姚慶收，張秀麗，秦加陽，王躍嗣，張小華

（濱州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，山東 煙臺 264003）

基于生物制藥上、下游技術(shù)為一體的實驗教學(xué)改革研究

姚慶收，張秀麗，秦加陽，王躍嗣，張小華

（濱州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，山東 煙臺 264003）

圍繞學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)，在生物技術(shù)專業(yè)開展實驗教學(xué)改革，實施基于生物制藥上、下游技術(shù)為一體的實驗教學(xué)模式，以期為生物技術(shù)相關(guān)專業(yè)實驗教學(xué)改革提供參考。

生物技術(shù)專業(yè)；生物制藥；實驗教學(xué)

實驗教學(xué)是培養(yǎng)生物技術(shù)人才的重要環(huán)節(jié)。通過實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的操作能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，使其養(yǎng)成良好的科研思維習(xí)慣，為以后開展生物技術(shù)工作和研究奠定基礎(chǔ)。

1 實驗教學(xué)改革的必要性

1.1 學(xué)生自身原因

生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的實驗操作技能，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力以及創(chuàng)新能力與其能否成為合格的生物技術(shù)人才息息相關(guān)。而現(xiàn)有的實驗教學(xué)模式不能調(diào)動學(xué)生的積極性，不能使其認(rèn)真分析實驗現(xiàn)象，不能很好地完成一些常規(guī)的實驗操作；同時開設(shè)的實驗項目相對獨(dú)立，缺乏連貫性，不能培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，導(dǎo)致學(xué)生分析問題、解決問題能力以及創(chuàng)新能力的欠缺[1]。

1.2 專業(yè)發(fā)展的需求

我國非常重視生物制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前已將生物制藥作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)建設(shè)行業(yè)和高新技術(shù)的支柱產(chǎn)業(yè)。許多地區(qū)已建立了生物制藥產(chǎn)業(yè)基地，有效帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。黃渤海高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)都已將生物制藥列為“十二五”重點(diǎn)發(fā)展行業(yè)，而我校本身就屬于這一經(jīng)濟(jì)區(qū)域，更應(yīng)抓住這個機(jī)遇。結(jié)合當(dāng)前社會發(fā)展對生物技術(shù)人才的需求，在綜合分析我校生物技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)特點(diǎn)、師資力量、課程設(shè)置和人才培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，改革實驗教學(xué)，充分利用學(xué)校的實驗教學(xué)平臺，整合現(xiàn)有實驗項目，構(gòu)建生物制藥實驗教學(xué)體系，更好地滿足社會對人才的需求，突顯生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)特色。

1.3 課程體系設(shè)置符合實驗教學(xué)改革要求

目前，我校生物技術(shù)專業(yè)課程基本形成了以分子生物學(xué)理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，以基因工程為主要載體的上游生物技術(shù)和以酶工程、生物制藥等課程為下游技術(shù)的完整體系。

現(xiàn)有實驗教學(xué)模式：每門課程以各自為中心進(jìn)行實驗教學(xué)，服務(wù)于理論教學(xué)，實驗內(nèi)容重復(fù)、過于簡單和落后，造成資源、人力及學(xué)時的浪費(fèi)。各學(xué)科都強(qiáng)調(diào)本學(xué)科知識的教育，忽略了學(xué)科間實驗教學(xué)課程內(nèi)涵的銜接與聯(lián)系[3]，大大降低了實驗課程在生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中的作用。為了充分發(fā)揮實驗教學(xué)作用，使學(xué)生形成完整的實驗技能體系，真正掌握生物制藥的上、下游技術(shù)，進(jìn)行實驗教學(xué)改革尤為迫切。

1.4 重組實驗教學(xué)內(nèi)容

基于現(xiàn)有實驗教學(xué)資源，結(jié)合生物技術(shù)專業(yè)課程設(shè)置，整合分子生物學(xué)、基因工程、酶工程和生物制藥課程實驗項目，構(gòu)建以生物制藥上、下游技術(shù)為主線的實驗教學(xué)模式，即依托分子生物學(xué)技術(shù)，結(jié)合基因工程原理，以學(xué)生掌握分子生物學(xué)、基因工程原理和技術(shù)為目的，以熟練掌握和運(yùn)用生物制藥技能為最終目標(biāo)的實驗教學(xué)模式。改變以往每門實驗課程各自為中心的教學(xué)模式，使這些課程中的實驗項目上下銜接，內(nèi)容相互聯(lián)系，構(gòu)建以DNA、RNA提取，基因的克隆，載體的構(gòu)建，基因的表達(dá)，蛋白質(zhì)（酶）的提取、純化和分析等為一體的教學(xué)模式。使學(xué)生總體上掌握分子生物學(xué)和基因工程原理與技術(shù)，熟練運(yùn)用酶工程和生物制藥技術(shù)，走上社會后能夠承擔(dān)一定的生物技術(shù)制藥工作。

2 實驗教學(xué)改革措施

2.1 重新設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容

編寫符合教學(xué)需要的實驗教材，形成生物技術(shù)專業(yè)特色實驗教材。內(nèi)容上著重體現(xiàn)生物技術(shù)的上、下游技術(shù)，而且上下銜接，實驗間相互依托，形成一個完整的實驗體系。通過實驗教學(xué)，學(xué)生能夠掌握運(yùn)用分子生物學(xué)的方法，結(jié)合基因工程原理，利用生物體進(jìn)行生物制藥；不但掌握了基本理論和基本技術(shù)，而且掌握了一套上、下游銜接的生物制藥技術(shù)。

實驗內(nèi)容囊括DNA、RNA提取，基因的克隆，載體的構(gòu)建，原核生物的轉(zhuǎn)染，基因的表達(dá)和檢測，菌株的篩選，基因工程菌的培養(yǎng)，生物發(fā)酵罐的操作，蛋白的提取、分離純化、濃度測定，蛋白活性的檢測和分析等。從分子生物學(xué)技術(shù)、基因工程原理到生物制藥流程密切聯(lián)系，形成了完整、系統(tǒng)的實驗體系。

2.2 改變教學(xué)模式，注重綜合性、設(shè)計性實驗

將實驗項目分為兩大類：一類為綜合性實驗，一類為設(shè)計性實驗。對綜合性實驗，教師根據(jù)實驗項目設(shè)計問題，要求學(xué)生帶著問題去預(yù)習(xí)，上課時教師先對實驗重點(diǎn)進(jìn)行講解，然后學(xué)生進(jìn)行操作。教師及時跟蹤，發(fā)現(xiàn)問題不糾正，而是在討論時進(jìn)行糾正，這樣可加深學(xué)生印象。實驗結(jié)束后針對實驗結(jié)果以及出現(xiàn)的問題進(jìn)行實驗討論，教師引導(dǎo)學(xué)生分析實驗，撰寫實驗報告，培養(yǎng)其獨(dú)立分析問題的能力。

對設(shè)計性實驗，以教學(xué)大綱為挈領(lǐng)，根據(jù)教學(xué)計劃，結(jié)合授課內(nèi)容，要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)提交一份實驗設(shè)計。先由教師批閱，選取優(yōu)秀的、可行的實驗設(shè)計，以小組為單位，由該實驗設(shè)計的學(xué)生對其實驗設(shè)計進(jìn)行解說，其他學(xué)生補(bǔ)充或修正并提出新問題，最終根據(jù)實驗室條件決定該實驗是否作為一項獨(dú)立的實驗在實驗室實施。若學(xué)生設(shè)計的實驗較好，具有可行性，也可與其畢業(yè)設(shè)計相聯(lián)系。

2.3 改變考核方式，完善督促機(jī)制

改變單一的實驗考核方式，使實驗成績由多個部分組成，即實驗報告成績、設(shè)計性實驗成績、期末實驗考核成績等，以有效督促學(xué)生進(jìn)行實驗操作[4]?？己酥校饕x擇操作技能、綜合實驗分析能力、實驗設(shè)計水平和基本知識點(diǎn)作為考查點(diǎn)。例如，對設(shè)計性實驗的考核注重學(xué)生的創(chuàng)新意識、科研思維方式，評分主要以學(xué)生實驗設(shè)計的整體撰寫質(zhì)量和實驗設(shè)計方案的可行性來評定。對綜合性實驗的考核以實驗報告為平時成績，成績評判標(biāo)準(zhǔn)主要為其對實驗結(jié)果的討論和分析。在期末考試中加入10%的試題考核學(xué)生對實驗基本理論和操作的掌握。

2.4 開放實驗室

充分利用生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)實驗室和研究室，在完成正常實驗教學(xué)任務(wù)的同時，開放實驗室，給學(xué)生提供更多的實操機(jī)會，訓(xùn)練他們的操作技能。主要實施方法為：學(xué)生通過預(yù)約登記，選擇實驗時間，并可自行與授課教師聯(lián)系，請其進(jìn)行指導(dǎo)?？梢宰杂山M合小組，進(jìn)行綜合性實驗和設(shè)計性實驗。在實驗內(nèi)容上，可選擇教師篩選出的學(xué)生設(shè)計的實驗項目，或由教師擬定實驗題目，學(xué)生根據(jù)要求設(shè)計實驗方案，在教師指導(dǎo)下進(jìn)行實驗。

2.5 與畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合

對設(shè)計新穎、創(chuàng)新性強(qiáng)、可行性高的項目在實驗室進(jìn)行實驗。若在授課時間內(nèi)不能完成，且學(xué)生有意愿完成的可作為畢業(yè)設(shè)計，安排具體教師指導(dǎo)，既較好地解決了有創(chuàng)新性的實驗項目由于時間跨度長不能進(jìn)行的問題，又讓學(xué)生的設(shè)計得以實施，不僅提高了學(xué)生進(jìn)行設(shè)計性實驗的積極性，也為其畢業(yè)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。

3 實驗教學(xué)改革成效

3.1 培養(yǎng)了學(xué)生的操作能力和創(chuàng)新能力，提高了綜合素質(zhì)

通過實驗教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生探究實驗結(jié)果的熱情，能主動幫助教師準(zhǔn)備實驗并提出問題，積極參與討論。對設(shè)計性實驗，不僅寫出了實驗設(shè)計，還提出了許多想法和問題。通過開放實驗室，學(xué)生有了更大的自主權(quán)和更寬裕的實驗時間，極好地解決了學(xué)生實驗時間不足的問題。通過上、下游技術(shù)銜接實驗?zāi)Ｊ?，鍛煉了學(xué)生運(yùn)用知識分析問題的能力，對培養(yǎng)學(xué)生的全局觀有重要的理論和現(xiàn)實意義。實踐證明，學(xué)生的科研興趣明顯提高，積極申請大學(xué)生創(chuàng)新基金，且每年都保持有10個左右的科研項目立項。這在一定程度上證明了實驗教學(xué)改革是富有成效的。

3.2 銜接了畢業(yè)設(shè)計工作

通過上、下游技術(shù)的銜接實驗教學(xué)模式培養(yǎng)，學(xué)生在設(shè)計實驗、分析問題、總結(jié)實驗結(jié)果方面的能力有了顯著提高。以前進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計時才接觸實驗設(shè)計，而現(xiàn)在，通過設(shè)計性實驗掌握了開題報告及實驗設(shè)計方法，提高了畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。

3.3 促進(jìn)了教師提高帶教水平

實驗教學(xué)改革給教師帶來了挑戰(zhàn)，要求教師不能局限于某一門課程的實驗教學(xué)，要對整個生物制藥上、下游技術(shù)有所把握，以帶教和指導(dǎo)學(xué)生。

3.4 為其他課程實驗教學(xué)改革積累了經(jīng)驗

以分子生物學(xué)理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，以基因工程為主要載體的上游生物技術(shù)和以酶工程、生物制藥等為下游技術(shù)的完整實驗教學(xué)體系的建立，不但使生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)形成特色成為可能，而且為其他相關(guān)學(xué)科的教學(xué)改革提供了借鑒。

[1]朱德艷.地方性高校生物制藥技術(shù)專業(yè)課程體系改革研究[J].荊楚理工學(xué)院學(xué)報，2013，28（2）：80-82.

[2]張小蒙.生物制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與思考[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2012，28（7）：1051-1052.

[3]邵紅偉，黃樹林.生物制藥專業(yè)本科生《基因工程綜合性實驗》的改革與探索[J].赤峰學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，26（3）：162-164.

[4]劉湘新，蘇建明，劉進(jìn)輝.生物化學(xué)與分子生物學(xué)實驗教學(xué)改革探索[J].中國畜牧獸醫(yī)文摘，2013，29（4）：197-198.

G420

A

1671-1246（2014）07-0101-02

注：本文系濱州醫(yī)學(xué)院教學(xué)改革與研究項目資助（BYJY201103）