基于研究的生物工程专业本科课堂教学模式改革初探

摘要：本科教育是高等学校赖以生存的主旋律，21世纪的生物技术发展要求具有适应产业化的生物工程专业人才，结合培养创新型、应用型的生物工程类专业人才的目标，对本科课堂教学进行改革和探索，对同类专业的建设与发展具有一定的借鉴作用和推广应用价值。

关键词：生物工；课堂教学；教学内容；教学方式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）15-0031-03

本科教育是高等学校生存和运行的主旋律，没有了本科教育，也许高校就不复存在了。时下有不少人认为成功的教育等于中国的基础教育加上美国的高等教育。此语看似过于偏颇，但是也从另一个侧面反映了我国的高等学校教育确实存在着严重的问题。从不同的角度我们都可以发现，现在的高校教育中，教学质量存在下滑的问题：本科的教学内容陈旧，无法适应人才的培养和社会的需要；教学方法落后，课堂教学模式比较单一；教师教学过程照本宣科，教学方式死板等。这些问题很大程度上影响了学生学习的主动性和创造性。当前，许多高校都提出改革的口号，推进教育产业化和市场化，从课程设置以及专业设置的角度对教育体制进行改革，也有不少学校在改革中取得了一些成绩。但是，在教学方法特别是课堂教学改革上进展不大[1]。

一、教学改革的指导思想

随着社会的发展和改革的深化，对于高校毕业生来说，就业的压力越来越大。对于生物工程专业来说，现在的高校毕业生普遍存在着动手能力弱、基础知识不扎实、缺乏创新意识、综合能力不强等问题，如何通过高校教育培养学生的创新意识，提高学生的综合能力摆在了每位高校教育工作者的面前。一方面，教师本身的素质高低决定了其是否能够更好地培养学生自主学习的能力，帮助提高学生的实践能力。另一方面，改变陈旧的教学方法，以提高学生的参与度，使更多的学生能够参与到课堂教育中来也是高校教育改革的迫切任务。生物工程专业要求学生有非常强的工程能力和工程意识，如何提高学生的工程创新能力，是值得我们思考的问题。它要寻求一种行之有效的教学方法或教学模式，从微观的角度找到一个突破口，即进行课堂教学改革。通过课堂教学的改革，使教学方式多样化，教学内容更丰富，使所学知识和本学科研究的最新发展以及社会需要紧密结合。作为教学的对象，接受知识的主体，学生能够在课堂中得到更多的发言和思考实践机会，有利于培养学生的学习兴趣和学习实践能力。研究型教学的根本目的在于创新的教学和学习模式为学生的成才和发展服务。因此，通过改革，学生能够切实地参与本学科研究前沿的某一个课题、某一项研究，增强了自我学习能力，提高自身素质，使学生在毕业后能够更快地融入工作环境。

二、课堂教学改革

1.教学内容实用且紧跟学科前沿。科学研究要求科研人员有非常高的创新意识和创新能力，对于生物工程专业这个与创新紧密结合的专业，每一时每一刻都有新的发现、新的方法出现。如何能够将当前学科的发展前沿与基础理论知识有机地结合到一起是我们基于研究型的课堂教学改革的首要任务。跟据目前教学内容进行全面提升，我们采取了注重新和精的原则，及时将本学科的最新研究成果、前沿发展动态引入到课程教学中，提出一些尚未解决的新问题给学生供其思考，借以激发学生的创新思维和创造性学习的能力。作为一名高校的教师，教学是教师的本业也是基础，当今许多高校存在两种不同体制，将科研与教学分开，这是不正确的。高校教师决不能脱离科研而单纯搞教学，单纯搞科研而不参加教学的教师无法将他的研究成果授予学生，而单纯搞教学的教师无法及时地接收该学科发展的前沿动态，无法给学生提供学科前沿进展，只有长期参加科研实践的教师，才能使自己讲课的内容更加贴近实际，更具有前沿性，更加生动，具有独创性和启发性。生物工程是一个与科学研究联系非常紧密的学科，科研不仅可以激发教师的想象力和创造力，还可使教师掌握国内外相关领域的研究动态和研究热点，掌握多种研究方法和先进仪器的使用，培养科学探索精神，从而极大地丰富自己的教学内容。这样学生就可以潜意识地掌握科学研究的方法，养成科学研究的习惯，培养学生科学研究的精神。教师要经常深入工厂，了解生产实际问题，设立研究课题帮助企业提高生产效率。这样，教师在教学中就能够利用生产实践中生动的例子来授课，可大大激发学生的学习兴趣，培养学生解决实际问题的能力[2]。随着现代科学技术的迅猛发展，科学知识是几何级数增长的，这对学生来说压力越来越大。近年来学校在教学的学时上不断地减少，但是课堂的教学内容却与日俱增，因此矛盾越来越突出。尤其是实验性学科，实验课要求有理论课作为支撑。针对理论课教学学时减少、教学内容多的矛盾，我们在教学内容上进行了调整。以加强通识教育、强化基础课程教育为基础，拓宽学生的专业口径，在专业基础课程如生物化学、分子生物学等课程中融入学科前沿理论知识，使学生掌握最前沿的专业基础理论及工程基础理论知识，提高学生的适应能力，增强学生就业的灵活性。通过加强学生的专业基础、工程学基础和基本技能训练，培养基础扎实，可在生物工程、轻工技术与工程、食品科学与工程、生物医药工程、环境工程等众多工程学科专业领域一展身手的创新型生物工程人才。生物工程专业课程中存在许多交叉课程，如生物化学课程中会涵盖部分分子生物学课程内容，发酵工程课程中涵盖微生物课程内容，这就要求教师在教学中注意避免与相关学科课程的重复，节约学时，同时也要注意突出重点，保持知识的系统性和连贯性。一位优秀的教师首先要懂得如何对教学内容进行合理的取舍。另一方面，正是由于各个专业基础课程之间存在不同程度的交叉，要求教师在授课时，注意与不同学科之间知识点的联系，帮助学生将不同课程之间的知识点进行有效地联系，提高学生的学习效率。这样不仅逐渐培养了学生对一门课程知识点的提炼、分析，而且也培养了学生对不同课程之间知识点的归纳、综合能力，也有助于学生对后续课程的学习。

2.课堂教学提倡理论与实践结合。21世纪生物技术迅猛发展，增加了对应用型人才和工程技术人员的大量需求，特别是对生物技术上下游结合、产学研结合的高水平人才的需求。因此，这就要求高校为社会和经济建设发展培养应用型的生物工程专业人才。但是至今为止，大多数生物工程专业毕业的本科生只有理论知识，没有生产实践经验，需要很长一段时间的实践才有真正投入生产。虽然目前我国科学家已经在国际先进技术及生物工程领域有了一席之地，也取得了一系列令人瞩目的成绩，但谈到直接产业化相关的生物技术、生物工程下游技术，中国现阶段的发展水平与国际先进水平相比仍存在很大差距[3]。这一方面与我国的许多科研工作者缺乏工程意识有很大关系，另一方面是因为国内各高等院校生物工程学科的教学和科研条件良莠不齐，教学理念比较落后，教学方式方法无法国际接轨，培养出来的大学生普遍缺乏创新意识，使得我国生物工程产业缺少自主开发核心技术的高端专业人才。根据课程教学改革问卷调查结果显示，95.5%以上的学生倾向于理论与实践相结合的教学方法，希望能走出课堂，走进企业，增加实践动手能力的机会。通过在教学过程中设计不同的层次实践教学以加强学生动手能力，提高学生创新素质。第一层次以验证性实验为主；第二层次以综合性实验为主；第三层次以开放性和创新性实验为主。通过鼓励学生自己申请立项进行实验，侧重培养学生的创新能力，使他们获得从事本学科科学研究的初步能力。通过我校大学生创新计划等各项培养学生创新实践能力的项目，给予学生独立完成或以小团队形式完成某项科学研究项目的机会，锻炼学生实际操作能力和实践能力4]。为培养生物工程基本理论、基础知识扎实，工程意识强、有较强实验技能，能在科研机构、企业以及学校从事科学研究和工作的生物工程高级专门人才，我们不断加强与行业内龙头企业联系，建立校外实践教学基础与实习基地。我校发酵工程优势学科与青岛啤酒集团、百威英博啤酒集团、江苏大富豪啤酒有限公司等共建学生企业实习基地，这些实习基地不仅为学生提供了很好的企业工作环境，而且由于企业本身也有良好的科研环境，如青岛啤酒集团建有国家唯一的啤酒研究国家重点实验室，为学生提供高水平的科研平台，帮助学生将理论与实践很好地结合起来。我院生物工程专业学生尤其是发酵工程专业的学生都有机会到对口企业进行一段时间的实习，得到感性认识，进一步深化其理论知识的学习。学生通过实习，把理论与实践相结合，丰富了专业知识，提高了分析问题和解决问题的能力，积累了工作经验，增强了适应社会的能力，为毕业后从事本专业工作打下了基础。生产实习基地也与学校实现了双赢。同样，教师的理论与实践相结合的能力直接决定了课堂教学质量的高低，应当根据教学体系和课程体系的教学需要培养和引进理工结合的高层次人才。在学科建设经费和学院的支持下，对年轻教师特别是非生物背景或非工科背景的教师进行了全方位的培养，学院先后派出年轻教师50余人次到相关的食品厂、啤酒厂、酶制剂厂等进行实习锻炼和学习。通过这种方式，显著地提高了教师的实践能力，在课堂教学的过程中这些能够非常自然地将理论与实践结合到一起，同时兼顾了本学科的发展前沿和动态，显著地提高了课堂教学的效果。

3.双向交流式课堂教学模式。多年来我国的高校教育基本上都是采用单向型的教学模式，学生“填鸭式”地被动接受知识，虽然有过许多的改革，但都没有从根本上解决这种“灌输式”的课堂教学模式，这与信息化的时代背景下科学技术迅猛发展的趋势极不相称。学生在学校学习的时间是非常短暂的，获得的知识是非常有限的，更多的是要在今后的实际工作中学，到社会大课堂中去学。因此，大学教育中教师一方面要将知识传授给学生，更重要的是培养学生如何主动获取知识的能力。不仅要授之以鱼，更重要的是授之以渔。现在的大学课堂普遍还是采用传统的教学方法，教师讲学生听，同时，由于教学资源的短缺，大多数专业基础课的讲授都采用大班上课的形式，在这种大班上课的课程中，这样灌输式的教学方式会导致绝大部分的学生打瞌睡、上网玩手机。一方面，我们减少了大班上课的课程，将大班分解成小班，在可能的情况下做到小班上课，提高学生的课堂注意力。另一方面，在课堂教学中，采取互动式、研究式的教学模式，教师在课堂上设置提问环节，或是专题讨论等教学手段，有效地调动学生学习的积极性，使学生能够跟随教师的教学思路，引导学生主动思考和学习。教学中，将教师的以教为主转移到学生的以学为主的轨道上来，促进学生学习方式的转变。即变被动接受式学习为主动探究式学习，把学习的主动权交给学生，充分挖掘学生的学习潜能。在教学方式的改革上，我们主要是在一些专业基础课（细胞生物学、生物化学、微生物学、分子生物学）和专业课（发酵工程、生化分离）中大量引入讨论和研究等方式，欢迎学生随时打断教师讲课来提问，活跃课堂气氛，使教学方法生动活泼。充分调动学生学习积极性，精简课程内容，改变在以往教学中唯恐讲不完、讲不全的做法，课堂中尽量讲得少、讲得精，留更多时间给学生课外去学习、研究。改革教学方法，采用学生自学辅导、提问、讨论等方式，将传统的单一灌输式教学改变为灵活多样、注重培养学生自学能力的教学方式，调动学生学习主动性，以取得更好的教学效果。课堂时间有限，因此，根据本学科的特点，在课堂结束之前可先把下一次课要讨论的科学问题在课件上展示，学生分组进行准备，带着问题自主学习教材，查阅文献等相关资料，了解并总结该专题的国内外研究进展、新成果、新热点和发展趋势等，撰写报告，通过电子邮件与教师进行交流。在下一次课堂上，每个小组的学生分别展示本小组学习讨论的结果，并进行各组之间的讨论，培养学生自主学习的能力。当然，这些科学问题需要教师事先精心设计，能够充分体现学习目标，同时锻炼学生的创新能力。通过这种方式使学生从被动学习转变为主动求知，扩大学生的知识面，培养学生的综合能力和自学能力，提高学生的文献检索能力和专业外语水平[5]。在信息技术飞速发展的今天，基本上所有学校都采用了多媒体教学的方式，但这也只能满足有限的课堂教学的需求。网络课堂成为了一种新型的课堂教学方式。借助于网络，学生与教师的交流更方便、更流畅。尤其是在一些需要实际操作的课程中，例如科技文献阅读课程，该课程是生物工程专业学生非常重要一门的专业课，也是学生以后从事科学研究的必要工具。采用网络教学的方式，教师可以给学生实时展示如何利用网络数据库来查找所需要的文献，同时也能够使学生在课堂中集中精力，提高学习兴趣。另外，网络课程也是网络教学的重要组成部分。网络课程内容非常丰富，涵盖了教学信息展示板块、课程展示板块、课外学习板块、师生互动板块、教学质量评价板块等。通过网络教学、网络讨论、网上答疑、师生信箱、教学评价等手段，增加师生之间的互动，增加了大量的新技术、新成果等资料，弥补课堂教学时间有限的缺点，扩大学生的知识面，大大地提高了教学的效果和质量。

21世纪的生物工程要求高校学生有较高的综合工程能力，在生物技术高速发展的背景下，新技术、新方法和新设备层出不穷，新的研究热点和学科不断涌现。为适应21世纪培养科技型、创新型、应用型生物工程专业人才的要求，在课堂教学中应更多地注重培养学生的理论与实践结合能力，培养学生的科学研究思维，提高学生的实际操作能力以及创新能力。改进教学内容，改革教学模式，推进人才培养与社会生产实践相结合。

参考文献：

[1]吴康宁.教育改革成功的基础[J].教育研究，2012，（1）：25-31.

[2]王正加，斯金平，夏强强，黄华宏.“生物技术概论”通识课程教学方法改革探索与实践[J].中国林业教育，2012，（2）：61-63.

[3]张艺，路福平，骆健美.生物工程特色专业课程建设改革的探索[J].中国轻工教育，2011，（3）：57-58.

[4]黄进勇，王爱萍.以课程体系建设推进“生物工程”专业创新人才培养[J].中国校外教育，2010，（16）：49-50.

[5]刘志强，张大为，李会东，向育君，周建红.生物工程专业建设中教学体系的构建、改革与实践[J].当代教育理论与实践，2010，（2）：66-68.

基金项目：江南大学2011年本科教学改革项目（JGB2011093）

作者简介：王金晶（1985-），女，博士，副教授，目前从事啤酒酿造科学与技术研究及生物工程专业本科教学工作，主要研究方向为啤酒的营养、风味以及啤酒酵母的菌种改良。