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生物技術(shù)制藥課程的協(xié)同創(chuàng)新模式改革論文
生物技術(shù)是生命科學(xué)和工程技術(shù)相互滲透、融合產(chǎn)生的一門新技術(shù)科學(xué)，是 21 世紀(jì)以來發(fā)展最為迅猛的高新技術(shù)之一，越來越廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、輕工、食品等諸多領(lǐng)域，對提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和可持續(xù)發(fā)展能力具有重要影響。隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展，生物醫(yī)藥已同步成長為全球最活躍、進展最快的支柱產(chǎn)業(yè)之一。生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)具有高收益、高增長、低污染、低能耗等特點，具有很強的技術(shù)復(fù)合性和產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性[1 -3].據(jù) Evaluate Pharma 數(shù)據(jù)顯示，2012 年全球生物技術(shù)藥物產(chǎn)值已從 10 年前的 385 億美元增長到 1 460 多億美元，10 年年均增長率達到13. 65% ,以生物技術(shù)制藥為重點的第四次產(chǎn)業(yè)革命正在興起。與之相適應(yīng)，培養(yǎng)創(chuàng)新型生物制藥科研、應(yīng)用和教育人才的任務(wù)顯得尤為重要。
山東大學(xué)的生物技術(shù)制藥課程是生命學(xué)院生物工程專業(yè)生物制藥方向?qū)W生必修的專業(yè)方向核心課，該課程著眼于現(xiàn)代生物技術(shù)的基本原理和方法在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用，突出生物技術(shù)與藥物的有機結(jié)合，作為一門應(yīng)用性強、實踐性強的重要課程，具有覆蓋面廣、內(nèi)容多、體系繁雜、學(xué)科交叉性強等特點。目前，全國各高校的生物技術(shù)制藥課程建設(shè)均起步較晚，發(fā)展也不平衡，理論教學(xué)和實踐教學(xué)體系均是薄弱環(huán)節(jié)，尚未形成相應(yīng)的特色與優(yōu)勢[4 -6].
協(xié)同創(chuàng)新，是圍繞創(chuàng)新目標(biāo)，多主體、多因素共同協(xié)助、相互補充和配合協(xié)作的創(chuàng)新行為。以多元主體協(xié)同互動為基礎(chǔ)的協(xié)同創(chuàng)新理念，對高等教育的發(fā)展具有全面而深遠(yuǎn)的影響[7 -8].我們認(rèn)為，在高水平綜合性大學(xué)的建設(shè)過程中，生物技術(shù)制藥課程作為生物學(xué)、生物工程和藥學(xué)三大一級學(xué)科專業(yè)之間的橋梁課程，教學(xué)應(yīng)著眼于基礎(chǔ)，立足于應(yīng)用，引入?yún)f(xié)同創(chuàng)新的理念和模式，突出 “創(chuàng)新”在辦學(xué)理念中的核心位置，強調(diào) “科教結(jié)合協(xié)同育人”作為辦學(xué)思路的重要方面[9],著重培養(yǎng)具有國際化視野和受到嚴(yán)格科學(xué)思維訓(xùn)練、掌握生命科學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能，受到良好的專業(yè)技能訓(xùn)練的復(fù)合型應(yīng)用人才。基于此，我們進行了相關(guān)有益的嘗試。
一、基本理念
針對于生物技術(shù)制藥課程教學(xué)改革的協(xié)同創(chuàng)新，協(xié)同的具體研究內(nèi)容是課程教學(xué)活動中各要素之間的協(xié)同，如課程與課程、理論與實踐、教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生、課內(nèi)與課外及校內(nèi)與校外等要素之間的協(xié)調(diào)和協(xié)作，推動教學(xué)質(zhì)量整體提高。創(chuàng)新則具有兩方面含義： 一是教學(xué)內(nèi)容、模式、方法和手段的創(chuàng)新； 二是學(xué)生創(chuàng)新能力與創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。總之，生物技術(shù)制度課程教學(xué)改革的基本理念是整合教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建理論-實驗教學(xué)架構(gòu)，完善教學(xué)體系。
二、具體實施內(nèi)容
（ 一） 理論課程內(nèi)容的協(xié)同創(chuàng)新
生物技術(shù)制藥課程作為專業(yè)方向基礎(chǔ)課，涵蓋了基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程及蛋白質(zhì)工程等內(nèi)容，是在微生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程原理及技術(shù)、化工原理、免疫學(xué)等課程基礎(chǔ)上開設(shè)的，具有覆蓋面廣、內(nèi)容多、體系繁雜、學(xué)科交叉性強等特點。相關(guān)專業(yè)知識點多面廣，內(nèi)容繁多，同時又不可避免地與上述相關(guān)課程相互交叉，這使得授課難度較大，如果按照各章節(jié)全面講授，學(xué)時冗長，內(nèi)容重復(fù)，會使學(xué)生感覺繁雜而乏味。我們總結(jié)了多年教學(xué)經(jīng)驗，根據(jù)本課程的特點和實際教學(xué)情況，結(jié)合 2014 年新教學(xué)大綱的制定，大膽地進行了課程改革，精簡內(nèi)容，重點突出 “生物技術(shù)”與 “藥物”的有機聯(lián)系，把課程交叉部分在妥善協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上予以取舍，合理分配課時比例，著力壓縮交叉內(nèi)容課時，要求以點帶面，點到為止； 在藥學(xué)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，要求全方位覆蓋，保證課時，盡量彌補生命科學(xué)專業(yè)學(xué)生在該方面的 “短板”; 在保證基礎(chǔ)知識掌握的前提下，以增長知識、注重實踐為目的，以前沿和進展為講授和學(xué)習(xí)的重點，求精求新。我們認(rèn)為，科研促進教學(xué)，課程的建設(shè)離不開學(xué)術(shù)的沉淀。生物技術(shù)藥物領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，要求授課教師必須緊緊把握學(xué)科前沿，精心選擇專業(yè)關(guān)鍵問題，及時更新教學(xué)內(nèi)容，以自身科研實踐指導(dǎo)教學(xué)。在強調(diào)基本概念、基本理論的基礎(chǔ)上，要求任課教師聯(lián)系實際介紹生物技術(shù)藥物研發(fā)、申報、審批的新進展，開闊學(xué)生視野，增強學(xué)生的實踐和創(chuàng)新意識。
（ 二） 課程組 （ 授課人員） 協(xié)同創(chuàng)新
2011 年 6 月，山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院與中國科學(xué)院微生物研究所簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，共建 “戴芳瀾”精英班。這是我校在推進落實協(xié)同創(chuàng)新，加強校 （ 院） 所合作，整合資源，充分發(fā)揮校 （ 院） 所各自優(yōu)勢，在本科教學(xué)方面全面推進素質(zhì)教育，實踐教育教學(xué)改革的一項重大舉措。我們積極落實具體合作內(nèi)容，并以此為契機，積極整合中科院微生物研究所、山東大學(xué)微生物技術(shù)國家重點實驗室、山東大學(xué)國家糖工程技術(shù)研究中心等科研教學(xué)資源，相互合作、互相協(xié)調(diào)，組建 “主講教師-任課教師-外聘教師-實驗課教師”四位一體的生物技術(shù)制藥課程組。主講教師負(fù)責(zé)課程主干部分教學(xué)，并統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)任課教師、外聘教師、實驗課教師的授課內(nèi)容、學(xué)時安排。任課教師為校內(nèi)相關(guān)學(xué)科高水平教學(xué)科研崗教師，就自身科研方向，結(jié)合教學(xué)相關(guān)章節(jié)，針對相應(yīng)基礎(chǔ)知識、學(xué)科進展和近期成果開展授課； 外聘教師為中科院微生物研究所相關(guān)學(xué)科課題組組長，在教學(xué)大綱范圍內(nèi)，事先協(xié)商、指定相應(yīng)內(nèi)容，遴選導(dǎo)師采用集中授課的方式，要求遵循本科教學(xué)規(guī)律，既要有基礎(chǔ)內(nèi)容講授，又要求結(jié)合相關(guān)教師科研方向，進行必要的知識拓展，講授學(xué)科領(lǐng)域前沿。著重就學(xué)科前沿進展和成果進行教學(xué)，以科研促進教學(xué)。
作為 “生物技術(shù)制藥”課程的協(xié)同創(chuàng)新教育的試點，于 2011-2012 年和 2013-2014 年春季學(xué)期，針對生命學(xué)院 09、11 級生物工程專業(yè)學(xué)生，先后邀請了中科院微生物研究所 “杰青”“百人計劃”等 6 位研究員來我校開展了共計 24學(xué)時的合作課程講授。受到該專業(yè)學(xué)生的廣泛歡迎，教學(xué)效果良好。本校課程組成員與外聘遴選教師交流座談，探討了教學(xué)體系及教學(xué)內(nèi)容的改進，分享了教學(xué)心得。
（ 三） 實驗課程內(nèi)容的協(xié)同創(chuàng)新
實驗教學(xué)作為生物技術(shù)制藥專業(yè)教學(xué)的重要組成部分，相比理論教學(xué)而言，在培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和能力方面有著更為直接和重要的作用。
實驗課的教學(xué)內(nèi)容除需包含基因工程、細(xì)胞工程、酶工程及發(fā)酵工程之外，還涉及 （ 蛋白質(zhì)）藥物的分離純化、質(zhì)量控制以及工業(yè)化生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等內(nèi)容。鑒于實驗硬件條件和經(jīng)費投入的限 制，目 前 開 設(shè) 生 物 技 術(shù) 制 藥 實 驗 課 的“985”高校寥寥無幾，開課內(nèi)容多是基于生物制藥范疇的提取、分離及制劑技術(shù)，已無法滿足日新月異的生物技術(shù)藥物領(lǐng)域的飛速發(fā)展。
基于以上問題，我們就生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案入手，積極探索實驗教學(xué)內(nèi)容，充分整合了全院的實驗教學(xué)平臺，利用已有實驗教學(xué)資源，開展項目式實驗教學(xué)，構(gòu)建 “生物技術(shù)制藥綜合實驗”實踐教學(xué)體系，嘗試建立開放式實驗教學(xué)平臺[10].力圖引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，理論指導(dǎo)具體實驗，實驗促進理論的學(xué)習(xí)。項目式實驗教學(xué)的實施按如下流程進行： 課程組教師共同擬定綜合實驗項目→學(xué)生分小組領(lǐng)取任務(wù)書→各自查閱資料→擬定初步實驗方案→集中討論、質(zhì)詢→確定方案、課程組審批→任務(wù)實施→結(jié)果匯報、討論→撰寫報告、留檔考評。初步確定了以 “干擾素 alpha - 2b 異源表達、發(fā)酵擴大培養(yǎng)、純化及產(chǎn)物性質(zhì)鑒定”為 48 學(xué)時的綜合試驗內(nèi)容，分為 8 學(xué)時的資料查閱，實驗方案、技術(shù)路線制定及前期準(zhǔn)備性實驗，16 學(xué)時的干擾素 alpha -2b 原核異源表達，8 學(xué)時的 3L 發(fā)酵罐擴大培養(yǎng)，16 學(xué)時的 alpha -2b 蛋白純化、純度測定及 HPLC 性質(zhì)檢測。成績考核實行知識、技能和能力的綜合考評，建立以應(yīng)用能力考核為主的教學(xué)質(zhì)量評價體系，考核內(nèi)容包括： 生物工程基本操作技術(shù)、技能考核 （ 基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程，共 60 分） ,基本科研能力考核 （ 文獻檢索、閱讀和試驗方案、路線確立及科研報告撰寫等，共 25 分） ,項目組協(xié)作、創(chuàng)新成果考核 （ 共 15 分） .
（ 四） 教學(xué)手段的協(xié)同創(chuàng)新
理論課教學(xué)過程中，充分開展 “以文獻為導(dǎo)向的任務(wù)自我學(xué)習(xí)”教學(xué)模式[11],在課堂教授的基礎(chǔ)上增設(shè)交流報告與課程論文，形成多元化方式評價。引導(dǎo)、組織學(xué)生組成 3 ~4 人/組的興趣小組，就與生物技術(shù)制藥相關(guān)的內(nèi)容完成一篇不少于 10 000 字的綜述性課程論文，自由選題、組內(nèi)討論、合作完成，期末提交，要求嚴(yán)格按照科研論文格式撰寫，參考文獻中近 5 年的SCI 論文不少于 20 篇。同時就論文內(nèi)容，總結(jié)20 分鐘 PPT,利用 2 學(xué)時上課時間全班交流，現(xiàn)場答辯。該部分考評計入學(xué)生期末考核，占總成績的 20%,與閉卷筆試成績合并生成課程總成績。通過 8 年來的教學(xué)實踐表明，多元化評價方式突破了以往卷面成績決定課程成績的傳統(tǒng)考試模式，學(xué)生的文獻綜合能力得到了大幅提高，大大增加了學(xué)生自我學(xué)習(xí)的主動性。
在項目式實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生自選課題，結(jié)合國家大學(xué)生科技創(chuàng)新和校、院兩級科技創(chuàng)新申請，完成外延式理論課學(xué)習(xí)和實驗教學(xué)。授課教師的科研實驗室原則上對所有修課學(xué)生開放，鼓勵學(xué)生自行組成科研小組，完成相應(yīng)課題。讓學(xué)生近距離接觸科研工作，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維能力和分析問題、解決問題的能力。據(jù)不完全統(tǒng)計，在課程組教師指導(dǎo)下，2009-2014年生物制藥方向?qū)W生先后主持國家科技創(chuàng)新項目4 項，國家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金資助項目 8項，校級科技創(chuàng)新 20 多項以及 2014 年中科院微生物研究所設(shè)立的精英班科技創(chuàng)新項目 3 項。
同時，我們在校內(nèi)教學(xué)的基礎(chǔ)上，充分開展實踐教學(xué)，組織學(xué)生旁聽專業(yè)講座，參加優(yōu)秀本科生論壇，參觀 GLP 實驗室，積極協(xié)調(diào)、組織生物技術(shù)藥廠實地觀摩實習(xí)，親身感受實際生產(chǎn)流程。以上實踐教學(xué)環(huán)節(jié)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，拓寬了學(xué)生的專業(yè)知識面，培養(yǎng)了學(xué)生不斷探索的科學(xué)精神。今后我們將結(jié)合本課程應(yīng)用性強的特點，進一步加強校內(nèi)外協(xié)作，嘗試與藥廠溝通、協(xié)調(diào)，結(jié)合專業(yè)實踐開展短期實習(xí)，借此提高學(xué)生的實際操作能力，加強對制藥行業(yè)的感性認(rèn)識，對將來的擇業(yè)會有很好的助益。
三、結(jié)論與展望
以上是我們在生物技術(shù)制藥教學(xué)過程中基于協(xié)同創(chuàng)新方面的初步探索與嘗試，在課程的教學(xué)體系建設(shè)、教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)等方面初見成效，起到了積極的推動作用。如何立足于 “985”綜合性高校，利用與中科院等科研院所的共建資源優(yōu)勢，“為天下儲人才，為國家圖富強”,實現(xiàn)教學(xué)相長； 如何在研究型大學(xué)開展創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系探索的大背景下[12],進一步突出我校生物技術(shù)制藥課程的辦學(xué)特色，仍是一個嚴(yán)峻的課題，有待我們共同努力。
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