在实施“3+1”实验教学体系的前提下，我们把重点放在培养学生的创新精神和实践能力上。主要通过以下三种途径：(1) 研究创新型实验课程。这是一门独立设课的实验课程，课程内容大多来源于教师科研项目子课题。由于创新实验的内容是每年进行立项和评审，因此保证了课题研究的原创性和新颖性，激发了学生的求知欲和探索积极性。该课程通过教学与科研的互动，实现了科研为教学服务、教学促进科研发展的良好环境。通过课程建设把本科生参与科学研究的活动制度化。2006-2012年共有278名本科生完成创新型实验项目69项(独立设课的项目，不包括含在普通实验课中设立的研究型课题)，完成生物学野外综合实习研究项目64项。(2) 本科生能力提高项目专项课题。采取系内竞争立项的办法，根据人才培养基金经费情况有计划地支持10个项目的研究，每个项目接收4-5名本科生，经费由项目负责人统一管理，按照基金结题方式进行审核。2007年至今已经资助18个项目，近80名本科生参加了子课题项目的研究。(3)本科生科研训练。科研训练是学生在科研实验室参与科研实践的过程，采取4个渠道进行：高年级学生进入科研实验室参与课题研究;参加课外科技活动;到产学研企业基地,参加生物技术研发训练。境外实验室交流与短期科研训练，我们采取“走出去、请进来”的方式，开展本科生国际交流。先后有近200名学生到国(境)外大学进行短期学习或科研训练。先后聘请美国普林斯顿大学、杜克大学、美国冷泉港实验室等校的教授开设“生物学前沿讲座”， 邀请诺贝尔奖获得者讲座并与本科生交流。
实践表明，“3+1”实验教学体系以及3种创新能力培养措施有利于学生掌握实验技能、有利于学生“研究型”学习、有利于培养学生科学思维能力和创新设计能力。人才培养质量明显提高。2006年以来，毕业本科学生读研率达92%，2006-2011年本科生参与发表SCI论文121 篇，论文质量显著提高，获得专利10余项。在国内、外继续读研的学生反映，通过在清华的学习和训练，很快就能适应新岗位的学习和科研工作。2006年以来，17项本科生项目获得学校与北京市挑战杯奖项。21人获得北京市级优秀毕业生。16人先后承担了国家大学生创新计划项目，143人承担了清华大学校级SRT项目。2007-2011年我院本科生5次参加由美国麻省理工学院(MIT)发起的国际基因工程机械设计大赛iGEM)。获得了3金1银1铜的可喜成绩。该比赛目前已经发展成为国际上本科生科技创新和交流的平台，吸引了包括MIT、普林斯顿大学、哈佛大学、剑桥大学、伯克利、斯坦福大学等世界顶尖学府近一百多支队伍参赛。