教育廳的高度重視下，廈門大學(xué)開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育融合課程改革，生物工程專業(yè)實驗入選福建省精品資源共享課(創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育融合類)立項建設(shè)。本文將針對專業(yè)實驗教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合建設(shè)過程中的幾點體會進行闡述。

一、專業(yè)實驗教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合內(nèi)涵

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育以培養(yǎng)高等學(xué)校學(xué)生成為具有自主創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才為教育目標，并在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實踐教學(xué)活動中，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和適應(yīng)社會競爭的心理素質(zhì)。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育相輔相成，在專業(yè)教育強調(diào)專業(yè)性理論知識與技能培養(yǎng)的同時，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育側(cè)重挖掘?qū)W生內(nèi)在潛能以及學(xué)生的非知識素質(zhì)。因此，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育融合的內(nèi)涵是指將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育進行有機融合，培養(yǎng)具有創(chuàng)新實踐動手能力的復(fù)合型技術(shù)應(yīng)用人才，在教育開展過程中，二者緊密聯(lián)系、相輔相成、互相滲透、彼此結(jié)合。

二、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育融合的具體內(nèi)容

(一)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育引領(lǐng)課程任務(wù)的設(shè)置

實驗教學(xué)不僅能培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能，還能培養(yǎng)學(xué)生剖析及解決問題的能力，對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)起到舉足輕重的作用。生物工程專業(yè)本科生在大學(xué)四年級之前已經(jīng)進行了生物、化學(xué)及化工等學(xué)科理論知識的系統(tǒng)學(xué)習，并完成了物理化學(xué)實驗、有機化學(xué)實驗、無機及分析化學(xué)實驗、生物化學(xué)基礎(chǔ)實驗、化工原理基礎(chǔ)實驗、微生物學(xué)基礎(chǔ)實驗等基礎(chǔ)性實驗課程，對生物工程專業(yè)的基礎(chǔ)知識及實驗技能有了一定的掌握，但是，分析和解決實際專業(yè)技術(shù)問題的本領(lǐng)還有待加強。因此，生物工程專業(yè)實驗課程開設(shè)的目的是培養(yǎng)本科生運用不同學(xué)科與領(lǐng)域的知識來分析和解決實際專業(yè)技術(shù)問題的能力，為培養(yǎng)生物工程專業(yè)具有自主創(chuàng)新能力的優(yōu)秀應(yīng)用型人才提供保障。生物工程專業(yè)實驗是一門重要的專業(yè)實踐性課程，本著創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育相融合的理念，通過前沿性專業(yè)實驗的深入教學(xué)，使學(xué)生掌握生物工程專業(yè)的工程實驗技術(shù)，熟悉常用設(shè)備儀器的使用方法，提高學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題的能力，增強學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)動手能力，提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，成就自身創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的素質(zhì)與專業(yè)工程實踐能力[10-12]。

(二)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入課程模塊的構(gòu)建

生物工程主要涵蓋基因工程、蛋白質(zhì)工程、酶工程、生物分離工程等，目標是將生物技術(shù)研究成果進行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，因此生物工程本科專業(yè)的培養(yǎng)目標為：培養(yǎng)掌握生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)原理、工藝技術(shù)過程和工程設(shè)計等基礎(chǔ)理論與基本技能，且能在生物技術(shù)與工程領(lǐng)域從事設(shè)計、生產(chǎn)管理和新技術(shù)研究、新產(chǎn)品開發(fā)的應(yīng)用型人才。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育相融合，要求生物工程專業(yè)實驗課程模塊的構(gòu)建需要圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標，按照創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育要求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的工程技術(shù)人才[13-15]。

課程模塊的構(gòu)建遵照四個原則：(1)培養(yǎng)目標工程化。作為工科專業(yè)，應(yīng)區(qū)別傳統(tǒng)生物學(xué)理學(xué)學(xué)科，把工程化訓(xùn)練作為重中之重；(2)教學(xué)過程系統(tǒng)化。應(yīng)設(shè)計完整的實驗體系，涵蓋生物工程上游、中游及下游的技術(shù)訓(xùn)練，使學(xué)生受到系統(tǒng)化訓(xùn)練；(3)實驗內(nèi)容前沿化。緊緊扣住發(fā)酵工程、基因工程、酶工程及分離純化技術(shù)的核心內(nèi)容體系，利用課程組所在研究所最新的科研成果，設(shè)置與拓展教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與專業(yè)技術(shù)能力；(4)教學(xué)理念創(chuàng)新化。將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的思維貫穿到整個課程模塊的實驗教學(xué)中，挖掘?qū)W生內(nèi)在潛能以及學(xué)生的非知識素質(zhì)，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。

基于以上課程模塊構(gòu)建原則，本課程組根據(jù)研究所自身的教學(xué)科研狀況，一方面將已成功產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的科研成果精選編入專業(yè)實驗，學(xué)生對教師的科研成果進行重復(fù)實驗，這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，又再次驗證了科研工作者的科研結(jié)果；另一方面將研究所科研工作者正在研究的科研項目與專業(yè)實驗相結(jié)合，讓學(xué)生參與到教師的科研項目，完成教師科研工作的一部分。生物工程專業(yè)實驗課程共設(shè)4個實驗?zāi)K：發(fā)酵工程實驗?zāi)K、啤酒釀造實驗?zāi)K、基因工程實驗?zāi)K和拓展實驗?zāi)K。除了拓展實驗?zāi)K為設(shè)計性實驗?zāi)K，其他3個模塊均為綜合性實驗?zāi)K，4個模塊緊緊圍繞基因工程、發(fā)酵工程、酶工程、分離純化技術(shù)等上中下游知識點進行實驗項目設(shè)計，具體實驗內(nèi)容見表1。

表1 生物工程專業(yè)實驗項目表

各個實驗?zāi)K中的實驗項目前后呼應(yīng)，組成相互聯(lián)系的有機體，從基本實驗技能訓(xùn)練到應(yīng)用開發(fā)技術(shù)實施，從原材料開始到終產(chǎn)物的形成，實驗內(nèi)容緊密結(jié)合、環(huán)環(huán)相扣，構(gòu)成一個完整的實驗過程。每個模塊的課程設(shè)置與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育緊密融合，特別是拓展實驗?zāi)K，實驗定位為設(shè)計性實驗，實驗內(nèi)容不是固定的(表1實驗項目僅為舉例)，而是在前面三大綜合模塊完成后，根據(jù)學(xué)生想補充學(xué)習的專業(yè)領(lǐng)域，結(jié)合研究所科研團隊正在進行的項目，提取某些科學(xué)問題讓學(xué)生進行自主設(shè)計實驗，這種貼近科研訓(xùn)練的設(shè)計性實驗使學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力得到了很大的鍛煉。同時每個模塊之間既可獨立成為一個整體，又相互聯(lián)系，綜合實驗?zāi)K既體現(xiàn)各種實驗技術(shù)的獨立性，又體現(xiàn)實驗項目之間的相互關(guān)系，而設(shè)計實驗?zāi)K既有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神和創(chuàng)新意識，又有利于培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、動手及分析解決問題的能力。

(三)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合課程教學(xué)模式

在傳統(tǒng)實驗教學(xué)過程中，一般由教師事先準備好實驗所需的試劑和材料，然后學(xué)生依據(jù)相應(yīng)的實驗指導(dǎo)書進行實驗操作，且實驗內(nèi)容設(shè)置大都屬于驗證性和演示性實驗，這阻礙了學(xué)生分析問題、解決問題以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[16-18]。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育的有效融合，必須對教學(xué)理念和教學(xué)模式進行深入改革。在專業(yè)教育過程中，教師應(yīng)該加強對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)以及創(chuàng)新意識的提升，促進學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識有更清晰的認識；而在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育過程中，教師應(yīng)該在學(xué)生專業(yè)知識獲取上開展教學(xué)，使學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中能夠得到專業(yè)教育方面的深刻學(xué)習。因此，本課程將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育進行深度融合，形成了一套行之有效的教學(xué)模式，具體包括：

1.實驗過程的放大

打破傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，采用開放式實驗教學(xué)模式，對學(xué)生上課時數(shù)不限制，學(xué)生經(jīng)過預(yù)約可以到實驗室進行預(yù)習實驗，也可以參與教師的前期實驗準備工作；對于實驗結(jié)果不佳或者操作技能不強的，可以申請重做。

2.教學(xué)方式的改變

教師必須重視引導(dǎo)學(xué)生，調(diào)動學(xué)生的上課積極性。要杜絕有問必答，甚至幫忙學(xué)生排除困難、動手實驗的習慣做法。教師要求學(xué)生進行課前預(yù)習，上課時和每位學(xué)生進行環(huán)繞型互動，讓學(xué)生自己動手做，從旁啟發(fā)其思考，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，提升創(chuàng)新意識。

3.上課規(guī)模的精減

傳統(tǒng)實驗課教學(xué)規(guī)模為大班上課，這樣的上課規(guī)模，教師很難把控每位學(xué)生的實驗情況。為此，本實驗課程對教學(xué)規(guī)模進行精減，采取小組教學(xué)(見表1)，每組學(xué)生不超過5人，教師對每位學(xué)生的實驗情況一目了然，可以進行更加有效的監(jiān)管和指導(dǎo)。這樣不僅可以鍛煉學(xué)生獨立完成某個或者某部分實驗的能力，還可以訓(xùn)練學(xué)生之間的合作創(chuàng)新意識。

4.教學(xué)形式的改進

首先，優(yōu)先考慮具有企業(yè)經(jīng)驗或者和企業(yè)有項目合作的教師進行課堂教學(xué)。這部分教師除在課堂上為學(xué)生帶來企業(yè)工程創(chuàng)新方面的知識，還根據(jù)實驗課的情況邀請企業(yè)技術(shù)合作人員進入課堂參與教學(xué)互動，增強學(xué)生對企業(yè)實際工程問題的理解，提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。其次，采取線上線下混合教學(xué)的形式，利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教育平臺，線上預(yù)習與線下實際操作相結(jié)合，將實驗課程知識模塊化、數(shù)字化，實現(xiàn)實驗教學(xué)資源的開放共享。最后，運用“互聯(lián)網(wǎng)+”設(shè)置課程QQ群及微信群，針對課程中的重點內(nèi)容以及實驗教學(xué)、學(xué)習中的常見問題，進行整理歸納，教學(xué)互動，同學(xué)可以通過QQ、微信、E-mail等方式與課程團隊教師進行交流、反饋。

5.科研寫作的引導(dǎo)

對所做實驗進行總結(jié)、分析和整理，對于提高學(xué)生科研素質(zhì)和養(yǎng)成良好的科研習慣具有很重要的作用。實驗教學(xué)中摒棄以前照抄實驗講義、抄襲別人實驗報告等不良行為。特別針對拓展實驗?zāi)K，貼近科研訓(xùn)練的設(shè)計性實驗由于實驗內(nèi)容、實驗方案沒有固定講義可抄寫，促使學(xué)生按照科研寫作的規(guī)范，查閱文獻進行歸納總結(jié)后，按照自己的實驗設(shè)計邏輯和結(jié)果進行撰寫，學(xué)生的科研寫作技能得到了一定的鍛煉。

(四)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育干預(yù)課程的考核機制

傳統(tǒng)的實驗課成績一般采用根據(jù)實驗報告的成績評定，這種考核機制不能引起學(xué)生對實驗教學(xué)過程動手鍛煉的重視，部分學(xué)生覺得實驗報告寫好就可以，實驗操作應(yīng)付了事，甚至出現(xiàn)相當一部分學(xué)生不動手實驗，實驗報告抄襲嚴重等。此外，評定的實驗成績也難以反映學(xué)生的動手能力、分析問題和解決問題的能力。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育融合要求實驗課的考核機制具備反哺性，因此實驗課成績包括三部分：

第一，課前成績占30%，包括學(xué)生配合教師做實驗前期準備情況以及學(xué)生的實驗預(yù)習情況。預(yù)習情況不僅考察預(yù)習報告的撰寫，更重要的是要求學(xué)生能對實驗提出問題，同時教師在課前也會針對每位同學(xué)的預(yù)習情況設(shè)置問題進行考核。生物工程專業(yè)實驗跨度時間一般比較長，為了最大限度地讓學(xué)生學(xué)到實驗技能和專業(yè)知識，對整個實驗有更深刻的理解，我們鼓勵學(xué)生參加實驗課程前的準備工作，對學(xué)生的參與度進行考核評價。第二，實驗成績占40%，包括實驗習慣、出勤情況、上課態(tài)度、基本實驗技能的熟練程度、實驗的獨立操作能力、學(xué)習主動性及創(chuàng)新意識。這部分的創(chuàng)新意識主要體現(xiàn)在學(xué)生對實驗現(xiàn)象的思考、對實驗設(shè)置的理解以及對實驗改進空間的探索上。第三，報告成績占30%，包括實驗報告的撰寫及實驗心得。為杜絕學(xué)生互相抄襲實驗報告，我們要求學(xué)生每次實驗結(jié)束時將實驗記錄交由上課老師現(xiàn)場認定并簽字，實驗報告上必須貼有簽字后的實驗記錄單，除圖表外實驗報告必須手寫。實驗心得包括對實驗得到哪些鍛煉的總結(jié)以及對實驗設(shè)計的建議，對實驗設(shè)計的建議需要體現(xiàn)創(chuàng)新性，這些創(chuàng)新性的建議也是將來進行課程改革的參考。

(五)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合專業(yè)實驗教育的支撐條件

1.課程團隊

生物工程專業(yè)實驗課程組共8位教師，其中教授3人，副教授4人，教育部新世紀優(yōu)秀人才2人，“閩江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授1人。整個師資配置力量雄厚，結(jié)構(gòu)合理，教師與學(xué)生比例1∶5，能充分滿足創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)融合類課堂實驗教學(xué)的需求。課程團隊的優(yōu)化必須一直走在路上，專業(yè)實驗課程教學(xué)與大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的融合應(yīng)該以穩(wěn)定的教師隊伍為支撐，努力塑造具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與專業(yè)課程教育能力的雙師型指導(dǎo)教師隊伍，奠定師資后盾。為加強梯隊建設(shè)，提高青年教師的教學(xué)質(zhì)量，做到研究所教學(xué)師資力量的可持續(xù)發(fā)展，本研究所制定有詳細的青年教師培養(yǎng)計劃和措施，注重對青年教師德育素質(zhì)、教學(xué)素質(zhì)、臨床素質(zhì)、科研素質(zhì)等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，以適應(yīng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型教學(xué)人才的需求，提高整體教學(xué)水平。

2.教學(xué)條件

創(chuàng)新要有條件，加強生物工程專業(yè)實驗室建設(shè)是實現(xiàn)綜合素質(zhì)教育和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的必備條件，是實現(xiàn)專業(yè)實驗教學(xué)創(chuàng)新與改革的重要保障和前提。近幾年學(xué)校對教學(xué)實驗室的建設(shè)高度重視，生物工程實驗室得到了重新規(guī)劃與建設(shè)，實驗室面積近600平方米。在教育部教學(xué)修購計劃的支持下，生物工程教研室對實驗室硬件進行了改造和更新，購置一批現(xiàn)代化的儀器設(shè)備，如顯微鏡互動教學(xué)系統(tǒng)、發(fā)酵罐、啤酒精釀裝置、熒光顯微鏡、凝膠成像系統(tǒng)、熒光分光光度計、酶標儀、液相、PCR儀等，教學(xué)儀器總價值近400萬，為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育融合奠定了堅實的基礎(chǔ)。在實驗室管理上，我們實行6S管理，即整理、整頓、清潔、規(guī)范、素養(yǎng)、安全，并將此管理理念貫穿到學(xué)生的實驗教學(xué)中。教學(xué)條件的完善使我們在提高本科實驗教學(xué)效果的同時，發(fā)揮學(xué)生在實驗過程中的主動性和探索精神，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習慣，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3.教材課件

課程組認真執(zhí)行教材建設(shè)，使用的教材為自編講義。教材每年針對實驗項目的變動以及學(xué)生的反饋進行及時的更新完善，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的思維融入教材的建設(shè)當中，自編教材具有很強的科學(xué)性、系統(tǒng)性、靈活性和實用性，能充分體現(xiàn)教學(xué)大綱的要求，內(nèi)容完全適合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類專業(yè)課程體系的要求。同時，課程組要求教師對課件進行認真準備，實行課件組內(nèi)過關(guān)制，定期組織課程組會，對教師上課的課件進行審核，保證上課的課件能充分滿足創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類實驗課程教學(xué)的需要。

三、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育融合的效果及應(yīng)用推廣價值

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育融合的教學(xué)改革實踐，使學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)業(yè)能力得到了顯著的提升，學(xué)生成就了自身創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的素質(zhì)與專業(yè)工程實踐能力。近兩年，生物工程專業(yè)實驗“雙創(chuàng)”課程已經(jīng)孵化學(xué)生參加各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽并獲獎十余項。通過“雙創(chuàng)”教學(xué)改革實踐，課程組教師突破教學(xué)與科研的界限，將科學(xué)研究問題引入實驗教學(xué)，實驗教學(xué)反饋科學(xué)研究；突破校內(nèi)教學(xué)與校外工廠工程化的差異，將兩者有效銜接，任課教師的工程實踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力也得到了顯著的提升。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育融合與時俱進，以學(xué)生為主體、重視過程創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，把增強學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力作為重點任務(wù)貫徹到實驗教學(xué)全過程，有利于發(fā)揮學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生自學(xué)及實驗動手能力，貼近大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的核心體系，符合“雙創(chuàng)”時代對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的要求。前沿科學(xué)研究與實驗教學(xué)的有機結(jié)合，企業(yè)實踐工程經(jīng)驗對實驗教學(xué)的合理補充，這種實驗課程的運作模式能滿足創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)實驗教育有機融合，可以推廣到其他實驗課程的教學(xué)改革中。