生物工程专业实验课融合创新创业教育的探索与实践

邵文尧 何 宁 姚传义

(厦门大学 化学化工学院，福建 厦门 361005)

大学生是充满朝气和活力的群体，是社会发展的中坚力量。现今社会经济不断发展，创新引领创业，创业带动就业，是大众创业、万众创新时代的重要方向。创新创业教育与专业教育相融合是高等学校本科教育改革的立足点，是创新创业教育深化改革的热点[1-2]。高等院校学生创新创业教育是建设人力资源强国和创新型国家的迫切要求，是全面提升人才培养质量及拓宽就业渠道的有效措施[3-5]，专业教育与创新创业教育融合是帮助大学生实现在所学领域创新创业的最优途径。高等学校教育要以专业教育为根本，培养大学生的学习工作能力和创新创业能力，脱离专业知识教育的创新创业教育，成效是不好的，拥有专业知识背景的创新创业型毕业生更具有成为创新型企业家的潜力[6]。高等学校学生正处于从求知到创业的拐点，加强高校创新创业教育，加快专业教育融合创新创业教育的课程体系和管理体系建设，特别是构建课堂教学与创新创业教育融合新模式，显得尤为重要和迫切。从2010年起，国内有关创新创业教育与课堂教学融合的研究逐步增多[7-9]。为此，在福建省教育厅的高度重视下，厦门大学开展创新创业教育与专业教育融合课程改革，生物工程专业实验入选福建省精品资源共享课(创新创业教育与专业教育融合类)立项建设。本文将针对专业实验教育与创新创业教育融合建设过程中的几点体会进行阐述。

一、专业实验教育与创新创业教育融合内涵

创新创业教育以培养高等学校学生成为具有自主创业意识和创新能力的优秀人才为教育目标，并在创新创业教育的实践教学活动中，侧重培养学生的实践能力和适应社会竞争的心理素质。创新创业教育与专业教育相辅相成，在专业教育强调专业性理论知识与技能培养的同时，创新创业教育侧重挖掘学生内在潜能以及学生的非知识素质。因此，创新创业教育与专业实验教育融合的内涵是指将创新创业教育与专业实验教育进行有机融合，培养具有创新实践动手能力的复合型技术应用人才，在教育开展过程中，二者紧密联系、相辅相成、互相渗透、彼此结合。

二、创新创业教育与专业实验教育融合的具体内容

(一)创新创业教育引领课程任务的设置

实验教学不仅能培养学生的实践技能，还能培养学生剖析及解决问题的能力，对学生的创新能力培养起到举足轻重的作用。生物工程专业本科生在大学四年级之前已经进行了生物、化学及化工等学科理论知识的系统学习，并完成了物理化学实验、有机化学实验、无机及分析化学实验、生物化学基础实验、化工原理基础实验、微生物学基础实验等基础性实验课程，对生物工程专业的基础知识及实验技能有了一定的掌握，但是，分析和解决实际专业技术问题的本领还有待加强。因此，生物工程专业实验课程开设的目的是培养本科生运用不同学科与领域的知识来分析和解决实际专业技术问题的能力，为培养生物工程专业具有自主创新能力的优秀应用型人才提供保障。生物工程专业实验是一门重要的专业实践性课程，本着创新创业教育与专业教育相融合的理念，通过前沿性专业实验的深入教学，使学生掌握生物工程专业的工程实验技术，熟悉常用设备仪器的使用方法，提高学生利用所学知识解决实际问题的能力，增强学生的创新创业动手能力，提升创新创业意识，成就自身创新创业的素质与专业工程实践能力[10-12]。

(二)创新创业教育融入课程模块的构建

生物工程主要涵盖基因工程、蛋白质工程、酶工程、生物分离工程等，目标是将生物技术研究成果进行产业化应用，因此生物工程本科专业的培养目标为：培养掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论与基本技能，且能在生物技术与工程领域从事设计、生产管理和新技术研究、新产品开发的应用型人才。创新创业教育与专业实验教育相融合，要求生物工程专业实验课程模块的构建需要围绕专业培养目标，按照创新创业教育要求，培养具有创新创业能力的工程技术人才[13-15]。

课程模块的构建遵照四个原则：(1)培养目标工程化。作为工科专业，应区别传统生物学理学学科，把工程化训练作为重中之重；(2)教学过程系统化。应设计完整的实验体系，涵盖生物工程上游、中游及下游的技术训练，使学生受到系统化训练；(3)实验内容前沿化。紧紧扣住发酵工程、基因工程、酶工程及分离纯化技术的核心内容体系，利用课程组所在研究所最新的科研成果，设置与拓展教学内容，培养学生创新创业与专业技术能力；(4)教学理念创新化。将创新创业的思维贯穿到整个课程模块的实验教学中，挖掘学生内在潜能以及学生的非知识素质，提高学生的创新创业意识。

基于以上课程模块构建原则，本课程组根据研究所自身的教学科研状况，一方面将已成功产业化应用的科研成果精选编入专业实验，学生对教师的科研成果进行重复实验，这样既可以培养学生的科研兴趣，又再次验证了科研工作者的科研结果；另一方面将研究所科研工作者正在研究的科研项目与专业实验相结合，让学生参与到教师的科研项目，完成教师科研工作的一部分。生物工程专业实验课程共设4个实验模块：发酵工程实验模块、啤酒酿造实验模块、基因工程实验模块和拓展实验模块。除了拓展实验模块为设计性实验模块，其他3个模块均为综合性实验模块，4个模块紧紧围绕基因工程、发酵工程、酶工程、分离纯化技术等上中下游知识点进行实验项目设计，具体实验内容见表1。

表1 生物工程专业实验项目表

各个实验模块中的实验项目前后呼应，组成相互联系的有机体，从基本实验技能训练到应用开发技术实施，从原材料开始到终产物的形成，实验内容紧密结合、环环相扣，构成一个完整的实验过程。每个模块的课程设置与创新创业教育紧密融合，特别是拓展实验模块，实验定位为设计性实验，实验内容不是固定的(表1实验项目仅为举例)，而是在前面三大综合模块完成后，根据学生想补充学习的专业领域，结合研究所科研团队正在进行的项目，提取某些科学问题让学生进行自主设计实验，这种贴近科研训练的设计性实验使学生的创新创业能力得到了很大的锻炼。同时每个模块之间既可独立成为一个整体，又相互联系，综合实验模块既体现各种实验技术的独立性，又体现实验项目之间的相互关系，而设计实验模块既有利于培养学生科学精神和创新意识，又有利于培养学生自学、动手及分析解决问题的能力。

(三)创新创业教育融合课程教学模式

在传统实验教学过程中，一般由教师事先准备好实验所需的试剂和材料，然后学生依据相应的实验指导书进行实验操作，且实验内容设置大都属于验证性和演示性实验，这阻碍了学生分析问题、解决问题以及创新能力的培养[16-18]。创新创业教育与专业实验教育的有效融合，必须对教学理念和教学模式进行深入改革。在专业教育过程中，教师应该加强对学生创新能力的培养以及创新意识的提升，促进学生对所学专业知识有更清晰的认识；而在创新创业教育过程中，教师应该在学生专业知识获取上开展教学，使学生在创新创业教育中能够得到专业教育方面的深刻学习。因此，本课程将创新创业教育与专业实验教育进行深度融合，形成了一套行之有效的教学模式，具体包括：

1.实验过程的放大

打破传统实验教学模式，采用开放式实验教学模式，对学生上课时数不限制，学生经过预约可以到实验室进行预习实验，也可以参与教师的前期实验准备工作；对于实验结果不佳或者操作技能不强的，可以申请重做。

2.教学方式的改变

教师必须重视引导学生，调动学生的上课积极性。要杜绝有问必答，甚至帮忙学生排除困难、动手实验的习惯做法。教师要求学生进行课前预习，上课时和每位学生进行环绕型互动，让学生自己动手做，从旁启发其思考，培养学生的科学精神，提升创新意识。

3.上课规模的精减

传统实验课教学规模为大班上课，这样的上课规模，教师很难把控每位学生的实验情况。为此，本实验课程对教学规模进行精减，采取小组教学(见表1)，每组学生不超过5人，教师对每位学生的实验情况一目了然，可以进行更加有效的监管和指导。这样不仅可以锻炼学生独立完成某个或者某部分实验的能力，还可以训练学生之间的合作创新意识。

4.教学形式的改进

首先，优先考虑具有企业经验或者和企业有项目合作的教师进行课堂教学。这部分教师除在课堂上为学生带来企业工程创新方面的知识，还根据实验课的情况邀请企业技术合作人员进入课堂参与教学互动，增强学生对企业实际工程问题的理解，提高创新创业能力。其次，采取线上线下混合教学的形式，利用学校网络教育平台，线上预习与线下实际操作相结合，将实验课程知识模块化、数字化，实现实验教学资源的开放共享。最后，运用“互联网+”设置课程QQ群及微信群，针对课程中的重点内容以及实验教学、学习中的常见问题，进行整理归纳，教学互动，同学可以通过QQ、微信、E-mail等方式与课程团队教师进行交流、反馈。

5.科研写作的引导

对所做实验进行总结、分析和整理，对于提高学生科研素质和养成良好的科研习惯具有很重要的作用。实验教学中摒弃以前照抄实验讲义、抄袭别人实验报告等不良行为。特别针对拓展实验模块，贴近科研训练的设计性实验由于实验内容、实验方案没有固定讲义可抄写，促使学生按照科研写作的规范，查阅文献进行归纳总结后，按照自己的实验设计逻辑和结果进行撰写，学生的科研写作技能得到了一定的锻炼。

(四)创新创业教育干预课程的考核机制

传统的实验课成绩一般采用根据实验报告的成绩评定，这种考核机制不能引起学生对实验教学过程动手锻炼的重视，部分学生觉得实验报告写好就可以，实验操作应付了事，甚至出现相当一部分学生不动手实验，实验报告抄袭严重等。此外，评定的实验成绩也难以反映学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。创新创业教育与专业实验教育融合要求实验课的考核机制具备反哺性，因此实验课成绩包括三部分：

第一，课前成绩占30%，包括学生配合教师做实验前期准备情况以及学生的实验预习情况。预习情况不仅考察预习报告的撰写，更重要的是要求学生能对实验提出问题，同时教师在课前也会针对每位同学的预习情况设置问题进行考核。生物工程专业实验跨度时间一般比较长，为了最大限度地让学生学到实验技能和专业知识，对整个实验有更深刻的理解，我们鼓励学生参加实验课程前的准备工作，对学生的参与度进行考核评价。第二，实验成绩占40%，包括实验习惯、出勤情况、上课态度、基本实验技能的熟练程度、实验的独立操作能力、学习主动性及创新意识。这部分的创新意识主要体现在学生对实验现象的思考、对实验设置的理解以及对实验改进空间的探索上。第三，报告成绩占30%，包括实验报告的撰写及实验心得。为杜绝学生互相抄袭实验报告，我们要求学生每次实验结束时将实验记录交由上课老师现场认定并签字，实验报告上必须贴有签字后的实验记录单，除图表外实验报告必须手写。实验心得包括对实验得到哪些锻炼的总结以及对实验设计的建议，对实验设计的建议需要体现创新性，这些创新性的建议也是将来进行课程改革的参考。

(五)创新创业教育融合专业实验教育的支撑条件

1.课程团队

生物工程专业实验课程组共8位教师，其中教授3人，副教授4人，教育部新世纪优秀人才2人，“闽江学者奖励计划”特聘教授1人。整个师资配置力量雄厚，结构合理，教师与学生比例1∶5，能充分满足创新创业融合类课堂实验教学的需求。课程团队的优化必须一直走在路上，专业实验课程教学与大学创新创业教育的融合应该以稳定的教师队伍为支撑，努力塑造具有创新创业与专业课程教育能力的双师型指导教师队伍，奠定师资后盾。为加强梯队建设，提高青年教师的教学质量，做到研究所教学师资力量的可持续发展，本研究所制定有详细的青年教师培养计划和措施，注重对青年教师德育素质、教学素质、临床素质、科研素质等综合素质的培养，以适应创新创业型教学人才的需求，提高整体教学水平。

2.教学条件

创新要有条件，加强生物工程专业实验室建设是实现综合素质教育和培养创新人才的必备条件，是实现专业实验教学创新与改革的重要保障和前提。近几年学校对教学实验室的建设高度重视，生物工程实验室得到了重新规划与建设，实验室面积近600平方米。在教育部教学修购计划的支持下，生物工程教研室对实验室硬件进行了改造和更新，购置一批现代化的仪器设备，如显微镜互动教学系统、发酵罐、啤酒精酿装置、荧光显微镜、凝胶成像系统、荧光分光光度计、酶标仪、液相、PCR仪等，教学仪器总价值近400万，为创新创业教育与专业实验教育融合奠定了坚实的基础。在实验室管理上，我们实行6S管理，即整理、整顿、清洁、规范、素养、安全，并将此管理理念贯穿到学生的实验教学中。教学条件的完善使我们在提高本科实验教学效果的同时，发挥学生在实验过程中的主动性和探索精神，培养学生良好的实验习惯，提高学生的创新创业能力。

3.教材课件

课程组认真执行教材建设，使用的教材为自编讲义。教材每年针对实验项目的变动以及学生的反馈进行及时的更新完善，将创新创业的思维融入教材的建设当中，自编教材具有很强的科学性、系统性、灵活性和实用性，能充分体现教学大纲的要求，内容完全适合创新创业类专业课程体系的要求。同时，课程组要求教师对课件进行认真准备，实行课件组内过关制，定期组织课程组会，对教师上课的课件进行审核，保证上课的课件能充分满足创新创业类实验课程教学的需要。

三、创新创业教育与专业实验教育融合的效果及应用推广价值

创新创业教育与专业实验教育融合的教学改革实践，使学生的创新意识及创业能力得到了显著的提升，学生成就了自身创新创业的素质与专业工程实践能力。近两年，生物工程专业实验“双创”课程已经孵化学生参加各种创新创业大赛并获奖十余项。通过“双创”教学改革实践，课程组教师突破教学与科研的界限，将科学研究问题引入实验教学，实验教学反馈科学研究；突破校内教学与校外工厂工程化的差异，将两者有效衔接，任课教师的工程实践与创新创业能力也得到了显著的提升。

创新创业教育与专业实验教育融合与时俱进，以学生为主体、重视过程创新实践能力的培养，把增强学生的创新精神和实践能力作为重点任务贯彻到实验教学全过程，有利于发挥学生的主体地位，培养学生科学精神和创新意识，提高学生自学及实验动手能力，贴近大学生创新创业教育的核心体系，符合“双创”时代对大学生创新创业教育的要求。前沿科学研究与实验教学的有机结合，企业实践工程经验对实验教学的合理补充，这种实验课程的运作模式能满足创新创业教育与专业实验教育有机融合，可以推广到其他实验课程的教学改革中。