基于创新创业能力培养的《天然产物研究与开发》课程建设

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2112-5042-5586

摘  要：为培养学生的创新创业能力，基于地方特色产业和学校人才培养定位，设计《天然产物研究与开发》理论、实践课程中的创新创业项目元素，调整教学内容、优化教学方法，构建了基于创新创业能力培养的《天然产物研究与开发》课程体系。探索课程中存在的问题，及时对课程内容、教学方法及考核方式进行修改，增加学生的实践机会，提高了学生的创新精神及创业能力。为社会培养在天然产物及相关领域从事研发、生产、管理和技术服务等具有创新创业的高素质工程应用型人才。

关键词：天然产物  创新思维  创新能力  课程体系

中图分类号：G647.38文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2022）04（b）-0000-00

Curriculum Construction of Natural Product Research and Development Based on the Cultivation of Innovation and Entrepreneurship Ability

CHEN Wang

（School of Biological Science and Engineering， Shaanxi SCI-TECH University， Hanzhong， Shaanxi Province， 723001 China）

Abstract： In order to cultivate students' innovation and entrepreneurship ability， based on local characteristic industries and school talent training， the innovation and entrepreneurship project elements in the theoretical and practical courses of natural products research and development were designed， the teaching contents were adjusted， the teaching methods were optimized， and the curriculum system of natural products research and development based on the cultivation of innovation and entrepreneurship ability was constructed. Explore the problems existing in the course， modify the course content， teaching methods and assessment methods， increase students' practice opportunities and improve students' innovative spirit and entrepreneurial ability. Cultivate high-quality engineering application-oriented talents with innovation and entrepreneurship in natural products and related fields， such as research， production， management and technical services.

Key Words： Natural product; Innovative thinking; Innovation ability; Curriculum system

科技是國家强盛之基，创新是民族进步之魂。大学是进行创新创业教育的主阵地，加强大学生创新创业训练与实践是培养创新型人才和提升大学生社会适应的重要途径。创新创业教育是地方高校跟上全国高校发展步伐的重要举措。高校积极培养适应未来经济发展的创新人才，是高等教育综合改革、促进高校毕业生更高质量创业就业的重要举措。高校肩负着培养大批高素质创新创业人才的历史重任，创新创业课程是开展创新创业教育的主要途径。在具有行业特色的地方高校培养大学生的创新意识和创业能力已成为一些地方高校发展的重要目标和战略。为了全面推进素质教育，连年扩招使得大学生在校人数与日剧增，但同时也使得毕业生人数激增，使得就业压力异常大。具统计显示2021年全国应届毕业生人数达到900余万，而全国高校毕业生平均就业率却只有70%左右。当代大学生培养和提高创新创业能力迫在眉睫。在就业形势严峻、竞争激烈的大就业环境下，有创新创业意识则能让大学生脱颖而出，在就业大军中占有一席之地。

秦巴山区气候温和，天然药物资源丰富，素有“生物基因库”和“天然药库”之称，汉中全市药用动植物达1 600多种，被列入国家规定的365种重点中药材汉中有280种，被《中国药典》收集的主要中药材品种汉中有316种，具有显著的资源优势和产业发展基础，名列陕西第一。汉中市政府十分重视天然药物资源的保护与开发;汉中建有各类GAP基地、饮片厂、中成药厂、提取物厂约50余家，天然药物及相关产业在汉中市国民经济发展中占有重要的地位。这些企业均需要熟悉秦巴天然药物资源、在产品开发和生产上有一定创新能力的人才。陕西理工大学作为秦巴山区最具影响力的高校，坚持“立足陕西，服务基层”，致力于培养“具有创新精神和实践能力的高级应用型人才”，为区域经济发展提供专业人才保障。陕西理工大学生物科学专业开设的天然产物相关课程有植物学、动物学、微生物学、天然药物化学、野外综合实习等基础课程。因此，生物科学专业天然产物教学团队研判天然产物的资源保护和开发利用是该领域创新发展的趋势，基于天然产物的大健康产业相关产品的开发是未来的创业方向。作为高水平应用型大学，陕西理工大学应该为秦巴山区天然药物资源保护及开发利用培养人才，为天然产物产业发展奠定人才基础。

《天然产物研究与开发》课程是我校生物科学专业的一门专业选修课程，与实际产业结合最为紧密。该课程属于物理、化学与生物的交叉学科，涉及天然药物化学、生物化学及药学等领域，主要研究动植物及微生物次生代谢产物中具有一定活性的天然产物有效成分的结构特征、生物活性、作用机理、提取分离方法、混合物分离结构鉴定及产品开发应用等，也涉及天然产物的生物合成、生物转化和结构修饰改造等内容。在传统教学过程中，《天然产物研究与开发》课程更加偏向于理论知识的传授，而在创新创业的要求背景下更加注重实践知识的学习。该课程的改革及实践主要是依托《天然产物研究与开发》课程所涉及的技术为基础，梳理生物科学专业学生在现代生物技术研究、天然产物开发两个方向进行创业的现状、创业竞赛参与、行业创新创业特点、创业途径、创业资源、形成新的课程教学思路与方法，以利于培养学生的创新思维及创业能力。

1课程内容构建

1.1教学目标

本课程根据当前社会发展、天然产物行业发展需求及对相关从业人员创新能力的要求，探索将创新创业思想融入到本科教学课程中，进行相关课程建设，培育符合专业特色的创新创业引导课程。对生物科学专业的《天然产物研究与开发》课程实践过程中存在的问题及时进行修改。课程组教师到企业进行调查研究，进行岗位需求分析，由此归纳出培养对象所应具备的知识、能力、素质等要求，根据职业关键能力制定课程培养目标。陕西理工大学与陕西汉王药业有限公司、城固振华生物科技有限公司、汉中天然谷生物科技有限公司、陕西天谷药业有限公司等公司进行深度合作，建有本科生生产实习基地。企业将现阶段天然药物行业产品的种类与特点，使用的通用工艺、生产流程与质量检测内容，以及行业所需人才的知识结构、能力模块、综合素质等提出具体的要求。该课程组将这些实际需求融入课程教学内容，根据天然药物生产行业职业能力要求实时调整课程培养目标，使课程培养目标符合岗位需求。课程总体目标是了解天然药物化学的任务、意义、发展趋势、研究方法，掌握重要的天然药物化学成分的分类、结构特征、理化性质、结构鉴定方法及生物活性，具备识别化合物结构及基本性质的能力;掌握代表性天然产物的提取分离方法，能正确选择提取分离手段和方法对特定有效成分进行提取分离，具备结合实际情况初步解决生产中问题的能力;掌握天然药物中有效成分的提取、分离基本理论和相关知识体系，具有分析、解决特定生产过程中的方法、质量、生产效率、经济性问题的能力。通过改革后本门课程使学生了解天然产物的开发方法与利用现状，掌握我国天然药物资源分布状况、品种保护、研究开发的方法，提高利用基础理论解决实际问题的能力，培养学生创新创业思维及能力，激发学生创新创业热情，在秦巴山区自然资源研究与开发利用、地方经济建设贡献力量，达到地方院校服务社会、服务地方经济发展的目的。

1.2教师队伍组建

该课程组通过对国内知名的相关天然药物生产企业的调查，了解天然产物产业的现状与发展方向以及對刚参加工作毕业生的知识、技能需求，发现该课程现行的教学内容与学生最终掌握的知识技能与企业需求之间存在一定的偏差。目前，高校创新创业课程的教师在理论教学方面讲授过多，缺乏实践操作培训。其主要问题是课程建设缺少企业参与，学生在课堂上注重基础理论知识的学习而对实际应用和工程化生产认知不足;另一方面课程内容未融入工程思想，无法解决生物制造与技术服务中的复杂工程问题，导致学生的职业能力与企业需求不符。选取兼具理论知识传授、专业技能传授和实践能力的双师型教师是教师队伍组建的关键内容。分析《天然产物研究与开发》课程讲解的科学技术、实验方法及相关产业需求，从学院内部寻找具有创新创业大赛、互联网+等竞赛经验、教学改革经验、科研经验丰富、从事天然药物相关研究的教师;从校友企业家及与我校有“产学研”合作关系的企业中寻找创业导师，共同组成指导教师队伍。并有计划地安排中青年教师到企业参加实践锻炼，加大派出专业教师参加省级以上商务培训的力度，形成强大的具有行业背景的师资力量，让课程内容与时俱进。因此，选择陕西汉王药业有限公司、城固振华生物科技有限公司、汉中天然谷生物科技有限公司这三家省内知名制药企业为合作方，组织具有企业背景的创业导师对《天然产物研究与开发》课程的教学目标、教学内容、教学模式以及考核模式等方面进行改革探索。定期召开教学研讨会，组织教师针对生物科学专业涉及的天然产物开发、现代生物技术制药两个主要专业和产业方向的特点、产业现状、创新创业孵化企业的基本特征和案例、大学生创业的政策情况、创业企业的要素构成、法律规范、社会责任体系等进行系统学习，提高教师队伍自身教学技能及创新能力。教师轮流到其他高等院校、天然产物提取物生产企业、中药制药公司了解产业前沿、学习产业实际应用技术，提高自身创新能力。

1.3教学模式探索

在该院生物科学专业已经执行的2018版人才培养方案中，《天然产物研究与开发》课程在第四学期开设，之前的专业基础课程有动物学、植物学、微生物学、野外实习等，学生已经具有一定的天然产物相关基础知识，具备了基础的实际操作能力。该课程采用理论结合实践、实训教学，增加设计性实践和到企业生产实训的环节，使学生用理论指导实践，学生的动手能力和工程化思维方式大大增强，初步进行职业化技能培养。为了更好地激发学生的创新创业思维，利用地方特色资源结合产业特色进行创新性实训锻炼，开展针对性实训。例如：利用当地丰富的薯蓣资源，依托学校现有的“陕西省薯蓣皂素工程技术研究中心”，配合课程开展薯蓣皂苷元的提取、分离及纯化的课程设计实训;学生到合作企业进行天然产物相关产品开发、生产实践等环节，模拟创业过程的产品开发、生产推广等过程。这些具有区域特色而又贴合实际生产的实训、实践环节的加入极大地提高本科生动手能力和创新能力。在此基础上，基于创新创业思想，教学方面更加侧重于培养学生的协作能力、实践能力和主观能动性等创新创业素质。通过新的学习内容和教学手段，实现以学生为中心的课堂教学模式，让学生主动学习，激发创新性思考与主观能动性。

1.4教学内容构建

该课程的教学内容主要涉及天然产物资源研究、保护及开发的重要环节，侧重于天然产物的研究前沿、产品开发、产业现状及产业的发展方向。结合地方特色资源设置教学内容，分析天然药物基础研究、产品开发、生产流程，将课程内容与秦巴山区特色道地、大宗特色药材的研究、利用、开发现状相结合，构建新的课程内容体系，设计基于地方特色产业的双创教学内和案例。秦巴山区质优、量大的天然药物主要有：天麻、山茱萸、猪苓、杜仲、附子、银杏、元胡、西洋参、黄连、党参、厚朴、参叶、白芍、大黄、黄姜、川乌等，其中前八个品种为道地品种，又被称为“汉八味”。“汉八味”种植历史悠久、种植规模和产量均在全国前列，产品在全国中药材市场上具有较大影响力，一直发挥着主导作用，代表着汉中中药材产业的文化传承、历史发展、种植规模等巨大变化。借助这一优势，在课堂教学环节和实践环节中，侧重于结合秦巴山区的地方特色资源，将这些资源融入到教学内容中，形成讲解的重点小类和分论。以天麻为例，《神农本草经》将天麻列为上品，记载天麻“生陈仓川谷、雍州”，汉中为道地产区;天麻的有性繁殖首先在汉中地区实验成功从而推广至其他地区，汉中地区天麻产量占全国总产量的40%。天麻的主要有效成分为天麻素（对羟基苯甲醇--β-D-吡喃葡萄糖苷）、对羟基苯甲醇、对羟基苯甲醛和香草醛等多种酚性成分以及由柠檬酸和天麻素类成分结合而成的酯类称为巴利森苷类;在糖苷类化合物的课程讲解内容中天麻就是一个很好的实例，能充分地说明苷类化合物的分类、结构特征及基本性质。在实践环节给学生设计有“超声辅助溶剂法提取天麻中酚苷类化合物”并对提取工艺的溶剂用量、温度、时间和超声强度等条件进行优化并最终进行放大验证。通过实践环节提高锻炼学生的动手能力和解决问题的能力，对天然产物行业产品的开发和创业方向提供了思路。通过以地方特色产业为对象，设计运用天然产物实训技术方法，构建课程内容体系、设计创新创业课程案例，可以加深学生对该门课程重点知识的掌握，同时强化专业理论知识与实际操作的结合能力，有利于激发学生的創新思维，运用专业知识进行创新活动。

2教学实践探索

2.1优化教学内容、教学模式

《天然产物研究与开发》因其面向专业不同，现有教材较多、内容繁杂，如不加以精简和取舍，必定会给学生学习造成一定的障碍。在教学过程中学生反映该课程部分内容与之前所学的《普通生物学》《秦巴生物资源》课程内容重复;因此，教学小组讨论删减重复内容，并参考最新科研成果、文献资料、产业发展前沿动态，选取国家精品课程在线资源作为理论教学内容的一部分，及时更新教学内容。教学模式方面，由课组教师根据自己所长应用多种教学方式轮流教学;教师结合自身研究方向讲解自己熟悉的领域，将科研成果结合创新创业需求及解决问题的思路进行详细讲解。灵活应用多种教学方法、改革考核方式，并通过学科竞赛将其转化为学生持久的创新创业动力。在课程的讨论和实践环节，通过本科生导师制、科研实训、集中讲座、参观学习等形式对学生进行全方位的培训辅导。在课程教学过程中组织多样的活动，鼓励在教学过程中形成的创意、创业项目参加互联网+、挑战杯等全国性竞赛，通过创新创业竞赛的历练明晰创业项目的组成要素，对创新创业思维进行强化，帮助进一步落实创业项目。

教学模式方面除了以学生为中心的课堂教学，结合“创新引领，研创融合”的模式，利用学校现有的开放实验室资源鼓励学生进行研究创新和创意创业。学校拥有1个省部共建类国家重点实验室、1个国家地方联合工程实验室、1个省级2011协同创新中心、3个省级实验室、1个省级院士专家工作站，拥有28个省级研究中心和服务平台;拥有1个大学生创新创业园、1个创客空间。高质量的学科平台和为师生共创提供了研究基础，鼓励学生入课题、入平台、入基地，倡导和扶持师生共创，既推动双创人才培养，实现“研创融合”，又加快科技成果转化，实现校地校企协同发展。

2.2改革考核方式

考核标准对于学生学习兴趣及学习效果有重要影响，课程考试成绩是评判学生课程学习效果的重要指标。采用灵活的考试方式和考核标准可提高学生对学习的积极性，活跃课堂气氛，避免考前突击、应付考试。传统的考核方式主要以闭卷考核学生对理论课重点和难点内容的掌握，这样长期以来侧重于学生“知”多少而忽略了学生“会”多少，侧重理论考核而忽略技能考核，使得高校的人才培养与企业的人才需求有所脱节。因此，本课程改革了课程考核方式，将体现研究探索性的课程论文成绩与期终笔试相结合的方式进行理论考核，将基本规范养成、职业素养、基础能力训练成效与创新能力成效相结合的方式进行实训环节考核;采取将学习过程关注、知识检查与能力考查相结合的成绩评价模式，以过程考核、实践能力考核为主，知识点考核为辅。平时成绩以学生上课发言、参与讨论的表现为考核点，占总成绩的20%，课程论文占总成绩的30%，实践实训过程成绩占总成绩的30%;最终理论考试仅占总成绩的20%。专论论文的考核要求对学生的创新能力提出了较高的要求;实践过程考核采用方案设计为主，重点考学生检索和理解文献的能力，实验原理及设计实验方案的水平、操作能力、数据处理及团队协作能力等。这样的考核方式在较大程度上提高学生的学习积极性，提高了教学效果，提升了学生的创新能力。

2.3课程改革成效

《天然产物研究与开发》双创课程改革实施两年效果显著，课程教学质量得到较大提升，学生的创新意识和创业能有明显的提高。2021年，该专业获国家级及省级大学生创新创业训练计划项目立项10个。生物科学专业学生参与各类学科竞赛（含双创项目实践）的覆盖面超50%，有50多人次在国家级或省级竞赛中获奖，在第十七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中，获省级二等奖1项、三等奖2项;在第七届“互联网+”大学生创新创业大赛中，获得省级三等奖1项;在2021年全国大学生生命科学竞赛中，获得省级二等奖1项、三等奖1项。对双创课程改革实施班级和改革前班级的课程学习效果数据进行对比分析，创业课程有效提升了学生就业核心竞争力，课程改革后学生的专业能力更加符合企业需求，其职业素质、就业率、就业质量及职业发展潜质普遍高于其他班级学生。同时也有效地激发了毕业生的创业热情，已有2名毕业生选择自主创业。该课程教学受到学生及行业企业的广泛好评。

2.4课程体系的推广

通过创新创业课程的构建和实施，在理论和实践教学过程中进一步整理总结好的做法和经验，进一步验证，最后总结出适合于《天然产物研究与开发》创新创业课程的教学内容体系、教学方法和教学思路。为其他课程的双创教育提供可借鉴的经验，促进学院和学校大学生和研究生的创业活动的落实。

3结语

在“大众创业、万众创新”的时代背景下，创新创业能力的培养课程教学改革与实践势在必行。该课程以培养学生的创新创业精神及能力为主旨，基于地方特色产业，设计《天然产物研究与开发》理论、实践课程中的创新创业项目元素，调整教学内容，优化教学方法，对该课程进行创新创业教学改革的实践探索，构建了《天然产物研究与开发》课程体系，在教学过程中应用多种教学方式，提高了学生的创新创业思维及能力。在我校培养“服务社会、服务地方经济发展”的定位和导向下，优化提高《天然产物研究与开发》的创新创业教学效果，对专业建设和后续课程的跟进有着重要的作用，为我省及全国天然产物行业提供人才支撑。

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基金项目：陕西理工大学一流专业建设项目子项目（2019）。第一作者：陈旺，（1987—），男，博士，讲师，研究方向为天然产物结构改造;生物工程其他学科;

基金项目：陕西理工大学一流专业建设项目子项目《天然产物研究与开发》创新创业课程建设（项目编号：2019-13）。

作者简介：陈旺（1987—），男，博士，讲师，研究方向为天然产物结构改造与活性筛选。