基于生物制藥上、下游技術(shù)為一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

姚慶收，張秀麗，秦加陽(yáng)，王躍嗣，張小華

（濱州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264003）

基于生物制藥上、下游技術(shù)為一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

姚慶收，張秀麗，秦加陽(yáng)，王躍嗣，張小華

（濱州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264003）

圍繞學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)，在生物技術(shù)專業(yè)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，實(shí)施基于生物制藥上、下游技術(shù)為一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以期為生物技術(shù)相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供參考。

生物技術(shù)專業(yè)；生物制藥；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)生物技術(shù)人才的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的操作能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，使其養(yǎng)成良好的科研思維習(xí)慣，為以后開(kāi)展生物技術(shù)工作和研究奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性

1.1 學(xué)生自身原因

生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力以及創(chuàng)新能力與其能否成為合格的生物技術(shù)人才息息相關(guān)。而現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，不能使其認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不能很好地完成一些常規(guī)的實(shí)驗(yàn)操作；同時(shí)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對(duì)獨(dú)立，缺乏連貫性，不能培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力，導(dǎo)致學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力以及創(chuàng)新能力的欠缺[1]。

1.2 專業(yè)發(fā)展的需求

我國(guó)非常重視生物制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前已將生物制藥作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)建設(shè)行業(yè)和高新技術(shù)的支柱產(chǎn)業(yè)。許多地區(qū)已建立了生物制藥產(chǎn)業(yè)基地，有效帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。黃渤海高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)都已將生物制藥列為“十二五”重點(diǎn)發(fā)展行業(yè)，而我校本身就屬于這一經(jīng)濟(jì)區(qū)域，更應(yīng)抓住這個(gè)機(jī)遇。結(jié)合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展對(duì)生物技術(shù)人才的需求，在綜合分析我校生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)、師資力量、課程設(shè)置和人才培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分利用學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，整合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，構(gòu)建生物制藥實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，更好地滿足社會(huì)對(duì)人才的需求，突顯生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)特色。

1.3 課程體系設(shè)置符合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革要求

目前，我校生物技術(shù)專業(yè)課程基本形成了以分子生物學(xué)理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，以基因工程為主要載體的上游生物技術(shù)和以酶工程、生物制藥等課程為下游技術(shù)的完整體系。

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式：每門(mén)課程以各自為中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，服務(wù)于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)、過(guò)于簡(jiǎn)單和落后，造成資源、人力及學(xué)時(shí)的浪費(fèi)。各學(xué)科都強(qiáng)調(diào)本學(xué)科知識(shí)的教育，忽略了學(xué)科間實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程內(nèi)涵的銜接與聯(lián)系[3]，大大降低了實(shí)驗(yàn)課程在生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中的作用。為了充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用，使學(xué)生形成完整的實(shí)驗(yàn)技能體系，真正掌握生物制藥的上、下游技術(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革尤為迫切。

1.4 重組實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

基于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，結(jié)合生物技術(shù)專業(yè)課程設(shè)置，整合分子生物學(xué)、基因工程、酶工程和生物制藥課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，構(gòu)建以生物制藥上、下游技術(shù)為主線的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即依托分子生物學(xué)技術(shù)，結(jié)合基因工程原理，以學(xué)生掌握分子生物學(xué)、基因工程原理和技術(shù)為目的，以熟練掌握和運(yùn)用生物制藥技能為最終目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。改變以往每門(mén)實(shí)驗(yàn)課程各自為中心的教學(xué)模式，使這些課程中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上下銜接，內(nèi)容相互聯(lián)系，構(gòu)建以DNA、RNA提取，基因的克隆，載體的構(gòu)建，基因的表達(dá)，蛋白質(zhì)（酶）的提取、純化和分析等為一體的教學(xué)模式。使學(xué)生總體上掌握分子生物學(xué)和基因工程原理與技術(shù)，熟練運(yùn)用酶工程和生物制藥技術(shù)，走上社會(huì)后能夠承擔(dān)一定的生物技術(shù)制藥工作。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

2.1 重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

編寫(xiě)符合教學(xué)需要的實(shí)驗(yàn)教材，形成生物技術(shù)專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)教材。內(nèi)容上著重體現(xiàn)生物技術(shù)的上、下游技術(shù)，而且上下銜接，實(shí)驗(yàn)間相互依托，形成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)體系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生能夠掌握運(yùn)用分子生物學(xué)的方法，結(jié)合基因工程原理，利用生物體進(jìn)行生物制藥；不但掌握了基本理論和基本技術(shù)，而且掌握了一套上、下游銜接的生物制藥技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容囊括DNA、RNA提取，基因的克隆，載體的構(gòu)建，原核生物的轉(zhuǎn)染，基因的表達(dá)和檢測(cè)，菌株的篩選，基因工程菌的培養(yǎng)，生物發(fā)酵罐的操作，蛋白的提取、分離純化、濃度測(cè)定，蛋白活性的檢測(cè)和分析等。從分子生物學(xué)技術(shù)、基因工程原理到生物制藥流程密切聯(lián)系，形成了完整、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)體系。

2.2 改變教學(xué)模式，注重綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為兩大類：一類為綜合性實(shí)驗(yàn)，一類為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。對(duì)綜合性實(shí)驗(yàn)，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)問(wèn)題，要求學(xué)生帶著問(wèn)題去預(yù)習(xí)，上課時(shí)教師先對(duì)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)進(jìn)行講解，然后學(xué)生進(jìn)行操作。教師及時(shí)跟蹤，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題不糾正，而是在討論時(shí)進(jìn)行糾正，這樣可加深學(xué)生印象。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)討論，教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，培養(yǎng)其獨(dú)立分析問(wèn)題的能力。

對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，以教學(xué)大綱為挈領(lǐng)，根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，結(jié)合授課內(nèi)容，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交一份實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。先由教師批閱，選取優(yōu)秀的、可行的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以小組為單位，由該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的學(xué)生對(duì)其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行解說(shuō)，其他學(xué)生補(bǔ)充或修正并提出新問(wèn)題，最終根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件決定該實(shí)驗(yàn)是否作為一項(xiàng)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)施。若學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)較好，具有可行性，也可與其畢業(yè)設(shè)計(jì)相聯(lián)系。

2.3 改變考核方式，完善督促機(jī)制

改變單一的實(shí)驗(yàn)考核方式，使實(shí)驗(yàn)成績(jī)由多個(gè)部分組成，即實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)成績(jī)、期末實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)等，以有效督促學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作[4]?？己酥?，主要選擇操作技能、綜合實(shí)驗(yàn)分析能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平和基本知識(shí)點(diǎn)作為考查點(diǎn)。例如，對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核注重學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、科研思維方式，評(píng)分主要以學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的整體撰寫(xiě)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的可行性來(lái)評(píng)定。對(duì)綜合性實(shí)驗(yàn)的考核以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為平時(shí)成績(jī)，成績(jī)?cè)u(píng)判標(biāo)準(zhǔn)主要為其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論和分析。在期末考試中加入10%的試題考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)基本理論和操作的掌握。

2.4 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

充分利用生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和研究室，在完成正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，給學(xué)生提供更多的實(shí)操機(jī)會(huì)，訓(xùn)練他們的操作技能。主要實(shí)施方法為：學(xué)生通過(guò)預(yù)約登記，選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并可自行與授課教師聯(lián)系，請(qǐng)其進(jìn)行指導(dǎo)。可以自由組合小組，進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，可選擇教師篩選出的學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，或由教師擬定實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生根據(jù)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在教師指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.5 與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合

對(duì)設(shè)計(jì)新穎、創(chuàng)新性強(qiáng)、可行性高的項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。若在授課時(shí)間內(nèi)不能完成，且學(xué)生有意愿完成的可作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，安排具體教師指導(dǎo)，既較好地解決了有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由于時(shí)間跨度長(zhǎng)不能進(jìn)行的問(wèn)題，又讓學(xué)生的設(shè)計(jì)得以實(shí)施，不僅提高了學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的積極性，也為其畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成效

3.1 培養(yǎng)了學(xué)生的操作能力和創(chuàng)新能力，提高了綜合素質(zhì)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果的熱情，能主動(dòng)幫助教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)并提出問(wèn)題，積極參與討論。對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，不僅寫(xiě)出了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，還提出了許多想法和問(wèn)題。通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生有了更大的自主權(quán)和更寬裕的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，極好地解決了學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間不足的問(wèn)題。通過(guò)上、下游技術(shù)銜接實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑憻捔藢W(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題的能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的全局觀有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)踐證明，學(xué)生的科研興趣明顯提高，積極申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新基金，且每年都保持有10個(gè)左右的科研項(xiàng)目立項(xiàng)。這在一定程度上證明了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是富有成效的。

3.2 銜接了畢業(yè)設(shè)計(jì)工作

通過(guò)上、下游技術(shù)的銜接實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式培養(yǎng)，學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析問(wèn)題、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果方面的能力有了顯著提高。以前進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)才接觸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，而現(xiàn)在，通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)掌握了開(kāi)題報(bào)告及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，提高了畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3.3 促進(jìn)了教師提高帶教水平

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革給教師帶來(lái)了挑戰(zhàn)，要求教師不能局限于某一門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要對(duì)整個(gè)生物制藥上、下游技術(shù)有所把握，以帶教和指導(dǎo)學(xué)生。

3.4 為其他課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革積累了經(jīng)驗(yàn)

以分子生物學(xué)理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，以基因工程為主要載體的上游生物技術(shù)和以酶工程、生物制藥等為下游技術(shù)的完整實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立，不但使生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)形成特色成為可能，而且為其他相關(guān)學(xué)科的教學(xué)改革提供了借鑒。

[1]朱德艷.地方性高校生物制藥技術(shù)專業(yè)課程體系改革研究[J].荊楚理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，28（2）：80-82.

[2]張小蒙.生物制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與思考[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2012，28（7）：1051-1052.

[3]邵紅偉，黃樹(shù)林.生物制藥專業(yè)本科生《基因工程綜合性實(shí)驗(yàn)》的改革與探索[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，26（3）：162-164.

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G420

A

1671-1246（2014）07-0101-02

注：本文系濱州醫(yī)學(xué)院教學(xué)改革與研究項(xiàng)目資助（BYJY201103）