生物技術(shù)專業(yè)抗體工程實驗教學(xué)改革探索

馮 毅，鄧小亮

(廣州醫(yī)科大學(xué)廣醫(yī)-廣州生物院聯(lián)合生科院生物學(xué)實驗中心，廣州 511436;△通訊作者)

科技和生物技術(shù)發(fā)展的首要因素就是人才，我國的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的高精尖發(fā)展對生物技術(shù)人才有迫切需要，因此要求高校發(fā)揮其高等教育基礎(chǔ)的先導(dǎo)作用，培養(yǎng)出具有夯實生物技術(shù)理論知識和實踐技能的生物技術(shù)創(chuàng)新人才隊伍[1]。

抗體工程課程是一門具有極強的實踐性、實用性和綜合性的學(xué)科，是生物技術(shù)本科學(xué)生重要的專業(yè)課。該課程主要闡述了工程抗體的相關(guān)知識，可分為理論課程和實踐課程。學(xué)生通過理論課程學(xué)習(xí)抗體工程的相關(guān)知識；在實驗課程中通過實踐操作學(xué)習(xí)抗體制備等內(nèi)容，既可促進對理論知識的理解，還可以提高實驗操作水平并激發(fā)自身科研興趣。但該課程涉及較多生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科技前沿的知識和復(fù)雜的理論內(nèi)容，內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，使該課程的學(xué)習(xí)具有一定難度，并且學(xué)生的實驗科研經(jīng)驗相對薄弱，較難理解未曾做過的實驗內(nèi)容。比如蛋白印跡實驗，教師要求學(xué)生掌握實驗操作的同時，還需要了解單克隆抗體、多克隆抗體等抗體背景知識。因此，實驗課程部分是抗體工程課程教學(xué)的重點和難點，極大地影響了該課程教學(xué)質(zhì)量。本文將從生物技術(shù)專業(yè)抗體工程實驗課程教學(xué)改革出發(fā)，在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評價等方面進行闡述與分析，旨在提高該實驗課程教學(xué)效果。

1 教學(xué)模式的改革

1.1 “學(xué)與教”的實驗教學(xué)模式

抗體工程課程作為生物技術(shù)的專業(yè)必修課，涉及的理論內(nèi)容綜合性強，實驗操作步驟抽象，缺乏一般基礎(chǔ)課程的大眾性和生動性。學(xué)生容易對該課程產(chǎn)生畏難情緒[2]。而且該階段學(xué)生的基礎(chǔ)課程較多，學(xué)習(xí)壓力較大，容易忽視抗體工程課程的學(xué)習(xí)。因此，抗體工程的實驗課程應(yīng)該充分調(diào)動學(xué)生的課堂積極性，教師利用該課程涉及豐富的科學(xué)知識的特點啟發(fā)他們的科研興趣，從而獲得良好的教學(xué)效果。傳統(tǒng)的實驗課程教學(xué)是以教師為中心的方式先進行實驗內(nèi)容的講解，再讓學(xué)生參照實驗步驟進行操作。這種學(xué)生被動式受教的實驗教學(xué)方式雖然能讓學(xué)生輕易地獲得較好的實驗結(jié)果，但也在一定程度上降低了學(xué)生的自主作用。而“學(xué)與教”的教學(xué)模式則是以“學(xué)”為主導(dǎo)，強調(diào)學(xué)生在實驗課程中以主動學(xué)習(xí)為主，以教師的實驗指導(dǎo)為輔。在實驗操作前，教師主要著重闡明實驗的現(xiàn)實意義及相關(guān)的知識點，目的是讓學(xué)生重視本次實驗課的學(xué)習(xí)；其次，教師簡略講解實驗步驟和注意要點；最后，讓學(xué)生帶著適當(dāng)?shù)膯栴}進行實踐探索，以充分發(fā)揮自身能動性。這將有助于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和激發(fā)其科研思維，提高抗體工程實驗課程的教學(xué)質(zhì)量。

1.2 “理論-實踐-理論”的實驗課形式

常規(guī)的實驗課授課形式如下：實驗教師首先詳細(xì)地講解實驗原理、步驟，并布置練習(xí)題和實驗報告等內(nèi)容，然后再讓學(xué)生進行后續(xù)實驗操作和(或)結(jié)果分析。但是，這樣的上課形式無法進行及時的集體總結(jié)。因此，在抗體工程的實驗教學(xué)中，我們總結(jié)一種“理論-實踐-理論”的上課形式。一方面，授課教師減少實驗前講解的時長，讓學(xué)生帶著適當(dāng)問題進行實驗操作，使他們在實踐中解決問題、發(fā)現(xiàn)新問題、匯總問題。另一方面，課堂上教師預(yù)留一定的時間進行集體實驗后經(jīng)驗交流總結(jié)。這種上課模式有助于改善學(xué)生的一些不良實驗習(xí)慣。例如：有些學(xué)生因操作失誤重做實驗，導(dǎo)致下課也仍在做，雖然這種鍥而不舍的精神值得贊揚，但也正是因為實驗的時間沒有限制，以致學(xué)生對實驗操作具有較大隨意性；因此限定實驗操作的時間，可在一定程度上使學(xué)生認(rèn)真謹(jǐn)慎對待地每一步實驗操作。作為實驗個體，我們在實驗操作中無法經(jīng)歷所有的錯誤。但通過實驗后即時的經(jīng)驗交流，學(xué)生可以清楚那些未注意到的細(xì)節(jié)以及會產(chǎn)生不良實驗結(jié)果的操作。此外，學(xué)生在操作前的一些疑惑可能會在實踐中被解決，但也會產(chǎn)生其他新的問題。而這些問題則更具有實踐深度，對學(xué)生更具應(yīng)用的意義。在實踐操作中，一帆風(fēng)順的操作和結(jié)果總是容易忘記的，而犯錯的細(xì)節(jié)反而令人印象深刻。所以，教師在實驗操作前后分別進行理論講解和經(jīng)驗交流的“理論-實踐-理論”的上課模式，能讓學(xué)生獲得良好的實驗學(xué)習(xí)效果。

1.3 增加實踐課程學(xué)時

抗體工程課程教學(xué)新目標(biāo)和生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)新方案對學(xué)生的實踐能力有了更高的要求，因此其中一個最直接的對策是增加抗體工程實踐學(xué)時。教師通過加強實踐課程教學(xué)，促使學(xué)生獲得更多實踐機會，以達到更好的實踐效果，從而促進學(xué)生理論課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高與良好實踐能力的生物醫(yī)藥類人才的培養(yǎng)。

1.4 信息化實驗示教形式

抗體工程課程的實驗教學(xué)中，教師除了介紹實驗的基本原理步驟，還需要進行必要的操作演示。清晰明了的示教能有效幫助學(xué)生了解實驗操作的步驟和細(xì)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。但由于常規(guī)傳統(tǒng)的教師演示方式具有無法完全展示以及學(xué)生觀看效果不統(tǒng)一的局限性，因此教師可結(jié)合多媒體教學(xué)手段進行信息化實驗教學(xué)，例如采用虛擬仿真實驗系統(tǒng)、微課等方式[3，4]，有助于學(xué)生理解實踐內(nèi)容的直觀形象，獲得更好的示教效果，提高學(xué)生的實踐積極性和課程教學(xué)效果。

2 改革實驗內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生積極性

抗體工程課程涉及了較多專業(yè)性強的內(nèi)容，一方面讓學(xué)生對課程產(chǎn)生懼怕心理，但另一方面，深奧的內(nèi)容也會引起學(xué)生的求知欲望[5]。因此，教師可針對實驗內(nèi)容改革將實驗內(nèi)容與生活中時事熱點及抗體工程技術(shù)的前沿研究結(jié)合起來，例如人絨毛膜促性腺激素(HCG)，圍繞這些工程抗體設(shè)計系列綜合性實驗，包括上游的抗體設(shè)計、中游的抗體制備生產(chǎn)、下游的抗體鑒定、純化及效價測定等。而抗體工程課程的內(nèi)容涉及了發(fā)酵工程、生物化學(xué)和分子生物學(xué)、細(xì)胞工程、免疫學(xué)等學(xué)科知識點，能有效地將不同類型的實驗技術(shù)有機整合，涵蓋引物設(shè)計、基因的PCR技術(shù)、抗體庫構(gòu)建、抗體篩選、表達載體構(gòu)建、細(xì)菌培養(yǎng)、細(xì)胞轉(zhuǎn)染、細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵、蛋白層析、免疫印跡、酶聯(lián)免疫吸附試驗。在實驗教師的指導(dǎo)下，學(xué)生能掌握更豐富的實踐操作技能，激發(fā)進一步的求知欲和學(xué)習(xí)興趣，有助于調(diào)動其主動探究實驗的積極性，提高學(xué)習(xí)效果。

3 優(yōu)化實驗教學(xué)效果的評價

實驗教學(xué)效果的評價是實驗教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，完善且合適的實驗教學(xué)評價體系能較大程度地提高課程教學(xué)質(zhì)量。高校生物技術(shù)專業(yè)的實驗教學(xué)長期以來的考核方法較為單一[6]，常以實驗報告和期末考試的終結(jié)性評價方式為主[7]。但這種評價方式存在一定局限性，一是忽略了學(xué)生參與實驗課表現(xiàn)的評價[8]；二是無法獲得當(dāng)次課的教學(xué)反饋，難以在下一次實驗課中作出及時的針對性查缺補漏。因此，教師有必要針對抗體工程實驗教學(xué)效果評價進行改革，建立一套多維度的評價考核體系。

首先，在課堂上，教師通過參與小組討論、回答提問、實驗操作積極性等方面對學(xué)生進行評價，根據(jù)學(xué)生參與課堂活動反饋，及時作出教學(xué)調(diào)整，例如有個別知識點難度較大，可酌情增加講解。教師綜合課堂上多方面評價，促進學(xué)生實驗課堂上的學(xué)習(xí)與實踐。其次，學(xué)生在課后撰寫規(guī)范化的實驗報告，包括實驗原理、實驗方法、實驗技術(shù)路線、實驗結(jié)果、注意事項等內(nèi)容；適當(dāng)增加課后單元練習(xí)。根據(jù)習(xí)題完成情況和學(xué)生的課堂評價，教師可相應(yīng)地在下一次實驗課進行補充調(diào)整。最后，教師實驗課程的終末考查提倡以知識的應(yīng)用來評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果，尤其在科研邏輯思維方面，例如可組織以小組為單位的開放性課題研究答辯，或要求學(xué)生撰寫一份項目書形式的實驗方案，以考核學(xué)生抗體工程課程的學(xué)習(xí)效果。通過上述優(yōu)化措施，教師引導(dǎo)學(xué)生注重實驗課程的學(xué)習(xí)，從而提高其實踐能力和培養(yǎng)科研思維。