生物技术专业实践教学模式与实践

关键词:POPBL;生物技术;实践教学;创新人才培养;应用型人才

摘要:POPBL(problem－orientedandproject－basedlearning)实践教学模式以问题为向导、项目为基础，适合于融入实践性比较强的生物技术专业应用型人才培养中，助推大学生创新思维、创新意识和创新能力的培养。笔者根据生物技术专业特点，提出了POPBL实践教学模式设想，探索了专业模式构建及其保障机制，建立了一种生物技术专业开放式实验教学模式。

党的十明确提出，科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置;强调要坚持走中国特色自主创新道路，实施创新驱动发展战略。加强应用型与创新型生物技术人才的培养亦是生物技术学科发展及行业发展的需要，如何培养出适应社会发展需求且能搜索运用知识、能把握科技发展趋势、能实施创新驱动发展的应用型人才呢?这需要高校结合当前形势，在大数据视阈下探索新的实践教学模式，以解决大学生知识结构与企业发展需求脱节的问题。笔者针对生物技术专业的特点，提出基于以问题为向导、项目为基础(problem－orientedandproject－basedlearning，POP-BL)的实践教学模式，从实践教学目标、教学内容、教学方法、教学资源和教学评价等方面进行思考。

1POPBL实践教学模式的涵义

POPBL的教学模式是著名的丹麦奥尔堡教学模式，1969年由美国的神经病学教授Barrows首创，被众多国家和国际教育评审组织认为是“以学生为中心”的教育模式的典范［1－2］。它强调激发学生主动学习的原动力，设计真实性任务，并把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，将学习与项目化任务或问题挂钩，使学习者投入到问题解决过程中，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。已有教研成果证明，POPBL教学模式在培养大学生的综合实践能力方面起到了极其重要的作用，尤其在学生项目与人员管理、团队沟通与合作、自主学习与创新、业务知识、职业认同感、社会责任感等能力和素质的养成方面表现突出［3］。

2生物技术专业POPBL实践教学模式的设想

基于实施创新驱动发展战略，提升我国生物企业的国际竞争新优势，增强发展的长期动力考虑，生物技术专业应该为企业储备创新性人才。POPBL实践教学模式有利于校内实验课程及校外实践教学环节的有机整合，优化教学资源配置，合理设计教学流程，有效制订教学质量评价标准，充分发挥学校的主动性、创新性，激发学生的求知欲望。生物技术专业人才培养既要满足学科发展需要，又要满足企业岗位需求。这样就要求学校在制订人才培养方案时应深入企业，了解企业岗位对知识结果及岗位技能的需求，科学设置课程体系，搭建合理的实践教学平台，应用POPBL实践教学模式，设计知识结构全面的项目或者课题，帮助学生带着问题去学习、去探索，总体思路见图1．

3生物技术专业POPBL实践教学模式的构建

根据学校的办学定位和生物技术专业人才培养目标，笔者认为，应该强调生物学科的知识互通，搭建学科专业群，构建课程群平台，突破课程界限及校内外教学资源界限，系统化设计、整体化推进，形成“产、学、研一体化、项目化与模块化相结合、技术研发与成果转化互补”的新型实践教学体系。该体系有助于培养学生的动手能力、沟通能力、创新创业能力和社会适应能力，生物技术专业POPBL实践教学模式及项目体系见图2。

3．1资源融合共享

在人才培养方案中实验课程体系、校内实训教学体系及校外实训体系相互交集、相互包含，充分定位，整合资源。大学生可以在校内外实践教学过程中发现问题、提出课题，利用校内实验平台的仪器设备进行探索研究，校外企业可以为大学生提供科研成果转化或技术工艺验证平台。

3．2突破学科界限

课程是根据学科设置的，突破学科界限的同时也突破了课程界限。教师应综合学科知识，分层次、分类别设计实践项目，让学生根据自己的兴趣爱好及学科知识水平，自由分组、自由选择，从而帮助学生提升科学素养及科研能力。

3．3协同创新驱动

不管是参与教师科研项目还是学生自己完成实践教学项目，都是在教师指导下完成的，导学与协作相结合。学生在教师的带领下梳理自己的知识结构，查阅资料，建立知识构架，提出问题，设计实验流程，逐个解决在研究过程中出现的技术问题，完善技术参数。以项目引导学生逐步探索问题内涵，提高学生的求新意识、独立思考能力和开拓精神。

3．4职业技能提升

从图2可见:大学生经过多个实践项目的训练及科研项目的研究，经历了完成项目的系统设计，完善各个实践环节，协调多方资源，基本建立起了包括基本综合能力、职业技能、创新创业能力等生物技术专业能力结构体系［4］，满足了学生就业创业的岗位需求。

4POPBL实践教学模式的应用实例

POPBL实践教学模式是从问题提出开始，学生带着问题学习，培养学生解决问题的兴趣，帮助学生变被动学习为积极主动参与和探索［5］。生物技术专业课程体系以植物生物学、动物生物学、生物化学、遗传学、微生物学等课程为基础，逐步深入建立系统的课程体系。在专业基础课及专业课程中的分子生物学、细胞生物学、发酵工程、基因工程、生物技术制药、生物工程下游技术等课程及实验的知识体系，有部分内容重复，如何突出侧重点?以项目、问题为基础的POPBL实践教学模式能够有效解决。例如设计“FGF2基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达”作为专业实验课项目，引导学生进行进一步思考，延伸出一系列问题。项目本身的问题设置:1)研究对象的哪个组织FGF2mRNA含量最高?2)基因mRNA如何提取?3)基因克隆有哪些步骤?应该注意哪些细节?4)引物如何设计?5)基因序列如何分析?6)怎么样构建表达载体?等等。项目延伸出的问题设置:1)如何购买实验材料及试剂?2)如何联系试剂公司?如何报账?3)引物设计及基因序列分析应该选用哪个软件?4)在项目研究过程中出现的技术问题如何寻求解决?5)FGF2基因在生物体内具有哪些功能?6)FGF2基因如何调控生长发育?等等。该项目包含了分子生物学、基因工程等多门课程的知识点。学生在解决上述问题的过程中要对项目进行质疑、判断、比较、选择及分析、综合、概括等。通过这些认识活动就形成了多种思维和认知方式，获取问题的解决办法，这也是学生辩证思维逐步形成、能力不断提高的过程。

5POPBL实践教学模式的保障机制

5．1建设“双师型”实践教学师资队伍

实践教学体系的构建与实施对实践教学师资队伍提出了更高的要求，既要懂理论，又要会技能。这样就要保证有足够数量的“双师双能型”实践教学师资队伍，特别是科研一线或企业一线的专家。由于POPBL实践教学模式激发了大学生自主学习原动力，所以学生会带着很多具体问题或者生产一线的问题进入课堂，这就要求专业教师应该为“双师型”，甚至是行家里手，这样才能更好地解决学生的问题。

5．2构建“链条式”实践教学体系

构建以生物技术专业核心课程为中心的实验实训课程群，包括动物生物学实验、植物学实验、生物化学实验、分子生物学实验、细胞生物学实验、基因工程实训、教师科研项目体系、校内综合模拟实训、实习(创业)实践等。在实际教学中形成了“基础实验/实训—专业实验/实训—综合实验/实训—创新实验/实训”的教学流程。按照完成生物技术产业发展和生物工程项目实施过程，借鉴CDIO(conceive、design、implement、oper-ate)工程教育思想，将认知见习、社会实践、社会调查、课程实习、毕业设计、毕业实习等实践教学环节与实际生产、服务技术紧密结合，构建“实验基本技能基础实验能力专业实验能力综合应用能力应用创新能力”分步能力培养的“链条式”实践教学体系。

5．3建立大学生参与科学研究的机制

本科生参与科学研究是有效提高其能力、素质和水平的一个重要实践教学环节。本科生参与科学研究主要有两种模式:一种是学生融入教师的科研团队，在教师的指导下担任其中部分研究工作;另一种是学生参与生物企业的产品开发，通过生产实践发现问题、提出问题，再由学生根据自己的研究兴趣及企业需求，设计研究课题和项目研究方案，经过学校评审给予一定的经费资助。应用型本科院校应该关注学生的岗位能力和技术创新，在项目管理、经费资助、学分认可等各方面制订出有效的激励政策和管理措施。

5．4完善校内教学平台的开发机制

实验室作为校内主要的实践教学平台，是高校开展人才培养、科学研究、知识创新的重要基地，是提高教育教学质量、提升人才培养水平的重要平台［6］。以重庆文理学院的生物技术专业为例，支持平台有重庆市特色植物种苗工程技术研究中心、重庆高校园林花卉工程中心、特色植物产业协同创新中心、市级生物实验教学示范中心、国家大学生校外实践教育基地、国家科技特派员创业基地等，而如何完善面向本科生的开放机制是关键。所有仪器设备集中统一管理，结合“双导师”制，实行网络化预约和无节假日的24h开放模式，根据大学生实验创新计划项目设立学生科研训练项目，支持本科生导师指导学生开展各类科研创新活动。

6结语

POPBL教学模式立足学生本位，以问题、项目为导向，符合教学内容、教学方式改革需求，有利于精准帮扶。该模式应以实践教学内容改革为中心，突出管理现象问题化、实践内容项目化、科研成果教学化、教学形式情景化［1］，在应用性、操作性比较强的课程中实施。经过项目研究，笔者认为POPBL教学模式能助推生物技术专业应用型人才培养，但应该制订科学的实践教学质量评价标准，建立完善的实践效果评估体系，加强教学成果应用。

参考文献:

［1］黄宇驰，鲍立威．POPBL教学模式在营销终端管理课程的应用［J］．高等工程教育研究(2010增刊):162－164．

［2］张新燕，吕宏兴．PBL教学模式在水力学综合性实验教学中的应用探讨［J］．长春工程学院学报(社会科学版)，2013，14(3):136－138．

［3］童红斌．TF－POPBL高职电子商务课程教学模式研究:以示范建设中网络营销课程教学改革为例［J］．现代教育技术，2013，23(3):118－121．

［4］孙翰昌，朱建勇，杨帆．应用型本科院校生物技术专业建设的思考［J］．重庆文理学院学报(自然科学版)，2009，29(1):99－102．

［5］崔炳权，何震宇，王庆华，等．PBL教学法的研究综述和评价［J］．中国高等医学教育，2009(7):105，118．

［6］教育部高等教育司．高校人才培养模式创新与教学质量监控标准实务全书［M］．北京:高等教育出版社，2016.

作者：孙翰昌 单位：重庆文理学院 林学与生命科学学院