［摘 要］ 大學生創(chuàng)新性實踐能力的培養(yǎng)是我國建設人才強國和人力資源強國的重點方向。本科教學中，以前沿性學科內容為主的課程是培養(yǎng)學生創(chuàng)新性實踐能力的重要途徑?！艾F代生物工程進展”是一門由生物技術和發(fā)酵工程等內容相融合的綜合應用課程。目前，該課程存在授課書本教材內容滯后、學生參與意識不濃、學生課后再學習缺乏引導等問題，不利于學生創(chuàng)新性實踐能力的培養(yǎng)。為此，將該課程作為實施改革案例，分享在課程建設過程中如何解決現有問題，提升學生創(chuàng)新性實踐能力，以期為同行提供一定的參考。

［關鍵詞］ 創(chuàng)新性實踐能力；教材滯后；參與意識；課后學習

［基金項目］ 2020年度仲愷農業(yè)工程學院高等教育教學研究和改革項目“基于創(chuàng)新性實踐能力培養(yǎng)的‘現代生物工程進展’教改探索”（KA210314625）；2020年度仲愷農業(yè)工程學院高效質量工程建設項目“發(fā)酵食品課程群教學團隊”（仲教字〔2021〕04號）；2022年度廣東省研究生教育創(chuàng)新計劃項目“現代食品發(fā)酵技術研究生示范課程”（2022SFKC070）

［作者簡介］ 梁景龍（1988—），男，廣東廣州人，博士，仲愷農業(yè)工程學院輕工食品學院講師，碩士生導師，主要從事食品生物技術研究；高蘇娟（1981—），女，河南三門峽人，博士，仲愷農業(yè)工程學院輕工食品學院講師，碩士生導師，主要從事食品生物技術研究；劉功良（1980—），男，湖南衡陽人，博士，仲愷農業(yè)工程學院輕工食品學院教授，博士生導師（通信作者），主要從事食品生物技術研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）19-0185-04 ［收稿日期］ 2023-03-24

引言

創(chuàng)新性實踐能力是高素質人才的重要標志，是高水平大學建設的靈魂。在建設人才強國和人力資源強國的大環(huán)境下，如何盡快形成與之相符的人才培養(yǎng)新體制和新機制，提高大學生的創(chuàng)新性實踐能力，是我國高等學校教育教學的重點和核心［1］。目前，已有較多同行圍繞生物工程專業(yè)課進行了基于創(chuàng)新性實踐能力的教改探索，并取得了一定成效。鄧丹丹等［2］對“工業(yè)微生物育種學”課程進行了線上線下混合式教學改革，一定程度上提高了學生的學習積極性。李蓉［3］對“酶工程”課程進行了線上線下混合式教學改革，提高了學生的學習主動性、獨立學習能力、調研分析和解決工程問題的能力。王德培等［4］應用多媒體教學、翻轉課堂和實際案例分析等方法對“有機酸工藝學”課程進行了改革，提高了學生發(fā)現、分析和解決問題的能力。舒國偉等［5］采用啟發(fā)式及學生參與式教學方法對“生物工程設備”課程進行了改革，提高了學生的主觀能動性，學生獨立分析問題和解決問題的能力得到提升。為此，基于前人成功案例，針對我校“現代生物工程進展”課程存在的阻礙學生創(chuàng)新性實踐能力培養(yǎng)的關鍵問題進行教學改革，分享課程建設中解決問題的經驗方法，以期為同類學科進展類課程的優(yōu)化提供理論借鑒與實踐經驗。

一、教學現狀與思考

“現代生物工程進展”課程內容涉及功能微生物學、生物工程設備、酶工程、代謝工程和生物反應器工程等學科，是將基礎理論和實踐應用有機整合的一門課程。在課程教學過程中遇到以下問題與思考。

（一）授課書本教材內容滯后，難以適應課程教學需求

生物工程是生物科學研究成果應用于實際生產解決問題的一門學科。近年來，生物科學研究發(fā)展迅猛，隨著基因編輯、基因測序、合成生物學和計算機人工智能等技術的進步，使生物工程在食品、醫(yī)藥、化工和材料等多個領域的應用都有著很好的成果。面對瞬息萬變的網絡時代，及時更新與不斷學習才能與時俱進。而傳統(tǒng)課本類教材時效性相對較差，難以滿足“現代生物工程進展”課程的教學需求。2019年，時任國務院總理李克強主持召開國家杰出青年科學基金工作座談會時指出，“卡脖子”問題根子在基礎研究薄弱［6］。美國制裁中興事件、美國制裁華為事件都在告訴我們，要掌握核心技術的自主權。在生物工程領域，微生物種質資源的產權是我國急需解決的重大問題。以上這些資訊是每名學習生物工程專業(yè)的大學生必須知道、了解和自省的。

（二）學生參與意識不濃，難以實現創(chuàng)新能力培養(yǎng)

“現代生物工程進展”是一門應用基礎研究性課程，學生的參與度、課堂教學模式等對教學質量有很大的影響。傳統(tǒng)課堂教學模式以教師講授為主，難以提高學生的創(chuàng)新性實踐能力。針對這個問題，許多其他課程的學者提出過諸多教改思路，如項目教學法、創(chuàng)業(yè)性實驗教學法、翻轉課堂教學模式、綜合性實踐教學法等［7-9］。這些探索教學改革的新思路、新方法可以為本課程的教改提供一定的指導。

（三）學生課后再學習缺乏引導，不利于學生綜合能力培養(yǎng)

“現代生物工程進展”課程學習與科學研究的過程非常類似，學生需要邊學習邊思考，邊實踐邊總結。傳統(tǒng)的教學模式側重學生的考勤和上課紀律、學生期末的作業(yè)情況等。這種考核方式難以滿足本課程的教學目標，也難以實現學生創(chuàng)新性實踐能力的提升。應用信息平臺是促進本科生教學質量提升的有效手段［10］。

二、教改措施

基于學生創(chuàng)新性實踐能力的培養(yǎng)，建立“學習—探討—再學習”的課程學習模式和學生考核方式。學生有針對性地進行專題學習，成果以PPT匯報的綜合情況進行評價和考核。學生對專題知識的課后學習與課堂討論情況將作為學生探討的評價和考核指標。學生在期末根據感興趣的專題方向撰寫綜述的情況將作為學生再學習的評價和考核指標?？傮w教改措施如圖1所示。

（一）立足科學前沿，優(yōu)選教學內容，幫助學生梳理學科發(fā)展脈絡

通過教學內容的不斷更新，讓學生對生物工程發(fā)展脈絡有清晰的理解和認識，具體方法如下。

1.根據前沿學術論文設計教學內容?！吧锕こ痰难芯窟M展”的教學內容突出以基因編輯、基因測序、基因合成和計算機輔助作為技術支持的合成生物學學科發(fā)展，并以此梳理生物工程專業(yè)包含的五大領域（基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和生物反應器工程）的國內外發(fā)展情況?！鞍l(fā)酵工程研究進展”的教學內容突出微生態(tài)制劑、生物燃料、基因編輯、微生物培養(yǎng)系統(tǒng)、微生物細胞工廠和生物醫(yī)藥等方面?！懊腹こ獭钡慕虒W內容突出分子酶工程、食品酶工程和酶的理性/非理性設計等方面?！碍h(huán)境生物工程”的教學內容突出環(huán)境修復和生物材料制備等兩方面。參考國內頂級期刊《生物工程學報》《合成生物學期刊》，國外頂級期刊Metabolic Engineering、ACS Synthetic Biology，對原有的教學大綱內容進行優(yōu)化，其中以“發(fā)酵工程研究進展”和“酶工程”為核心模塊，安排較多的專題進行講解討論，“合成生物學”模塊主要以新技術和國內外研究狀況的歸納總結內容為主。

2.根據團隊成員科研項目設計教學內容。本課程改革的團隊成員學科背景包括生物科學基礎研究、生物工程設備、發(fā)酵食品工業(yè)應用、微生物育種等。發(fā)揮項目組成員科研工作的優(yōu)勢，定期組織成員進行內部教學討論，優(yōu)化課程內容。

3.同行交流與大數據輔助定位教學內容。鼓勵課題組成員積極參加國際國內的生物工程學術會議與教研會議，在與同行交流過程中獲取學科發(fā)展動態(tài)資訊，從而準確定位課程教學內容。使用計算機輔助大數據處理分析（如文獻鳥STORK、RSS訂閱Inoreader等），跟蹤學科發(fā)展動態(tài)資訊，從而準確定位課程教學內容。

4.根據學生學習討論情況優(yōu)化教學內容。每一學年除了對學科信息更新的把握，還要對每個專題學生的學習討論情況進行教學分析，適當調整教學內容。

（二）構建研討型課堂教學體系，指引學生初始創(chuàng)新

通過科研課題組式的教學，使學生初步掌握創(chuàng)新的基本技能和基本方法，具體方法如下。

1.課前分組與自習。生物工程專業(yè)大四學生在最后一年基本修滿學分，為此，該選修課程以小班教學為主，通過提前對課程的設立進行簡單的介紹，供考研和對本專業(yè)感興趣的學生選擇學習。對小班級進行分專題分組，專題的引導可以是一篇綜述文章或一篇前沿的學術論文。學生通過相關材料在規(guī)定時間內運用所學的專業(yè)基礎知識和文獻檢索能力進行資料的搜集和學習。

2.課堂互動與點評。把相關內容做成PPT，在課堂上進行匯報和討論。教師對學生匯報過程的表達能力、專業(yè)能力等各方面進行點評和給予建議。

（三）組織科研性的課后再學習，激勵學生創(chuàng)新性實踐能力的進一步培養(yǎng)

通過組織科研性的課后再學習，激勵學生對生物工程前沿進一步掌握和了解，同時培養(yǎng)學生創(chuàng)新性的科研思維，進一步提高其對專業(yè)基礎知識的綜合運用能力，具體方法如下。

1.互聯網工具的輔助。課程學習模式除了研討性課堂教學外，還建立了課后學習群，分別有班級微信交流群、推薦微信公眾號學習（如合成生物催化劑工程、ToloBio、深圳市合成生物學協(xié)會、生物極客、中國生物技術網、清華研究員生物育種中心、遇見生物合成等）、超星學習通課程資料共享學習。

2.科研性報告的撰寫。從所有學術論文中選擇一個感興趣的研究方向，寫一份報告，內容包括：研究意義、國內外研究現狀及發(fā)展動態(tài)分析，需結合科學研究發(fā)展趨勢論述其科學意義，或結合國民經濟和社會發(fā)展中迫切需要解決的關鍵科技問題論述其應用前景。

三、教改效果與啟示

在“現代生物工程進展”課程中建立了“學習—探討—再學習”課程學習模式和學生考核方式，充分發(fā)揮了該課程教學的學術性和科研的育人功能，同時，在學習課程的過程中，培養(yǎng)了學生的科研態(tài)度和從事科學研究的思維能力。主要的教學改革成效與啟示如下：（1）通過對教學內容的更新優(yōu)化，讓學生了解生物工程學科發(fā)展趨勢。加入了合成生物學在食品領域中的研究前沿內容進行授課，學生對替代蛋白、新型食品添加劑、植物基新食品、可降解食品包裝材料等內容興趣度較高，促進了學生對新技術原理的學習。（2）通過構建研討型課堂教學體系，讓學生的參與度大幅度提高。討論過程可打破原有的上課提問模式，以會議討論的模式進行問題探討，能有效提高學生的參與度，問題的討論也更有針對性和效率。另外，學生在交流和討論過程中，團隊協(xié)作能力、語言表達能力得到相應提高。（3）通過組織科研性的課后再學習，學生能更好地掌握學科發(fā)展信息更新的手段，創(chuàng)新性實踐能力得到提高。學生在課后學習過程中，了解了大量的學科前沿資訊，通過完成相關研究報告的撰寫，提高其信息獲取和整理能力。這些技能的熟悉應用對學生的創(chuàng)新性實踐能力培養(yǎng)有較大的幫助。（4）教學模式能快速適應特殊時期的教學。2020年，傳統(tǒng)的線下教學受到了較大的影響。本課程教學模式不局限于課堂上，在線上學生依然能夠有效進行內容匯報與討論，保證了課堂質量。（5）建立起較科學的課程評價體系。將學生的考查指標改為課堂匯報、課堂討論和研究性報告。其分值占比為30%、30%和40%。近三年學生成績均在85～92分區(qū)間，其中，課堂匯報平均成績?yōu)?6.5分，主要扣分項是匯報內容的邏輯性和學術規(guī)范性稍有欠缺。課堂討論平均成績?yōu)?8分，大部分學生都能參與其中，扣分項主要在于部分學生參與度較低，提問次數和發(fā)言次數相對較少。研究性報告的平均分為31.2分，主要扣分項是科研報告的規(guī)范性和搜集文獻全面性稍有欠缺。（6）明確了課程未來的改進方向。提高課后問答的效率，如建立超星學習通的討論模塊，把提問作為課后作業(yè)的考核指標，定時收集問題，定時回復，提高課后輔導效率。提高學生匯報的質量，如在課前準備時先與學生交談，及時對不合格的匯報內容進行修正，盡量保證課堂質量。

結語

論文分析了當前“現代生物工程進展”教學過程中存在的問題，有針對性地提出了相應的解決辦法，實施過程中營造了“基礎理論與實踐應用相結合”的教學氛圍，實現了生物工程發(fā)展前沿與本科教學相互促進、專業(yè)課學習與科學研究相互對接，激發(fā)了學生對所學專業(yè)的興趣與創(chuàng)新潛能。課程教改雖有一定成效，但仍存在一些不足需要進一步改進。

參考文獻

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［3］李蓉.在OBE教學理念指導下“酶工程”混合式教學改革探索［J］.教育教學論壇，2023（3）：77-80.

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［6］李克強主持召開國家杰出青年科學基金工作座談會［EB/OL］.（2019-09-04）［2023-02-24］.https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1643704366251672724amp;wfr=spideramp;for=pc.

［7］吳桂容，何彩梅.項目教學法在生物工程專業(yè)普通生物學教學中的應用［J］.高教論壇，2016（8）：42-43.

［8］羅璇，喬鑫.翻轉課堂在酶工程教學中的應用［J］.廣東化工，2018，45（3）：210-211.

［9］廖潔丹，肖文，陳麗純.“以學生為中心”的教學改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)：以生物工程下游技術課程為例［J］.教育現代化，2017，4（17）：21-24.

［10］王琳.信息化背景下應用型本科院校教育教學改革研究［J］.信息記錄材料，2019，20（2）：161-162.

The Teaching Reform Based on the Cultivation of Collegiate Innovative Practical Ability： Taking the Course of Progress in Modern Bioengineering as an Example

LIANG Jing-long， GAO Su-juan， LIU Gong-liang

（College of Food Science and Technology， Zhongkai University of Agriculture and Engineering， Guangzhou， Guangdong 510225， China）

Abstract： The cultivation of innovative practical ability of college students is the focus of the construction of a strong talent and human resources country. In undergraduate teaching， courses based on frontier subject content are important to cultivate students’ innovative practical ability. Progress in Modern Bioengineering is a comprehensive application course which combines the contents of biotechnology， fermentation engineering. At present， there are some problems in this kind of course， such as the antiquated textbook， the students’ lack of consciousness of participation， and lack of guidance in learning after class， which is not conducive to the cultivation of students’ innovative practical ability. Therefore， the course is taken as a case of implementation reform to share how to solve existing problems in the course construction process and improve students’ innovative practical ability， and to provide a certain reference for peers.

Key words： innovative practice ability; antiquated textbook; consciousness of participation; learning after-class