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關(guān)于生物制藥本科實驗教學改革的探索與實踐
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摘要：根據(jù)生物制藥的學科特點及人才培養(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計是教學改革的特色項目。通過該教學模式的實踐，學生的創(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；創(chuàng)新思維；科研素質(zhì)
一、實施背景
生物科學是一門以實驗為基礎的自然科學，而生物制藥作為其中應用導向較強的領(lǐng)域之一，其實驗教學的地位更是舉足輕重。通過合適的實驗教學體系培養(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。基于高校全面實施素質(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、基礎研究落后的客觀現(xiàn)實，我們以學院總體人才培養(yǎng)目標為導向，深化教學改革，重新構(gòu)建了生物制藥本科實驗教學體系，其根本目的是突出應用理論與技能的系統(tǒng)訓練，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，確定了實驗教學的總體思路與規(guī)劃。將實驗教學設計成三個層次：第一層次以驗證性實驗為主，主要在專業(yè)基礎課中開設，確保學生掌握本專業(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)課實驗教學內(nèi)容，重在培養(yǎng)學生系統(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，并要求學生獨立完成科研課題設計，主要在選修課及課余時間進行，強調(diào)培養(yǎng)學生的獨立科研能力與創(chuàng)新素質(zhì)。最終形成夯實基礎知識技能－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)課的實驗教學內(nèi)容的整合和重構(gòu)，從生物制藥首屆學生開始，即開設了跨課程的基因工程綜合性實驗。
在實驗總體設計上，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》的實驗內(nèi)容，并將教學內(nèi)容分成不同模塊，指定負責教師自編實驗教材；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，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，提升了實驗教學的學術(shù)層次，并推動了科研與教學相互促進；在師資力量方面，由來自理、工、醫(yī)學等不同背景的教師組成教學團隊，以發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢；在實驗設備方面，充分整合了現(xiàn)有教學資源，并將新購置的流式細胞儀、蛋白層析系統(tǒng)、毛細管電泳等先進儀器以不同的方式應用于教學，進一步提高了教學水平，開闊了學生的視野；從考核方式上，首先要求學生嚴格按照學術(shù)論文的格式撰寫實驗報告，鍛煉了學生的科研素養(yǎng)，同時以知識競賽的形式考查了實驗相關(guān)知識與技能，在提高學生學習興趣的同時鞏固了教學效果，整個教學氣氛生動活潑，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內(nèi)容與靈活機動的教學形式，目前在選修課《腫瘤生物學》與《抗體工程》開設了科研課題設計。目的是通過全新的教學模式拓展創(chuàng)新思維，使學生具備獨立設計實驗方案和科研課題的能力，整個過程由學院實行的本科生導師制加以管理與實施。
具體流程如下：首先是準備階段。主要是由學生分組自行完成指定教學內(nèi)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生講課情況做出現(xiàn)場分析和點評。第二階段為選題與標書撰寫。在大膽假設、科學論證的原則下，學生提出各自的課題，并與導師討論課題的可行性。定題后，分別完成資料的調(diào)研，研究方案的制定，并嚴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。由教師對學生提交的研究計劃進行點評與修改，指導學生最終完成整個實驗設計。根據(jù)理論課的授課情況和最終計劃書的水準評定學生的成績。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)有教學資源，為學生創(chuàng)造良好的創(chuàng)新實踐平臺。學院實驗中心與研究所的場地及設備現(xiàn)已全面向?qū)W生開放，并設立了專門的本科生創(chuàng)新實驗中心。在課題立項方面，首先鼓勵學生總結(jié)所學知識技能，凝練自己感興趣的題目，在教師的指導下進行教學大綱以外的、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，這些專職教師通常活躍在教學的第一線，對教學重點及學生的具體知識水平有深入了解，能夠設計出即合乎學生實際，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生積極參與。
四、主要成果
目前基因工程綜合性實驗共設128個學時。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)教學需要自編了兩版實驗教材。擬經(jīng)過三輪教學實踐進行規(guī)范，成為學院實驗教學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，我們分實驗設計、實驗條件、實驗管理、教學效果幾方面，設置了二十項指標，在全體學生中進行了匿名問卷調(diào)查。結(jié)果顯示，各項指標的滿意率均在90 %以上。學生普遍反應；通過綜合性實驗，其專業(yè)知識、實驗技能與科學思維都有顯著的提高。
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計，還培養(yǎng)了學生獨立、嚴謹?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識。
在開放性實驗方面，結(jié)合學院實際情況，制定了完善的生科院實驗室開放實施細則。教師申請并組織完成開放性實驗項目3項，學生參與17人次；
接受了以上教學模式的嚴格訓練后，學生的創(chuàng)新意識、科研素質(zhì)、實踐能力顯著增強，03級本科生進入實習后，獲得了實習基地的一致好評，已成為各基地研發(fā)、生產(chǎn)的骨干力量。以本教學模式為重要組成部分的教改項目于2007年獲得廣東藥學院教學成果二等獎。
五、發(fā)展思路與規(guī)劃
本教學模式經(jīng)歷了兩年的探索、實踐與總結(jié)。在對實際教學效果、教師反饋意見進行深入調(diào)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。
在驗證性實驗層次，將開設競爭性實驗。目的是加快教學內(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)課在開設必修的基本實驗、經(jīng)典實驗，確保學生掌握基本實驗技能的同時，設置一定比例的機動實驗課時，由各門課程任課教師自主設計實驗方案，自編實驗講義。首先經(jīng)過試講與預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，學生通過網(wǎng)絡或書面申請方式選擇感興趣的實驗。最終根據(jù)學生選課結(jié)果，確定開設的實驗項目。
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)量實施的基礎上，進一步提高學生對生物科學上下游技術(shù)認識的連貫性和綜合運用能力，擬合并《分子生物學》、《生物信息學》為一個綜合性實驗，并論證《細胞生物學》、《現(xiàn)代遺傳學》、《細胞分子免疫學》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體系：通過三年級上學期的分子生物學綜合性實驗克隆獲得目的基因，在下學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生自主設計完成，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)學研結(jié)合。在吸引企業(yè)力量豐富教學資源的同時，主動的調(diào)整教學內(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。
參考文獻：
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