基于生物制藥上、下游技術為一體的實驗教學改革研究

姚慶收，張秀麗，秦加陽，王躍嗣，張小華

（濱州醫學院藥學院，山東 煙臺 264003）

基于生物制藥上、下游技術為一體的實驗教學改革研究

姚慶收，張秀麗，秦加陽，王躍嗣，張小華

（濱州醫學院藥學院，山東 煙臺 264003）

圍繞學生創新能力和綜合素質培養目標，在生物技術專業開展實驗教學改革，實施基于生物制藥上、下游技術為一體的實驗教學模式，以期為生物技術相關專業實驗教學改革提供參考。

生物技術專業；生物制藥；實驗教學

實驗教學是培養生物技術人才的重要環節。通過實驗教學培養學生的操作能力、創新能力和綜合素質，使其養成良好的科研思維習慣，為以后開展生物技術工作和研究奠定基礎。

1 實驗教學改革的必要性

1.1 學生自身原因

生物技術專業學生的實驗操作技能，發現問題、分析問題、解決問題能力以及創新能力與其能否成為合格的生物技術人才息息相關。而現有的實驗教學模式不能調動學生的積極性，不能使其認真分析實驗現象，不能很好地完成一些常規的實驗操作；同時開設的實驗項目相對獨立，缺乏連貫性，不能培養學生綜合分析問題的能力，導致學生分析問題、解決問題能力以及創新能力的欠缺[1]。

1.2 專業發展的需求

我國非常重視生物制藥產業的發展，目前已將生物制藥作為經濟發展的重點建設行業和高新技術的支柱產業。許多地區已建立了生物制藥產業基地，有效帶動了相關產業的發展[2]。黃渤海高效生態經濟區和山東半島藍色經濟區都已將生物制藥列為“十二五”重點發展行業，而我校本身就屬于這一經濟區域，更應抓住這個機遇。結合當前社會發展對生物技術人才的需求，在綜合分析我校生物技術專業實驗教學特點、師資力量、課程設置和人才培養目標的基礎上，改革實驗教學，充分利用學校的實驗教學平臺，整合現有實驗項目，構建生物制藥實驗教學體系，更好地滿足社會對人才的需求，突顯生物技術專業教學特色。

1.3 課程體系設置符合實驗教學改革要求

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

現有實驗教學模式：每門課程以各自為中心進行實驗教學，服務于理論教學，實驗內容重復、過于簡單和落后，造成資源、人力及學時的浪費。各學科都強調本學科知識的教育，忽略了學科間實驗教學課程內涵的銜接與聯系[3]，大大降低了實驗課程在生物技術專業人才培養中的作用。為了充分發揮實驗教學作用，使學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，進行實驗教學改革尤為迫切。

1.4 重組實驗教學內容

基于現有實驗教學資源，結合生物技術專業課程設置，整合分子生物學、基因工程、酶工程和生物制藥課程實驗項目，構建以生物制藥上、下游技術為主線的實驗教學模式，即依托分子生物學技術，結合基因工程原理，以學生掌握分子生物學、基因工程原理和技術為目的，以熟練掌握和運用生物制藥技能為最終目標的實驗教學模式。改變以往每門實驗課程各自為中心的教學模式，使這些課程中的實驗項目上下銜接，內容相互聯系，構建以DNA、RNA提取，基因的克隆，載體的構建，基因的表達，蛋白質（酶）的提取、純化和分析等為一體的教學模式。使學生總體上掌握分子生物學和基因工程原理與技術，熟練運用酶工程和生物制藥技術，走上社會后能夠承擔一定的生物技術制藥工作。

2 實驗教學改革措施

2.1 重新設計實驗教學內容

編寫符合教學需要的實驗教材，形成生物技術專業特色實驗教材。內容上著重體現生物技術的上、下游技術，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，學生能夠掌握運用分子生物學的方法，結合基因工程原理，利用生物體進行生物制藥；不但掌握了基本理論和基本技術，而且掌握了一套上、下游銜接的生物制藥技術。

實驗內容囊括DNA、RNA提取，基因的克隆，載體的構建，原核生物的轉染，基因的表達和檢測，菌株的篩選，基因工程菌的培養，生物發酵罐的操作，蛋白的提取、分離純化、濃度測定，蛋白活性的檢測和分析等。從分子生物學技術、基因工程原理到生物制藥流程密切聯系，形成了完整、系統的實驗體系。

2.2 改變教學模式，注重綜合性、設計性實驗

將實驗項目分為兩大類：一類為綜合性實驗，一類為設計性實驗。對綜合性實驗，教師根據實驗項目設計問題，要求學生帶著問題去預習，上課時教師先對實驗重點進行講解，然后學生進行操作。教師及時跟蹤，發現問題不糾正，而是在討論時進行糾正，這樣可加深學生印象。實驗結束后針對實驗結果以及出現的問題進行實驗討論，教師引導學生分析實驗，撰寫實驗報告，培養其獨立分析問題的能力。

對設計性實驗，以教學大綱為挈領，根據教學計劃，結合授課內容，要求學生在規定時間內提交一份實驗設計。先由教師批閱，選取優秀的、可行的實驗設計，以小組為單位，由該實驗設計的學生對其實驗設計進行解說，其他學生補充或修正并提出新問題，最終根據實驗室條件決定該實驗是否作為一項獨立的實驗在實驗室實施。若學生設計的實驗較好，具有可行性，也可與其畢業設計相聯系。

2.3 改變考核方式，完善督促機制

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、設計性實驗成績、期末實驗考核成績等，以有效督促學生進行實驗操作[4]。考核中，主要選擇操作技能、綜合實驗分析能力、實驗設計水平和基本知識點作為考查點。例如，對設計性實驗的考核注重學生的創新意識、科研思維方式，評分主要以學生實驗設計的整體撰寫質量和實驗設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，成績評判標準主要為其對實驗結果的討論和分析。在期末考試中加入10%的試題考核學生對實驗基本理論和操作的掌握。

2.4 開放實驗室

充分利用生物技術專業的教學實驗室和研究室，在完成正常實驗教學任務的同時，開放實驗室，給學生提供更多的實操機會，訓練他們的操作技能。主要實施方法為：學生通過預約登記，選擇實驗時間，并可自行與授課教師聯系，請其進行指導。可以自由組合小組，進行綜合性實驗和設計性實驗。在實驗內容上，可選擇教師篩選出的學生設計的實驗項目，或由教師擬定實驗題目，學生根據要求設計實驗方案，在教師指導下進行實驗。

2.5 與畢業設計相結合

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

3 實驗教學改革成效

3.1 培養了學生的操作能力和創新能力，提高了綜合素質

通過實驗教學改革，激發了學生探究實驗結果的熱情，能主動幫助教師準備實驗并提出問題，積極參與討論。對設計性實驗，不僅寫出了實驗設計，還提出了許多想法和問題。通過開放實驗室，學生有了更大的自主權和更寬裕的實驗時間，極好地解決了學生實驗時間不足的問題。通過上、下游技術銜接實驗模式，鍛煉了學生運用知識分析問題的能力，對培養學生的全局觀有重要的理論和現實意義。實踐證明，學生的科研興趣明顯提高，積極申請大學生創新基金，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改革是富有成效的。

3.2 銜接了畢業設計工作

通過上、下游技術的銜接實驗教學模式培養，學生在設計實驗、分析問題、總結實驗結果方面的能力有了顯著提高。以前進行畢業設計時才接觸實驗設計，而現在，通過設計性實驗掌握了開題報告及實驗設計方法，提高了畢業設計質量。

3.3 促進了教師提高帶教水平

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

3.4 為其他課程實驗教學改革積累了經驗

以分子生物學理論和技術為基礎，以基因工程為主要載體的上游生物技術和以酶工程、生物制藥等為下游技術的完整實驗教學體系的建立，不但使生物技術專業人才培養形成特色成為可能，而且為其他相關學科的教學改革提供了借鑒。

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

[2]張小蒙.生物制藥產業的發展現狀與思考[J].現代醫藥衛生，2012，28（7）：1051-1052.

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

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

G420

A

1671-1246（2014）07-0101-02

注：本文系濱州醫學院教學改革與研究項目資助（BYJY201103）