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生物制藥本科實(shí)驗教學(xué)改革的探索與實(shí)踐
【摘要】 根據生物制藥的學(xué)科特點(diǎn)及人才培養需要，構建了驗證性實(shí)驗-綜合性實(shí)驗-開(kāi)放、創(chuàng )新性實(shí)驗的實(shí)驗教學(xué)體系，形成了層次清晰的實(shí)驗技能培養模式，其中跨課程綜合性實(shí)驗與科研課題設計是教學(xué)改革的特色項目。通過(guò)該教學(xué)模式的實(shí)踐，學(xué)生的創(chuàng )新意識、科研素質(zhì)與實(shí)踐能力顯著(zhù)提高，并且在該教學(xué)改革的進(jìn)一步拓展方面進(jìn)行了深入探討。
【關(guān)鍵詞】 生物制藥;實(shí)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(shí)施背景
生物科學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的自然科學(xué)，而生物制藥作為其中應用導向較強的領(lǐng)域之一，其實(shí)驗教學(xué)的地位更是舉足輕重。通過(guò)合適的實(shí)驗教學(xué)體系培養適合社會(huì )與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的人才，是生物制藥人才培養的重點(diǎn)內容[1，2]�；诟咝Ｈ鎸�(shí)施素質(zhì)教育后對創(chuàng )新思維與實(shí)踐能力培養的注重，針對我國生物制藥產(chǎn)業(yè)源頭創(chuàng )新能力薄弱、基礎研究落后的客觀(guān)現實(shí)，我們以學(xué)院總體人才培養目標為導向，深化教學(xué)改革，重新構建了生物制藥本科實(shí)驗教學(xué)體系，其根本目的是突出應用理論與技能的系統訓練，強調創(chuàng )新思維的培養與科研素質(zhì)的塑造。
二、總體思路
根據專(zhuān)業(yè)課程設置和人才培養需要，更新了實(shí)驗課程體系，確定了實(shí)驗教學(xué)的總體思路與規劃。將實(shí)驗教學(xué)設計成三個(gè)層次：第一層次以驗證性實(shí)驗為主，主要在專(zhuān)業(yè)基礎課中開(kāi)設，確保學(xué)生掌握本專(zhuān)業(yè)的基本實(shí)驗技能;第二層次以跨課程的綜合性實(shí)驗為主，融合各門(mén)專(zhuān)業(yè)課實(shí)驗教學(xué)內容，重在培養學(xué)生系統完整的知識結構和能夠融會(huì )貫通地運用各種實(shí)驗技能的能力;第三層次以開(kāi)放性和創(chuàng )新性實(shí)驗為主，并要求學(xué)生獨立完成科研課題設計，主要在選修課及課余時(shí)間進(jìn)行，強調培養學(xué)生的獨立科研能力與創(chuàng )新素質(zhì)。最終形成夯實(shí)基礎知識技能-形成綜合應用能力-拓展科研創(chuàng )新素質(zhì)的多層次實(shí)驗技能培養模式。其中跨課程綜合性實(shí)驗及開(kāi)放創(chuàng )新性實(shí)驗是教學(xué)改革的重點(diǎn)內容與特色項目。
三、具體內容
1.跨課程的基因工程綜合性實(shí)驗
通過(guò)將相關(guān)專(zhuān)業(yè)課的實(shí)驗教學(xué)內容的整合和重構，從生物制藥首屆學(xué)生(03級)開(kāi)始，即開(kāi)設了跨課程的基因工程綜合性實(shí)驗。
在實(shí)驗總體設計上，以完整的基因工程藥物開(kāi)發(fā)流程為主線(xiàn)，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(dòng)力學(xué)》的實(shí)驗內容，并將教學(xué)內容分成不同模塊，指定負責教師自編實(shí)驗教材;從知識點(diǎn)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(jià)的基本技能，具有較強的系統性與連貫性;在實(shí)驗題材上，將來(lái)自生物制藥研究所的T細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用于教學(xué)，并以其研究過(guò)程為例，講解了生物制藥的研究與開(kāi)發(fā)流程，提升了實(shí)驗教學(xué)的學(xué)術(shù)層次，并推動(dòng)了科研與教學(xué)相互促進(jìn);在師資力量方面，由來(lái)自理、工、醫學(xué)等不同背景的教師組成教學(xué)團隊，以發(fā)揮專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢;在實(shí)驗設備方面，充分整合了現有教學(xué)資源，并將新購置的流式細胞儀、蛋白層析系統、毛細管電泳等先進(jìn)儀器以不同的方式應用于教學(xué)，進(jìn)一步提高了教學(xué)水平，開(kāi)闊了學(xué)生的視野;從考核方式上，首先要求學(xué)生嚴格按照學(xué)術(shù)論文的格式撰寫(xiě)實(shí)驗報告，鍛煉了學(xué)生的科研素養，同時(shí)以知識競賽的形式考查了實(shí)驗相關(guān)知識與技能，在提高學(xué)生學(xué)習興趣的同時(shí)鞏固了教學(xué)效果，整個(gè)教學(xué)氣氛生動(dòng)活潑，效果明顯。
2.科研課題設計
由于選修課具有前瞻性較強的教學(xué)內容與靈活機動(dòng)的教學(xué)形式，目前在選修課《腫瘤生物學(xué)》與《抗體工程》開(kāi)設了科研課題設計。目的是通過(guò)全新的教學(xué)模式拓展創(chuàng )新思維，使學(xué)生具備獨立設計實(shí)驗方案和科研課題的能力，整個(gè)過(guò)程由學(xué)院實(shí)行的本科生導師制加以管理與實(shí)施。
具體流程如下：首先是準備階段。主要是由學(xué)生分組自行完成指定教學(xué)內容的備課與講授，目的是為課題設計奠定必要的理論基礎，并由全體本科生導師組成評議組對學(xué)生講課情況做出現場(chǎng)分析和點(diǎn)評。第二階段為選題與標書(shū)撰寫(xiě)。在大膽假設、科學(xué)論證的原則下，學(xué)生提出各自的課題，并與導師討論課題的可行性。定題后，分別完成資料的調研，研究方案的制定，并嚴格按照國家自然基金申請書(shū)為模板撰寫(xiě)課題計劃書(shū)，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(jìn)行點(diǎn)評與修改，指導學(xué)生最終完成整個(gè)實(shí)驗設計。根據理論課的授課情況和最終計劃書(shū)的水準評定學(xué)生的成績(jì)。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(kāi)放、創(chuàng )新性實(shí)驗
主要面向三、四年級本科生。目的是充分利用現有教學(xué)資源，為學(xué)生創(chuàng )造良好的創(chuàng )新實(shí)踐平臺。學(xué)院實(shí)驗中心與研究所的場(chǎng)地及設備現已全面向學(xué)生開(kāi)放，并設立了專(zhuān)門(mén)的本科生創(chuàng )新實(shí)驗中心。在課題立項方面，首先鼓勵學(xué)生總結所學(xué)知識技能，凝練自己感興趣的題目，在教師的指導下進(jìn)行教學(xué)大綱以外的、有一定深度的創(chuàng )新型實(shí)驗。此外，鼓勵教師積極申報開(kāi)放性實(shí)驗項目，這些專(zhuān)職教師通�；钴S在教學(xué)的第一線(xiàn)，對教學(xué)重點(diǎn)及學(xué)生的具體知識水平有深入了解，能夠設計出即合乎學(xué)生實(shí)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(guò)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(shí)驗共設128個(gè)學(xué)時(shí)。經(jīng)過(guò)03級與04級的實(shí)踐，獲得了初步的經(jīng)驗，鍛煉了師資隊伍，并根據教學(xué)需要自編了兩版實(shí)驗教材。擬經(jīng)過(guò)三輪教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行規范，成為學(xué)院實(shí)驗教學(xué)的骨干課程與特色項目。在03級綜合性實(shí)驗課程結束之后，我們分實(shí)驗設計、實(shí)驗條件、實(shí)驗管理、教學(xué)效果幾方面，設置了二十項指標，在全體學(xué)生中進(jìn)行了匿名問(wèn)卷調查。結果顯示，各項指標的滿(mǎn)意率均在90 %以上。學(xué)生普遍反應;通過(guò)綜合性實(shí)驗，其專(zhuān)業(yè)知識、實(shí)驗技能與科學(xué)思維都有顯著(zhù)的提高。
在科研課題設計方面，03級本科生共完成科研課題設計22項。研究方向涵蓋了基因工程抗體、RNA干擾、重組細胞因子、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(guò)獨立完成課題設計，還培養了學(xué)生獨立、嚴謹的科研態(tài)度，并使其對課題申報的整個(gè)過(guò)程有了一定認識。
在開(kāi)放性實(shí)驗方面，結合學(xué)院實(shí)際情況，制定了完善的生科院實(shí)驗室開(kāi)放實(shí)施細則。教師申請并組織完成開(kāi)放性實(shí)驗項目3項，學(xué)生參與17人次;
接受了以上教學(xué)模式的嚴格訓練后，學(xué)生的創(chuàng )新意識、科研素質(zhì)、實(shí)踐能力顯著(zhù)增強，03級本科生進(jìn)入實(shí)習后，獲得了實(shí)習基地的一致好評，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)展思路與規劃
本教學(xué)模式經(jīng)歷了兩年的探索、實(shí)踐與總結。在對實(shí)際教學(xué)效果、教師反饋意見(jiàn)進(jìn)行深入調查的基礎上，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(shí)驗層次，將開(kāi)設競爭性實(shí)驗。目的是加快教學(xué)內容更新，減少現有教材中已顯陳舊的實(shí)驗內容，同時(shí)根據學(xué)院專(zhuān)業(yè)特色及教師專(zhuān)長(cháng)，增加具有本院特色、切合人才培養需要的實(shí)驗項目。具體方案是：各門(mén)專(zhuān)業(yè)課在開(kāi)設必修的基本實(shí)驗、經(jīng)典實(shí)驗，確保學(xué)生掌握基本實(shí)驗技能的同時(shí)，設置一定比例的機動(dòng)實(shí)驗課時(shí)，由各門(mén)課程任課教師自主設計實(shí)驗方案，自編實(shí)驗講義。首先經(jīng)過(guò)試講與預實(shí)驗并由全體任課教師評審，然后向學(xué)生公布各門(mén)課程的候選實(shí)驗，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò )或書(shū)面申請方式選擇感興趣的實(shí)驗。最終根據學(xué)生選課結果，確定開(kāi)設的實(shí)驗項目。
在綜合性實(shí)驗層次，在保證現有基因工程綜合性實(shí)驗高質(zhì)量實(shí)施的基礎上，進(jìn)一步提高學(xué)生對生物科學(xué)上下游技術(shù)認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(gè)綜合性實(shí)驗，并論證《細胞生物學(xué)》、《現代遺傳學(xué)》、《細胞分子免疫學(xué)》三門(mén)課程合并為綜合性實(shí)驗的可行性。最終實(shí)現如下綜合性實(shí)驗教學(xué)體系：通過(guò)三年級上學(xué)期的分子生物學(xué)綜合性實(shí)驗克隆獲得目的基因，在下學(xué)期的基因工程綜合性實(shí)驗中進(jìn)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(gè)過(guò)程融會(huì )貫通，形成系統、開(kāi)放的實(shí)驗教學(xué)平臺。
在開(kāi)放、創(chuàng )新性實(shí)驗方面，將人才培養與產(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(kāi)放性實(shí)驗為平臺提高對下游技術(shù)的培養力度。擬以學(xué)院籌建的核酸蛋白分離純化中心為基礎，大力拓展與企業(yè)的合作交流，吸引來(lái)自企業(yè)的師資力量與橫向課題，將部分課題研究?jì)热菀蚤_(kāi)放性實(shí)驗的方式由學(xué)生自主設計完成，并劃撥部分橫向課題經(jīng)費作為開(kāi)放性實(shí)驗基金來(lái)源，以進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研結合。在吸引企業(yè)力量豐富教學(xué)資源的同時(shí)，主動(dòng)的調整教學(xué)內容，使人才培養符合社會(huì )發(fā)展需要，將生物技術(shù)人才的培養基地與新產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)轉化平臺相互融合，最終成為教育與技術(shù)創(chuàng )新的孵化器[3，4]。
【參考文獻】
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[2]張蕊，田澎.生物制藥產(chǎn)業(yè)現狀分析及我國企業(yè)的發(fā)展戰略 [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創(chuàng )新人才的改革和實(shí)踐[J].微生物學(xué)通報，2005，32(2)：141.
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