基于研究的生物工程專業本科課堂教學模式改革初探

摘要：本科教育是高等學校賴以生存的主旋律，21世紀的生物技術發展要求具有適應產業化的生物工程專業人才，結合培養創新型、應用型的生物工程類專業人才的目標，對本科課堂教學進行改革和探索，對同類專業的建設與發展具有一定的借鑒作用和推廣應用價值。

關鍵詞：生物工；課堂教學；教學內容；教學方式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）15-0031-03

本科教育是高等學校生存和運行的主旋律，沒有了本科教育，也許高校就不復存在了。時下有不少人認為成功的教育等于中國的基礎教育加上美國的高等教育。此語看似過于偏頗，但是也從另一個側面反映了我國的高等學校教育確實存在著嚴重的問題。從不同的角度我們都可以發現，現在的高校教育中，教學質量存在下滑的問題：本科的教學內容陳舊，無法適應人才的培養和社會的需要；教學方法落后，課堂教學模式比較單一；教師教學過程照本宣科，教學方式死板等。這些問題很大程度上影響了學生學習的主動性和創造性。當前，許多高校都提出改革的口號，推進教育產業化和市場化，從課程設置以及專業設置的角度對教育體制進行改革，也有不少學校在改革中取得了一些成績。但是，在教學方法特別是課堂教學改革上進展不大[1]。

一、教學改革的指導思想

隨著社會的發展和改革的深化，對于高校畢業生來說，就業的壓力越來越大。對于生物工程專業來說，現在的高校畢業生普遍存在著動手能力弱、基礎知識不扎實、缺乏創新意識、綜合能力不強等問題，如何通過高校教育培養學生的創新意識，提高學生的綜合能力擺在了每位高校教育工作者的面前。一方面，教師本身的素質高低決定了其是否能夠更好地培養學生自主學習的能力，幫助提高學生的實踐能力。另一方面，改變陳舊的教學方法，以提高學生的參與度，使更多的學生能夠參與到課堂教育中來也是高校教育改革的迫切任務。生物工程專業要求學生有非常強的工程能力和工程意識，如何提高學生的工程創新能力，是值得我們思考的問題。它要尋求一種行之有效的教學方法或教學模式，從微觀的角度找到一個突破口，即進行課堂教學改革。通過課堂教學的改革，使教學方式多樣化，教學內容更豐富，使所學知識和本學科研究的最新發展以及社會需要緊密結合。作為教學的對象，接受知識的主體，學生能夠在課堂中得到更多的發言和思考實踐機會，有利于培養學生的學習興趣和學習實踐能力。研究型教學的根本目的在于創新的教學和學習模式為學生的成才和發展服務。因此，通過改革，學生能夠切實地參與本學科研究前沿的某一個課題、某一項研究，增強了自我學習能力，提高自身素質，使學生在畢業后能夠更快地融入工作環境。

二、課堂教學改革

1.教學內容實用且緊跟學科前沿。科學研究要求科研人員有非常高的創新意識和創新能力，對于生物工程專業這個與創新緊密結合的專業，每一時每一刻都有新的發現、新的方法出現。如何能夠將當前學科的發展前沿與基礎理論知識有機地結合到一起是我們基于研究型的課堂教學改革的首要任務。跟據目前教學內容進行全面提升，我們采取了注重新和精的原則，及時將本學科的最新研究成果、前沿發展動態引入到課程教學中，提出一些尚未解決的新問題給學生供其思考，借以激發學生的創新思維和創造性學習的能力。作為一名高校的教師，教學是教師的本業也是基礎，當今許多高校存在兩種不同體制，將科研與教學分開，這是不正確的。高校教師決不能脫離科研而單純搞教學，單純搞科研而不參加教學的教師無法將他的研究成果授予學生，而單純搞教學的教師無法及時地接收該學科發展的前沿動態，無法給學生提供學科前沿進展，只有長期參加科研實踐的教師，才能使自己講課的內容更加貼近實際，更具有前沿性，更加生動，具有獨創性和啟發性。生物工程是一個與科學研究聯系非常緊密的學科，科研不僅可以激發教師的想象力和創造力，還可使教師掌握國內外相關領域的研究動態和研究熱點，掌握多種研究方法和先進儀器的使用，培養科學探索精神，從而極大地豐富自己的教學內容。這樣學生就可以潛意識地掌握科學研究的方法，養成科學研究的習慣，培養學生科學研究的精神。教師要經常深入工廠，了解生產實際問題，設立研究課題幫助企業提高生產效率。這樣，教師在教學中就能夠利用生產實踐中生動的例子來授課，可大大激發學生的學習興趣，培養學生解決實際問題的能力[2]。隨著現代科學技術的迅猛發展，科學知識是幾何級數增長的，這對學生來說壓力越來越大。近年來學校在教學的學時上不斷地減少，但是課堂的教學內容卻與日俱增，因此矛盾越來越突出。尤其是實驗性學科，實驗課要求有理論課作為支撐。針對理論課教學學時減少、教學內容多的矛盾，我們在教學內容上進行了調整。以加強通識教育、強化基礎課程教育為基礎，拓寬學生的專業口徑，在專業基礎課程如生物化學、分子生物學等課程中融入學科前沿理論知識，使學生掌握最前沿的專業基礎理論及工程基礎理論知識，提高學生的適應能力，增強學生就業的靈活性。通過加強學生的專業基礎、工程學基礎和基本技能訓練，培養基礎扎實，可在生物工程、輕工技術與工程、食品科學與工程、生物醫藥工程、環境工程等眾多工程學科專業領域一展身手的創新型生物工程人才。生物工程專業課程中存在許多交叉課程，如生物化學課程中會涵蓋部分分子生物學課程內容，發酵工程課程中涵蓋微生物課程內容，這就要求教師在教學中注意避免與相關學科課程的重復，節約學時，同時也要注意突出重點，保持知識的系統性和連貫性。一位優秀的教師首先要懂得如何對教學內容進行合理的取舍。另一方面，正是由于各個專業基礎課程之間存在不同程度的交叉，要求教師在授課時，注意與不同學科之間知識點的聯系，幫助學生將不同課程之間的知識點進行有效地聯系，提高學生的學習效率。這樣不僅逐漸培養了學生對一門課程知識點的提煉、分析，而且也培養了學生對不同課程之間知識點的歸納、綜合能力，也有助于學生對后續課程的學習。

2.課堂教學提倡理論與實踐結合。21世紀生物技術迅猛發展，增加了對應用型人才和工程技術人員的大量需求，特別是對生物技術上下游結合、產學研結合的高水平人才的需求。因此，這就要求高校為社會和經濟建設發展培養應用型的生物工程專業人才。但是至今為止，大多數生物工程專業畢業的本科生只有理論知識，沒有生產實踐經驗，需要很長一段時間的實踐才有真正投入生產。雖然目前我國科學家已經在國際先進技術及生物工程領域有了一席之地，也取得了一系列令人矚目的成績，但談到直接產業化相關的生物技術、生物工程下游技術，中國現階段的發展水平與國際先進水平相比仍存在很大差距[3]。這一方面與我國的許多科研工作者缺乏工程意識有很大關系，另一方面是因為國內各高等院校生物工程學科的教學和科研條件良莠不齊，教學理念比較落后，教學方式方法無法國際接軌，培養出來的大學生普遍缺乏創新意識，使得我國生物工程產業缺少自主開發核心技術的高端專業人才。根據課程教學改革問卷調查結果顯示，95.5%以上的學生傾向于理論與實踐相結合的教學方法，希望能走出課堂，走進企業，增加實踐動手能力的機會。通過在教學過程中設計不同的層次實踐教學以加強學生動手能力，提高學生創新素質。第一層次以驗證性實驗為主；第二層次以綜合性實驗為主；第三層次以開放性和創新性實驗為主。通過鼓勵學生自己申請立項進行實驗，側重培養學生的創新能力，使他們獲得從事本學科科學研究的初步能力。通過我校大學生創新計劃等各項培養學生創新實踐能力的項目，給予學生獨立完成或以小團隊形式完成某項科學研究項目的機會，鍛煉學生實際操作能力和實踐能力4]。為培養生物工程基本理論、基礎知識扎實，工程意識強、有較強實驗技能，能在科研機構、企業以及學校從事科學研究和工作的生物工程高級專門人才，我們不斷加強與行業內龍頭企業聯系，建立校外實踐教學基礎與實習基地。我校發酵工程優勢學科與青島啤酒集團、百威英博啤酒集團、江蘇大富豪啤酒有限公司等共建學生企業實習基地，這些實習基地不僅為學生提供了很好的企業工作環境，而且由于企業本身也有良好的科研環境，如青島啤酒集團建有國家唯一的啤酒研究國家重點實驗室，為學生提供高水平的科研平臺，幫助學生將理論與實踐很好地結合起來。我院生物工程專業學生尤其是發酵工程專業的學生都有機會到對口企業進行一段時間的實習，得到感性認識，進一步深化其理論知識的學習。學生通過實習，把理論與實踐相結合，豐富了專業知識，提高了分析問題和解決問題的能力，積累了工作經驗，增強了適應社會的能力，為畢業后從事本專業工作打下了基礎。生產實習基地也與學校實現了雙贏。同樣，教師的理論與實踐相結合的能力直接決定了課堂教學質量的高低，應當根據教學體系和課程體系的教學需要培養和引進理工結合的高層次人才。在學科建設經費和學院的支持下，對年輕教師特別是非生物背景或非工科背景的教師進行了全方位的培養，學院先后派出年輕教師50余人次到相關的食品廠、啤酒廠、酶制劑廠等進行實習鍛煉和學習。通過這種方式，顯著地提高了教師的實踐能力，在課堂教學的過程中這些能夠非常自然地將理論與實踐結合到一起，同時兼顧了本學科的發展前沿和動態，顯著地提高了課堂教學的效果。

3.雙向交流式課堂教學模式。多年來我國的高校教育基本上都是采用單向型的教學模式，學生“填鴨式”地被動接受知識，雖然有過許多的改革，但都沒有從根本上解決這種“灌輸式”的課堂教學模式，這與信息化的時代背景下科學技術迅猛發展的趨勢極不相稱。學生在學校學習的時間是非常短暫的，獲得的知識是非常有限的，更多的是要在今后的實際工作中學，到社會大課堂中去學。因此，大學教育中教師一方面要將知識傳授給學生，更重要的是培養學生如何主動獲取知識的能力。不僅要授之以魚，更重要的是授之以漁。現在的大學課堂普遍還是采用傳統的教學方法，教師講學生聽，同時，由于教學資源的短缺，大多數專業基礎課的講授都采用大班上課的形式，在這種大班上課的課程中，這樣灌輸式的教學方式會導致絕大部分的學生打瞌睡、上網玩手機。一方面，我們減少了大班上課的課程，將大班分解成小班，在可能的情況下做到小班上課，提高學生的課堂注意力。另一方面，在課堂教學中，采取互動式、研究式的教學模式，教師在課堂上設置提問環節，或是專題討論等教學手段，有效地調動學生學習的積極性，使學生能夠跟隨教師的教學思路，引導學生主動思考和學習。教學中，將教師的以教為主轉移到學生的以學為主的軌道上來，促進學生學習方式的轉變。即變被動接受式學習為主動探究式學習，把學習的主動權交給學生，充分挖掘學生的學習潛能。在教學方式的改革上，我們主要是在一些專業基礎課（細胞生物學、生物化學、微生物學、分子生物學）和專業課（發酵工程、生化分離）中大量引入討論和研究等方式，歡迎學生隨時打斷教師講課來提問，活躍課堂氣氛，使教學方法生動活潑。充分調動學生學習積極性，精簡課程內容，改變在以往教學中唯恐講不完、講不全的做法，課堂中盡量講得少、講得精，留更多時間給學生課外去學習、研究。改革教學方法，采用學生自學輔導、提問、討論等方式，將傳統的單一灌輸式教學改變為靈活多樣、注重培養學生自學能力的教學方式，調動學生學習主動性，以取得更好的教學效果。課堂時間有限，因此，根據本學科的特點，在課堂結束之前可先把下一次課要討論的科學問題在課件上展示，學生分組進行準備，帶著問題自主學習教材，查閱文獻等相關資料，了解并總結該專題的國內外研究進展、新成果、新熱點和發展趨勢等，撰寫報告，通過電子郵件與教師進行交流。在下一次課堂上，每個小組的學生分別展示本小組學習討論的結果，并進行各組之間的討論，培養學生自主學習的能力。當然，這些科學問題需要教師事先精心設計，能夠充分體現學習目標，同時鍛煉學生的創新能力。通過這種方式使學生從被動學習轉變為主動求知，擴大學生的知識面，培養學生的綜合能力和自學能力，提高學生的文獻檢索能力和專業外語水平[5]。在信息技術飛速發展的今天，基本上所有學校都采用了多媒體教學的方式，但這也只能滿足有限的課堂教學的需求。網絡課堂成為了一種新型的課堂教學方式。借助于網絡，學生與教師的交流更方便、更流暢。尤其是在一些需要實際操作的課程中，例如科技文獻閱讀課程，該課程是生物工程專業學生非常重要一門的專業課，也是學生以后從事科學研究的必要工具。采用網絡教學的方式，教師可以給學生實時展示如何利用網絡數據庫來查找所需要的文獻，同時也能夠使學生在課堂中集中精力，提高學習興趣。另外，網絡課程也是網絡教學的重要組成部分。網絡課程內容非常豐富，涵蓋了教學信息展示板塊、課程展示板塊、課外學習板塊、師生互動板塊、教學質量評價板塊等。通過網絡教學、網絡討論、網上答疑、師生信箱、教學評價等手段，增加師生之間的互動，增加了大量的新技術、新成果等資料，彌補課堂教學時間有限的缺點，擴大學生的知識面，大大地提高了教學的效果和質量。

21世紀的生物工程要求高校學生有較高的綜合工程能力，在生物技術高速發展的背景下，新技術、新方法和新設備層出不窮，新的研究熱點和學科不斷涌現。為適應21世紀培養科技型、創新型、應用型生物工程專業人才的要求，在課堂教學中應更多地注重培養學生的理論與實踐結合能力，培養學生的科學研究思維，提高學生的實際操作能力以及創新能力。改進教學內容，改革教學模式，推進人才培養與社會生產實踐相結合。

參考文獻：

[1]吳康寧.教育改革成功的基礎[J].教育研究，2012，（1）：25-31.

[2]王正加，斯金平，夏強強，黃華宏.“生物技術概論”通識課程教學方法改革探索與實踐[J].中國林業教育，2012，（2）：61-63.

[3]張藝，路福平，駱健美.生物工程特色專業課程建設改革的探索[J].中國輕工教育，2011，（3）：57-58.

[4]黃進勇，王愛萍.以課程體系建設推進“生物工程”專業創新人才培養[J].中國校外教育，2010，（16）：49-50.

[5]劉志強，張大為，李會東，向育君，周建紅.生物工程專業建設中教學體系的構建、改革與實踐[J].當代教育理論與實踐，2010，（2）：66-68.

基金項目：江南大學2011年本科教學改革項目（JGB2011093）

作者簡介：王金晶（1985-），女，博士，副教授，目前從事啤酒釀造科學與技術研究及生物工程專業本科教學工作，主要研究方向為啤酒的營養、風味以及啤酒酵母的菌種改良。