北京中醫(yī)藥大學(xué)生物儀器分析課程體系建設(shè)*

王 磊 鐘 嬙 李曉驕陽 郝 鈺 劉曉玲

（北京中醫(yī)藥大學(xué)（生命科學(xué)學(xué)院）北京 102488）

北京中醫(yī)藥大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院于2020年獲批，并成立生物工程專業(yè)。生物工程專業(yè)是由多學(xué)科交叉融合形成的理論與實(shí)踐并重、理工結(jié)合的一門新興實(shí)驗(yàn)性學(xué)科[1]，皆在培養(yǎng)擁有豐富的專業(yè)知識(shí)、有實(shí)踐能力、有科研能力、有創(chuàng)新思維的人才。全國教育大會(huì)中指出：要在增強(qiáng)綜合素質(zhì)上下功夫，教育引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)綜合能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。根據(jù)全國教育大會(huì)的工作指示和我國對生物工程人才的需求，以及中醫(yī)藥背景下的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，依托中醫(yī)藥院校的良好優(yōu)勢資源，結(jié)合生命科學(xué)學(xué)院定位和北京市高精尖學(xué)科中醫(yī)生命科學(xué)的建設(shè)助力，學(xué)院開設(shè)了生物儀器分析專業(yè)必修課。

生物儀器分析課程是從分子、細(xì)胞以及動(dòng)物等多角度出發(fā)，介紹現(xiàn)代生物儀器分析的基本理論及其應(yīng)用的基本原理、方法及技巧，是一門充分地將理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程，其課程具有很強(qiáng)的技術(shù)性、理論性，需要很強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手操作能力。隨著現(xiàn)代技術(shù)日新月異的發(fā)展，生物儀器分析在生產(chǎn)和科研中都起到不可或缺的作用，是從事生物制藥技術(shù)、生物藥物研發(fā)、生產(chǎn)工藝等相關(guān)流程的應(yīng)用型人才所必備的知識(shí)儲(chǔ)備[2]。生物儀器分析是生物工程專業(yè)的專業(yè)核心課程。學(xué)生通過學(xué)習(xí)此門課程，可以開闊視野，了解生物科學(xué)領(lǐng)域最新的相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器及技術(shù)，熟練地掌握現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)方法和實(shí)驗(yàn)技能，從多方面提高理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能相結(jié)合的能力，及其相關(guān)的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維，為后期從事技術(shù)應(yīng)用或繼續(xù)科研深造打下良好的基礎(chǔ)[3]。

目前，生物儀器分析課程已在全國各個(gè)高校生命科學(xué)本科生專業(yè)普遍開設(shè)[4]，但也因?yàn)檎n程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，以及近年來儀器設(shè)備、技術(shù)方法的不斷更新[5]，使得學(xué)生很難融會(huì)貫通，從而導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)此門課程時(shí)依舊偏于理論化，逐漸形成“唯分?jǐn)?shù)”論。例如，學(xué)生在考試前會(huì)突擊背誦，應(yīng)付考試，導(dǎo)致所學(xué)內(nèi)容不扎實(shí)，知識(shí)碎片化，無法達(dá)到系統(tǒng)性的理論學(xué)習(xí)，實(shí)踐能力和科研創(chuàng)新能力也同樣缺乏。長此以往，為使學(xué)生更好地適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展，提高學(xué)生們的科研思維和實(shí)驗(yàn)技能，我們針對學(xué)校中醫(yī)藥特色，以及本專業(yè)具有先進(jìn)生物科學(xué)技術(shù)知識(shí)特色的新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)目標(biāo)，對本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)進(jìn)行初步思考探索，建設(shè)生物儀器分析課程，通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，培養(yǎng)學(xué)生基本的科研思維和實(shí)驗(yàn)研究能力，以期為促進(jìn)學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)研究，進(jìn)一步從分子水平認(rèn)識(shí)和解決生命科學(xué)相關(guān)問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。筆者通過課程定位、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革考核模式等探索生物儀器分析課程體系的建設(shè)。

一、課程定位

從課程設(shè)立開始，筆者將生物儀器分析課程的類別定位為專業(yè)必修課，開設(shè)在第七學(xué)期。在學(xué)習(xí)此門課程之前，學(xué)生已了解中西醫(yī)臨床和生物學(xué)相關(guān)的基本知識(shí)。此外，該課程還具備實(shí)踐性、技術(shù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，能起到基礎(chǔ)課與專業(yè)課程的橋梁作用。課程的設(shè)立依托于北京中醫(yī)藥大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院現(xiàn)有的高精尖儀器，使學(xué)生們擺脫現(xiàn)有儀器與教材脫節(jié)、儀器種類多、內(nèi)容雜、走馬觀花等現(xiàn)象[6]，能實(shí)現(xiàn)學(xué)得到、看得到、摸得到，以后用得到的學(xué)習(xí)成果。在中醫(yī)藥院校開設(shè)生物儀器分析課程，是希望利用最新的生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器及技術(shù)，輔助完成中醫(yī)藥相關(guān)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證及研究，推進(jìn)解碼中醫(yī)計(jì)劃，完成具有結(jié)合中西醫(yī)臨床基礎(chǔ)和先進(jìn)生物科學(xué)技術(shù)知識(shí)特色的新型應(yīng)用人才培養(yǎng)目標(biāo)。通過課程的教學(xué)，達(dá)到四個(gè)目標(biāo)：①培養(yǎng)學(xué)生能夠掌握常用生物儀器分析方法的基本原理、構(gòu)造、特點(diǎn)和適用范圍，以及如何在生命科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域研究中實(shí)現(xiàn)定性定量分析。②培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)分析目的結(jié)合各種儀器分析方法的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍選擇適宜分析方法的能力。③通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，注重學(xué)生基本科研思維訓(xùn)練；為促進(jìn)學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)研究，進(jìn)一步從分子水平認(rèn)識(shí)和解決生命科學(xué)相關(guān)問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。④開啟學(xué)生探究生命科學(xué)的強(qiáng)烈愿望及對生命的敬畏之心。

二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容及方法

生物儀器分析課程涉及的內(nèi)容非常寬泛，涉及的儀器和實(shí)驗(yàn)技術(shù)種類繁多，在有限的時(shí)間內(nèi)介紹所有的儀器并讓學(xué)生掌握是不切實(shí)際的。為滿足培養(yǎng)目標(biāo)的需求，教師在課程內(nèi)容設(shè)置上，需要有取舍，做到精而簡，同時(shí)讓學(xué)生們掌握一定的相關(guān)技術(shù)。根據(jù)實(shí)際需要，生物儀器分析課程主要分為理論課程和實(shí)驗(yàn)操作兩個(gè)模塊。課程內(nèi)容設(shè)置上主要分為離心技術(shù)及儀器分析、細(xì)胞培養(yǎng)生物儀器分析、細(xì)菌培養(yǎng)生物儀器分析、顯微鏡生物儀器分析、蛋白生物儀器分析、核酸生物儀器分析、動(dòng)物生物儀器分析，旨在培養(yǎng)學(xué)生各模塊的儀器相關(guān)特點(diǎn)、技術(shù)原理與應(yīng)用、儀器的基本操作及注意事項(xiàng)和維護(hù)，以及在各領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用范疇及實(shí)際意義。

1.教學(xué)理論內(nèi)容簡化

理論課程部分的主要目標(biāo)：一方面，是介紹相關(guān)現(xiàn)代生物儀器分析的基本理論，應(yīng)用的基本原理、方法、技巧以及相關(guān)領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維。另一方面，激發(fā)學(xué)生對生命科學(xué)未知領(lǐng)域探究的濃厚興趣；同時(shí)，精簡教學(xué)理論，進(jìn)而把更多的理論貫穿于實(shí)操當(dāng)中，提升教學(xué)質(zhì)量。

課程授課方式一概杜絕灌輸式、填鴨式教育[7]，這種教育方法既無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也無法讓學(xué)生對科研儀器產(chǎn)生濃烈的興趣。我們需通過此門課程著力培養(yǎng)本科生的科研創(chuàng)新能力，不僅培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力，而且更是要培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新思維，從而滿足新時(shí)代生物產(chǎn)業(yè)對人才的需求。針對課程定位、課程內(nèi)容的設(shè)置，應(yīng)采取多種新型教育模式，以期對學(xué)生能達(dá)到更理想的教育成果。例如，顯微鏡生物儀器分析模塊授課中，作為教師需要通過課程講授激發(fā)學(xué)生們的科研興趣。在理論課程學(xué)習(xí)中，教師從光學(xué)顯微鏡的發(fā)展開始講解，再介紹光學(xué)原理、基本概念、顯微鏡的結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識(shí)，此過程是教師來講，學(xué)生來聽。但為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生們學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)一定的科研能力，教師在講授到共聚焦顯微鏡時(shí)，在此埋下伏筆，讓學(xué)生們在課下查閱資料，關(guān)于共聚焦顯微鏡基本原理及構(gòu)造，與普通光學(xué)顯微鏡的異同，共聚焦顯微鏡可以應(yīng)用到哪些研究方向，為生物科學(xué)的研究起到了什么作用？對于這些問題，學(xué)生們通過查閱文獻(xiàn)、資料，并以小組的形式進(jìn)行討論、整理、匯報(bào)，翻轉(zhuǎn)課堂，角色互換，變成學(xué)生是主講者。老師是聆聽者，在此過程中，教師與學(xué)生共同探討，互問互答。這種互動(dòng)的學(xué)習(xí)模式不僅激發(fā)學(xué)生積極思考，而且在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生們通過查閱英文文獻(xiàn)，也掌握了更多與本專業(yè)相關(guān)的專業(yè)詞匯。作為教師，在所有學(xué)生匯報(bào)完畢后，及時(shí)總結(jié)補(bǔ)充，同時(shí)引入自己的研究課題，介紹自身的研究方向，通過共聚焦顯微鏡的使用在課題領(lǐng)域當(dāng)中使用的案例，將科研與教學(xué)相融合。教師向?qū)W生傳遞自身在科研中的態(tài)度、思維，也將科研成果向?qū)W生們展示，從而也從側(cè)向告訴同學(xué)們，科研其實(shí)就在身邊。

2.教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程優(yōu)化

生物儀器分析課程中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在課程設(shè)置中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，占據(jù)該課程總學(xué)時(shí)的三分之二，其重心是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的操作能力，通過動(dòng)手操作將理論課上學(xué)到的實(shí)驗(yàn)儀器的原理、構(gòu)造等理論知識(shí)相結(jié)合與運(yùn)用，從而提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科研能力與思維，為學(xué)生深造或就業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，教師在實(shí)驗(yàn)課設(shè)置中也是貼近生物工程學(xué)科特色，甄選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生從多個(gè)方向掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)課講解過程中，教師先介紹儀器的使用方法及注意事項(xiàng)，再在老師的帶領(lǐng)下通過樣本開展實(shí)操。為了滿足不同同學(xué)的需求，也設(shè)為必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)。必做實(shí)驗(yàn)是所有學(xué)生們一一通過實(shí)際動(dòng)手操作，了解儀器的構(gòu)造，掌握儀器的使用方法。學(xué)生在完成必做實(shí)驗(yàn)后，有興趣的同學(xué)可以進(jìn)行拓展，參加選做實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為了解儀器的日常維護(hù)及儀器故障的排除。儀器實(shí)操結(jié)束后，即是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，這也是科研實(shí)驗(yàn)當(dāng)中不可或缺的一步，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的呈現(xiàn)，如有圖表、照片等各種形式，都是需要實(shí)驗(yàn)結(jié)束后后期處理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理也融合了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴季S。

三、改革考核模式

為了培養(yǎng)生物工程專業(yè)本科生科研思維及提升其實(shí)驗(yàn)技能，在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容及方法的基礎(chǔ)上，也要將考核方式進(jìn)行改革，打破傳統(tǒng)的考核方式。當(dāng)今社會(huì)需要的是應(yīng)用型復(fù)合人才，傳統(tǒng)的考核方式已經(jīng)違背人才培養(yǎng)需求。因此，應(yīng)設(shè)立為多元化過程性評(píng)價(jià)考核的方式，將實(shí)驗(yàn)操作、探究學(xué)習(xí)等作為考核重點(diǎn)，這樣才可讓學(xué)生們真正地學(xué)會(huì)一門課程，做到有理論有實(shí)踐有思維有技能。具體的考核方式分為四部分，①作業(yè)報(bào)告（占比20%）：主要是理論課ppt匯報(bào)展示和實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫。ppt匯報(bào)展示主要考查學(xué)生系統(tǒng)的科研思維，主要是對文獻(xiàn)閱讀、專業(yè)詞匯理解、整理、歸納、匯報(bào)的能力。實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)、原理的理解、結(jié)果觀察、分析、判斷、數(shù)據(jù)整理，所有實(shí)驗(yàn)過程如實(shí)記錄下來，這都是在考查學(xué)生對科學(xué)研究的敬畏之心。②課堂互動(dòng)和考勤（占比20%）：課堂上的互動(dòng)是考查學(xué)生主觀能動(dòng)性，考查學(xué)生的主動(dòng)思考能力、觀察和發(fā)現(xiàn)問題的能力?？记谝彩窃趶膫?cè)向考查學(xué)生的自律性。③實(shí)踐應(yīng)用（占比20%）：考查學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，學(xué)生不只是停留在理論知識(shí)學(xué)習(xí)層面，而是要真正做到實(shí)操，做實(shí)驗(yàn)用儀器都是有一定的規(guī)范性，并可以完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。④筆試（占比40%）：對于筆試內(nèi)容，教師也是根據(jù)課程性質(zhì)、課程特點(diǎn)，精心命題，智慧出題，盡量減少客觀題，增加非標(biāo)試題比重?？梢圆捎瞄_卷非標(biāo)準(zhǔn)答案考試、或閉卷考試等形式，重點(diǎn)考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。

四、增設(shè)課后實(shí)踐環(huán)節(jié)

一門課程的教學(xué)不應(yīng)只停留在課堂上，還應(yīng)延續(xù)到學(xué)生們的課后實(shí)踐。因生物儀器分析課程的本身屬性，儀器種類繁多、知識(shí)體系復(fù)雜，學(xué)生們想更深入地學(xué)習(xí)、探討，學(xué)校及學(xué)院是積極倡導(dǎo)學(xué)生們課后走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，同樣，在生物儀器分析課程中，也希望通過增設(shè)課后實(shí)踐環(huán)節(jié)來輔助各位學(xué)生。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中，如果對某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)儀器或技術(shù)感興趣，想繼續(xù)研究并有想要應(yīng)用的研究領(lǐng)域，授課教師可以幫助學(xué)生聯(lián)系目前已熟練掌握相關(guān)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)。在課后實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生們通過參與相關(guān)課題研究，在老師及研究生的指導(dǎo)下，不僅做到了深入了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)及儀器，又增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)動(dòng)手的操作能力，同時(shí)通過長期學(xué)習(xí)，可以激發(fā)科研興趣，能做到主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、探討問題、解決問題，整體的科研思維得到全方位的有效鍛煉。

結(jié)語

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，在中醫(yī)藥背景下，培養(yǎng)符合我國生物工程的人才，生物工程專業(yè)通過設(shè)立生物儀器分析課程，來培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)相關(guān)儀器的理論知識(shí)及操作技能。筆者以學(xué)生為出發(fā)點(diǎn)，深化研究課程教學(xué)方法及內(nèi)容，使學(xué)生更容易地去接納理解理論知識(shí)，更有興趣地探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而也充分調(diào)動(dòng)學(xué)生們的科研興趣。同樣通過改革考核模式，使學(xué)生全方面得到發(fā)展與鍛煉。因此，在北京中醫(yī)藥大學(xué)生物工程專業(yè)開設(shè)生物儀器分析課程，是十分重要并有意義的。但此門課程如何更深入地將中醫(yī)藥背景知識(shí)更好地融合到生物儀器分析課程中，還需要不斷地探索與完善。