以生物制藥工藝學課程改革為例探討生命科學類本科生高階思維能力的培養

洪軍，魯鐵，謝朝暉

（河南城建學院 生命科學與工程學院，河南 平頂山 467036）

1 課程改革的背景

美國教育家布盧姆將思維過程具體化為六個教學目標，即記憶、理解、應用、分析、評價和創新。而目前我們本科高校的教育往往是以夯實基礎為首要前提，欠缺對學生以分析、評價和創新為教學目標的高階思維能力的訓練［1-2］。在基礎性知識的授課過程中，往往以教師講授為主，學生為輔的方式進行。在對學生基礎知識的講授方面，應該培養學生深度理解能力，從單純的記憶層次上升到知識的全面融會貫通層面上來。大學的教育是培養學生全面性思維的重要時期，提高生命科學類學生的高階思維能力將為進一步促進高等教育社會主義現代化生物領域新型人才的培養打下堅實的基礎。

生物制藥工藝學是生命科學類專業一門專業核心課程，該課程綜合性強，涉足面廣，需要前期比較夯實的專業基礎知識做背景支撐，該課程適合本科第五到第七學期開設。由于當前該課程教材的編寫上與生命科學類開設其他課程有過多的重疊性，使生命科學類專業學生在該課程學習過程中產生內容重復性高，新知識開拓性差的感覺。同時，提高學生對所具備知識點的系統化認知，以期培養學生高階思維能力，優化和改革生命科學類專業 《生物制藥工藝學》課程具有必要性。

2 生命科學類本科生高階思維能力的培養

生命科學類專業是以生命活動作為本體研究的自然科學，其所涵蓋的專業均對生物的觀察能力和實驗動手能力要求較高，常規的 “應試教育”不能挖掘學生的潛能，提高學生的綜合素質。培養具有高素質、思維活躍、專業綜合能力強的本科生是教學工作的重心。提高該類專業學生高階思維能力從以下五方面進行探討。

第一，加強學生基礎知識的理解能力。作為生命科學類專業，加強生物學基礎 （植物學、動物學、微生物學）的教學具有極其重要的作用。生命科學類專業是建立在生物體認識的基礎之上對生物體進行基礎研究、改造利用的學科。生物學基礎是根基，涵蓋植物學、動物學、遺傳學、生態學等相關知識，為學生打下牢靠的基礎知識將為學生樹立正確的生命科學思維能力具有極大的促進作用。同時在教學中培養學生對生物科學的興趣為后續課程的主動式學習打下堅實的基礎。在生物學基礎知識進行的同時，強化學生對生命科學類文獻的查閱能力以及專業英語的熟悉程度，高階思維能力的建立需要具備相關專業資料的查找、涉獵能力。前期課程中，設置學生以專業知識點實例式的檢索為實戰型的環節，為后續高階思維能力培養具有極大的助推作用。

第二、打破單一性的講授型課堂，以混合式的教學模式為主，該種模式適合生命科學類學生綜合能力的提高。

抓好學生課下的學習是該教學方法的關鍵。多種教學方式融會貫通，讓學生學會用所學知識進行思考，敢于進行應用層面的探究。課下的作業也應該配合混合式教學變得多樣。在教學執行層面，可以促使學生帶著問題去預習，課堂討論，課下團隊合作攻關的模式進行課程的深度整合型學習。該種模式的教學需要教師因材施教，根據學生的基礎背景合理的安排課程實施計劃，全方位多角度的使學生介入到課程中，成為課程的主角。教師的鼓勵和支持將發揮著重要的助推作用。

第三，加強學生思維導圖式的學習，用思維導圖作為課下作業，學生在把知識點進行合理的，合乎邏輯的連線，深度理解和思考。授課教師對課程進行全面性的優化布局，把學科前沿性思想、實際中的問題、生活中的實例進行整合，讓課本的知識點映射的更全面和系統。同時打破課程之間的空檔，使知識點緊密的銜接。

第四，課程設置的優化。生命科學類專業課程的設置要進行合理的分階段、分環節的優化。基礎性課程和專業課要進行合理的布局。本科低年級往往以通識課程和學科基礎課程為主，應增加生命科學類專業導論或前言專題、專業教育和專業認識實習等課程設置。注重學生生命科學素養的強化，使學生對生物本體以及工藝有宏觀性的認識。本科高年級課程要以綜合性較強課程設置為主，使學生對前期課程系統化的理解，深度性思考和應用能力的轉化。

第五，實驗或實踐環節的優化。實踐性較強的課程需要學生做到身體力行，更多的精力放在實驗或實踐環節，讓學生理論和實踐相結合。實驗或實踐環節的設置應與相應的理論課程進行整體性優化，最好能夠銜接在同一學期內進行，而不是間隔時間過長。同時，理論和實驗或實踐環節進行打通式教學，理論學習后完成相應的實驗或實踐，實驗或實踐完成之后再進行話題討論，最終回歸到文獻資料的查閱，進行深刻的總結和分析，撰寫實驗或實踐報告。

重視生命科學類專業實驗、多開設創新性、綜合性和設計性實驗項目，促進學生自主創新能力和興趣的培養。實踐環節的教學工作將對學生高階思維能力的養成起到重要的 “閉環作用”。這個環節不能只停留在完成工作任務上，而是需要教育工作者進行全方位的統籌和指導。“閉環作用”能讓學生從理論到實踐，再次回歸到理論進行重新的審視和思考，為其 “分析、綜評價和創新”性的思維起著重要的素材性效應。

3 以生物制藥工藝學模塊化教學改革為例

3.1 模塊化教學方法

生物制藥工藝學這門課程的核心知識點是生物藥物的制備和分離純化兩大部分。基于學生已經具備一定的專業思考能力，同時為加強學生高階思維能力的養成，可對知識點進行拆解和整合，統籌成相應的模塊進行教學。教師在教學中以現代生物工程所涵蓋的四大工程為主要模塊進行推進化教學，以學生的領悟程度為出發點組織靈活多變的教學。課程模塊可以設置為：1）微生物發酵制藥模塊。主要以微生物對藥品的發酵生產、分離制備為主線，該模塊以經典的青霉素、賴氨酸、維生素C等的生產加工、分離純化為主線實例；該模塊對學生前期所學的微生物、發酵工程的相關知識為基礎，側重于開拓微生物在制藥領域應用的新視野，引導學生領會到現代生物技術以轉錄組學、代謝組學以及基因工程手段應用于微生物發酵制藥工業所帶來的工藝革新。2）酶工程制藥模塊。以固定化技術應用于拆分DL型氨基酸為主要線索，側重于固定化技術在制藥中的應用。3）基因工程制藥模塊。以轉基因技術應用于藥品的生產為主線，藥物實例設置為干擾素α2b、人白介素-2，模塊以基因工程生物的構建、重組生物的發酵、藥品的分離純化、成品檢驗為鏈條，側重于對基因工程在藥物制備層面上的理解。4）動物細胞制藥模塊。以重組人紅細胞生成素為主要實例，該模塊對學生前期的細胞生物學、細胞工程的相關知識進行深化，進而延伸到動物細胞制藥的應用層面。通過該模塊的學習，學生能夠對重組蛋白質藥物所構建的大腸桿菌、釀酒酵母、哺乳動物細胞表達系統有全方位比較性的思考。

3.2 教學方法的實施

模塊化教學前期工作：在單個模塊開始之前，做好學生的學情分析，設置相應的摸底題庫或以課堂提問的方式進行全盤式摸底，依據學生前期的學習狀況，給學生布置相應的預習作業，引導學生對前期知識進行網絡化回顧，查漏補缺，以及新知識點的預習。新知識點的引入通常以切入背景資料為主，使學生對即將學習的藥物有宏觀性的認識。例如，藥物性質、藥理機制等方面。正式課堂的實施過程從以下步驟實施：首先，根據前期學生的預習情況，對新知識點進行講授，側重于了解藥物的研發歷史、藥物的性質、藥理學機制；其次，切入到課程核心內容，生物制藥工藝學側重于工藝過程的理解和分析，而工藝學的講授是一個刻板的過程，學生容易注意力不集中，所以這個過程可以發揮學生的主觀能動性，讓學生根據前期關于性質的講授，引導學生閱讀教材，查閱資料，手繪工藝流程圖。在學生經過一定的思考和動手之后，在課堂上啟發學生共同探尋工藝的關鍵點以及注意事項。單個模塊結束之后，引導學生對制藥工藝路線進行總結分析，查閱工藝過程相關的拓展性參考資料，啟發學生對課堂講授的工藝進行改進型探索，鼓勵學生利用所掌握的前期知識以及國內外最新的技術報道去改進工藝路線。跟蹤學生的課后思考作業進行及時的批改和反饋。考評機制可以實施模塊單元化的管理，便于動態化的檢測學生的學習效果，知識點的整合性思維水平。考評機制通過：1）重要知識點的熟悉程度；2）中外最新文獻的閱讀效果；3）多學科交叉性思維能力；4）常規工藝路線的改進措施的合理性，四個方面進行考評。模塊化教學以打通式教學為前提，旨在學生對工藝路線的融會貫通，打破學生對知識點細節內容的局限性、片段化的理解。這種教學方式有利于激發學生的學習熱情，培養其主動學習能力。生物制藥工藝學是一門綜合性強的課程，多課程思維方式的混合性、綜合性的交叉比較明顯，要充分利用該課程綜合性強的特點，激發學生創造思考的能力。培養學生不拘泥于課本，激發其批判性、創新性、開放型的思維能力。

4 結語

培養生命科學類學生高階思考能力不是急于求成的事情，學科內部的深度討論和布局意義深遠，發揚集體備課的傳承，教研室內部深層次的合作，新老教師默契的配合，階段性的總結研討都將為生命科學類學生高階思考能力的培養起到重要推動作用。在當下，學校、學院兩級政策的支撐，發揮出基層教學組織排頭兵的先鋒作用將是學生高階思考能力的培養的重要保障。

生物制藥工藝學課程在生命科學類專業教學中應結合其自身特點，不能死搬硬套現有教材的章節，而是做好對學生的學情分析，統籌知識點，對章節進行合理的拆分布局，集結成相應的模塊組織教學活動，這有利于學生開放型、獨立型的高階思維方式的培養。