生物技术专业创新人才培养模式探索与实践

冯家勋 白先放 何勇强 韦宇拓 金健 梁静娟 卢春花

摘要 针对生物技术专业毕业生动手能力不足、创新能力不强的现状，提出全方位的生物技术专业创新人才培养模式，以“培养学生创新意识和创新能力”为改革主线，构建“实验教学（示范）中心、（国家）重点实验室研究所、校内外实习基地”三大平台，推行“培养创新能力的课程体系、研讨式教学方法、本科教学的高水平创新教学团队、启蒙科学思维创新意识的教授博士论坛、以生物驿站为核心营造本科生主体的学术氛围”五大举措，实施“实验教学创新体系、结合科研的毕业论文、大学生创新项目、省部国家级学科竞赛”四大工程，促进本科教学与科研实践的深度融合，激发了学生的自主学习热情，为全面提升生物技术专业人才培养质量提供参考。

关键词 培养模式；创新人才；创新能力；生物技术；实践

中图分类号 S-01文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）31-0222-04

Abstract Aiming at the current situations of insufficient practical ability and bad innovative ability of graduates in biotechnology specialty， allround training model of innovative talent in biotechnology specialty was proposed.Taking ‘to cultivate the innovative awareness and innovative ability of students as the main line of reform， three platforms of experimental teaching （demonstration） center， （national） key laboratory institute， practice base inside and outside the campus were constructed.Five measures were taken， including curriculum system for cultivating innovation ability， seminar teaching method， a highlevel innovative teaching team for undergraduate teaching， professor and doctors forum for enlightening scientific thinking and innovative consciousness， creating the academic atmosphere of undergraduates based on biological station.Four projects of experimental teaching innovative system， graduation thesis combined with scientific research， undergraduates innovation project，provincial and state academic competition were implemented， so as to promote the deep fusion of undergraduate teaching and scientific research practice，excite the independent learning enthusiasm of students， provide reference for improving the training quality of talents in biotechnology specialty.

Key words Training model；Innovative talent；Innovation ability；Biotechnology；Practice

在科技迅猛發展的21世纪，生命科学代表着自然科学的前沿。生物技术产业作为一个正在崛起的主导产业和新生力量，直接引导医药卫生、能源、农业、食品工业和化学工业革命，促进新经济的进步，推动人类社会的可持续发展。各国、各地区在生物高科技领域与生物技术产业发展的竞争，归根到底是生物技术专业创新人才培养的竞争。培养创新人才是实施人才强国战略、建设创新型国家的关键所在[1]。

我国一直高度重视生物技术发展，相继制定一系列政策，出台了一批重大科技计划，将生物技术产业作为优先发展的领域。但生物技术专业创新人才严重匮乏，我国高校在传统的人才培养模式下培养出来的生物技术专业人才创新意识不足、创新能力不强，常常难以适应科技、经济发展的需求。笔者开展了生物技术专业创新人才培养模式的探索与实践，以“培养学生创新意识和创新能力”为改革主线，提出“三大平台、四大工程、五大举措的创新人才培养方案”，以期培养出创新意识和能力强、能适应科技、经济发展需求的生物技术专业创新人才。

1 构建“实验教学（示范）中心、（国家）重点实验室研究所、校内外实习基地”三大平台

1.1 构建“实验教学中心平台 2007年，生命科学实验教学中心被评为自治区实验教学示范中心。扩建实验教学示范中心平台，实验用房面积4 258 m 设备总值2 537万元，让每个学生都有动手做实验的机会。实验教学中心平台设有跨课程服务的公用仪器室、预备实验室和功能实验室，向学生开放。将相关技术软硬件集成为公用平台，体现一个应用功能，特别适合开展综合性、设计性和创新性实验，有利于改变传统理论课附属实验模式，将多门专业基础课或专业课附属实验重组后独立设课。

1.2 组建重点实验室研究所平台 充分利用亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、广西亚热带生物资源保护与利用重点实验室、广西理工科学实验中心应用生物技术研究所等科研资源，建设服务于本科学生的新型创新实践基地——重点实验室研究所平台，向本科生全面开放科研实验室，为本科学生提供科研创新的实践平台[2]。鼓励本科学生根据自身的兴趣，进入重点实验室研究所平台进行科研探索和创新，激发学生的科研兴趣。

1.3 建设校内外实习基地平台 利用“中西部高校综合实力提升计划”和“应用生物技术”八桂学者岗位经费，建成了较完善、先进的校内实习基地。梳理产学研三方的互补优势，与20个企业等单位签订产学研合作协议书，建成校外实习基地。从企业聘请资深技术人员作为兼职教师，参与授课；组织学生到企业开展生产实习和毕业实习，并尽可能让部分学生进入企业的研发部门实习，参与产品开发和科技攻关工作，使实习基地真正变成培养学生动手能力、创新能力的重要课堂，以产学研结合为手段，提升学生实习质量。

2 实施“实验教学创新体系、结合科研的毕业论文、从院级到国家级的大学生创新项目、省部国家级学科竞赛”四大工程

2.1 构建创新能力为本的实验教学创新体系

2.1.1 实施三个模块、三个层次、因材施教的本科实验教学系统。创建区域特色的生命科学实验教学示范中心，构建跨课程服务的公用仪器室、预备实验室和实验室。示范中心向学生与教师开放，实施“三个模块、三个层次、因材施教的科研训练”：理工公共实验课程、专业实验课程和专业方向实验课程三个模块；基础性实验、综合性实验、设计创新性实验三个层次；让成绩优异并对科研感兴趣的学生选修研究型课程和参加大学生创新性实验计划，因材施教进行科研训练。科学整合课程，主干实验独立设课。加大综合性、研究性实验的比例，鼓励学生自主探究实验[3]。

2.1.2 实施“五化”实验教学模式。①实验水平层次化。将学科知识的内在联系从不同层面逐渐递进， 针对学生的基础知识构建、研究技能培养和综合能力转化，创设三层次的实验。②实验项目模块化。根据实验室的构成来设立实验模块，比如生物技术模块、食品发酵模块、酶工程模块和生物制药模块，每个模块既相互独立，又互有联系，使学生的科研能力和知识结构互融互通。③实验类型多样化。依托教师科研选题与成果，增加综合性实验和设计性实验内容的比例，争取各级挑战杯竞赛项目和各级创新实践课题，学生实验融入创新理念和新的技术手段，使学生实验成果具有更多原创性。④实验内容系统化。在实验的设计上，内容主要体现学科知识的综合递进和全面应用，既注重学科内和学科间知识的交叉渗透，又尽量体现知识体系的整体性和逻辑性。⑤实验课独立化。整合相关课程的实验，进行实验课独立设课建设[4]，探讨理论教学与实践教学相结合、以实践教学为主、课堂授课为辅的创新实验教学模式。

2.2 结合科研的毕业论文

学院依托国家重点实验室、教育部重点实验室、广西重点实验室和应用生物技术研究所等教学资源和教师队伍，以前沿课题为载体，吸收学生结合科研课题开展毕业论文研究[5]。毕业论文与科研项目结合，特别是与国家级课题结合，参与科研项目的部分任务，使毕业论文（设计）具有很强的针对性和价值，使学生能跨跃式地站在学科前沿，综合运用所学知识进行科学研究，有利于培养学生的动手能力、创新意识和创新能力，并极大地提高了学生的科学研究能力和毕业论文水平。

2.3 从院级到国家级的大学生创新项目

2.3.1 从2003级起，在教学计划中为高年级学生增设“研究型实验”课程（3学分），以教学计划的法定形式保障相关课程的正常开展。该课程不进行课堂讲授，而是通过双向选择的办法，让学生提前进入实验室开展科学研究和创新实践，自主完成既定实验，即可获得3个学分。这显著提高了学生的创新能力、动手能力、理论联系实际能力、解决问题能力和创新意识。在国内首次将学生创新实践活动列入教学计划（培养计划），以法定形式承认学生创新实践活动属于高等教育的重要部分。

2.3.2 建立全新的项目学习模式，构建国家级、自治区级、校级和院级四级大学生创新项目训练体系。成立学院创新创业训练计划项目领导小组，提供院级项目经费，增加学生创新项目数量，实施学生创新项目“导师制”，以创新项目为载体，引导学生选择有一定深度、面向实际的课题，通过选题、查阅文献、撰写项目申请书、论证、立项、研究、结题等一系列科学研究的全过程，培养并提升学生的自主科学创新能力。通过国家级、自治区级、校级和院级四级大学生创新项目的实施，发现并选拔有创新能力的本科生，给予个性化指导，进一步培养生物技术专业创新人才。

2.4 省部級、国家级学科竞赛

以省部级、国家级竞赛为舞台，推动学生科研，展示学生创新成果。认真选拔和组织拔尖创新学生积极参与“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛等竞赛，鼓励并组织各重点学科的学术骨干担任学生专业竞赛的指导教师，让学生在全国“挑战杯”等高级别的大学生学术科技作品竞赛中提高创新能力和动手能力。

3 推行“培养创新能力的课程体系、研讨式教学方法、本科教学的高水平创新教学团队、启蒙科学思维创新意识的教授博士论坛、以生物驿站为核心营造本科生主体的学术氛围”五大举措

3.1 培养创新能力的课程体系

3.1.1 修订专业培养计划，优化完善生物技术专业的课程体系。课程设置上，不仅要重视课程体系和课程结构的科学性和完整性，而且要尊重学生的自身发展需求，贯彻因材施教的理念[6]，充分考虑不同个体的特点和差异，降低必修课所占比例，增加选修课所占比例至37%，调动学生学习专业课程的主动权。

3.1.2 围绕创新意识与创新实践能力的培养来创新课程教学。以教学计划的法定形式推动学生开展创新实践活动，比如设立创新课程学分，开设研究性实验课、生物技术研究进展课；建立科研有效反哺教学的模式，将教师的科研成果应用于教学中。开设的生物技术研究进展课程不指定教科书，而是由学术带头人、学术骨干根据近年来学科的研究进展和研究成果，组织授课内容，为学生讲授相关学科领域国内外的最新进展，扩大学生的知识面，提高学生的学习兴趣，使学生系统了解现代生物技术的发展现状、当代科技新成就及发展前景，为走上工作岗位或进一步深造做好充分准备。在教学计划中为高年级学生增设研究型实验课程（3学分），以教学计划的法定形式保障相关课程的正常开展。该课程不进行课堂讲授，而是通过双向选择的办法，让学生提前进入实验室开展科学研究和创新实践，自主完成既定实验，即可获得3个学分，这显著提高了学生的创新能力和动手能力。

3.1.3 在专业课程教学中引入科技新成就和自主科研成果。在专业课程教学中引入程度相当、分量适度且能与教学内容有机衔接的学科前沿知识和当代世界上科技新成就，及时更新教学内容，使教学内容与时俱进，引导学生接触最新知识；鼓励教师将科学研究所获得的自主科研成果写入教材、编入课件，作为相关课程的教学内容讲授给学生，以教学案例的形式將自主科研成果内化于课堂教学中去，形成课程的自有特色教学内容[7]。学生可以在课余时间到重点实验室和各研究所预览或追踪到相关教学内容，增加感性材料，化解教学难点，减缓了教学坡度，改善了学生的记忆效果。例如，生物信息学课程将广西大学生命科学与技术学院的十字花科黑腐病菌基因组学的科研成果引入到课堂中，用该菌8004菌株进行全基因组序列与该菌ATCC33913菌株的比较，在全基因组水平上，分析2个菌株在基因构成、基因组结构、基因组进化等方面的差异；通过完整基因组的比较研究，比较基因的排列顺序，研究物种间的系统发育关系。通过向学生展示身边的科学成果，使他们了解生物信息学与科研实践的紧密结合，直接感受生物信息学工具产生的作用，激发学生的求知欲。

3.2 研讨式教学方法

开展以问题为导向的课堂教学、课堂讨论、实验教学、创新实践与毕业论文教学等生物技术专业本科教学模式，建设开放共享的研讨课程群，推广多样化的教学方法，积极开展课堂的有效互动，鼓励学生自主思考、参与讨论，培养学生敢于提问的创新素质。推广多样化的研究性教学方法[8]：①情境式教学。改进教学方式方法，强化探究意识，重视接受学习和发现学习的结合，推行问题驱动教学模式。②讨论式教学。为高年级学生开设了“生物技术研究进展”等讨论式课程。③自主式教学。学生自主申请创新实践项目，自主学习和开展科学研究活动。④任务式教学。以系列分任务驱动完成最终教学任务。⑤合作教学。例如，让学生去南宁青岛啤酒有限公司车间实习，实行“工程技术人员+指导教师”的合作教学。⑥案例教学。例如，酶工程课程以学院科研成果“高活力α-乙酰乳酸脱羧酶的研制和应用”（曾获国家科技进步奖二等奖）和“木薯淀粉转化生产海藻糖”为典型案例，讲授基因工程菌和生物转化酶。

3.3 打造一支热爱本科生教学、科教有效融合的高水平创新师资团队

高水平师资队伍是创新人才培养的保障，学院高度重视生物技术专业高水平师资队伍的建设。大力引进国内外高层次优秀人才，强化在职教师素质的培养和提高，鼓励教师的国内外交流合作，组建了一支高水平的生物技术专业创新教学团队。生物技术专业教师现有长江学者特聘教授1 人、国家杰出青年1 人、“八桂学者”3人、自治区教学名师2人；2012—2016年，引进了美国《科学》杂志论文第一作者等学术带头人5人。自2005年以来，共承担国家973计划、863计划、国家自然科学基金等国家级项目48项，省部级项目50项，科研总经费8 097万元。在微生物功能基因组学、分子病毒及植物基因工程、生物质转化和生物质能源等领域，取得一系列研究成果。获授权发明专利57项；发表学术论文436篇，其中SCI收录175篇；获得国家科技进步奖二等奖1项，广西科技进步奖二等奖4项、三等奖2项，广西自然科学一等奖2项、三等奖1项。

完善知名教授直接为本科生服务的机制，建立知名教授上本科课程的制度和知名教授率先担任本科生创新实践项目导师、“君武学堂”学生的导师和毕业论文导师的制度，教授承担本科生教学率达到100%，让每门课都有最好的教师教，有力推动了生物技术专业创新人才的培养。

3.4 开设启蒙科学思维创新能力的教授博士论坛

开设教授博士论坛，要求教授博士每年至少要为生物技术专业本科生主讲1次学术报告会，让本科生了解国内外科学的最新进展，了解学院教师的科学研究成果。教授博士的学术报告，常常引入自己承担科学研究的成果，讲述自己在科学研究中的创新和构思，以及如何将创新的构思转化成科研成果的经验教训，这些直接的感性材料让本科生更容易接受和获取新的创新思维，培养学生的创新意识。

3.5 以生物驿站（科技学术节）为核心，营造以本科生主体的学术氛围

学院强调建设以学生为中心的学术氛围。从2007年开始，制定了《关于开展“生物驿站”特色活动的工作规划》，生物驿站品牌的最大特点是学生自己的品牌，学生自己组织开展。该活动既是对学生学术阶段的总结，也是学生学术能力提高的过程。特别是通过传、帮、带，本科生自主开展学术活动，有利于营造“爱生物，学生物，用生物”的良好氛围。主要形式有生物产业专项调研、创新实验交流报告会、生物知识竞赛、企业家论坛、学术沙龙、考研经验交流会、学生科研成果展览、生物报刊制作等。

学生自主开展科研活动，并坚持4年不间断。一年级进入科研实验室学习实验技术及小项目研究，二、三年级立项开展创新实践项目科研活动，四年级进行毕业论文实验研究。假期学生参与相应社会实践，将采集的标本、获取的数据资料或构思的发明创造付诸行动，形成调查报告或学术论文。生物驿站建立了学术报告讲座制度。邀请教授或博士教师轮流给本科生开展专题学术报告、学术讲座，同时要求每位本科生每学年必须参加不同层次、不同类型的学术报告会、学术讲座10次以上，对于未达到要求的学生，影响其当年的评奖评优。优化生物驿站，规范学生科研项目管理工作和学术活动推广。每年3—6月举办以生物驿站为品牌的大型学术活动，2011—2015年“生物驿站”完成了从品牌树立到品牌延伸的过程，从过去零星的学术活动发展到一系列多层面的大型学术活动，品牌自然形成并实现制度化、常态化，品牌从学院学生内部影响到外部，营造了以学生为主体的学术氛围。

4 实践成果

自该项目实施以来，有效解决了在传统教学模式下培养的生物技术专业人才创新意识不足、创新能力不强，难以适应科技、经济发展的困境；构建了生物技术专业创新人才培养模式，生物技术专业本科教学效果明显提高，取得了一批有影响的标志性本科教育改革成果，极大促进了本科生创新能力、创新意识的显著提高，培养了一批生物技术专业创新人才，全面提升了生物技术专业人才的培养质量。

此外，还取得了一批有影响的标志性本科教育改革成果：病毒学双语课程2009年评上国家级"双语教学示范课程"，生物科学与工程虚拟仿真实验教学中心“啤酒工藝虚拟仿真实验教学”2018年评上首批国家虚拟仿真实验教学项目，是广西目前唯一的国家虚拟仿真实验教学项目。中国科学评价研究中心、中国科教评价网和中国教育质量评价中心共同完成的2015年度中国大学及学科专业评价，广西大学生物技术专业在“2015年中国生物技术专业大学排行榜”的313所大学中名列第7位。

广西大学生命科学与技术学院生物技术专业教学质量高，本科生创新能力强，自2005年以来连续参加六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛共获全国奖7项，其中二等奖1项；生物技术专业本科生人均获“挑战杯”全国奖的数量，位居广西各高校各专业前列。广西大学生命科学与技术学院生物技术专业本科生升硕率大幅提高，教改前3年生物技术专业年升硕率平均值为11.97%，教改后升硕率大幅度上升，2006—2017年平均升硕率高达37%，在广西各高校二级学院中名列前茅。自2007年以来，广西大学生命科学与技术学院本科生考取985高校或中国科学院研究生人数占总升硕人数的33%（其中考取清华大学硕博连读9人），2006届张海涛同学在国际生物顶尖期刊《Cell》上发表论文，本科毕业仅9年多就于2016年3月被浙江大学“百人计划”从美国南加州大学引进，聘为浙江大学教授、博士生导师，充分体现了生物技术专业人才培养的高质量。

参考文献

[1] 白先放，冯家勋.地方高校生命科学人才培养模式[M].南宁：广西人民出版社，2012.

[2] 冯家勋，杨洋，白先放，等.构建重点实验室开放平台，培养本科生实践能力和创新能力[J].高校教育研究，2008（12）：54-55.

[3] 冯家勋，卢洁，白先放，等.地方优势资源在实验教学创新中的作用[J].实验室研究与探索，2010，29（5）：84-86.

[6] 卢洁，冯家勋.理工科课程教学整体改革探索[J].高等工程教育研究，2009（2）：137-139.

[4] 卢春花，陆坚，姜伟，等.《生物技术综合实验》独立设课教学改革实践[J].实验科学与技术，2014，12（1）：66-68，107.

[5] 白先放，冯家勋，陈保善，等.依托重点实验室培养创新型生物科学技术人才的探索[J].世界华商经济年鉴·高校教育研究，2008（12）：118-119.

[7] 何勇强，白先放，冯家勋，等.重点实验室科研成果转化为课堂教学资源的教学实践[J].世界华商经济年鉴·高校教育研究，2008（12）：57-58.

[8] 白先放，冯家勋，梁静娟，等.以研究为导向的生物类专业本科教学模式初探[J].中国科技博览，2008（20）：67-68.