生物技术本科拔尖创新型人才培养模式的探索与实践

陈美珍　杜虹　王树启

摘要：大学生的创新能力是决定我国加快建设创新型国家、实现中华民族伟大复兴的主要因素之一。因此，构建与当前生物技术产业发展相匹配、与国家战略和社会发展需求相适应的拔尖创新人才培养体系意义深远。汕头大学生物系努力探索适合生物技术本科专业拔尖创新人才培养模式，通过构建新型的专业教学培养体系，加强了创新能力的培养。实践表明，构建的生物技术拔尖创新人才培养模式，对提高学生创新能力和综合素质起到了积极的作用。

关键词：生物技术;拔尖人才;创新精神;培养模式

中图分类号：G642.0     文献标志码：B     文章编号：1674-9324（2020）13-0234-04

一、引言

现今，生物技术产业已成为继信息技术产业之后世界经济的又一个新的增长点，是世界各国发展战略的重点，我国已将生物技术产业列入到了战略性新兴产业中[1]。然而，生物技术及其催生的新兴产业的发展迫切需要生物技术拔尖人才。《国家中长期生物技术人才发展规划（2010—2020年）》中指出，发展生物技术迫切需要培育创新型生物技术人才，迫切需要大力推进生物技术人才队伍建设。拔尖创新人才是以培养科研人才为主的重要教育环节，是学术型研究生的主要来源[2]。2012年汕头大学生物系根据近年生物技术专业学生招生和就业情况，以及校友和同行调研，有75%以上的校友和同行认为本系生物技术专业学生最好的发展方向是考研和出国深造，人才培养应以科研型为主。结合当今社会对生物技术创新型人才的迫切需求，汕头大学生物系确定生物技术专业应主要培养研究创新型人才。鉴于此，在汕头大学基于学习结果的“先进本科教育”理念[3]和相关政策支持下，自2012年起重新审视了我校生物技术专业人才培养目标，开展了拔尖创新型人才培养模式的探索与实践。

二、拔尖创新人才培养的探索与实践

（一）生物技术拔尖创新人才应具有的特质

社会责任感指的是社会成员对自身所承担的社会责任的深刻认知、情感认同和积极践行。创新型人才指的是在知识、能力、精神、意识等多个方面都具有创新性，可以经过自身的创造性思维获取创新成果，为行业、社会的发展做出创新贡献的人[4]。创新是要通过实践体现的，尤其是对应用性和实践性很强的生物技术学科，创新与实践密不可分。因此，培养拔尖创新人才首先要“坚持立德树人，着力培养具有社会责任心，富有创新精神和实践能力的各类优秀人才”[5]。而良好职业操守虽然是每个从业者必须具备的素质，但对于生物技术的开发应用，更需要拔尖创新型人才，坚决反对有违科学精神和伦理道德的所谓的科学研究与生物技术应用，只有这样，生物技术的创新成果才具有创新意义和应用价值。因此，社会责任心和良好职业操守是生物技术拔尖创新人才必须具备的特质，而激发学生的好奇心和勇气，培养学生创新思维能力、实践动手能力及解决实际问题的能力是生物技术拔尖创新人才应特别注重的三大能力。

（二）生物技术拔尖创新人才培养模式的构建

传统的生物科技人才的培养一般采用“理论课+实验课”的培养模式。理论课教学主要以“填鸭式”的理论知识的讲授为主，实验教学中主要以“照葫芦画瓢式”验证性实验为主。在整个教学过程中，学生处于相对被动的状态，习惯于借鉴和模仿，而不善于质疑和提出问题，缺乏独立思考和创新的精神。这种教学模式严重限制了学生的个性发展和创新的培养，更不利于拔尖创新人才的培养。因此，对本专业拔尖创新人才的培养，必须牢牢把握拔尖创新人才的基本特质，构建以专业课为基础，“能力培养”为主线、“创新”为目的的教学体系。根据生物技术拔尖创新人才应具有的特质和培养目标，对专业课程体系进行了重新梳理，构建了由通识教育（含思维教育）、专业基础教育、创新能力教育、素质能力拓展四部分组成的新的课程体系。

1.通识教育。在通识教育中，除了学校统一要求的公共必修课程和共同核心课程外，还开设了《走向海洋》《水污染处理》两门公益课程，这两门课融学习与社会公益服务为一体，促进了课堂知识学习与社会服务的有机结合。从而鼓励学生主动融入社会，适应社会发展的需要，利用自身的知识和技能服务社会，不断提升自己的公民意识、奉献精神和社会责任感。

2.专业教育课程体系的修订

（1）构建新型理论课教学体系。生物学的发展日新月异，生物知识与技术老化速度加快，10年前的前沿已变成当今的基础。因此，在注重构建厚实的专业基础上，加强创新。通过课程的整合，把老的专业基础课合并成《生物学总论》，着重强调生物学思想与方法的完整性与系统性，弱化具体知识点的讲解。减少了一些必修课的学分，逐渐有序地淘汰了一些边缘化的选修课，精炼授课内容，避免内容的重复。同时为大一新生增设了《生命科学思想与方法》和《生命科学前沿进展》课程，前者围绕进化论与还原论这两个中心思想，从不同视角与层面反思人类在探索生命世界过程中的经验，后者将生命科学的前沿进展系统性地传输给学生。让学生尽早了解本专业并产生学习兴趣。又如将《基因工程》《细胞工程》《发酵工程》《基因组学与后基因组学》和《生物信息学》等专业主要课程调整为专业提升课，并作为规定必修学分的选修课，以满足研究型与应用型人才培养的需要。并开设了12门选修课供学生至少选修6门。这既满足了学生兴趣、发展的差异性，又保持了专业课内容的完整性。同时邀请国内外知名专家到校讲学，仅2018年，就有45名专家来校进行学术报告，为学生提供大量科研讲座，让学生尽早接触学科研究前沿。同时将必修学分从165分减少到155.5分。既淘汰了一些陈旧的知识，同时也让学生有更多空間开展创新实验，准备考研、出国等自主学习，为将来就业做好准备。

（2）创新实验教学体系，培养学生实践能力和创新精神。生物技术是一门理论与实践并重应用性很强的新型综合性学科。为了满足培养拔尖创新人才对实践教学的需求，对原有的实验教学体系进行重新构建。实验教学内容是实验教学的核心，是保障教学质量的关键。根据生物学科的发展趋势，不断更新实验项目，增加较前沿的实验内容，及时把新方法、新技术、新仪器引入到实验教学中。将实验课程分为学科基础实验、专业基础实验和专业综合实验三大类。学科基础实验主要是对理论课内容的实验再现与验证，重点培养学生的专业知识和基本实验技能，是每个学生的必修课程。

基础实验强调取消陈旧的验证实验内容。专业基础实验增加综合、设计性实验的比例，科学整合实验内容、避免类似内容的重复。如将原有的《分子生物学实验》与《基因工程实验》整合为《分子生物学与基因工程实验》，为2学分，72学时。课程整合前，《分子生物学实验》由12个独立的实验项目组成，每次完成一个实验项目。显然这样的课程设计不利于学生对完整实验流程的掌握，缺乏学生系统性思维能力和综合实践能力的培养。而《基因工程实验》的部分内容又与《分子生物学实验》重复。课程整合后，利用整合思维连点成线，将原来《分子生物学实验》单项的实验项目与《基因工程实验》内容有机地整合为一个完整的综合性实验。即从引物设计，PCR技术扩增蛋白基因，对基因和载体质粒酶切处理和连接，到重组质粒转化克隆、基因阳性克隆验证筛选、重组质粒提取和转化以及最终表达产物的检测分析的综合性大实验。

实验设计类似于一个完整的科研实验，一方面有利于学生对实验内容的理解和掌握，另一方面有利于培养学生发现问题及解决问题的能力，且又能引起学生普遍重视和兴趣。在综合、设计性实验中由科研能力突出的教师，根据有关领域的最新研究进展，设计一些有一定难度的、有启发性的课题，让学生自主开展研究。如《发酵工程实验》课，老师除了提供有关研究文献之外，更多的只是参与学生的讨论、提出自己的看法供学生参考，学生通过自己的努力，得到相关的结果，并以答辩的形式报告自己的研究成果并取得实验学分。专业综合实验主要指研究创新性实验，包括“科技立项”“创新实验项目”“本科生研究计划”“课外生化技能综合实验”和“毕业论文”等，主要结合导师制进行，将导师研究项目的部分内容直接转化为学生的创新性实验。通过这些改革，成功地创建了从“生物学基础实验”到“综合实验”再到“创新实验”的创新实验教学体系，学生通过各个层次的实验训练，强化了专业基本技能和实践能力，大大提高了科研的创新能力和综合素质。

（3）开设双语教学课程培养高素质人才。国际化、精细化培养是汕头大学的办学特色。在我校生物学科教师中有海外留学背景的占师资总数的60%以上，具有博士学位的占83%，这为开展双语教学提供了有利条件。自2013年起，本专业主要专业基础课和专业课如《生物化学》《微生物学》和《细胞生物学》等10门课程均利用原版英文教材，双语授课，而进一步的《专业英语》课程的教学则由外籍教师承担，同时邀请国外学者在暑期为本科生开设前沿讲座、科技论坛，使本科生能够与外籍教师零距离交流学习。通过这些举措，大多数学生专业英语阅读能力、对话能力等英文水平等都得到了相应提高，使生物技术教学能与国际接轨，走在生物科学的前沿，为学生走出国门交流学习、考研和就业打下良好的基础。近五年我系已有146学生（每年招生数55名左右）顺利通过英语考核，获得前往美国德克萨斯大学、惠特曼学院、爱尔兰国立大学、新加坡国立大学、日本岛根大学、香港大学等大学合作的本科生交流项目，并达到理想的学习效果。

（4）创新能力教育。①推广“本科生研究计划”培养学生的实践能力和研究能力。将教学与科研紧密结合，以科研推动教学是汕头大学生物学科教学改革的理念之一。汕头大学理学院设立了“本科生研究计划（SRP）”项目，每年为学生开放申请一次，对每个立项项目提供一定的经费支持、把有关实验成果列为结题考核指标。同时鼓励有条件的教师（不限学业导师）积极组织指导学生开展“SRP”，接收本科生利用课余时间参与自己的科研项目，以达到锻炼和提升学生的科研水平和实际工作能力的目的。通过这样的学习和锻炼，学生更多地了解相关学科发展的前沿信息，提高其主动学习的兴趣，掌握从事科研工作的基本方法，为进一步开展较为系统的创新实验研究打下良好的工作基础。

②建立“导师制”保障实践创新能力的培养。本专业为每个本科生在校四年配备学业指导老师。学生进校后即可根据自己的兴趣爱好和导师的研究方向等选择导师，并接受导师在专业学习、科学研究和学业发展等方面的指导。每位导师指导2—3名学生，导师实验室规定为创新实验室，对导生实行全面开放，为学生的创新实践提供足够的空间。同时，提倡学生尽早加入导师的科研团队开展工作，积极参与老师或企业的研究课题或结合本人的兴趣自主选题。鼓励学生在老师的指导下积极申报国家级、省级、校级创新实验项目和校级科技立项、院级SRP等多种项目，以及参与各类课外竞赛，如“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“全国大学生生命科学竞赛”“省大学生生化技能大赛”等大奖赛，并且尽早开展毕业设计，并在导师指导下完成各类创新实验项目的设计和实施。这样既实现了实验教学与科研相结合、与国内外的前沿研究领域接触，又与生产实践挂钩，并充分调动了学生的积极性。目前我校生物技术学生参与创新项目已经从最初为了完成必修学分而转为投入极大的兴趣积极开展各类创新科研活动。近五年来，生物系在校本科生参加大学生创新训练项目、SRP等各类科研项目累计达100多项/500多人次。不少学生通过参与导师团队科研活动和开展各类创新实验项目，对科研从起初的不了解不感兴趣到了解热爱并立志成为科研工作者，读研和出国攻读学位的人数逐年增多，读研人数由2014届的17.5%上升到2018届的34%。自2013年实施导师制以来，由本科生参与发表的学术论文有28篇，其中SCI期刊14篇，申请专利4项。通过各种研究创新性实验，有效提升了学生理论联系实际的能力、创新实验能力和科研素质以及团队合作精神，并為学生适应社会、从事科研创新工作打下了坚实的基础。

③以赛促教，激发拔尖人才的创新思维。能够入选参赛项目，其内容一般要新颖有创意，为了达到理想的参赛效果，还需要参与者有较强的实践经验和团队协作精神等。因此，鼓励和组织选拔有科技创新潜力的优秀学生参加多种多样的系列比赛和竞赛，能有效发挥学生创新思维，提升实践应用、团队协作、表达沟通等综合能力。近五年，汕大生物系本科生积极参与“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生生命科学竞赛、广东省生化实验技能大赛和广东省“环境风云”实验技能大赛等各级赛事，累计获各类奖项包括特等奖、一等奖在内的20多项。

（5）構建拔尖创新人才的新型实践基地。通过校友的作用和校企合作共赢等措施，优化实习基地建设，逐步淘汰一些不符合要求的实习基地，重点选择基础条件较好，技术人员队伍素质较高，技术装备精良，生产手段先进，管理方式科学规范，能满足培养拔尖创新人才实习要求的大中型企事业单位作为稳定的实习基地。另一方面通过校外校友导师带领学生走进社会服务的一线，拓展人才培养模式，延伸教育服务长度，帮助更多的学生提升对行业的了解和职业规划。目前建立的可供本专业学生实习的基地有20个，包括“广东省分析测试中心”“广东省美味鲜食品有限公司”“惠州帝氏生物技术有限公司”“广东万田检测有限公司”“汕头海关技术中心”“广东润科生物工程有限公司”等省内外实习单位。让学生有机会根据毕业后的就业方向和爱好选择适合自己的实习单位和更多的实践机会。

三、结语

对拔尖创新人才培养模式的不断探索，推动了我校生物学科教学改革与创新，更重要的是促使学生积极投入到校内外各种创新实践活动中，使学生的科研能力、创新能力和综合素质都得到有效的培养和提高。然而，拔尖创新人才的培养是一个复杂的系统工程，需要不断地完善，生物技术拔尖创新人才培养模式尚需进行长期的探索与实践。

参考文献：

[1]李何.中国生物技术产业的现状与发展趋势探微[J].农村经济与科技，2018，29（24）：112-113.

[2]赵星海，周振起，魏春明，等.工科专业拔尖创新人才培养模式的研究[J]，教育教学论坛，2019，（2）：25-26.

[3]陈美珍，钟名其，章跃陵.基于先进本科教育理念下生物学实验教学示范中心的建设[J].实验技术与管理，2014，31（9）：139-147.

[4]巩曰光.基于创新人才培养模式下的本科院校教学改革研究[J].教育理论研究2019.0489：45-46（DOI：10.16534/j.cnki.cn13-9000/g.2019.0489）.

[5]崔连胜，李清.应用型本科院校化学化工类拔尖创新人才培养模式的研究[J].山东化工，2019，48（11）：148-149.

[6]伦镜盛，胡忠，钟名其，等.基于整合思维的分子生物学实验教学改革[J].实验室研究与探索，2015，34（8）：173-178.

[7]刘彭芝.创新人才培养是重大的时代课题[J].创新人才教育，2013，（1）：30-33.

Exploration and Practice of Top Innovative Talents Training Model for Biotechnology Undergraduates

CHEN Mei-zhen，DU Hong，WANG Shu-qi*

（College of Science，Shantou University，Shantou，Guangdong 515063，China）

Abstract：The innovative ability of college students is one of the main factors that determine our country's speeding up the construction of an innovative country and realizing the great rejuvenation of the Chinese nation.Therefore，it is of far-reaching significance to build a top-notch innovative talent training system that matches the current development of biotechnology industry and the needs of national strategy and social development.The Department of Biology of Shantou University has made great efforts to explore the training mode of top innovative talents suitable for undergraduate majors of biotechnology，and strengthened the cultivation of innovative ability by constructing a new professional teaching and training system.Practice shows that the construction of the training mode of top innovative talents in biotechnology has played a positive role in improving students'innovative ability and comprehensive quality.

Key words：biotechnology;top talent;innovative spirit;training mode