基于创新与科研能力培养的《蛋白质工程》课程教学改革与实践

申丽，吴学玲，曾伟民，赵红波

（中南大学，湖南长沙 410083）

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》[1]指出，“科技进步日新月异，人才竞争日趋激烈”，凸显了提高国民素质和培养创新人才的紧迫性。另外，综合近几年生物工程专业研究生就业情况，大部分研究生毕业后都进入科研院，从事相关领域的科研或教学工作，在工作中需要根据特定的科学问题展开研究，获得先进的方法。因此，培养一批相关领域的创新型科研人才已成为国家发展的现实需要，创新能力也已成为研究生发展的必备能力，培养研究生的创造性思维和科研素养需要在教学上寻求改变，去激发学生的发散思维，从而增强其解决科研问题的能力。

以生物工程专业研究生《蛋白质工程》课程为切入点，以培养生物工程领域急需的创新型人才为目标，以研究生创新意识和科研能力的培养为中心，探索符合学科发展规律和教育教学规律的课程教学体系，遵循理论与实践相结合的研究路径，创新课程教育模式，为生物工程专业培养一批具有批判性思维、能推动交叉学科发展的复合型人才。

1 《蛋白质工程》课程教学的背景

《蛋白质工程》是对蛋白质化学、晶体学和动力学的研究[2]。该学科利用基因修饰和基因合成的一些手段，对现有的蛋白质进行定向改造或全新设计，从而获得比自然界中的天然蛋白质更加优质且符合生活需要的新型蛋白质。另外，该课程研究建立在基因工程、生物信息学、生物化学、分子生物学等多种学科交叉融合的基础上，在获取新知识的同时可以回顾已学知识，并且有效运用和实践，多学科融合的特色决定其发展更需要创新，培养一批创新型科研人才是这一学科发展的内在需求。

在知识经济的时代下，我国若想在技术科技竞争中进一步崭露头角，高素质创新型人才的培养尤为重要。研究生教育是培养创新型人才极为重要的教育阶段，许多高等院校对研究生教育都十分重视重视并采取措施。对于生物工程专业的学生，《蛋白质工程》课程具有广阔的应用范畴和就业前景，因此该课程备受瞩目[3]。随着时代的发展，生物工程应用领域逐渐扩大，蛋白质结构以及工程应用的内容也不断更新和充实，因此我们需要不断进行探索和实践，灵活运用多种教学手段，不断完善教学内容，帮助学生形成科学研究意识，让研究生在教学过程中积累知识同时也适应时代发展的需求[4]。

2 《蛋白质工程》课程教学存在的问题

近年来，生物工程产业迅速发展，蛋白质工程技术在医学、病毒疫苗、分子生物等领域发挥了重要作用。经过多年的发展，加上政府大力扶持，许多发达国家在技术、人才、资金密集的区域，形成了比较完善的生物工程产业链和产业集群。目前我国生物工程特别是蛋白质工程领域的发展仍处于初级阶段，与发达国家相比还有较大差距，如：教学模式、授课形式与教学方式等方面。具体表现如下：

2.1 教学模式单一

发达国家很多高校都十分注重多元化的教学模式，并且教师和学生之间的互动和沟通不断，教师潜移默化地影响学生的创新思维能力和独立思考能力，促使学生在掌握知识的同时提高实践动手能力。然而，目前国内部分高校的研究生教学模式还比较单一，教师传授知识的教学环节中仍然存在“满堂灌”的现象，难以充分调动学生参与课堂活动、主动学习的积极性，导致课堂存在适切性不强、启发性不够、研究生创新思维和创新精神培养被忽视等现象，造成教学和科研不能有机结合，不利于学生创新发散思维的培养。

2.2 教学内容与社会需求脱节

教师要与时俱进，在备课和教学过程中要紧密联系时政、前沿动态和社会生活。发达国家的研究生培养机制总体上比较灵活多变，如美国将研究生教育分为不同的类型（附属型、职业发展型、社区中心型和学徒型等），会根据不同类型的人才去设置不同的侧重点，贴合就业领域，让学生学到的知识可以有效与社会需求融合。而国内部分高校的教学内容缺乏新理论、新工艺、新技术，教学内容陈旧，脱离了学科前沿，也导致授课内容与工程实践的实际需求脱节。另外，生物工程领域的研究生学习需着重于科学研究能力的培养，摆脱重理论、轻实践的学习方式，让学生在就业前打好专业知识基础，培养学生解决实际问题的能力，在进行科研的过程中可以将不同领域的知识有效融合和学以致用。

2.3 课程考核方式片面化

课堂考核方式是对学生课堂学习的评价和总结。发达国家研究生专业课的考核方式灵活多样，类型也多种多样，如：通过课上内容闭卷考试、课下上交读书报告及课上研讨等方式去进行综合考查。通过研讨-报告-考试三个环节让学生真正学懂并有效运用，反映学生对课程专业知识的掌握程度, 进一步激发学生自主学习、独立思考的能力。我国部分高校研究生专业课程考核较为单一，主要有考查和考试两种模式，难以达到对学生创新性思维培养与科研能力提升的目标。

因此，面对新形势的发展，现有的教学模式难以满足当前社会对创新型研究生培养的要求，亟须进行相应课程体系的研究和改革，探索构建符合学科发展规律和教育教学规律的课程教学新模式，有效培养学生的创新创业素养与实践操作能力[5]。

3 《蛋白质工程》课程教学模式的构建

教服从于学，学服从于需，是现代教育过程中一个十分重要的原则。教学改革是一项系统工程，通过“五位一体”的教学模式，实现课程教学的精准定位，注重学习过程中学生创新能力的多维度表现，并构建更加科学合理的评价机制。“五位一体”教学模式具体如下：

3.1 明确培养目标

培养目标是指依据教育目的和学校的性质、任务提出的具体培养要求。研究生课程的教学要以培养目标和学位要求为依据，设计课题体系并进行整体优化，明确人才培养目标，在课堂中以问题为导向，以创新能力培养为重点，合理精心地设计教学活动，加强不同培养阶段课程体系的整合、衔接，实现课程教学的精准定位，更加符合当前实际情况和国家创新发展需要。《蛋白质工程》课程包含了多学科领域的知识，在制定培养目标时需要让学生在学会分析蛋白质结构后，能够将其和现实生活中出现的问题相联系，运用创新思维去解决和分析问题。

3.2 优化教学内容

教学内容是保证教学效果和人才培养质量的基础，根据《蛋白质工程》课程的特点与当前生物工程技术的发展趋势和国内相关行业的发展，应当优化教学内容，对课程内容进行重构。另外，需针对生物工程专业需要和学生的基础去制定切实可行、符合实际情况的教学大纲，教学过程中注重重要原理发现的具体过程以及思维方法，重视课程中研究技术的方法与用途，引导学生关注并应用新的技术方法，增加相关领域的最新理论成果、技术方法及应用思路，将这些新技术、新工艺引入到课堂教学中。不断优化教学内容，不仅有利于研究生把握行业的发展趋势，也符合对其工程应用能力培养的要求，最终顺利达到培养研究生科学研究思维能力和分析解决问题的能力、激发研究生科研热情的目的。

3.3 强化师资力量

“百年大计，教育为本；教育大计，教师为本”。教师队伍建设对高校教学管理有着重要作用，要想达到一流的教学内容、教学方法、教学管理，就要有一流的师资队伍[6]。不断加强课程教学师资力量的研究，建设一支由专家教授组成的课程教学研究团队，加强教师教育能力、学术交流能力和科学研究水平，邀请国内外知名教授、企业专家介绍领域研究现状与前沿热点问题，将最新发展和需求以高水平学术报告的形式引入研究生课堂，使学生不仅掌握理论基础知识，而且能把握本领域最新技术动态和未来趋势。

3.4 创新教学方式

在教学过程中，以“开发潜能、内化知识、促进创新”为教学理念，着重开展研讨型和问题导向型教学，借鉴发达国家研究生课程教学的优秀方法，鼓励学生大胆讨论和质疑，使思维得到锻炼的同时并激发学生的学习热情，充分发挥学生的主体作用。另外，综合运用综述式、实践式以及Seminar 教学法等方法，引导学生主动学习与独立思考，培养学生科研创新意识和能力，拓展学生的学术视野。同时，基于“互联网+”的混合式教学已经成为一种趋势[7]，教师不仅要会教学，还要掌握一些基本的信息技术应用能力，与时俱进，才符合新时代教育变革的需要[8]，利用先进的手段让学生在积累知识的同时可以感受到科技日新月异的变化，以更加饱满的精神状态去学习与探索。

3.5 完善评价机制

教学效果的提升，需要考核方式的革新[3]，课程的考核方式对学生的学习具有导向性作用。目前，部分高校的研究生课堂教育大多采用单一考核的评价方式，难以达到对学生创新性思维培养与科研能力提升的目标，通过改革能将传统的以结果评价为主的评价方式改为以过程评价为主，细化对课前、课中、课后不同教学环节的考核要求，采用“创新基于任务引领”的人才培养模式[9]，注重学习过程中学生创新能力的多维度表现，构建更加科学合理的评价机制。

4 《蛋白质工程》课程教学方法的优化整合

世界上没有两片相同的树叶，学生也是一样，具有差异性[8]。在《蛋白质工程》课程教学过程中，要做到经典理论知识和当代生物学研究热点的结合，开阔本学科的学习视野[10]，使学生通过理论知识的学习和科研摸索，形成良好的思维习惯和创新创造精神，为步入社会打下坚实的基础[11]。

教师要根据课堂教学和听课学生的实际情况，综合运用多种研究方法，遵循理论-实践-再理论-再实践的研究方法开展课程改革研究，并结合高校思想政治教育促进学生全面发展[12]。其中，研究方法有文献研究法、问卷调查法、系统观察法、个案研究法、比较研究法、归纳总结法等。首先，教师在课程开始之前通过知网等查找相关教学改革资料，并进行文献分析，对当前相关课程改革的研究情况进行系统掌握，在讲解时，可发起学生的兴趣和热情，培养学生构思框架和创新性研究的能力，达到研究性学习的目的。其次，从教师和学生两个层面充分调研教师对该课程教学改革的看法和建议[13]，了解生物工程研究生对创新能力培养的需求现状以及对拟采取的教学改革若干举措的认可和接受程度。最终可以根据实际情况采取措施，满足学生的需求并且符合教学改革理念。接下来，通过系统跟踪记录教学过程中学生创新能力的变化情况，对改革方案和相关举措进行分析总结，为下一阶段的改革举措提供依据。随后，通过对具有代表性的不同研究生个体进行建档跟踪研究，深入了解单个学生学习情况和感受，从而对教学方式进行针对性改进。还需将国内生物工程课程教学情况与发达国家优秀大学相关专业课程的教学情况进行对比研究，了解教学模式与学生创新能力培养之间的隐含关系。最后，通过归纳总结法将阶段性的教学过程和学生创新能力培养情况进行总结分析，为下一阶段提供参考。通过层层推进和深化重点改革，促使学生可以在今后的就业和深造中赢得先机，培养时代需要的创新型人才[14]。

如何通过《蛋白质工程》教学课程更好地培养研究生科研创新思维和科研能力？目前我们针对这方面采取了许多措施，如：加强教材建设，设计深入浅出的教材，让学生更加容易理解；在教学过程中采取启发式、互动式的教学，让学生融入课堂；在讲授理论知识的同时锻炼学生实践操作的能力，学生通过创新性思维训练更明确地设计实验方案；在考核学生能力时，需要灵活设计具有创造性和实践性的题目，促使学生活学活用。这一系列措施不仅能有效提高学生的学习效果，还能显著提高学生的科研创新思维能力。

5 结语

围绕创新人才培养的需要，针对传统生物工程专业研究生《蛋白质工程》课程教学方面存在的教学目标不够精准、教学内容不够深入、教学方式不够灵活、教学视野不够开阔、教学评价不够完善等问题，进行以研究生创新意识与科研能力培养为中心的课程体系建设，结合国内外教育现状，探索符合学科发展规律和教育教学规律的课程创新教学方式和研究生创新意识与科研能力培养有机结合的模式，最终构建具有新时代特色的高校研究生教育课程体系。