基于生物制药上、下游技术为一体的实验教学改革研究

姚庆收，张秀丽，秦加阳，王跃嗣，张小华

（滨州医学院药学院，山东 烟台 264003）

基于生物制药上、下游技术为一体的实验教学改革研究

姚庆收，张秀丽，秦加阳，王跃嗣，张小华

（滨州医学院药学院，山东 烟台 264003）

围绕学生创新能力和综合素质培养目标，在生物技术专业开展实验教学改革，实施基于生物制药上、下游技术为一体的实验教学模式，以期为生物技术相关专业实验教学改革提供参考。

生物技术专业；生物制药；实验教学

实验教学是培养生物技术人才的重要环节。通过实验教学培养学生的操作能力、创新能力和综合素质，使其养成良好的科研思维习惯，为以后开展生物技术工作和研究奠定基础。

1 实验教学改革的必要性

1.1 学生自身原因

生物技术专业学生的实验操作技能，发现问题、分析问题、解决问题能力以及创新能力与其能否成为合格的生物技术人才息息相关。而现有的实验教学模式不能调动学生的积极性，不能使其认真分析实验现象，不能很好地完成一些常规的实验操作；同时开设的实验项目相对独立，缺乏连贯性，不能培养学生综合分析问题的能力，导致学生分析问题、解决问题能力以及创新能力的欠缺[1]。

1.2 专业发展的需求

我国非常重视生物制药产业的发展，目前已将生物制药作为经济发展的重点建设行业和高新技术的支柱产业。许多地区已建立了生物制药产业基地，有效带动了相关产业的发展[2]。黄渤海高效生态经济区和山东半岛蓝色经济区都已将生物制药列为“十二五”重点发展行业，而我校本身就属于这一经济区域，更应抓住这个机遇。结合当前社会发展对生物技术人才的需求，在综合分析我校生物技术专业实验教学特点、师资力量、课程设置和人才培养目标的基础上，改革实验教学，充分利用学校的实验教学平台，整合现有实验项目，构建生物制药实验教学体系，更好地满足社会对人才的需求，突显生物技术专业教学特色。

1.3 课程体系设置符合实验教学改革要求

目前，我校生物技术专业课程基本形成了以分子生物学理论和技术为基础，以基因工程为主要载体的上游生物技术和以酶工程、生物制药等课程为下游技术的完整体系。

现有实验教学模式：每门课程以各自为中心进行实验教学，服务于理论教学，实验内容重复、过于简单和落后，造成资源、人力及学时的浪费。各学科都强调本学科知识的教育，忽略了学科间实验教学课程内涵的衔接与联系[3]，大大降低了实验课程在生物技术专业人才培养中的作用。为了充分发挥实验教学作用，使学生形成完整的实验技能体系，真正掌握生物制药的上、下游技术，进行实验教学改革尤为迫切。

1.4 重组实验教学内容

基于现有实验教学资源，结合生物技术专业课程设置，整合分子生物学、基因工程、酶工程和生物制药课程实验项目，构建以生物制药上、下游技术为主线的实验教学模式，即依托分子生物学技术，结合基因工程原理，以学生掌握分子生物学、基因工程原理和技术为目的，以熟练掌握和运用生物制药技能为最终目标的实验教学模式。改变以往每门实验课程各自为中心的教学模式，使这些课程中的实验项目上下衔接，内容相互联系，构建以DNA、RNA提取，基因的克隆，载体的构建，基因的表达，蛋白质（酶）的提取、纯化和分析等为一体的教学模式。使学生总体上掌握分子生物学和基因工程原理与技术，熟练运用酶工程和生物制药技术，走上社会后能够承担一定的生物技术制药工作。

2 实验教学改革措施

2.1 重新设计实验教学内容

编写符合教学需要的实验教材，形成生物技术专业特色实验教材。内容上着重体现生物技术的上、下游技术，而且上下衔接，实验间相互依托，形成一个完整的实验体系。通过实验教学，学生能够掌握运用分子生物学的方法，结合基因工程原理，利用生物体进行生物制药；不但掌握了基本理论和基本技术，而且掌握了一套上、下游衔接的生物制药技术。

实验内容囊括DNA、RNA提取，基因的克隆，载体的构建，原核生物的转染，基因的表达和检测，菌株的筛选，基因工程菌的培养，生物发酵罐的操作，蛋白的提取、分离纯化、浓度测定，蛋白活性的检测和分析等。从分子生物学技术、基因工程原理到生物制药流程密切联系，形成了完整、系统的实验体系。

2.2 改变教学模式，注重综合性、设计性实验

将实验项目分为两大类：一类为综合性实验，一类为设计性实验。对综合性实验，教师根据实验项目设计问题，要求学生带着问题去预习，上课时教师先对实验重点进行讲解，然后学生进行操作。教师及时跟踪，发现问题不纠正，而是在讨论时进行纠正，这样可加深学生印象。实验结束后针对实验结果以及出现的问题进行实验讨论，教师引导学生分析实验，撰写实验报告，培养其独立分析问题的能力。

对设计性实验，以教学大纲为挈领，根据教学计划，结合授课内容，要求学生在规定时间内提交一份实验设计。先由教师批阅，选取优秀的、可行的实验设计，以小组为单位，由该实验设计的学生对其实验设计进行解说，其他学生补充或修正并提出新问题，最终根据实验室条件决定该实验是否作为一项独立的实验在实验室实施。若学生设计的实验较好，具有可行性，也可与其毕业设计相联系。

2.3 改变考核方式，完善督促机制

改变单一的实验考核方式，使实验成绩由多个部分组成，即实验报告成绩、设计性实验成绩、期末实验考核成绩等，以有效督促学生进行实验操作[4]。考核中，主要选择操作技能、综合实验分析能力、实验设计水平和基本知识点作为考查点。例如，对设计性实验的考核注重学生的创新意识、科研思维方式，评分主要以学生实验设计的整体撰写质量和实验设计方案的可行性来评定。对综合性实验的考核以实验报告为平时成绩，成绩评判标准主要为其对实验结果的讨论和分析。在期末考试中加入10%的试题考核学生对实验基本理论和操作的掌握。

2.4 开放实验室

充分利用生物技术专业的教学实验室和研究室，在完成正常实验教学任务的同时，开放实验室，给学生提供更多的实操机会，训练他们的操作技能。主要实施方法为：学生通过预约登记，选择实验时间，并可自行与授课教师联系，请其进行指导。可以自由组合小组，进行综合性实验和设计性实验。在实验内容上，可选择教师筛选出的学生设计的实验项目，或由教师拟定实验题目，学生根据要求设计实验方案，在教师指导下进行实验。

2.5 与毕业设计相结合

对设计新颖、创新性强、可行性高的项目在实验室进行实验。若在授课时间内不能完成，且学生有意愿完成的可作为毕业设计，安排具体教师指导，既较好地解决了有创新性的实验项目由于时间跨度长不能进行的问题，又让学生的设计得以实施，不仅提高了学生进行设计性实验的积极性，也为其毕业设计奠定了基础。

3 实验教学改革成效

3.1 培养了学生的操作能力和创新能力，提高了综合素质

通过实验教学改革，激发了学生探究实验结果的热情，能主动帮助教师准备实验并提出问题，积极参与讨论。对设计性实验，不仅写出了实验设计，还提出了许多想法和问题。通过开放实验室，学生有了更大的自主权和更宽裕的实验时间，极好地解决了学生实验时间不足的问题。通过上、下游技术衔接实验模式，锻炼了学生运用知识分析问题的能力，对培养学生的全局观有重要的理论和现实意义。实践证明，学生的科研兴趣明显提高，积极申请大学生创新基金，且每年都保持有10个左右的科研项目立项。这在一定程度上证明了实验教学改革是富有成效的。

3.2 衔接了毕业设计工作

通过上、下游技术的衔接实验教学模式培养，学生在设计实验、分析问题、总结实验结果方面的能力有了显著提高。以前进行毕业设计时才接触实验设计，而现在，通过设计性实验掌握了开题报告及实验设计方法，提高了毕业设计质量。

3.3 促进了教师提高带教水平

实验教学改革给教师带来了挑战，要求教师不能局限于某一门课程的实验教学，要对整个生物制药上、下游技术有所把握，以带教和指导学生。

3.4 为其他课程实验教学改革积累了经验

以分子生物学理论和技术为基础，以基因工程为主要载体的上游生物技术和以酶工程、生物制药等为下游技术的完整实验教学体系的建立，不但使生物技术专业人才培养形成特色成为可能，而且为其他相关学科的教学改革提供了借鉴。

[1]朱德艳.地方性高校生物制药技术专业课程体系改革研究[J].荆楚理工学院学报，2013，28（2）：80-82.

[2]张小蒙.生物制药产业的发展现状与思考[J].现代医药卫生，2012，28（7）：1051-1052.

[3]邵红伟，黄树林.生物制药专业本科生《基因工程综合性实验》的改革与探索[J].赤峰学院学报：自然科学版，2010，26（3）：162-164.

[4]刘湘新，苏建明，刘进辉.生物化学与分子生物学实验教学改革探索[J].中国畜牧兽医文摘，2013，29（4）：197-198.

G420

A

1671-1246（2014）07-0101-02

注：本文系滨州医学院教学改革与研究项目资助（BYJY201103）