北京中醫藥大學生物儀器分析課程體系建設*

王 磊 鐘 嬙 李曉驕陽 郝 鈺 劉曉玲

（北京中醫藥大學（生命科學學院）北京 102488）

北京中醫藥大學生命科學學院于2020年獲批，并成立生物工程專業。生物工程專業是由多學科交叉融合形成的理論與實踐并重、理工結合的一門新興實驗性學科[1]，皆在培養擁有豐富的專業知識、有實踐能力、有科研能力、有創新思維的人才。全國教育大會中指出：要在增強綜合素質上下功夫，教育引導學生培養綜合能力，培養創新思維。根據全國教育大會的工作指示和我國對生物工程人才的需求，以及中醫藥背景下的產業發展，依托中醫藥院校的良好優勢資源，結合生命科學學院定位和北京市高精尖學科中醫生命科學的建設助力，學院開設了生物儀器分析專業必修課。

生物儀器分析課程是從分子、細胞以及動物等多角度出發，介紹現代生物儀器分析的基本理論及其應用的基本原理、方法及技巧，是一門充分地將理論和實踐相結合的課程，其課程具有很強的技術性、理論性，需要很強的實踐動手操作能力。隨著現代技術日新月異的發展，生物儀器分析在生產和科研中都起到不可或缺的作用，是從事生物制藥技術、生物藥物研發、生產工藝等相關流程的應用型人才所必備的知識儲備[2]。生物儀器分析是生物工程專業的專業核心課程。學生通過學習此門課程，可以開闊視野，了解生物科學領域最新的相關實驗儀器及技術，熟練地掌握現代生物科學技術方法和實驗技能，從多方面提高理論知識和實驗技能相結合的能力，及其相關的綜合素質和創新思維，為后期從事技術應用或繼續科研深造打下良好的基礎[3]。

目前，生物儀器分析課程已在全國各個高校生命科學本科生專業普遍開設[4]，但也因為課程具有很強的實踐性，以及近年來儀器設備、技術方法的不斷更新[5]，使得學生很難融會貫通，從而導致學生在學習此門課程時依舊偏于理論化，逐漸形成“唯分數”論。例如，學生在考試前會突擊背誦，應付考試，導致所學內容不扎實，知識碎片化，無法達到系統性的理論學習，實踐能力和科研創新能力也同樣缺乏。長此以往，為使學生更好地適應新時代的發展，提高學生們的科研思維和實驗技能，我們針對學校中醫藥特色，以及本專業具有先進生物科學技術知識特色的新型應用人才的培養目標，對本專業學生的培養進行初步思考探索，建設生物儀器分析課程，通過理論與實踐相結合的方式，培養學生基本的科研思維和實驗研究能力，以期為促進學生適應現代科學研究，進一步從分子水平認識和解決生命科學相關問題打下堅實的基礎。筆者通過課程定位、優化教學內容、改革考核模式等探索生物儀器分析課程體系的建設。

一、課程定位

從課程設立開始，筆者將生物儀器分析課程的類別定位為專業必修課，開設在第七學期。在學習此門課程之前，學生已了解中西醫臨床和生物學相關的基本知識。此外，該課程還具備實踐性、技術性強等特點，能起到基礎課與專業課程的橋梁作用。課程的設立依托于北京中醫藥大學生命科學學院現有的高精尖儀器，使學生們擺脫現有儀器與教材脫節、儀器種類多、內容雜、走馬觀花等現象[6]，能實現學得到、看得到、摸得到，以后用得到的學習成果。在中醫藥院校開設生物儀器分析課程，是希望利用最新的生物科學實驗儀器及技術，輔助完成中醫藥相關實驗的驗證及研究，推進解碼中醫計劃，完成具有結合中西醫臨床基礎和先進生物科學技術知識特色的新型應用人才培養目標。通過課程的教學，達到四個目標：①培養學生能夠掌握常用生物儀器分析方法的基本原理、構造、特點和適用范圍，以及如何在生命科學相關領域研究中實現定性定量分析。②培養學生根據分析目的結合各種儀器分析方法的特點和應用范圍選擇適宜分析方法的能力。③通過理論與實踐相結合的方式，注重學生基本科研思維訓練；為促進學生適應現代科學研究，進一步從分子水平認識和解決生命科學相關問題打下堅實的基礎。④開啟學生探究生命科學的強烈愿望及對生命的敬畏之心。

二、優化教學內容及方法

生物儀器分析課程涉及的內容非常寬泛，涉及的儀器和實驗技術種類繁多，在有限的時間內介紹所有的儀器并讓學生掌握是不切實際的。為滿足培養目標的需求，教師在課程內容設置上，需要有取舍，做到精而簡，同時讓學生們掌握一定的相關技術。根據實際需要，生物儀器分析課程主要分為理論課程和實驗操作兩個模塊。課程內容設置上主要分為離心技術及儀器分析、細胞培養生物儀器分析、細菌培養生物儀器分析、顯微鏡生物儀器分析、蛋白生物儀器分析、核酸生物儀器分析、動物生物儀器分析，旨在培養學生各模塊的儀器相關特點、技術原理與應用、儀器的基本操作及注意事項和維護，以及在各領域當中的應用范疇及實際意義。

1.教學理論內容簡化

理論課程部分的主要目標：一方面，是介紹相關現代生物儀器分析的基本理論，應用的基本原理、方法、技巧以及相關領域的最新發展動態，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維。另一方面，激發學生對生命科學未知領域探究的濃厚興趣；同時，精簡教學理論，進而把更多的理論貫穿于實操當中，提升教學質量。

課程授課方式一概杜絕灌輸式、填鴨式教育[7]，這種教育方法既無法調動學生的積極性，也無法讓學生對科研儀器產生濃烈的興趣。我們需通過此門課程著力培養本科生的科研創新能力，不僅培養學生發現問題、提出問題、解決問題的能力，而且更是要培養學生的科研能力、創新思維，從而滿足新時代生物產業對人才的需求。針對課程定位、課程內容的設置，應采取多種新型教育模式，以期對學生能達到更理想的教育成果。例如，顯微鏡生物儀器分析模塊授課中，作為教師需要通過課程講授激發學生們的科研興趣。在理論課程學習中，教師從光學顯微鏡的發展開始講解，再介紹光學原理、基本概念、顯微鏡的結構等基礎知識，此過程是教師來講，學生來聽。但為了充分調動學生們學習的積極性，培養一定的科研能力，教師在講授到共聚焦顯微鏡時，在此埋下伏筆，讓學生們在課下查閱資料，關于共聚焦顯微鏡基本原理及構造，與普通光學顯微鏡的異同，共聚焦顯微鏡可以應用到哪些研究方向，為生物科學的研究起到了什么作用？對于這些問題，學生們通過查閱文獻、資料，并以小組的形式進行討論、整理、匯報，翻轉課堂，角色互換，變成學生是主講者。老師是聆聽者，在此過程中，教師與學生共同探討，互問互答。這種互動的學習模式不僅激發學生積極思考，而且在學習過程中，學生們通過查閱英文文獻，也掌握了更多與本專業相關的專業詞匯。作為教師，在所有學生匯報完畢后，及時總結補充，同時引入自己的研究課題，介紹自身的研究方向，通過共聚焦顯微鏡的使用在課題領域當中使用的案例，將科研與教學相融合。教師向學生傳遞自身在科研中的態度、思維，也將科研成果向學生們展示，從而也從側向告訴同學們，科研其實就在身邊。

2.教學實驗課程優化

生物儀器分析課程中的實驗教學是在課程設置中至關重要的環節，占據該課程總學時的三分之二，其重心是培養學生實際動手的操作能力，通過動手操作將理論課上學到的實驗儀器的原理、構造等理論知識相結合與運用，從而提高學生們的學習能力，同時培養學生的科研能力與思維，為學生深造或就業奠定良好基礎。為了實現培養目標，教師在實驗課設置中也是貼近生物工程學科特色，甄選實驗項目，讓學生從多個方向掌握實驗技術。在實驗課講解過程中，教師先介紹儀器的使用方法及注意事項，再在老師的帶領下通過樣本開展實操。為了滿足不同同學的需求，也設為必做實驗和選做實驗。必做實驗是所有學生們一一通過實際動手操作，了解儀器的構造，掌握儀器的使用方法。學生在完成必做實驗后，有興趣的同學可以進行拓展，參加選做實驗，其實驗內容為了解儀器的日常維護及儀器故障的排除。儀器實操結束后，即是實驗數據的處理，這也是科研實驗當中不可或缺的一步，實驗結果的呈現，如有圖表、照片等各種形式，都是需要實驗結束后后期處理，實驗數據的整理也融合了嚴謹的科研思維。

三、改革考核模式

為了培養生物工程專業本科生科研思維及提升其實驗技能，在優化教學內容及方法的基礎上，也要將考核方式進行改革，打破傳統的考核方式。當今社會需要的是應用型復合人才，傳統的考核方式已經違背人才培養需求。因此，應設立為多元化過程性評價考核的方式，將實驗操作、探究學習等作為考核重點，這樣才可讓學生們真正地學會一門課程，做到有理論有實踐有思維有技能。具體的考核方式分為四部分，①作業報告（占比20%）：主要是理論課ppt匯報展示和實驗課實驗報告撰寫。ppt匯報展示主要考查學生系統的科研思維，主要是對文獻閱讀、專業詞匯理解、整理、歸納、匯報的能力。實驗報告主要考查學生對實驗整體設計、原理的理解、結果觀察、分析、判斷、數據整理，所有實驗過程如實記錄下來，這都是在考查學生對科學研究的敬畏之心。②課堂互動和考勤（占比20%）：課堂上的互動是考查學生主觀能動性，考查學生的主動思考能力、觀察和發現問題的能力。考勤也是在從側向考查學生的自律性。③實踐應用（占比20%）：考查學生的實踐動手能力，學生不只是停留在理論知識學習層面，而是要真正做到實操，做實驗用儀器都是有一定的規范性，并可以完成實驗設計。④筆試（占比40%）：對于筆試內容，教師也是根據課程性質、課程特點，精心命題，智慧出題，盡量減少客觀題，增加非標試題比重。可以采用開卷非標準答案考試、或閉卷考試等形式，重點考查學生運用知識解決問題的能力。

四、增設課后實踐環節

一門課程的教學不應只停留在課堂上，還應延續到學生們的課后實踐。因生物儀器分析課程的本身屬性，儀器種類繁多、知識體系復雜，學生們想更深入地學習、探討，學校及學院是積極倡導學生們課后走進實驗室，同樣，在生物儀器分析課程中，也希望通過增設課后實踐環節來輔助各位學生。學生在課程學習中，如果對某項實驗儀器或技術感興趣，想繼續研究并有想要應用的研究領域，授課教師可以幫助學生聯系目前已熟練掌握相關技術的實驗室，進入實驗室學習。在課后實踐環節，學生們通過參與相關課題研究，在老師及研究生的指導下，不僅做到了深入了解相關實驗技術及儀器，又增強了實驗動手的操作能力，同時通過長期學習，可以激發科研興趣，能做到主動發現問題、探討問題、解決問題，整體的科研思維得到全方位的有效鍛煉。

結語

隨著現代科學技術的迅速發展，在中醫藥背景下，培養符合我國生物工程的人才，生物工程專業通過設立生物儀器分析課程，來培養學生生物科學相關儀器的理論知識及操作技能。筆者以學生為出發點，深化研究課程教學方法及內容，使學生更容易地去接納理解理論知識，更有興趣地探索實驗結果，從而也充分調動學生們的科研興趣。同樣通過改革考核模式，使學生全方面得到發展與鍛煉。因此，在北京中醫藥大學生物工程專業開設生物儀器分析課程，是十分重要并有意義的。但此門課程如何更深入地將中醫藥背景知識更好地融合到生物儀器分析課程中，還需要不斷地探索與完善。