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生物制藥本科實驗教學(xué)改革的探索與實踐
【摘要】 根據(jù)生物制藥的學(xué)科特點及人才培養(yǎng)需要，構(gòu)建了驗證性實驗-綜合性實驗-開放、創(chuàng)新性實驗的實驗教學(xué)體系，形成了層次清晰的實驗技能培養(yǎng)模式，其中跨課程綜合性實驗與科研課題設(shè)計是教學(xué)改革的特色項目。通過該教學(xué)模式的實踐，學(xué)生的創(chuàng)新意識、科研素質(zhì)與實踐能力顯著提高，并且在該教學(xué)改革的進一步拓展方面進行了深入探討。
【關(guān)鍵詞】 生物制藥;實驗教學(xué);創(chuàng)新思維;科研素質(zhì)
Abstract:A validating?comprehensive?open and innovative experimentation teaching system and a cultivation mode of layer?distinctive experimentation skills have been constructed according to the features of the biological pharmacy discipline and the needs of the talented personnel cultivation. In which, inter?curriculum comprehensive experimentation and the scientific research task design are the featured items of teaching reform. The innovative consciousness and scientific diathesis have been evidently enhanced through the practice of this teaching mode while the development of the teaching reform has been discussed at the same time.with the actualities in the author?s university.
Key words:biological pharmacy; experimentation teaching; innovative thinking, scientific research diathesis
一、實施背景
生物科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，而生物制藥作為其中應(yīng)用導(dǎo)向較強的領(lǐng)域之一，其實驗教學(xué)的地位更是舉足輕重。通過合適的實驗教學(xué)體系培養(yǎng)適合社會與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的人才，是生物制藥人才培養(yǎng)的重點內(nèi)容[1，2]�；诟咝Ｈ鎸嵤┧刭|(zhì)教育后對創(chuàng)新思維與實踐能力培養(yǎng)的注重，針對我國生物制藥產(chǎn)業(yè)源頭創(chuàng)新能力薄弱、基礎(chǔ)研究落后的客觀現(xiàn)實，我們以學(xué)院總體人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，深化教學(xué)改革，重新構(gòu)建了生物制藥本科實驗教學(xué)體系，其根本目的是突出應(yīng)用理論與技能的系統(tǒng)訓(xùn)練，強調(diào)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)與科研素質(zhì)的塑造。
二、總體思路
根據(jù)專業(yè)課程設(shè)置和人才培養(yǎng)需要，更新了實驗課程體系，確定了實驗教學(xué)的總體思路與規(guī)劃。將實驗教學(xué)設(shè)計成三個層次：第一層次以驗證性實驗為主，主要在專業(yè)基礎(chǔ)課中開設(shè)，確保學(xué)生掌握本專業(yè)的基本實驗技能;第二層次以跨課程的綜合性實驗為主，融合各門專業(yè)課實驗教學(xué)內(nèi)容，重在培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)完整的知識結(jié)構(gòu)和能夠融會貫通地運用各種實驗技能的能力;第三層次以開放性和創(chuàng)新性實驗為主，并要求學(xué)生獨立完成科研課題設(shè)計，主要在選修課及課余時間進行，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的獨立科研能力與創(chuàng)新素質(zhì)。最終形成夯實基礎(chǔ)知識技能-形成綜合應(yīng)用能力-拓展科研創(chuàng)新素質(zhì)的多層次實驗技能培養(yǎng)模式。其中跨課程綜合性實驗及開放創(chuàng)新性實驗是教學(xué)改革的重點內(nèi)容與特色項目。
三、具體內(nèi)容
1.跨課程的基因工程綜合性實驗
通過將相關(guān)專業(yè)課的實驗教學(xué)內(nèi)容的整合和重構(gòu)，從生物制藥首屆學(xué)生(03級)開始，即開設(shè)了跨課程的基因工程綜合性實驗。
在實驗總體設(shè)計上，以完整的基因工程藥物開發(fā)流程為主線，整合了《基因工程》、《發(fā)酵工藝原理》和《生物技術(shù)藥物藥劑與藥代動力學(xué)》的實驗內(nèi)容，并將教學(xué)內(nèi)容分成不同模塊，指定負(fù)責(zé)教師自編實驗教材;從知識點上涵蓋了基因工程上游技術(shù)(包括基因的定位、篩選、克隆、表達、活性及功能的鑒定和分析)與下游技術(shù)(包括發(fā)酵、提取、純化、鑒定分析、凍干等技術(shù))以及藥效、藥理、毒理和安全性評價的基本技能，具有較強的系統(tǒng)性與連貫性;在實驗題材上，將來自生物制藥研究所的T細(xì)胞受體基因治療藥物及重組白介素-18蛋白藥物等成熟研究成果應(yīng)用于教學(xué)，并以其研究過程為例，講解了生物制藥的研究與開發(fā)流程，提升了實驗教學(xué)的學(xué)術(shù)層次，并推動了科研與教學(xué)相互促進;在師資力量方面，由來自理、工、醫(yī)學(xué)等不同背景的教師組成教學(xué)團隊，以發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢;在實驗設(shè)備方面，充分整合了現(xiàn)有教學(xué)資源，并將新購置的流式細(xì)胞儀、蛋白層析系統(tǒng)、毛細(xì)管電泳等先進儀器以不同的方式應(yīng)用于教學(xué)，進一步提高了教學(xué)水平，開闊了學(xué)生的視野;從考核方式上，首先要求學(xué)生嚴(yán)格按照學(xué)術(shù)論文的格式撰寫實驗報告，鍛煉了學(xué)生的科研素養(yǎng)，同時以知識競賽的形式考查了實驗相關(guān)知識與技能，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時鞏固了教學(xué)效果，整個教學(xué)氣氛生動活潑，效果明顯。
2.科研課題設(shè)計
由于選修課具有前瞻性較強的教學(xué)內(nèi)容與靈活機動的教學(xué)形式，目前在選修課《腫瘤生物學(xué)》與《抗體工程》開設(shè)了科研課題設(shè)計。目的是通過全新的教學(xué)模式拓展創(chuàng)新思維，使學(xué)生具備獨立設(shè)計實驗方案和科研課題的能力，整個過程由學(xué)院實行的本科生導(dǎo)師制加以管理與實施。
具體流程如下：首先是準(zhǔn)備階段。主要是由學(xué)生分組自行完成指定教學(xué)內(nèi)容的備課與講授，目的是為課題設(shè)計奠定必要的理論基礎(chǔ)，并由全體本科生導(dǎo)師組成評議組對學(xué)生講課情況做出現(xiàn)場分析和點評。第二階段為選題與標(biāo)書撰寫。在大膽假設(shè)、科學(xué)論證的原則下，學(xué)生提出各自的課題，并與導(dǎo)師討論課題的可行性。定題后，分別完成資料的調(diào)研，研究方案的制定，并嚴(yán)格按照國家自然基金申請書為模板撰寫課題計劃書，最終提交研究方案。第三階段為課題評定階段。由教師對學(xué)生提交的研究計劃進行點評與修改，指導(dǎo)學(xué)生最終完成整個實驗設(shè)計。根據(jù)理論課的授課情況和最終計劃書的水準(zhǔn)評定學(xué)生的成績。對于兼具創(chuàng)新性與可行性的研究計劃，可作為畢業(yè)論文及學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃的藍本。
3.開放、創(chuàng)新性實驗
主要面向三、四年級本科生。目的是充分利用現(xiàn)有教學(xué)資源，為學(xué)生創(chuàng)造良好的創(chuàng)新實踐平臺。學(xué)院實驗中心與研究所的場地及設(shè)備現(xiàn)已全面向?qū)W生開放，并設(shè)立了專門的本科生創(chuàng)新實驗中心。在課題立項方面，首先鼓勵學(xué)生總結(jié)所學(xué)知識技能，凝練自己感興趣的題目，在教師的指導(dǎo)下進行教學(xué)大綱以外的、有一定深度的創(chuàng)新型實驗。此外，鼓勵教師積極申報開放性實驗項目，這些專職教師通�；钴S在教學(xué)的第一線，對教學(xué)重點及學(xué)生的具體知識水平有深入了解，能夠設(shè)計出即合乎學(xué)生實際，又能拓展思維的課題，具有更強的合理性和可行性，然后通過宣傳招募的方式吸收學(xué)生積極參與。
四、主要成果
目前基因工程綜合性實驗共設(shè)128個學(xué)時。經(jīng)過03級與04級的實踐，獲得了初步的經(jīng)驗，鍛煉了師資隊伍，并根據(jù)教學(xué)需要自編了兩版實驗教材。擬經(jīng)過三輪教學(xué)實踐進行規(guī)范，成為學(xué)院實驗教學(xué)的骨干課程與特色項目。在03級綜合性實驗課程結(jié)束之后，我們分實驗設(shè)計、實驗條件、實驗管理、教學(xué)效果幾方面，設(shè)置了二十項指標(biāo)，在全體學(xué)生中進行了匿名問卷調(diào)查。結(jié)果顯示，各項指標(biāo)的滿意率均在90 %以上。學(xué)生普遍反應(yīng);通過綜合性實驗，其專業(yè)知識、實驗技能與科學(xué)思維都有顯著的提高。
在科研課題設(shè)計方面，03級本科生共完成科研課題設(shè)計22項。研究方向涵蓋了基因工程抗體、RNA干擾、重組細(xì)胞因子、抑癌基因等腫瘤治療的前沿領(lǐng)域，學(xué)生的創(chuàng)新思維得到了充分拓展。此外，通過獨立完成課題設(shè)計，還培養(yǎng)了學(xué)生獨立、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，并使其對課題申報的整個過程有了一定認(rèn)識。
在開放性實驗方面，結(jié)合學(xué)院實際情況，制定了完善的生科院實驗室開放實施細(xì)則。教師申請并組織完成開放性實驗項目3項，學(xué)生參與17人次;
接受了以上教學(xué)模式的嚴(yán)格訓(xùn)練后，學(xué)生的創(chuàng)新意識、科研素質(zhì)、實踐能力顯著增強，03級本科生進入實習(xí)后，獲得了實習(xí)基地的一致好評，已成為各基地研發(fā)、生產(chǎn)的骨干力量。以本教學(xué)模式為重要組成部分的教改項目于2007年獲得廣東藥學(xué)院教學(xué)成果二等獎。
五、發(fā)展思路與規(guī)劃
本教學(xué)模式經(jīng)歷了兩年的探索、實踐與總結(jié)。在對實際教學(xué)效果、教師反饋意見進行深入調(diào)查的基礎(chǔ)上，對該模式不斷加以完善，并制定了下一階段的發(fā)展思路與具體措施。
在驗證性實驗層次，將開設(shè)競爭性實驗。目的是加快教學(xué)內(nèi)容更新，減少現(xiàn)有教材中已顯陳舊的實驗內(nèi)容，同時根據(jù)學(xué)院專業(yè)特色及教師專長，增加具有本院特色、切合人才培養(yǎng)需要的實驗項目。具體方案是：各門專業(yè)課在開設(shè)必修的基本實驗、經(jīng)典實驗，確保學(xué)生掌握基本實驗技能的同時，設(shè)置一定比例的機動實驗課時，由各門課程任課教師自主設(shè)計實驗方案，自編實驗講義。首先經(jīng)過試講與預(yù)實驗并由全體任課教師評審，然后向?qū)W生公布各門課程的候選實驗，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)或書面申請方式選擇感興趣的實驗。最終根據(jù)學(xué)生選課結(jié)果，確定開設(shè)的實驗項目。
在綜合性實驗層次，在保證現(xiàn)有基因工程綜合性實驗高質(zhì)量實施的基礎(chǔ)上，進一步提高學(xué)生對生物科學(xué)上下游技術(shù)認(rèn)識的連貫性和綜合運用能力，擬合并《分子生物學(xué)》、《生物信息學(xué)》為一個綜合性實驗，并論證《細(xì)胞生物學(xué)》、《現(xiàn)代遺傳學(xué)》、《細(xì)胞分子免疫學(xué)》三門課程合并為綜合性實驗的可行性。最終實現(xiàn)如下綜合性實驗教學(xué)體系：通過三年級上學(xué)期的分子生物學(xué)綜合性實驗克隆獲得目的基因，在下學(xué)期的基因工程綜合性實驗中進行基因表達產(chǎn)物的活性、產(chǎn)量的檢測，發(fā)酵體系的建立、發(fā)酵工藝的優(yōu)化、提取純化工藝、藥代藥效學(xué)檢測。從而將生物技術(shù)與生物制藥(基因藥物、蛋白藥物)整個過程融會貫通，形成系統(tǒng)、開放的實驗教學(xué)平臺。
在開放、創(chuàng)新性實驗方面，將人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要緊密銜接。針對我國生物制藥產(chǎn)業(yè)下游技術(shù)瓶頸，以開放性實驗為平臺提高對下游技術(shù)的培養(yǎng)力度。擬以學(xué)院籌建的核酸蛋白分離純化中心為基礎(chǔ)，大力拓展與企業(yè)的合作交流，吸引來自企業(yè)的師資力量與橫向課題，將部分課題研究內(nèi)容以開放性實驗的方式由學(xué)生自主設(shè)計完成，并劃撥部分橫向課題經(jīng)費作為開放性實驗基金來源，以進一步推動產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。在吸引企業(yè)力量豐富教學(xué)資源的同時，主動的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，使人才培養(yǎng)符合社會發(fā)展需要，將生物技術(shù)人才的培養(yǎng)基地與新產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)化平臺相互融合，最終成為教育與技術(shù)創(chuàng)新的孵化器[3，4]。
【參考文獻】
[1]彭俊文，蔣銘敏.生物技術(shù)藥物研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及前景[J].生物技術(shù)通訊，2004，15(2)：201.
[2]張蕊，田澎.生物制藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及我國企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略 [J].工業(yè)工程與管理，2005，10(5)：107.
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[4]袁輝，李校堃.生物制藥產(chǎn)學(xué)研一體化教育模式培養(yǎng)創(chuàng)新人才的改革和實踐[J].微生物學(xué)通報，2005，32(2)：141.
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