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生物制藥本科實驗教學改革的探索與實踐
【摘要】 根據生物制藥的學科特點及人才培養需要，構建了驗證性實驗-綜合性實驗-開放、創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，學生的創新意識、科研素質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。
【關鍵詞】 生物制藥;實驗教學;創新思維;科研素質
Abstract:A validating?comprehensive?open and innovative experimentation teaching system and a cultivation mode of layer?distinctive experimentation skills have been constructed according to the features of the biological pharmacy discipline and the needs of the talented personnel cultivation. In which, inter?curriculum comprehensive experimentation and the scientific research task design are the featured items of teaching reform. The innovative consciousness and scientific diathesis have been evidently enhanced through the practice of this teaching mode while the development of the teaching reform has been discussed at the same time.with the actualities in the author?s university.
Key words:biological pharmacy; experimentation teaching; innovative thinking, scientific research diathesis
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適合社會與產業發展需要的人才，是生物制藥人才培養的重點內容[1，2]。基于高校全面實施素質教育后對創新思維與實踐能力培養的注重，針對我國生物制藥產業源頭創新能力薄弱、基礎研究落后的客觀現實，我們以學院總體人才培養目標為導向，深化教學改革，重新構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訓練，強調創新思維的培養與科研素質的塑造。
二、總體思路
根據專業課程設置和人才培養需要，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，主要在專業基礎課中開設，確保學生掌握本專業的基本實驗技能;第二層次以跨課程的綜合性實驗為主，融合各門專業課實驗教學內容，重在培養學生系統完整的知識結構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，強調培養學生的獨立科研能力與創新素質。最終形成夯實基礎知識技能-形成綜合應用能力-拓展科研創新素質的多層次實驗技能培養模式。其中跨課程綜合性實驗及開放創新性實驗是教學改革的重點內容與特色項目。
三、具體內容
1.跨課程的基因工程綜合性實驗
通過將相關專業課的實驗教學內容的整合和重構，從生物制藥首屆學生(03級)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流程為主線，整合了《基因工程》、《發酵工藝原理》和《生物技術藥物藥劑與藥代動力學》的實驗內容，并將教學內容分成不同模塊，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(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(包括發酵、提取、純化、鑒定分析、凍干等技術)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流程，提升了實驗教學的學術層次，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、醫學等不同背景的教師組成教學團隊，以發揮專業優勢;在實驗設備方面，充分整合了現有教學資源，并將新購置的流式細胞儀、蛋白層析系統、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論文的格式撰寫實驗報告，鍛煉了學生的科研素養，同時以知識競賽的形式考查了實驗相關知識與技能，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。對于兼具創新性與可行性的研究計劃，可作為畢業論文及學生創業計劃的藍本。
3.開放、創新性實驗
主要面向三、四年級本科生。目的是充分利用現有教學資源，為學生創造良好的創新實踐平臺。學院實驗中心與研究所的場地及設備現已全面向學生開放，并設立了專門的本科生創新實驗中心。在課題立項方面，首先鼓勵學生總結所學知識技能，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�；钴S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。經過03級與04級的實踐，獲得了初步的經驗，鍛煉了師資隊伍，并根據教學需要自編了兩版實驗教材。擬經過三輪教學實踐進行規范，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查。結果顯示，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域，學生的創新思維得到了充分拓展。此外，通過獨立完成課題設計，還培養了學生獨立、嚴謹的科研態度，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，學生的創新意識、科研素質、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、生產的骨干力量。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、發展思路與規劃
本教學模式經歷了兩年的探索、實踐與總結。在對實際教學效果、教師反饋意見進行深入調查的基礎上，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。目的是加快教學內容更新，減少現有教材中已顯陳舊的實驗內容，同時根據學院專業特色及教師專長，增加具有本院特色、切合人才培養需要的實驗項目。具體方案是：各門專業課在開設必修的基本實驗、經典實驗，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。首先經過試講與預實驗并由全體任課教師評審，然后向學生公布各門課程的候選實驗，學生通過網絡或書面申請方式選擇感興趣的實驗。最終根據學生選課結果，確定開設的實驗項目。
在綜合性實驗層次，在保證現有基因工程綜合性實驗高質量實施的基礎上，進一步提高學生對生物科學上下游技術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物的活性、產量的檢測，發酵體系的建立、發酵工藝的優化、提取純化工藝、藥代藥效學檢測。從而將生物技術與生物制藥(基因藥物、蛋白藥物)整個過程融會貫通，形成系統、開放的實驗教學平臺。
在開放、創新性實驗方面，將人才培養與產業發展需要緊密銜接。針對我國生物制藥產業下游技術瓶頸，以開放性實驗為平臺提高對下游技術的培養力度。擬以學院籌建的核酸蛋白分離純化中心為基礎，大力拓展與企業的合作交流，吸引來自企業的師資力量與橫向課題，將部分課題研究內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費作為開放性實驗基金來源，以進一步推動產學研結合。在吸引企業力量豐富教學資源的同時，主動的調整教學內容，使人才培養符合社會發展需要，將生物技術人才的培養基地與新產品研發和技術轉化平臺相互融合，最終成為教育與技術創新的孵化器[3，4]。
【參考文獻】
[1]彭俊文，蔣銘敏.生物技術藥物研究開發與產業化現狀及前景[J].生物技術通訊，2004，15(2)：201.
[2]張蕊，田澎.生物制藥產業現狀分析及我國企業的發展戰略 [J].工業工程與管理，2005，10(5)：107.
[3]朱旭芬，趙小立，張銘.基因工程實驗課程的建設與實踐[J].中國大學教學，2006，(3)：44.
[4]袁輝，李校堃.生物制藥產學研一體化教育模式培養創新人才的改革和實踐[J].微生物學通報，2005，32(2)：141.
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