創新創業教育融入“基因工程”課程的教學探索

劉 影，徐 莉，蔣惠男，代書玲，張永霞，張 江

(上海農林職業技術學院，上海 201699)

0 引言

2015年《國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》(國辦發〔2015〕36號)[1]指出，深化高等學校創新創業教育改革是國家實施創新驅動發展戰略、促進經濟提質增效升級的迫切需要，是推進高等教育綜合改革、促進高校畢業生更高質量創業就業的重要舉措。2019年7月，教育部關于印發《國家級大學生創新創業訓練計劃管理辦法》(教高函〔2019〕13號)的通知[2]中指出，請各地各高校秉承“興趣驅動、自主實踐、重在過程”的原則，深化高校創新創業教育教學改革，加強大學生創新創業能力培養，全面提高人才培養質量。因此，各高校開設了創新創業課程，學生學習了創新創業理論。但是這種創新創業課程與專業課聯系并不密切，與實踐脫節，缺乏具體的專業領域的訓練。雖然也開展了創新創業實踐訓練，但是只有個別學生申請參與，絕大多數學生未能參與。

高校“基因工程”課堂是基因工程領域人才培養的重要陣地。培養具有創新創業能力的基因工程領域人才是新形勢下高校“基因工程”課程改革的重點。培養學生在基因工程領域的創新創業能力除了需要創新創業方面的理論，還需要進行基因工程方面創新創業實踐訓練。傳統“基因工程”課程教學缺乏創新創業訓練，課程教學還有許多問題有待進一步改善。文章在對傳統“基因工程”課程教學弊端分析的基礎上，進行了一系列改革，以培養學生的創新創業能力。

1 傳統“基因工程”課程教學的弊端

“基因工程”課程教學是培養基因工程領域人才的重要環節，在傳授基因工程基本理論知識和基本技能方面發揮著重要作用。教學理念、教學目標、教學內容、教學方法和考核評價是課程教學過程中的幾個重要環節，對基因工程領域人才培養質量影響重大。生物技術不斷進步和產業需求變化使得人才的創新創業能力變得越來越重要。傳統課程教學理念、教學目標和教學內容陳舊，教學方法和考核評價方式單一，這些弊端嚴重制約了基因工程領域創新創業人才的培養。

1.1 教學理念落后

傳統的“基因工程”課堂教學是以教師講授為主，教師是教學的主體，學生被動接受知識，影響了學生主觀能動性的發揮，限制學生的思維，有礙于學生創新創業能力的培養。

1.2 師資隊伍能力尚未滿足高職人才培養要求

全面提高高職人才培養質量需要強有力的師資隊伍支撐，在專業課中融入創新創業教育，要求教師在課程設計與實施過程中具有“雙師”素質，也需要專業課教師具備創新創業意識和能力。目前，我院教學團隊教師的創新創業經驗明顯缺乏，難以適應高職院校創新創業教育的需要。這些成為創新創業教育改革工作中亟待解決的關鍵問題。

1.3 傳統課程教學目標與當前人才培養目標不匹配

傳統“基因工程”課程教學目標與數字化轉型時代創新創業人才培養目標不匹配。在數字化轉型時代，資料的收集、歸納整理、分析、總結能力也是基因工程領域人才必備的技能，傳統“基因工程”課程目標滯后于數字化轉型時代發展需要，并未涉及學生的創新創業能力培養；僅以傳授專業知識和培養基因工程操作能力為主，而創新創業能力沒有得到應有的重視，課程目標不符合創新創業人才培養目標。

1.4 傳統課程教學內容陳舊

教學內容是圍繞課程教學目標選取并開展的。傳統“基因工程”課程教學內容主要是基本概念、原理和操作方法，課程理論性較強，內容抽象；學生在學習過程中感到晦澀難懂，容易產生畏難心理，影響課程教學效果。目前，在本門課程的教學中，教學偏重“基因工程”的基本概念、原理和操作方法，對于學生創新意識和創新能力的培養尚顯不足。隨著現代生物技術的快速發展，基因工程的理論和技術也日新月異，如果固守“基因工程”課程的老舊內容，不及時補充新理論和新技術，不利于基因工程人才培養。

1.5 傳統教學方法單一

首先，基因工程是一門理論性、技術性和創新創業潛力均較強的學科，且基因工程理論和技術更新速度快，學生真正學好這門課存在一定難度。

其次，傳統“基因工程”課堂教學以線下教學為主，教師是教學過程的主體，教師通過講解向學生傳授知識，學生自主學習能力下降，學習效率不高，嚴重影響課程教學效果。

最后，傳統線下講授法使學生學習熱情、積極性和主動性下降，學生只關注教師所教授的內容，知識面存在局限性，也未能進行探究式學習，學生運用知識能力、發現問題和解決問題的能力沒有得到培養，限制了學生的創造性思維和創新能力的發展。

1.6 傳統考核方式單一

考核評價是教學過程的重要環節，是評價學生學習效果的重要手段，對學生學習具有引導和激勵作用。傳統的考核方式屬于應試型的考核，過于單一和死板，主要對基因工程基本概念、基本原理和方法進行考核，缺乏對學生進行全面的考核評價。在這種考核評價方法引導下，學生僅對教師所傳授的內容被動接受，死記硬背，學生自我獲取新知識的能力沒有得到培養和鍛煉；知識掌握也不透徹，靈活應用能力弱，限制了學生的創造性思維，易產生人才培養“高分低能”現象，更談不上創新意識和創新能力的培養。

2 基于基因工程創新創業人才培養的課程教學改革

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》中對生物產業發展提出了“堅持創新引領”的原則[3]，進一步明確了基因工程是生物產業的重要組成部分，更是生物產業創新發展的重要支撐。為適應生物產業發展，培養符合產業需要的人才，“基因工程”課程的各個教學環節也要與之相適應，需要進行相應調整，學生的創新意識和創新能力培養更適合在“基因工程”課程教學中實施。因此，課題組嘗試將創新意識和創新能力培養融入“基因工程”課程教學，培養學生的創新意識和創新能力。具體做法如下：

2.1 更新教學理念

黨的十八大以來，高校的創新創業教育不斷深化，強調將創新創業教育融入高校人才培養全過程，激發學生的創新創業意識和能力。在專業課層面開展創新創業教育是創新創業教育融入高校人才培養全過程的重要環節。為了配合我院藥品生物技術專業的上海市一流專業建設，持續改善一流專業核心課程的教學質量，應在“基因工程”課程教學中融入創新意識和創新能力教育，在專業課程教學層面實現人才職業素養、理論知識、崗位操作技能、創新意識和創新能力并重培養。基因工程是一門理論性、技術性均強的課程，在研究和開發應用方面的創新、創業機會多，適合開展創新創業教育。因此，要構建以職業崗位需求和創新、創業為導向的教學體系，樹立教學過程以學生為中心，教師為引導的教學理念，使學生在獲取專業知識和崗位技能的過程中培養創新意識和創新能力[4]。

2.2 師資隊伍建設

在創新創業教育理念的指導下，為了滿足不斷提高的“基因工程”課程教育教學需要，學院“基因工程”課程教學團隊不斷加強專業知識、專業技能和職業素質的提升；積極參加國內外訪學，參加各種教學能力培訓和比賽，積極開展教育教學改革與研究，并將研究成果融入教學。課程教學團隊還承擔國家職業教育專業教學資源庫建設和精品在線開放課程開發，專任教師走出校門去企業參觀學習，被企業聘請為企業顧問。學院聘請企業專家作為“基因工程”課程教學的兼職教師，組建了專兼結合的教學團隊，為創新創業教學積累了經驗。目前，專任教師全部為研究生學歷，有教授1人，副教授3人，講師3人，3名教師具有6年以上企業、事業單位工作經驗，課程教學團隊成員均為“雙師型”教師；在2020年由教育部組織的“‘雙師型’教師隊伍建設典型經驗與優秀案例”推廣活動中，團隊教師中有1人成功入選。經教育部組織專家評審，教學團隊成員全部參與了2021年度國家級職業院校教師教學創新團隊申請，并獲批立項建設；有2名團隊教師參與全國職業教育教師教學能力比賽獲得三等獎；參與本課程校企合作的經驗被評為上海市松江區職教集團校企合作典型案例。通過具體的改革措施，團隊教師的模塊化教學設計實施能力、課程標準開發能力、教學評價能力、團隊協作能力和信息技術應用能力顯著提升。

2.3 適時調整“基因工程”課程教學目標

生物產業是21世紀創新最為活躍、影響最為深遠的新興產業，是我國戰略性新興產業的主攻方向。在我國新經濟和技術發展階段，要求人才培養目標要符合職業教育的初心，即堅持服務導向和就業導向，對接職業人才標準，從需求中來，到應用中去。因此，課程教學團隊深入調研分析基因工程技術領域的新需求，分析知識、能力和素質需要，科學合理確定“基因工程”課程教學目標。

2.4 優化課程內容，構建任務引領課程體系

在課程教學過程中，要遵循職業教育規律和學生身心發展規律，合理安排“基因工程”課程教學內容。為了使課程教學內容與基因工程領域各崗位所需的知識和技能對接，使學生學以致用，我院教學團隊對最近兩年入校招聘的50家用人單位所需的工作崗位和對人才的職業素養要求進行了調研。這50家用人單位中共有基因工程相關崗位107個，對107個工作崗位的工作任務進行分析，梳理對技術技能人才素質、知識和能力的需求，歸納出21個典型的學習任務和20個職業素養，形成7個教學模塊。教師在教學過程中，要注意引導學生關注基因工程領域的新理論、新發現、新技能和新方法，并及時引入“基因工程”課堂，提高學生對學術前沿問題的興趣。基因工程技術的應用性決定了教師在教學過程中要強化實踐教學，培養學生對理論知識的應用能力和解決實際問題的能力。“基因工程”課程的實踐教學主要為重復性實驗，目的在于鞏固課程的理論知識，鍛煉學生的操作技能。這種類型的實踐教學存在一定弊端，它限制了學生的創新思維，因此，要將“創新意識和創新能力”訓練引入課程教學。在教師的指導下，學生自主選題，完成創新性研究設計、研究條件準備、項目實施和研究報告撰寫等工作。通過這一過程的訓練，學生不僅完成了一次完整的小型科研項目，而且將基因工程理論知識貫穿于項目的始終，進行探究式學習，做到了知識活學活用。創新意識和創新能力訓練項目是課程實驗實訓內容的有效補充，是基因工程專業課程實踐教學的延伸，有利于提升學生實踐能力，培養學生的創新意識和創新能力。具體教學模塊和學習任務見表1，職業素養見表2。

表1 “基因工程”課程學習模塊及學習任務

表2 基因工程領域職業素養

2.5 改革教學方法，提升學生創新能力

創新能力并不是與生俱來的，而是可以通過后天培養的。創新創業人才培養最重要的是培養學生的創新意識和能力。“基因工程”課程采用線上線下混合式教學，將教學課件、實驗視頻、習題等上傳到智慧職教平臺；學生利用智慧職教平臺進行課前預習和課后復習，以學生自學為主。教師充分利用課中時間進行問題解答和重點、難點講解，培養學生創新意識和創新能力。杰夫·戴爾等在著作《創新者的基因》一書中指出，創新者應具備發現和執行兩項技能[5]。教師要在“基因工程”課程教學過程中，專門針對學生的發現和執行兩項技能進行訓練，具體教學方法如下：

2.5.1 發現技能培養

杰夫·戴爾等在《創新者的基因》一書中指出，創新者的發現技能包括聯系、提問、觀察、交際和實驗五項技能[5]。因此，在“基因工程”課程教學過程中，要針對這五項發現技能進行訓練。

(1)聯系技能培養

美國蘋果公司創始人史蒂夫·喬布斯說過，創造力就是關聯事物的能力。針對學生的聯系技能的培養方法有：

①在“基因工程”課堂上完成一個知識點的學習后，利用智慧職教平臺發布頭腦風暴，每個人提交此刻的想法、想到的事物、服務或技術。在下一個頭腦風暴中請同學們將上述想法、想到的物體、服務或技術與該知識點建立某種聯系，以促進對知識點的理解和記憶，并以此來鍛煉學生的聯系技能(見表3)。

表3 聯系技能訓練舉例(事物關聯)

②在智慧職教平臺發布課后作業，學生利用課余時間查閱國內外知名生物公司的資料，并在課上匯報。將不同的公司兩兩隨機組合，然后進行創造性頭腦風暴，想象如果這兩家公司合作或合并，會有哪些新產品、新服務或新技術。

③針對現有的基因工程產品、技術或服務提出假設(或類比)。例如：可以按照以下格式對現有的產品、技術和服務提出假設：

如果……，就可以……，這樣做會使產品/技術/服務等產生……的新特性或新優勢(見表4)。

表4 聯系技能訓練舉例(創新產品特性)

④SCAMPER思考法。在講述各種載體構建時，利用艾利克斯·奧斯本和鮑伯·艾伯樂提出的SCAMPER思考法[5]，引導學生對現有質粒載體進行改造，以完成載體構建，獲得新載體。以各種類型的載體構建為例，填寫表5。

表5 SCAMPER思考法訓練

(2)提問技能培養

培養學生的提問思維和意識，將對理論陳述轉化為提問。在進行“基因工程”實踐技能練習時，針對操作過程中的關鍵環節先通過提出“是什么”的問題，讓學生了解產品、技術或服務的現狀；再通過提出“為什么要……”“為什么不……”“如果……，會怎么樣”等問題，尋找其他可能性，獲得重要的見解，找出問題的解決方案。提問技巧如下：利用問題風暴法，針對課程重點和難點提出問題，并寫在題板上，只提問題不需回答；最后找出最重要或最具有啟發性的問題，將它列為首要問題；學生分組討論，總結匯報，鍛煉學生的提問技能(見表6)。

表6 提問技能訓練舉例

(3)觀察技能培養

觀察是認識事物的基礎，也是獲得新發明和新發現的基本手段，而發明和發現屬于創新的范疇。培養學生的觀察技能同樣也是培養創新能力的手段，具體方法有兩種：第一，在日常教學過程中，在觀看教師提供的實驗視頻時，鼓勵學生大膽思考，提出可行的新的實驗方法；第二，教師在智慧職教平臺發布討論，請學生對現有的某一款基因工程產品仔細研究，尋找改進點，形成更好的“產品”。例如：某生物公司質粒提取試劑盒中的一個試劑暴露在空氣中時間過長會影響該試劑的細胞裂解能力，請學生提出解決的辦法。

(4)交際技能培養

鼓勵學生跳出常規思維方式，突破自己的專業限制，與其他課程(專業)的老師和學生交往，進行跨學科交流，開闊視野。嘗試將其他學科(專業)或領域的知識和技能應用到基因工程領域。

(5)實驗技能培養

實驗正式開始前，學生要在課前在智慧職教平臺觀看實驗視頻，完成教師發布的任務后，在課中完成實驗。“基因工程”課程實驗實訓內容見表7；同時鼓勵學生開展一些基因工程的小實驗，在教師指導與檢查下完成。

表7 “基因工程”課程實驗實訓表

2.5.2 執行技能培養

杰夫·戴爾等在《創新者的基因》一書中還指出，創新者還需具有較強的執行技能。執行技能包括分析、計劃、細節化實施和紀律化管理[5]。為此，在“基因工程”課程教學過程中增加了學生執行技能的訓練，即基因工程新產品的設計開發。在此過程中，學生自主選擇、設計和開發基因工程產品，教師只負責指導、答疑；以此促進學生自主開展研究性學習，充分發揮學生主觀能動性，調動學生科研的積極性，提高學生發現問題和解決問題的能力，激發創新靈感，培養學生的批判性和創造性思維。

(1)分組

學生自由組合，每組4～5人，提醒學生注意組員間能力互補，合理搭配。各小組采用組長負責制，由組長給組員分工，并監督、檢查工作，定期向教師匯報小組工作進展。

(2)尋找待開發、待改進的基因工程產品

創新項目不同于課程內容中的實驗實訓，需要學生自主選擇和開發小型創新課題，以學生為中心進行設計和開展研究。這一步讓高職學生獨立完成是非常困難的，因此設置了題為“某基因的克隆與表達”框架。學生據此尋找待開發、待改進的基因工程產品。尋找的途徑可以是互聯網，可以是自己或身邊人遇到的問題，也可以是專業領域中的問題，或向專家了解該領域或行業急需解決的問題[3]。

(3)形成產品開發與改進方案

確定創新項目后，在教師指導下，學生查閱文獻，小組進行“頭腦風暴”，研究制定產品開發和改進策略。結合“基因工程”課程的知識和技術，將這些方法或策略轉化為更詳細、更具實用性的解決方案，以及具體的產品開發或改進方案。方案內容包括：目標蛋白質的分子量、氨基酸序列組成和結構、編碼目標蛋白的基因序列、PCR擴增引物設計與合成、目的基因PCR擴增方法、基因克隆方法，以及基因表達和純化方法等。

(4)項目實施

形成具體的產品開發或改進方案后，學生進入項目實施階段。學生利用課余時間在“基因工程”課程學習期間完成。教師對學生項目的實施過程進行指導和監督，引導學生自主解決實施過程中遇到的問題，使創新項目可以順利開展。

(5)評估和打分

每個小組定期對項目進展情況進行討論和匯報，并作為過程性評價的一部分，計入課程總成績。

2.6 改進教學評價方法

考核評價不僅可以用來檢查學生的學習效果，也是引導學生學習的指揮棒。科學合理又靈活多樣的考核評價方式，可激勵和促進學生學習，促進學生運用所學知識分析、解決問題并進行創造性思考。“基因工程”課程采用形成性評價與終結性評價相結合的方式進行考核。從課程開始到結束，每次課的課前、課中和課后環節都被納入形成性評價，形成性評價貫穿教學過程的始終，以此引導學生自主學習。教師可以實時跟蹤學生的學習狀況，及時發現教學過程出現的問題，并予以解決和糾正。課前評價包括課件預習、課前作業、討論和問卷調查等。課中評價包括課上作業、測驗、簽到、頭腦風暴、討論、提問、實驗操作、實驗報告、創新創業能力評價及素養考評等。這些都按一定比例計入總成績，以促使每個學生都能主動參與學習全過程。創新意識和創新能力評價在課中進行的發現技能和執行技能培養過程中完成。依據學生的創新項目選題、實施方案設計、項目實施情況和項目成果實施考核，突出了對學生發現、分析、解決實際問題能力的考核。素養評價主要針對表2中所列的素養項目進行，其中每項素養滿分5分，共100分。終結性評價包括理論考核和操作技能考核：理論考核是從基因工程題庫中隨機出題進行線上考核，操作技能考核是針對基因工程操作中的重要實踐技能進行考核，如移液器的使用和瓊脂糖核酸電泳技術。形成性評價和終結性評價中各項評價內容權重見表8。此外，評價的主體除了教師，還增加了學生自評和互評環節，讓學生積極參與評價，充分體現了學生是教學過程中的中心，發揮了評價的激勵作用。

表8 課程評價內容及權重分配表

3 結語

為了更好地貫徹《國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，培養學生的批判性思維和創造性思維，激發創新創業靈感，文章提出在學校開設創新創業課程的基礎上，將創新意識和創新能力培養融入“基因工程”課程教學。通過更新教學理念、加強師資隊伍建設、調整教學目標、優化教學內容、改革教學方法和改進考核評價方法等一系列措施，在實踐教學過程中取得了顯著成效，有效改善了創新創業教育課程與專業課之間聯系不緊密、學生缺乏實質性創新創業鍛煉的問題[6]。

第一課堂是教育教學的主陣地，是師生之間接觸最多、互動最頻繁、影響最深遠的場所[7]。因此，為了充分有效利用第一課堂，“基因工程”課程采用線上、線下混合式教學模式，改善了傳統的以教師為主的課堂教學過程中，學生過度依賴教師的現狀；提高了學生的學習主動性，激發了學生對基因工程的好奇心和探索欲望，學生綜合素質得到提高，創新意識和能力得到培養。通過美國普林斯頓創造才能研究公司總經理、心理學家尤金·勞德賽設計的尤金創造力自陳量表測試，藥品生物技術專業2019級兩個班級學生的創新能力分值分別從課程開始時的51.4分和53.4分提高到課程結束后的54.3分和55.7分，說明將大學生的創新創業教育融入專業課的課堂教學，能有效提高大學生創新創業能力。