高職生物制藥工藝學實驗課的有效教學

摘要：如何開展實踐課程的有效教學是高職院校面臨的一個重要課題。傳統實驗的“填鴨式”、“保姆式”驗證性教學方式難以取得理想的教學效果。因此，應嘗試以學生為主體的設計性、綜合性與探究性實驗教學，并從實驗教學內容、實驗教學方法及實驗考核方式三個方面改進實驗教學模式，以期取得較好的實踐教學效果。

關鍵詞：高職；生物制藥工藝學；有效教學；教學模式

隨著實驗教學改革的不斷深入，教師正逐漸改變“填鴨式”、“保姆式”的驗證性教學方式，嘗試以學生為主體的探究性實驗教學，即為學生提供科學、寬松的理論聯系實際的動手機會，使學生充分發揮主動性和創造性。生物制藥工藝學實驗就是將生物制藥的理論與技術融為一體并付諸實踐的課程，是生物制藥工藝學課程的重要組成部分。筆者擬以有效教學理論為指導，淺談如何開展生物制藥工藝學實驗課程的有效教學及如何通過實驗課程提高高職學生的綜合能力。

實驗教學模式流程圖

有效教學的內涵

有效教學是指教師通過教學過程的有效性即符合教學規律，成功引起、維持和促進學生的學習，相對有效地達到了預期教學效果的教學，有效教學是教學過程合規律性、有效果、有效率、有效益的教學。教學效果指對教學活動結果與預期教學目標吻合程度的評價；教學效率指教學產出（效果）與教學投入的比值；教學效益指教學活動的收益與教學活動價值的實現，具體而言，是指對教學目標與特定的社會和個人的教育需求是否吻合及吻合程度的評價。

高職實驗課程的教學應該以有效教學理念為指導，改革實驗教學內容、實驗教學方法與實驗考核方式，建立有效的實驗教學模式。

實驗教學模式

傳統實驗教學模式往往是教師把已經設計好的實驗內容及步驟的資料給學生，學生只要按照教師的思維方式去操作、驗證，整個實驗過于程式化；教師對實驗教學的要求也僅限于實驗數據和實驗報告的完成。這種教條式的實驗教學模式嚴重約束了學生的自主行為，限制了學生科學思維的發展，扼殺了學生的創造性，既不能引起學生的學習興趣，更談不上培養組織設計能力強的專業技術人才。從有效教學理念的角度看，傳統實驗教學模式所達到的學生培養目標往往與學生個體發展及企業人才需求不相吻合，即教學效益不理想。因此，迫切需要從有效教學理念出發，對實驗教學模式進行適當改進。筆者擬從實驗教學內容、方法及考核方式等三個方面提出改進高職生物制藥工藝學實驗課的教學模式，如下圖所示。

實驗教學內容傳統實驗教學內容偏重驗證性實驗，綜合性、設計性實驗較少。實驗項目的設置常常是按照教學大綱的要求機械設定，忽略實驗項目之間的有機結合性與連貫性，存在實驗項目之間相對孤立、缺乏內在聯系的缺陷。學生缺少自主參與實驗設計的空間，在實驗過程中，常常是很多學生一邊看實驗指導書，一邊按部就班地進行實驗，實驗教學效果不理想。筆者采用研究課題的形式組織教學內容，選擇的課題能夠很好地覆蓋生物制藥工藝學主要的知識點，實驗的內容由學生根據查閱文獻資料自主進行組織和設計。生物制藥新技術、新工藝發展迅速，主要包括生化制藥（從動、植物等組織器官中分離、純化得到各種天然生物活性物質）、微生物制藥與生物技術制藥等，其中生物技術制藥又包括基因工程制藥、細胞工程制藥與酶工程制藥。生物制藥工藝涉及內容與技術非常多，我校生物制藥技術專業主要以生化制藥與微生物制藥為辦學特色。實驗內容的組織要兼顧生化制藥與微生物制藥工藝路線不同的特點。生化制藥與微生物制藥的共性工藝單元包括預處理、細胞破碎、固液分離、沉淀及結晶、濃縮、干燥、膜過濾、離心、萃取、層析技術、工程放大、廢液處理等。從實驗系統性角度考慮，實驗內容應盡量覆蓋這些操作單元，能夠綜合地訓練學生各方面的實驗技能。將這些工藝單元單獨開設實驗項目，往往實驗項目之間缺乏系統連貫性與有機結合性，若以研究課題為導向，以具體產品工藝為主線，開展綜合性、設計性實驗，將各種工藝單元有機地運用到具體工藝中去，不僅可以很好地訓練學生各方面的實驗技能，而且能夠培養學生對藥品工藝生產的整體思維，達到培養面向生產、建設、管理、服務第一線的生產技術操作熟練且組織能力強的復合型高級技術型人才的預期目標，能夠取得較好的教學效果。例如，我院根據生物制藥工藝學的特色設計了兩大研究課題：粉防己生物堿的提取分離與鑒定（生化制藥工藝）和卡那霉素發酵生產工藝（微生物制藥工藝），具體實驗方案見下表，基本上覆蓋了生化制藥工藝與微生物制藥工藝重要的知識點及技術要點。粉防己生物堿的提取分離與鑒定項目側重于活性物的提取分離、純化及最佳工藝條件設計優化（正交試驗），卡那霉素發酵生產工藝項目則側重于菌株選育、發酵條件優化與發酵過程控制及中試放大。課題側重點的安排既能保證實驗的系統性、連貫性，又能使實驗內容涵蓋生物制藥工藝學的主要內容和技術要點，從而實現有效教學。

實驗教學方法在傳統的實驗教學中，實驗儀器的選用、試劑的配制等準備工作一般均由教師在課前完成，學生往往處于被動學習的地位，只是驗證、重復實驗內容。實驗過程中思維不活躍，難以使理論知識通過實驗融會貫通。改進實驗教學方法，建立以學生為主體的教學方法，能夠調動學生的學習主動性和實驗興趣，培養學生的科學思維能力與創造能力。具體而言，可采取以下幾點做法：

1.操作培訓。本課程實驗主要以自主實驗為主，學生能夠順利地進行實驗，以熟練掌握操作實驗儀器等實驗基本技能為前提。考慮到部分學生基本實驗操作技能相對薄弱，如對量筒、吸量管、移液器等的使用及液體的混勻和樣品的過濾仍顯生疏，需要教師安排3～5個課時專門進行基本實驗操作技能的培訓，內容應緊密結合生物制藥工藝學實驗的基本技術（如電泳技術、離心技術及層析技術等）和主要儀器（如分光光度計、電泳儀、離心機等），力求使每個學生都能掌握基本實驗操作技術，熟練使用相關儀器。

2.實驗設計。本課程實驗主要以研究課題為導向，以具體產品工藝為主線進行實驗安排。教師指定課題和提出實驗總體要求，指導學生充分利用網絡資源和學校圖書館自行查閱文獻，自行熟悉實驗背景和技術要求、學習相關理論知識，自己完成實驗設計方案，自己安排實驗進程和實驗時間。學生在教師的指導下，多次討論、反復修改實驗設計方案，教師應鼓勵學生根據現代制藥工業高效生產、低能耗的要求思考實驗設計方案。學生先提交實驗方案，經教師審核，認為具有可行性之后方可進行各項實驗準備，包括配置溶液及實驗材料、組裝或調試儀器設備、測量數據、分析處理、結果討論等。學生自己進行實驗設計能夠很好地鍛煉分析解決問題的能力。

3.自主實驗。學生在課題設計審核通過后，可進行各項具體實驗，從實驗材料的選擇、溶液的配制、實驗儀器的調整、操作、到實驗現象的記錄、實驗結果的分析均由自己完成，在實驗過程中，教師進行巡回指導，及時糾正學生某些實驗操作的不當，并引導學生分析、討論，解決實驗中出現的問題。實驗中的每個步驟對學生而言都是全新的，容易調動學生的積極性和主動性，但實驗應注重過程而不強調結果，實驗達到了預期結果，是成功；實驗失敗，如能分析并找出失敗的原因，也是另一種意義上的成功。學生具備良好的基本實驗技能是完成實驗的前提條件，這樣可促使學生復習和練習相關基本操作，探究實驗方法的可行性，提高學生實驗的基本技能。

4.探究實驗。傳統的實驗教學學生在實驗時基本上是“照方抓藥”，學生的主體作用和積極性都得不到充分發揮。為了改革這一弊端，應在實驗內容中增加正交試驗。在“粉防己生物堿的提取分離與鑒定”的課題中，采用正交試驗探究漢防己甲素和乙素分離的最佳工藝條件，可以培養學生驗證假設、完善實驗結果的技能。

實驗考核方式只有對實驗進行合理的考核，才能引起學生的重視，調動他們的學習積極性，變被動學習為主動學習，從而使學生的實驗技能、科研能力、創造能力等得到全方位的培養。在實驗考核方面應以“重在過程，不唯結果”為指導思想，強調基本操作和基本技能，突出創新思維和創新能力，改變單一地以實驗報告為主的考核方式。本實驗課程成績由三部分構成：（1）平時實驗表現（占30%），主要對學生出勤率、實驗基本技能、實驗習慣、分析與解決問題能力等方面進行評價；（2）命題測試（占30%），按照教學大綱和實驗課的要求，將實驗內容歸納成若干命題，建成實驗測試題庫，實驗考核以抽簽方式進行，學生從命題庫中抽取考核的題目，在規定時間內完成實驗的全過程，根據學生在實驗的具體操作步驟、器材的正確使用、儀器的調試使用、獨立分析實驗結果及實驗結束后的清洗整理等方面的表現進行評分；（3）課題研究報告（占40%），對學生查閱相關資料、實驗方案設計、實驗項目的完整性、數據記錄的規范性、數據處理的合理性、結論等方面的表現進行考核。以多種考核方法相結合的方式對學生的實驗成績進行評定，能夠更準確地檢測出學生的水平與能力，避免出現“高分低能”的現象，有利于調動學生學習的積極性和主動性，提高學生在實驗中的動腦動手能力，培養具有科學思維方法與創新能力的高素質人才。

實驗教學總結實驗教學總結是實驗教學的重要環節。可通過座談會和問卷調查的形式對實驗教學效果進行調查研究，也可通過學生的積極反饋，總結實驗教學經驗，發現實驗教學中存在的問題與不足，進一步改進實驗教學模式及教學方法。同時，也需要對學生的實驗情況進行總結與評價，首先，要對學生實驗中出現的共性問題、難點問題進行解釋，必要時教師應親自操作演示；其次，要依據學生撰寫的研究課題報告，討論分析如何科學、規范地記錄實驗現象和數據，重點探討如何展開實驗討論，以培養學生的科研思維與寫作能力。

高職院校要培養面向生產、建設、管理、服務第一線的，生產技術操作熟練、組織能力強的復合型高技能人才，而實驗教學則是培養高技能人才的重要手段。因此，積極開展實驗課程的有效教學顯得非常重要，實驗教學模式的改革與創新是有效教學的先決條件。筆者分別從實驗教學內容、實驗教學方法及實驗教學考核方式三個方面改進了生物制藥工藝學實驗課的教學模式，新的實驗教學模式在實踐教學中取得了較好的教學效果，但對實驗教學的模式仍需要進一步改進與完善，教師則需要不斷地提高自身的水平。

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作者簡介：

柯中爐（1981—），男，浙江臺州人，碩士，臺州職業技術學院生化系助教，主要從事天然藥物提取及藥物合成研究。

奚立民（1957—），男，浙江臺州人，碩士，臺州職業技術學院生化系主任，教授，主要從事有機催化的研究與教學。

（本文責任編輯：王恒）