生物技術科研訓練實踐教學研究論文

摘要：針對農業高校生物技術專業本科生專業素質較低的問題，以甘肅農業大學生物技術專業爲例，提出基於大學生科研項目驅動的生物技術專業實踐教學模式，即結合本科生導師制，以學生爲主體，基於教師科研項目驅動進行實踐教學，建立大學生“項目申請→項目實施→項目中期檢查→項目結題報告撰寫及答辯”的大學生科研訓練綜合評價機制。教學實踐證明，該模式對提高農業院校學生專業素質具有良好效果。

關鍵詞：生物技術專業；大學生科研訓練；實踐教學

《中國教育改革和發展綱要》中明確指出：在教育教學中加強實踐環節的教學和訓練，與社會實際工作部門合作培養並促進教學、科研和生產三者的結合與發展，將實踐教學與實踐基地相結合培養社會人才［1］。實踐教學是高等教育的核心［2］，是學生鞏固理論知識，增強動手能力，提升專業素質的有效途徑［3］，優質的實踐教學平臺是實施高效實踐教學的基礎。甘肅農業大學生命科學技術學院組建於2004年，長期以來生物技術專業因實踐教學不紮實導致學生考研複試成績差、就業率低，無法達到適應社會需求的高素質人才培養目標。大學生科研訓練計劃［4］是爲適應高等學校教育教學改革，根據學校人才培養目標要求，提倡學生自主學習、自主創新，提高學生的創新意識和創新能力，造就出符合時代要求的高素質創新型人才而制定的一項教學改革措施［5］，是培養學生綜合運用所學知識解決實際問題和進行知識創新的主要途徑，是實現教學、科研與社會實踐相結合的訓練過程。本專業課程組結合生物技術專業人才培養目標及農業院校課程特點，提出基於科研項目驅動的生物技術專業大學生科研訓練教學模式，即以學生爲主體，結合本科生導師制基於教師科研項目驅動而進行教學，建立大學生“項目申請→項目實施→項目中期檢查→項目結題報告撰寫及答辯”的大學生科研訓練綜合評價機制。教學實踐證明，該模式對提高農業院校學生專業素質具有良好效果，可供相關院校借鑑。

1、生物技術專業傳統實踐教學中存在的問題

生物技術專業實踐操作性強，傳統實踐教學存在諸多問題，主要有以下幾個方面：

1．1課程實驗教學內容滯後

生命科學發展日新月異，生物技術方法更新迅速，課程實驗教材經過編寫出版等過程，作爲教材使用時通常內容滯後，不能緊跟生物技術領域的快速發展。因此，課程實驗內容僅僅是以學生了解某種實驗技術或對某個理論進行實驗驗證爲出發點，通常是一些基本方法及常用技術，如DNA的提取、ＲNA的提取等，各個實驗孤立，這些實驗雖然可培養學生動手能力，是學生實踐教學中必須掌握的技能，但是學生在操作時通常是機械地按照實驗步驟操作，缺乏對知識系統理解和整體認識及創新性，不能提高學生思考問題的能力。

1．2學生不能獲得理想的實驗結果

生物技術課程實驗通常是以班級爲單位進行開設，每個大組爲30人，每小組2人，每次實驗爲2－4個學時。分子生物學、基因工程等實驗技術對操作環境要求較高，且要求操作者具有分子實驗操作的經驗纔可獲得實驗結果。如植物組織ＲNA提取實驗，如果提取環境人數較多，則環境中存在大量ＲNA酶會將ＲNA降解，即使有經驗的操作者使用高效的試劑盒也無法提取ＲNA，我們曾嘗試將該實驗的大組人數降至10人，每小組爲1人，但因學生在實驗操作時無經驗仍無法得到實驗結果，學生在辛苦4小時後卻得不到實驗結果，大大降低了學生做實驗的興趣，且無法掌握該基本技能。使得實驗只是趨於形式，而無法提升學生實踐技能。分子實驗通常都是微觀實驗，要達到提升實踐技能的目的必須重複多次，才能在失敗中總結經驗獲得成功，本科生人數衆多與有限實驗資源之間的矛盾無法做到使每位學生的實驗技能都得到提升。

1．3部分理論內容無相應實驗課程開設

生物技術專業專業課理論知識抽象，學生普遍的學習方法是死記硬背，其原因是部分理論知識並無相應的實驗課開設，導致學生不能完全理解應用理論知識，只能通過強行記憶應付考試，例如基因工程課程中理論課講述了分子雜交Southern雜交的方法及應用，但是課程實驗中受經費及實驗條件限制無法開設該實驗，學生無法真正理解其過程和技能，即便獲得高分數，但並未掌握其方法。導致考研時初試成績雖高，但因複試成績低不被錄取，嚴重打擊了本專業學生的學習積極性。

1．4實踐教學經費不足、無優質實踐教學平臺

本科生人數多，所需實驗試劑、耗材及器具用量大，且無實踐經驗，實驗操作浪費大，加之生物技術實驗所需試劑耗材費用昂貴，實驗設備精密且價格貴，使得生物技術專業本科生的實踐教學花費很大，因此本專業實驗課開設花費較農業院校其他專業高很多，實踐教學下撥經費的不足嚴重製約了該專業實踐教學的實施。另外，雖然近年來教學實驗場所面積增大，但用於實驗教學的儀器明顯不足，實踐課中學生需要排隊等待儀器使用，不能給學生提供優質的實驗平臺。近年來，學校鼓勵學生申請大學生科研訓練項目，以期通過大學生科研訓練項目提高學生實際操作技能，這在一定程度上提高了學生對科學研究的認識，但是因爲每個項目3－5個學生，每年的研究經費共計800元，科研訓練小組利用800元只能設計一些簡單的小實驗，如種子發芽實驗等，在實驗過程中無法達到提高每位學生實際操作能力的目的，學生實施科研訓練只是以獲得1個學分爲最終目的，背離了學校設置科研訓練的真正意義。

1．5實踐教學基地無法有效支持實踐教學

近年來，雖然建立了多個教學實踐基地，但現有的教學實踐基地均爲與小型企業聯合而建，生物技術企業考慮到自身企業效益無法提供大量學生親自操作實踐的機會，本科生在實踐教學基地通常是走馬觀花，只能進行認知而非實際操作，並未提升操作技能。綜合上述原因，現有生物技術專業實踐教學模式培養的學生專業素質低，不能達到應用型、創新型人才培養目標，學生考研和就業受阻，畢業時部分學生怨聲載道，並將這種不良情緒傳染給低年級學生，形成不良學風，嚴重影響了本專業學科發展，因此生物技術專業實踐教學改革已刻不容緩、勢在必行。

2、基於科研項目驅動的大學生科研訓練教學模式實踐

就此現狀，短期內獲得大量的教學實踐經費滿足學生需求無法實現。基於以上原因，本專業課程組依託教師科研項目，結合本科生導師制，提出基於科研項目驅動的生物技術專業大學生科研訓練教學模式。教師科研項目所用實驗方法和技術通常和生物技術發展與時俱進，具有較爲先進的技術手段，且經費相對充裕，實驗儀器充足，實驗平臺完善，將教師科研與學生實踐教學相結合則可以填補實踐教學中的不足，有效提升學生專業素質。2012年開始課程組老師開始嘗試此種實踐教學方法，2015年正式啓動該種實踐教學模式即以學生爲主體，結合本科生導師制，依託導師科研項目，指導大學生獨立完成大學生科研訓練項目過程：“項目申報→項目實施→項目中期檢查→項目結題報告撰寫及答辯”。其過程主要有以下幾個方面：

（1）每位課程組教師指導二年級3－5名本科生，即本科生導師制，指導教師依託自己的科研項目，讓本科生參加導師科研課題組的會議及學術報告，協助導師所帶研究生進行實驗操作，半年之後，學生對科學研究有深度認知。

（2）學生根據導師科研項目內容，及前期認知，查詢整理文獻，結合自身知識系統尋找感興趣的科學問題，與導師及研究生討論確定研究內容，該3－5名本科生爲一個小科研團隊撰寫“大學生科研訓練計劃項目申報書”。

（3）進入三年級，該團隊在教師科研平臺實施“大學生科研訓練計劃項目”，團隊成員各有分工、互相合作，期間和導師及研究生積極討論項目實施中遇到的問題，同時參與導師科研團隊的學術活動，在此過程中學生爲得到理想的實驗結果需要不斷地重複實驗，例如植物ＲNA提取，雖然課程實驗中已開設，但是學生並沒有機會重複多次提升技能獲得結果，並未掌握具體技能，而在科研訓練過程中，學生必須獲得高質量的植物ＲNA才能繼續後續的cDNA合成及PCＲ擴增，因此學生通常在第一次提取失敗後和研究生溝通交流吸取經驗再重複實驗，失敗多次後最終獲得成功，在這個過程中學生真正掌握了該實驗技能。

（4）在導師指導下總結階段性研究結果，撰寫項目“中期報告”，製作中期答辯幻燈片，進行中期答辯，傳統的教學模式下本科生雖然開設科技論文撰寫課程，但是該課程只是進行理論講述，學生雖然掌握了科技文章的組成部分及寫作方法，但幾乎沒有實戰經驗，而在此科研訓練過程中學生根據自己的研究目的和結果撰寫科技報告，是一次有效的訓練。

（5）根據中期答辯專家建議進一步完善實驗，獲得實驗結果。

（6）在導師指導下利用統計方法分析實驗數據，撰寫結題報告，製作答辯幻燈片，進行結題答辯，傳統教學模式中已開設實驗統計方法課程，學生對實驗統計及計算方法已有掌握，但是並未做到真正應用，而科研訓練的數據分析過程需要分析大量數據，應用各種統計分析軟件，是對實驗統計方法的有效應用，加強了學生對數學統計方法的掌握。

整個科研訓練過程是在導師的指導下學生自主完成，教師啓發引導學生獨立進行工作，發揮學生的主動創造精神，在這個過程中學生掌握了科學研究的流程，同時學習了科研申報書、中期報告和結題報告的撰寫方法，另外通過中期和結題2次彙報答辯使學生掌握了製作科研幻燈片的方法、鍛鍊了語言表達能力及個人展示能力，掌握了數學統計方法在具體科研實踐中的應用，最重要的是學生依靠導師科研項目經費資助及藉助科研平臺進行了一年多的具體實踐，充分有效地提升了自身專業素質，在此過程中，部分學生還將實驗結果發表，激發了濃厚的學習興趣和熱情，爲今後攻讀研究生和就業打下了良好基礎。

3、改革後的實踐教學效

果經過5年的實踐，基於科研項目驅動的生物技術類大學生科研訓練實踐教學模式取得了顯著成果，具體體現在以下幾個方面：

3．1學生專業素質提升

與單純進行大學生科研訓練項目的學生相比，依託教師科研項目的大學生科研訓練項目研究內容充實，學生參與實踐的時間長，使用各種精密儀器技能嫺熟，各項實驗技能完全掌握，能熟練運用所學理論知識解決實際問題，邏輯思維能力得到提升，實驗結果可靠，且具有一定的理論價值及實際意義。部分項目結題後，學生髮表了科技論文，獲得“挑戰杯”大賽等獎項，激發了學生從事科研工作的興趣。在做畢業實習論文時，這部分學生通常能快速高質量地完成畢業論文，其畢業論文常常被評爲校級優秀論文。

3．2學生考研率提高

和未參加大學生科研訓練的學生相比，參與教師科研的學生在研究生複試時表現較佳，複試成績高。2012年以前，學生在報考外校研究生尤其是211及985高校時，雖然取得了較好的初試成績，但是在複試筆試時遇到的一些具體實踐操作題目，學生無從答起，在面試時部分學生語言表達能力弱、自信心不足，對生物技術相關的實踐操作不清楚，導致複試成績低而最終不能被錄取，嚴重打擊了學生學習的積極性，並且給低年級學生帶來消極影響。通過教師科研項目驅動下的大學生科研訓練實踐教學模式的實施，學生在複試時自信心明顯增加，針對複試時的各種實驗實踐操作問題能清楚回答，面試時能展現出較爲敏捷的科研思維，複試成績高，部分同學即使初試成績不是很高，而因有較強的實踐經驗也被211、985高校及中科院研究生院錄取，給低年級學生樹立了信心，學習風氣明顯改善，形成了良性循環。

3．3學生就業率增加

本課程組教師指導的學生近兩年就業率達到100%，未考取研究生的學生均全部就業。通過長期紮實的科研訓練，學生專業素質提升，在就業面試時獲得較好的成績，在工作實習期間能較快適應工作要求，用人單位較滿意，爲學校樹立了良好的形象，爲低年級學生開拓了更爲廣闊的就業機會。

3．4有助於學生心理健康發展

學生在參與教師科研、完成大學生科研訓練的過程中，是以3－5人爲一組的團隊形式進行的，學生需要和導師、研究生、團隊成員間互相交流，實驗實施在課後進行，充分佔用了學生課餘時間。自實施該模式以來，學生課後沉迷於網絡遊戲的現象減少，和導師交流的次數明顯增多，導師可及時關注學生思想變化進行教導，和研究生及同學討論實驗的次數增多，參加學術交流的機會增加，語言表達能力及個人展示能力均有所提升，學生自信心增強，社會交往能力加強，和導師及同學均建立了良好的`關係，有助於學生心理健康發展。

3．5有助於學生較早進行職業生涯規劃

在實施該實踐教學模式的過程中，課程組教師和許多大學生交流發現其中普遍存在學生對自身未來規劃迷茫的現象，盲目跟風，其他同學申請科研訓練就申請，其他同學複習考研也就準備考研……，學生並無明確的學習目標，其原因是學生並不知自己的興趣點及特長何在。實施該種實踐教學模式後，大學生能較早地嘗試生物技術科學實驗帶來的成就感及挫敗感，體會科研工作的艱辛，幫助學生較早找到自己的興趣點所在，較早地確定未來考研究生的研究方向及工作方向，科研訓練結束後，長達1－2年的科研薰陶，部分起初抱着混學分心態的學生反而喜歡了生物技術實驗，考取了985高校的研究生，部分起初想考分子生物學研究方向的學生最後改變了想法改爲作物栽培學，也有部分學生經歷了科研訓練後放棄最初的考研計劃決定進入公司實習早日適應工作環境，每位學生在實踐中重新認識自己，較早地對自己未來職業進行規劃。

4、結語

大學生科研訓練是高校生物技術專業實踐教學的重要組成部分，是理論與實踐密切結合的重要手段，而基於教師科研項目驅動的科研訓練實踐則是培養和提高學生實際操作能力、獨立分析與解決問題能力、綜合應用能力、科學研究能力的有效途徑，相對於理論教學與課程實踐課具有更強的實踐性、直觀性、綜合性與創新性，在加強學生的素質教育和培養創新能力方面有着重要的、不可替代的作用。近幾年，在課程組不斷努力下，已形成了有效的科研訓練教學模式，在未來需從以下兩方面進一步提升：（1）課程組承擔科研項目的教師只有6人，爲保證有較高的教學質量，每個教師每年可指導2項大學生科研訓練，即10個學生，因此只有60位學生參與，而本專業二年級和三年級學生爲100餘人，有40%的學生無法參與此種教學模式下的科研訓練，因此建議其他課程組承擔科研項目教師也應用這種模式培養學生，提高學生綜合素質；（2）爲保證這種實踐教學模式的持續性，課程組教師必須每年積極申報各類科研項目，才能保證充足的經費，在完成科學研究的同時達到高素質人才培養的目的。

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