“雙一流”背景下制藥專業(yè)生物化學實驗教學改革*

郭垠利，趙成鳳

(1 貴州師范學院, 貴州 貴陽 550018；2 貴航安順醫(yī)院，貴州 安順 561000)

繼“211工程”“985工程”“2011計劃”之后，我國高等教育又迎來了《統(tǒng)籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》(簡稱“雙一流”)的出臺。“雙一流”建設旨在履行大學的根本職能，培養(yǎng)卓越拔尖人才。而學科是大學的基本組織單元，學科水平往往能夠體現(xiàn)大學的教學水平和學術(shù)地位。因此，一流學科建設則成為“雙一流”建設工作中的重中之重[1-2]。一流大學必須有一流的學科，一流學科要培養(yǎng)一流的人才。因此，人才培養(yǎng)質(zhì)量是評價“雙一流”建設的一個重要指標[3]。課程教學是人才培養(yǎng)模式的核心要素，課程的規(guī)劃和設計能力是大學教師乃至一所大學的核心競爭力[4]。

生物化學課程是制藥工程專業(yè)設立的專業(yè)必修課，作為兼具較強的理論性和實踐性的基礎(chǔ)學科，將實踐與理論有機結(jié)合才能提高學習成效[5]。當前，如何在雙一流的建設背景下培養(yǎng)創(chuàng)新型、應用型、復合型人才，進一步優(yōu)化和加強制藥工程專業(yè)生物化學實驗課程的建設成為一個重要課題。本文將從制藥工程專業(yè)生物化學實驗課程教學的現(xiàn)狀、實驗課程教學改革、師資隊伍建設三方面對“雙一流”背景下制藥工程專業(yè)生物化學實驗課程建設的相關(guān)問題進行探討。

1 制藥工程專業(yè)生物化學實驗課程教學的現(xiàn)狀分析

(1)專業(yè)特色方面。現(xiàn)有的制藥工程專業(yè)生物化學實驗課程多是在傳統(tǒng)“生物化學實驗”課程的基礎(chǔ)上開展的，與大多數(shù)生命科學開展的生物化學實驗課程內(nèi)容大同小異，并不能很好的反映制藥工程生物化學學科本身專屬的理論、現(xiàn)象和問題。制藥工程本科專業(yè)的學生需要掌握藥物的結(jié)構(gòu)與合成工藝、藥物分析方法、藥物作用機理等相關(guān)知識[6]，要理解藥物機理，必須要理解生命體的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特點和代謝變化規(guī)律。因此，制藥工程專業(yè)生物化學實驗內(nèi)容及方法不能粗略的等同于傳統(tǒng)的生物化學實驗課程的內(nèi)容。

(2)課程規(guī)劃方面。高等教育在生物化學實驗課程內(nèi)容設置上，長期處于“課程內(nèi)容不調(diào)整，教學方法不更迭，教學形式不改變”的局面。生物化學是典型的交叉類學科，知識更新速度快，實驗方法多樣化，長期固守一種教學模板對學生的科研視野發(fā)展、學術(shù)層次提高都有一定的局限作用。

(3)教學手段方面。現(xiàn)有的實驗教學形式較多拘泥于“填鴨式”的根據(jù)教材的設定，按照實驗操作步驟進行實驗，最終得到相應的結(jié)論。該教學方式“指導性”偏強，不利于學生發(fā)散思維、獨立思考，對于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才有局限性。

2 制藥工程專業(yè)生物化學實驗課程教學改革

2.1 突出學科特色，強化課程體系

制藥工程是由工程學、化學、藥學、生物技術(shù)和相關(guān)管理法規(guī)相互滲透而形成的一個新興交叉學科。制藥工程專業(yè)雖然與傳統(tǒng)化工、藥學類專業(yè)有密切聯(lián)系，但又存在本質(zhì)區(qū)別。本專業(yè)的目標是著眼于如何解決藥品生產(chǎn)過程中的工程技術(shù)問題，如何實施“藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范”(Good Manufacture Practice of Medical Products，GMP)，如何培養(yǎng)藥品規(guī)模化生產(chǎn)與管理方面的高等工程技術(shù)人才[7-9]。而課程體系設置是專業(yè)內(nèi)涵建設的核心，沒有合理的課程體系就無法培養(yǎng)出目標要求的人才[10]。相對于傳統(tǒng)的生物化學實驗課程實驗內(nèi)容的設置，制藥專業(yè)的生物化學實驗設置應該傾向于結(jié)構(gòu)物質(zhì)的分離提純、藥用物質(zhì)的成分提取分析。因此，在課程內(nèi)容規(guī)劃上，不能完全等同于傳統(tǒng)的生物化學實驗教學內(nèi)容。必須以建設一流學科為目標，更多的體現(xiàn)學科特色及課程體系的內(nèi)涵。

表1 傳統(tǒng)生物化學實驗項目概況Table 1 Overview of traditional biochemistry experiment projects

傳統(tǒng)的生物化學實驗設置往往聚焦于驗證性實驗，例如結(jié)構(gòu)物質(zhì)的提取、純化與鑒定；結(jié)構(gòu)物質(zhì)的特性反應等。表1中生物化學實驗項目可用于大多數(shù)專業(yè)生物化學實驗課程內(nèi)容設置，沒有專業(yè)區(qū)分度。為突出學科特色，制藥工程專業(yè)生物化學課程可以適當增加專業(yè)性更強、學科特色更鮮明的實驗項目設置。例如，在基礎(chǔ)性驗證實驗中，選取血液中葡萄糖測定(鄰甲苯胺法)、肝素鈉的定量測定、血清膽固醇的定量測定(磷硫鐵法)三個知識模塊，這些都與人體代謝指標相關(guān)；在綜合實驗中，選取胰島素的酸水解、小鼠腹腔巨噬細胞的收集與培養(yǎng)，用這兩部分知識模塊講解生化代謝中相關(guān)細胞因子的影響作用；選取螺旋藻藻藍蛋白的分離、純化與鑒定作為設計性實驗，提高學生的綜合能力。高校生化實驗內(nèi)容的設計上應以驗證性實驗為基礎(chǔ)、綜合性實驗為階梯、設計性實驗為提高，充分激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[5]。

2.2 擴展“第二課堂”，突出學生主體

隨著科技的不斷進步，生物化學技術(shù)內(nèi)容也在不斷更新，但多數(shù)實驗教材內(nèi)容較為單一、陳舊，其更新速度已經(jīng)不能滿足生物制藥發(fā)展的需要。同時，生物化學實驗項目耗時長、課時少，既影響了實驗內(nèi)容的豐富性，也限制了生物化學實驗的廣泛開展[11]。為了提升學生的科研能力，解決學生在實驗講義和教師指導下按部就班完成實驗的弊端問題，應采取多元化教學方式。

(1)開設開放創(chuàng)新型設計實驗，與科研課題有機結(jié)合

為培育學生在實驗教學中養(yǎng)成創(chuàng)新思維，在生物化學實驗的基礎(chǔ)教學內(nèi)容上，增加開放創(chuàng)新型設計實驗。創(chuàng)新型設計實驗可以充分結(jié)合指導老師的科研課題，將課題中涉及的實驗內(nèi)容及方法拆分成幾個小實驗，明確實驗目的，指導學生根據(jù)實驗目的，自己從查閱文獻開始，完成實驗設計、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等相關(guān)完整實驗過程。該類型開放創(chuàng)新型設計實驗不僅使得學生的基本實驗技能得到培養(yǎng)，其科研能力也得到了較大地提升。并且能將所學的基本技能應用到科研工作當中，可顯著提高學生學習的積極性[12]。

(2)引入仿真虛擬教學，豐富實驗教學內(nèi)涵

虛擬仿真實驗室是借助圖形圖像、仿真和虛擬現(xiàn)實操作流程等技術(shù)在計算機上模擬生產(chǎn)環(huán)境，依托專業(yè)軟件、多媒體技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)通過計算機模擬操作，可將實際生產(chǎn)中難以觀察的設備內(nèi)部結(jié)構(gòu)可視化，實現(xiàn)身臨其境操作的狀態(tài)。借助虛擬仿真實驗系統(tǒng)，可使學生認識設備，熟悉操作，清楚流程[13]。制藥工程專業(yè)的本科畢業(yè)生主要從事醫(yī)藥生產(chǎn)、研發(fā)等相關(guān)技術(shù)性工作，實驗教學中應當增加一些具有工程制造化的實驗課程。由于制藥行業(yè)是一個極為特殊的行業(yè)，對生產(chǎn)環(huán)境的要求很高，同時還具有較高的生產(chǎn)自動化和集成化程度。為保證生產(chǎn)出合格的藥品，GMP對制藥工業(yè)生產(chǎn)提出了嚴格的要求，所有進車間生產(chǎn)操作的人員必須經(jīng)過GMP的專業(yè)培訓。但顯然，校內(nèi)教學過程中對學生所進行的GMP培訓遠遠不夠，無法充分體現(xiàn)實驗教學的教學目標。針對制藥工程專業(yè)學生培養(yǎng)過程中存在的問題，學生可以利用虛擬仿真教學環(huán)節(jié)在計算機上完成制藥車間各崗位的具體操作，甚至可以實現(xiàn)關(guān)鍵設備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可視化及對關(guān)鍵設備的拆卸、安裝等系列操作，可以熟悉整個生產(chǎn)流程和關(guān)鍵設備。同時，一些重要的生物化學實驗技術(shù)因?qū)嶒炿y度較大、周期較長，或因?qū)嶒炈幤贰嶒炂餍当容^昂貴，難以納入本科生實驗教學中，利用虛擬實驗軟件進行虛擬實驗，對制藥工程專業(yè)學生實驗教學是切實可行的有益補充[5]。

2.3 完善實驗考核方式，凸顯實驗教學成效

實驗課的成績評價能直觀反映學生的學習情況。但以往的考核方式主要集中在考勤以及實驗報告方面，根據(jù)以往對實驗報告撰寫的要求，學生基本上按照參考書上的撰寫步驟依次從實驗目的、實驗藥品、實驗步驟、結(jié)果分析等幾方面撰寫報告，導致大部分實驗報告都具有高度相似性，無法真實準確的反映出學生實驗結(jié)果的個人分析以及實驗操作過程中出現(xiàn)的個人操作問題。因此，教師無法從單一的實驗報告中判別該實驗項目的完成度、準確性，無法給出合理評判。在生物化學實驗成績的評定上，建議采用多方位的評定模式。如實驗操作的規(guī)范性、實驗結(jié)果記錄以及實驗報告的完成情況作為整體實驗教學中的核心評判標準，尤其關(guān)注獨立實驗操作的規(guī)范性及完成度，不一味追求實驗最終的正確結(jié)果。同時，通過考查學生對基本原理的掌握情況以及對實驗現(xiàn)象的分析、解釋等達到鞏固理論知識的目的。在考查學生綜合能力方面，選擇設計性較強的自主性實驗，通過學生提交的實驗設計的合理性、結(jié)果分析和討論的情況給出相應的判定等級。多方位的考核方式更能全面、客觀地反映出學生在生物化學實驗課中的表現(xiàn)，摒棄了以往僅依靠實驗報告打分的弊端，調(diào)動了學生的積極性。

2.4 引入科研講座，追蹤學科前沿

2012年，中共中央、國務院發(fā)布《關(guān)于深化科技體制改革加快國家創(chuàng)新體系建設的意見》，強調(diào)要“大力推進科技與教育相結(jié)合的改革，促進科研與教學互動、科研與人才培養(yǎng)緊密結(jié)合”[14-15]。在制藥工程生物化學實驗教學實踐中，強化科研滲透教學，以科研反哺教學，積極采用科研成果更新教學內(nèi)容，及時優(yōu)化課程體系，充分反映生物化學和制藥工程專業(yè)發(fā)展的前沿成果和進展趨勢。積極探索校企合作的新模式，通過科研講座的形式，將已投產(chǎn)在各個藥企中的先進實驗技術(shù)與方法引入到本科教育中，應用到本科實驗教學中，使學科實驗教學接近科研實際。拓展高層次人才的教育陣地，引入校內(nèi)、校外制藥專業(yè)的高水平學科知識講座，開拓學生科研視野，培育學生拓展創(chuàng)新的能力。

3 深化校企合作，加強師資隊伍建設

高水平教師隊伍是培養(yǎng)高水平人才的基本保證，“雙一流”高校的建設背景下，對實驗教師隊伍的綜合能力和科研能力提出了更高的要求。制藥工程專業(yè)特點對教師的實踐能力不同于傳統(tǒng)生物化學課程對教師講授能力的要求。基于此，通過深化校企合作，堅持“走出去，引進來”的人才交流原則，培育優(yōu)秀實驗教師團隊。

制藥工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標是以培養(yǎng)應用型人才為目標，以服務社會為根本目的。大部分高校教師專業(yè)基礎(chǔ)深厚，但因缺乏企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)驗，往往在教學過程中會脫離生產(chǎn)現(xiàn)實，教學內(nèi)容難以適應生產(chǎn)要求，無法切實解決生產(chǎn)過程中遇到的技術(shù)性難題。構(gòu)建新的校企合作模式，不僅為學生提供實習鍛煉的機會，同時也要與企業(yè)及科研單位長期合作，不定期選派專業(yè)教師到相關(guān)企業(yè)、科研院所，深入到生產(chǎn)一線，讓專業(yè)教師熟悉并掌握企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程、技能操作及企業(yè)管理[16]，有助于專業(yè)教師了解實踐應用，更好的掌握專業(yè)課的教學特點，與實踐相結(jié)合，增加課堂的生動性，增強理論知識與實踐的融合性。同時，依附當?shù)氐尼t(yī)藥相關(guān)企業(yè)，如與制藥企業(yè)、零售企業(yè)及藥品監(jiān)督管理單位合作，聘請具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)、實踐經(jīng)驗或操作技能豐富、了解行業(yè)發(fā)展前沿、具備良好表達能力的專業(yè)技術(shù)人員作為兼職或?qū)Ｂ毥處煟瑥氖聦I(yè)課程的教學。企業(yè)技術(shù)帶頭人是企業(yè)生產(chǎn)的第一線工作人員，熟悉實際生產(chǎn)過程中的流程和步驟，是真正意義上將理論知識與實踐能力結(jié)合應用的技術(shù)型人才。讓企業(yè)技術(shù)骨干進課堂，通過生產(chǎn)第一線中掌握的技術(shù)手段、學科知識，結(jié)合理論教學的綜合講授，更有利于學生融合理論知識、掌握專業(yè)技能，熟悉專業(yè)應用。

4 結(jié) 語

高等教育的任務是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才。提高學生獨立分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)真正有能力的高素質(zhì)人才，真正能服務社會，服務地方經(jīng)濟的應用型人才是擺在高校人才培養(yǎng)的直接目標，也是建成“雙一流”大學過程中的必要途徑。高校教師在實驗教學中應始終貫徹研究型應用性教學理念，不僅要通過實驗教學強化基本技能，更要將學生的綜合能力培養(yǎng)放在教學目標的第一位，通過扎實的理論知識、規(guī)范熟練的實驗技能激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標，不斷改革和完善實驗教學模式，推動實驗教學的不斷發(fā)展，為生命科學的研究輸入更高層次的后備軍[17]。