基于創(chuàng)新能力提升的生物藥物分析與檢驗教學改革實踐

于全球生物醫(yī)藥產業(yè)蓬勃興起的現今，生物藥物已然成為攻克疑難病癥、增進人類健康的重要力量。隨之產生的是對生物藥物分析與檢驗專業(yè)人才的大量需求，且對其要求不僅是擁有堅實的專業(yè)知識，更需具備突出的創(chuàng)新能力。然而，傳統教學模式在內容更新、教學方法運用以及實踐環(huán)節(jié)安排等方面，存在諸多與產業(yè)需求不相契合之處，難以切實有效地激發(fā)學生的創(chuàng)新潛能。鑒于此，本研究聚焦于生物藥物分析與檢驗教學改革的實踐，意在通過創(chuàng)新教學途徑，為培育契合時代發(fā)展的高素質創(chuàng)新型人才提供可行之策，以推動生物藥物產業(yè)邁向更高的層次。

1 生物藥物分析與檢驗教學現狀剖析

1.1 課程目標定位偏差，理論與實踐的失衡

在當下的生物藥物分析與檢驗課程體系中，其課程目標的定位有著較為顯著的偏差，過多地側重于理論知識的傳授，而實踐能力的培養(yǎng)則處于附屬地位。從課程大綱方面來看，很大的篇幅都用于詳細闡述各類生物藥物的化學結構、作用機理等理論內容，學生需要耗費大量精力去記憶復雜的分子式、代謝途徑等，仿若構建起一座理論知識的“空中樓閣”。然而，反觀實踐教學部分，不但課時占比少，而且實驗項目大多為驗證性實驗。比如在藥物純度檢測實驗中，學生只是在機械地按照既定步驟去操作儀器，測定已知樣品的純度，重復著教材上已有的標準流程，很難觸及到實際科研與產業(yè)應用中的復雜問題。這種失衡狀況致使學生雖然能夠在理論考試中取得較高分數，但是一旦面臨真實的藥物分析場景，比如參與藥企新藥研發(fā)的質量把控環(huán)節(jié)時，就會暴露出動手能力較弱、問題解決能力欠缺等不足之處。由于他們在學習進程中并未形成從實踐需求出發(fā)來運用理論知識的思維慣式，致使難以將所學知識靈活地轉化為實際的生產力，從而難以契合生物藥物產業(yè)對于復合型人才的要求，這對學生創(chuàng)新實踐能力的萌動與發(fā)展產生了極大的制約。

1.2 教學內容陳舊滯后，前沿知識的脫節(jié)

在生物藥物領域這一前沿科技的前沿陣地中，新知識與新技術持續(xù)不斷地涌現，然而教學內容卻未能與這一迅猛發(fā)展的態(tài)勢同步。教材作為知識傳遞的重要載體，其更新周期極為漫長，諸多版本仍然聚焦于傳統的生物藥物類別與分析方法，對于新興的基因編輯藥物、生物類似藥優(yōu)化技術等前沿內容的涉及非常之少。課堂講授大多也是依照舊教材的框架進行，教師在對藥物分析案例予以講解時，往往習慣性地援引多年前的經典案例，例如早期的胰島素提純分析，而對當下熱門的單克隆抗體藥物偶聯技術的質量分析要點卻予以忽略。這便致使學生的視野受到限制，沉浸于過時的知識體系之中，對于行業(yè)的最新動態(tài)了解甚少。待到學生進入實習崗位或是進一步深造時，在面對藥企研發(fā)部門所探討的靶向遞送系統優(yōu)化、核酸藥物雜質檢測新方法等前沿議題時，往往會感到茫然無措，難以融入創(chuàng)新研發(fā)的氛圍當中。知識儲備與行業(yè)前沿之間存在的巨大鴻溝，會對學生當下學習興趣的激發(fā)形成嚴重阻礙，也會致使他們在未來職業(yè)發(fā)展的初期便處于落后狀態(tài)，難以給創(chuàng)新提供充裕的知識給養(yǎng)。

1.3 教學方法單一僵化，學生主動性的磨滅

教學方法呈現出單一僵化的態(tài)勢，致使學生主動性被磨滅。在生物藥物分析與檢驗的課堂上，傳統教學方法占據著主導地位，以教師講授為核心的“滿堂灌”模式極為盛行。教師立足于講臺，借助PPT與板書，單方面地向學生進行知識的灌輸，無論是藥物分析原理，還是儀器操作要點，均事無巨細地一一加以羅列。課堂的節(jié)奏完全由教師把控，學生處于被動接受的狀態(tài)，缺乏自主思考以及提問質疑的空間。比如在講解高效液相色譜儀用于藥物成分分離時，教師詳盡地闡述儀器的構造、原理以及操作流程，學生僅需進行記錄與記憶，很少有機會能夠親手操作，去探索不同參數設置對結果產生的影響。像小組討論、項目式學習這類互動性較強的教學方法極為稀少，即便偶爾會有，也因組織匆忙、引導欠缺，很難激發(fā)學生深度參與的熱情。久而久之，學生的學習積極性受到打擊，習慣了依賴教師的講解，主動探索知識、發(fā)現問題以及解決問題的能力得不到有效鍛煉，創(chuàng)新思維的火花在沉悶的課堂氛圍中被悄然熄滅，很難成長為具有獨立思考與創(chuàng)新能力的專業(yè)人才。

1.4 實踐教學資源匱乏，實操能力受限

實踐教學資源的匱乏，已然成為阻礙生物藥物分析與檢驗教學質量提升的又一關鍵因素。于校內而言，實驗室硬件設施呈現落后之態(tài)，先進的生物藥物分析儀器設備配備嚴重不足，像高分辨率質譜儀、流式細胞分選儀等這些在藥企研發(fā)與質檢環(huán)節(jié)被廣泛運用的儀器，校內實驗室要么數量極少，致使學生操作機會極為稀少，要么型號老舊，其檢測精度與功能根本無法滿足前沿教學的需求。以蛋白質組學藥物分析實驗來說，因先進質譜儀的缺失，學生只能借助理論模擬去知悉復雜蛋白質藥物的精細結構解析過程，而無法親自操作來獲取真實數據，如此一來，實踐經驗的積累便會大打折扣。于校外來講，校企合作緊密程度不足，校外實踐基地未能切實發(fā)揮效用。盡管部分院校與藥企建立了合作關系，然而實習安排卻存在形式大于內容的問題，學生大多從事一些簡單的輔助工作，比如藥品樣本整理、基礎數據錄入等，難以深入介入核心藥物分析項目，無法實現校內所學與產業(yè)實際的深度融合，實操技能提升極為緩慢，創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)更是無從談起，致使學生畢業(yè)后難以迅速適應企業(yè)一線創(chuàng)新研發(fā)工作崗位。

2 教學改革具體實踐策略

2.1 重塑課程架構，理論與實踐深度融合

需打破傳統課程目標理論與實踐相互割裂的狀況，構建起二者緊密相連的全新架構。于課程設計之初，就要精確瞄準生物藥物分析與檢驗領域的關鍵技能要點以及知識脈絡，并將理論知識合理地嵌入到實踐環(huán)節(jié)之中。比如在生物藥物活性檢測這一板塊，摒棄那種單純對活性檢測原理進行講解的方式，引入藥企正在研發(fā)的新型免疫調節(jié)藥物項目。學生需首先深入探究細胞信號通路、受體結合理論等知識，以此為后續(xù)實踐奠定堅實基礎。而后，以小組的形式運用實驗室所配備的酶標儀、流式細胞儀等設備，親自對藥物樣本進行活性測試，并依據實驗數據反向去驗證、深化對理論的理解。與此同時，要大幅度提高實踐課程所占的比例，使其從原本的次要地位提升到與理論同等重要的地位。還需增設綜合性的實踐項目，如模擬完整的生物藥品質控流程，包括從原材料檢驗、生產過程監(jiān)測直至成品放行檢測等，讓學生全程參與其中，在復雜的任務情境下靈活運用理論知識來解決實際問題，養(yǎng)成以理論指導實踐、以實踐反哺理論的思維習慣，從而全方位激發(fā)創(chuàng)新潛能，使其能夠應對產業(yè)的多元化挑戰(zhàn)。

2.2 革新教學內容，前沿知識動態(tài)嵌入

緊密把握生物藥物前沿發(fā)展的脈搏律動，以確保教學內容始終保持“新鮮”之態(tài)。構建一個專業(yè)的教材編寫團隊，其成員涵蓋高校的資深學者以及藥企的研發(fā)骨干。通過定期開展研討并對教材予以更新，保證每兩年至少進行一版更新，且能及時將諸如基因療法藥物分析、人工智能輔助藥物質量預測等新興內容納入其中。課堂講授演變?yōu)榍把刂R的“發(fā)布會”，教師不再單單局限于舊有的案例，而是實時對《Nature Biotechnology》《Journal of Pharmaceutical Sciences》等權威期刊進行追蹤，進而將最新的研究成果轉化成教學素材。以對單鏈抗體藥物的分析進行講解為例，教師不但要剖析其獨特結構所對應的分析難點，還要分享科研團隊攻克這些難點的創(chuàng)新策略，以此來拓寬學生的視野。與此同時，開設前沿知識研討課程，每周集中聚焦一個熱點議題，例如細胞外囊泡藥物載體的質量評估，學生自主進行文獻查閱并展開匯報交流，于思想的碰撞中緊密跟隨行業(yè)動態(tài)，為創(chuàng)新思維持續(xù)注入源源不斷的靈感，使其能夠站在知識的前沿去探索未知。

2.3 活化教學方法，激發(fā)學生內生動力

舍棄“滿堂灌”的教學方式，轉而擁抱多元互動的教學法，以喚醒學生主動學習的熱情。引入項目式學習，將生物類似藥一致性評價項目貫穿于學期教學之中。學生自行組建團隊，并扮演藥企研發(fā)人員，從評價方案的制定、分析方法的選擇，直至實驗的實施以及數據的解讀，皆全程處于主導地位。而教師則化身為幕后的“導師”，適時予以引導和答疑，以推動學生在項目推進過程中主動去探索知識、解決難題。比如在分析方法的選擇上，學生需要對成本、精度、效率等諸多因素進行權衡，富有創(chuàng)造性地借鑒不同技術的長處。融入案例教學，每周對一個真實的藥企案例進行剖析，例如某生物藥在上市后出現穩(wěn)定性問題，學生分組展開研討并進行角色扮演，模擬藥企內部會議來探討解決方案，以鍛煉其分析決策能力。此外，通過線上教學平臺來拓展學習的邊界，布置如虛擬實驗、知識闖關等充滿趣味的任務，激發(fā)學生的競爭意識，使學習由被動轉變?yōu)橹鲃樱c燃創(chuàng)新的火種，助力學生成長為具有自主創(chuàng)新能力的探索者。

2.4 夯實實踐根基，內外資源協同發(fā)力

全面加強實踐教學資源的擴充，為學生實操能力搭建良好平臺。在校內，加大對實驗室建設的投入，每年設置專項經費用于購置先進儀器，保證諸如納升液相色譜——高分辨質譜聯用儀、單細胞測序儀等前沿設備能夠落戶實驗室，以滿足精細藥物分析教學的需求。同時，對實驗室管理予以優(yōu)化，將開放時間延長，并為之配備專業(yè)的指導教師，以使學生能夠隨時展開自主實驗，進而積累實踐經驗。于校外進一步深化校企合作，和頭部藥企共同建設實習基地，按照學生的年級以及能力進行分層來設計實習項目。低年級學生參與基礎輪崗，從而了解藥企的運作情況；高年級學生深入到研發(fā)、質檢等核心部門，參與新藥臨床前分析、工藝優(yōu)化等關鍵項目，且由企業(yè)導師進行一對一的指導，達成校內知識與企業(yè)實踐的無縫對接。另外，還需定期舉辦校企產學研交流活動，讓學生展示實踐成果、聆聽企業(yè)創(chuàng)新需求，通過這種雙向互動來激發(fā)創(chuàng)新實踐的熱情，令其在畢業(yè)后能夠迅速融入企業(yè)的創(chuàng)新浪潮。

3 教學改革實踐效果評估

3.1 知識掌握進階，理論實踐雙提升

理論知識扎實與否是評判教學成效的關鍵維度。在改革之前，對特定年級的350名學生的專業(yè)理論考核成績進行剖析，其平均分僅有60分，在生物藥物成分剖析、分析技術原理等核心板塊的表現較為乏力。在諸如復雜藥物成分識別等方面，得分率低至30%，原理應用類題目得分率約為32%，高分段（80分及以上）的學生極為稀少，僅占比5%，而低分段（60分以下）的學生大量聚集，達175人，占比50%，成績分布呈現出“頭小尾大”的態(tài)勢。隨后推行了多元互動教學，并融入前沿案例研討，同樣是350名學生再次接受考核，成績有了顯著提升，平均分上升至75分，成分剖析知識的得分率躍升至60%，原理應用題的得分率達到了70%，高分段學生增加至105人，占比30%，低分段學生則減少至70人，占比20%。實踐考核主要聚焦于藥物樣本制備以及儀器精準操作，改革前，300名學生進行實踐測試，平均成績?yōu)?0分，僅有30名學生操作熟練，占比10%，失誤率高達40%。改革后強化了實踐訓練，引入了企業(yè)真實項目模擬，新一批300名學生接受考核，平均成績達到了85分，熟練操作的學生急劇增加至210人，占比70%，失誤率大幅減少至10%。相關數據可參見圖1。

3.2 創(chuàng)新活力迸發(fā)，科研競賽展鋒芒

科研參與的深度能夠反映出學生創(chuàng)新潛能的挖掘程度。在改革之前，對三年科研軌跡進行回顧，可見全校每年平均僅有10名生物藥物專業(yè)的學生投身于科研輔助工作，其占比為3%，且多是進行資料整理，對實驗設計的參與近乎為零，學術成果方面毫無所獲。在學科競賽方面同樣極為冷清，在省級專項賽事中，年均組隊數量不到2支，獲獎率為零。而改革搭建了創(chuàng)新工坊，極大地激發(fā)了探索熱情。僅一個學年，參與科研的學生便猛然增加至90人，占比達到30%，其中有25人深度參與到實驗構思以及關鍵環(huán)節(jié)操作之中，占參與科研學生的28%。學術成果也迎來了爆發(fā)式增長，發(fā)表了5篇專業(yè)論文。競賽領域熱情極為高漲，組建了16支參賽隊伍，省級賽事中有7支隊伍獲獎，獲獎率為43.8%，國家級競賽中有3支隊伍獲獎。以新型生物藥活性檢測創(chuàng)新為例，學生巧妙運用納米技術對檢測流程進行優(yōu)化，使靈敏度提升了50%。詳細數據可參見圖2。

3.3 實操技能躍升，企業(yè)熔爐顯真章

企業(yè)實習乃是檢驗學生實操技能的一塊“試金石”。在改革之前，對200名實習生入職初期情況進行觀察，超過60%即120名學生需要2個月來磨合適應基礎質檢流程，而能夠攻堅復雜工藝優(yōu)化、進行新品研發(fā)分析的學生僅有20名，占比為10%。在實習期間，操作失誤頻繁出現，有100名學生被予以記錄，其占比達50%。改革得以落實，是憑借緊密的校企聯動以及校內實踐的強化。同樣是200名實習生，其中80%也就是160名學生在1個月內便能夠迅速上手操作，能夠獨立承擔關鍵任務的學生達到100名，占比為50%，操作失誤率降低至10%，僅有20名學生偶爾會有疏忽失誤。在企業(yè)核心項目中，學生所參與的生物藥雜質控制優(yōu)化，相較于原計劃6個月完成關鍵節(jié)點，學生團隊依靠精湛的技能提前1個月，也就是提前了16.7%的時間高效達成，并且雜質含量從5%下降至3%，降幅達40%。詳細數據可參見圖3。

3.4 職業(yè)素養(yǎng)蛻變：就業(yè)晉升創(chuàng)佳績

就業(yè)市場的反饋乃是評判學生職業(yè)素養(yǎng)的“晴雨表”。在改革之前，對近兩屆畢業(yè)生的就業(yè)狀況進行審視，初次就業(yè)率為65%，對口就業(yè)率為40%，僅有20名學生進入頭部藥企，占比為7%。在入職的第一年，獲得晉升或承擔重要任務的僅有8人，占比為2.5%。企業(yè)調研表明，由于團隊協作以及應變能力方面存在短板，有65%即130名畢業(yè)生需要接受專項培訓。

改革不斷深化，對人才進行精準打磨。新一屆畢業(yè)生的初次就業(yè)率迅猛攀升至90%，而對口就業(yè)率亦上升至80%，有250名學生成功入職頭部藥企，其占比達35.7%。在入職一年之內，40名畢業(yè)生憑借自身的專業(yè)能力、協作能力以及創(chuàng)新能力獲得晉升，占比為15%。企業(yè)對于畢業(yè)生的滿意度由50%急劇上升至85%，僅有30名畢業(yè)生在協作能力方面需要提升，占比8%。詳細數據可參見圖3。

4 結語

總之，此次基于創(chuàng)新能力提升而進行的生物藥物分析與檢驗教學改革成果顯著。就知識掌握的層面而言，無論是理論考核成績還是實踐考核成績均有大幅度提升，學生得以擺脫“高分低能”的狀況。創(chuàng)新活力得到了充分激發(fā)，科研參與度從僅有寥寥數人提升至近三成學生投身其中，且在競賽中獲獎的喜訊不斷傳來。實操技能經過校企的精心打磨，實習生能夠迅速適應崗位，有力地推動了企業(yè)項目的進展。而職業(yè)素養(yǎng)方面的蛻變更是引人矚目，畢業(yè)生就業(yè)的對口率以及入職頭部藥企的比例有了顯著提高，獲得了企業(yè)的高度認可。此次改革為生物藥物領域源源不斷地輸送了優(yōu)質的創(chuàng)新人才，持續(xù)為產業(yè)發(fā)展提供強大動力。

本文系貴州省教育廳人文社會科學重點研究基地基金（23RWJD158）；貴州中醫(yī)藥大學博士啟動基金2022[15]。

通信作者：余穎怡