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構(gòu)建生物藥物分析實驗教學(xué)改革新模式論文
摘要:
生物藥物分析實驗是生物藥物分析理論課程的重要補(bǔ)充，是培養(yǎng)學(xué)生掌握和鞏固理論知識以及實驗操作技能的重要途徑。為適應(yīng)現(xiàn)代高等教育時本科生的培養(yǎng)要求，對生物藥物分析原有單一的實驗教學(xué)模式進(jìn)行改革已勢在必行。我學(xué)院生物藥物分析實驗教學(xué)改革從實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方法、實驗教學(xué)手段等方面進(jìn)行實踐探索，建立了“驗證性一綜合設(shè)計性實驗教學(xué)”、“科研一實驗教學(xué)相結(jié)合”、“開放式實驗教學(xué)”等新型的實驗教學(xué)模式，在近幾年的本科實驗教學(xué)活動中，對于培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力、獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，團(tuán)隊協(xié)作等方面的能力起到了明顯的效果，受到學(xué)生好評。
關(guān)鍵詞:
生物藥物分析實驗;實驗教學(xué)改革;新型實驗教學(xué)模式
引言
生物藥物分析是我學(xué)院為生物制藥專業(yè)本科生開設(shè)的一門重要專業(yè)課程，生物藥物分析實驗是跟隨理論課程單獨(dú)開設(shè)的實驗環(huán)節(jié)，是生物藥物分析課程的重要組成部分，它不僅驗證、補(bǔ)充了理論，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力。在以往的生物藥物分析實驗課程中，實驗內(nèi)容和實驗方法都比較單一，以驗證演示性實驗為主，實驗涉及的知識面相對比較窄，學(xué)生更多地是照搬實驗教材機(jī)械地動手，每一個實驗也只是完成一個簡單的實驗操作。這種教學(xué)方式對于培養(yǎng)學(xué)生尹氣荃的科學(xué)態(tài)度和過硬的實驗技能是非常必要的，但在培養(yǎng)創(chuàng)新性思維、解決問題的能力和主動學(xué)習(xí)等方面存在明顯不足，難以適應(yīng)現(xiàn)代高等教育對人才培養(yǎng)的要求回。因此，我們著眼于實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生成為具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才這一目標(biāo)，對生物藥物分析實驗教學(xué)進(jìn)行改革，建立了新型實驗教學(xué)模式。實踐證明新型教學(xué)模式的實施對培養(yǎng)學(xué)生實踐操作能力、科研創(chuàng)新能力、團(tuán)隊精神等都起到了良好的效果。
1新型實驗教學(xué)模式的構(gòu)建
1.1構(gòu)建思路在以往的實驗教學(xué)中，我們的實驗教學(xué)目標(biāo)主要是訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能，培養(yǎng)他們的實際動手能力。但是往往忽視了在實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、合作能力、全面協(xié)調(diào)等方面的能力。因此我們遵照現(xiàn)代高等教育對本科生的培養(yǎng)要求，充分發(fā)揮實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決問題方面以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神方面所起的重要作用，重新確立了實驗教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，從實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方法、實驗教學(xué)模式、實驗教學(xué)手段等方面進(jìn)行改革探索，力圖通過新型的實驗教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生成為具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才陰。
1.2新型實驗教學(xué)模式的構(gòu)建方法
1.2.1修訂教學(xué)大綱和教學(xué)計劃，確保實驗學(xué)時數(shù)實驗教學(xué)雖然是理論教學(xué)的補(bǔ)充，但也必須有相應(yīng)的學(xué)時數(shù)做保證。我們從培養(yǎng)計劃的制定人手，對生物藥物分析課程的理論學(xué)時和實驗學(xué)時進(jìn)行了重新分配，將實驗教學(xué)延長了7個學(xué)時。同時，我們參與修訂教學(xué)大綱的實驗教學(xué)部分，與培養(yǎng)計劃協(xié)調(diào)一致，根據(jù)實驗學(xué)時數(shù)安排足夠的實驗教學(xué)內(nèi)容。
1.2.2調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建“驗證性一綜合設(shè)計性實驗”的教學(xué)模式根據(jù)新型實驗教學(xué)模式的改革思路，我們重新調(diào)整了實驗類型，保留部分驗證性實驗作為課程基本技能的訓(xùn)練，增加綜合設(shè)計性實驗以提高學(xué)生對專業(yè)相關(guān)知識的綜合運(yùn)用能力和對本專業(yè)基本實驗技能的綜合操作能力。
驗證性實驗是對已知的實驗結(jié)果進(jìn)行驗證的重復(fù)性實驗，實驗?zāi)康氖羌訌?qiáng)學(xué)生對相關(guān)理論知識的認(rèn)識和了解，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作技能I9]。生物藥物分析作為一門研究與發(fā)展生物藥物質(zhì)量控制的方法學(xué)科，具有很強(qiáng)的實踐性，生物藥物分析實驗的教學(xué)目的就應(yīng)該使學(xué)生掌握和鞏固生物藥物分析的理論和知識，培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力，所以我們在新的實驗教學(xué)模式中保留了“非水滴定法測定酪氨酸的含量”、“維生素C片的含量測定”等驗證性實驗內(nèi)容，讓學(xué)生通過實驗操作掌握生物藥物分析的基本技能、基本操作和基本方法。
生物藥物分析這門學(xué)科不僅實踐性強(qiáng)，而且具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生掌握基本操作方法的基礎(chǔ)上，還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，僅有驗證性實驗教學(xué)內(nèi)容是不夠的。綜合設(shè)計性實驗是在學(xué)生具有一定基礎(chǔ)知識和基本操作技能的基礎(chǔ)上，運(yùn)用某一課程或多種課程的綜合知識，讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案、選擇儀器設(shè)備、制定實驗流程、處理分析數(shù)據(jù)、完成實驗報告，對學(xué)生實驗技能和實驗方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合性實驗，著重培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、實驗動手能力等方面，對樹立學(xué)生的創(chuàng)新精神具有重要意義。
因此，在實驗教學(xué)改革中，我們盡力將過去培養(yǎng)學(xué)生從驗證性實驗獲取間接知識的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生從綜合設(shè)計性實驗中獲取直接知識的教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生探索研究未知新知識的方法和能力。在新模式的實驗教學(xué)內(nèi)容中，我們設(shè)置了一個綜合設(shè)計性實驗—“微生物檢定法測定慶大霉素的效價”。該實驗分為兩個部分，
一是通過液體發(fā)酵、分離提取獲得慶大霉素樣品，此部分作為實驗的設(shè)計部分;
二是以慶大霉素標(biāo)準(zhǔn)品為參照，對第一部分獲得的樣品利用微生物鑒定法測定效價，此為綜合性實驗部分。第一部分由學(xué)生按實驗小組提交實驗方案，在獲得教師審批后，利用課余時間完成實驗操作。第二部分在實驗教師的指導(dǎo)下在課堂完成。該實驗包含了生物藥物分析學(xué)、微生物學(xué)、生物制藥工藝學(xué)以及現(xiàn)代生化技術(shù)等學(xué)科的專業(yè)知識，也包含了菌種轉(zhuǎn)接、培養(yǎng)基制備、分離提取、生物檢定分析等實驗操作。通過完成此項實驗項目，不僅提高了學(xué)生對專業(yè)知識的綜合運(yùn)用能力，而且使他們的專業(yè)技能也得到綜合訓(xùn)練。同時，實驗方案的設(shè)計和實施，也鍛煉了學(xué)生的科研創(chuàng)新思維以及團(tuán)隊協(xié)助能力。
在生物藥物分析實驗教學(xué)新模式中，我們還注重完善生物藥物的分析方法。在以往的實驗教學(xué)模式中，用于實驗的分析方法主要偏重于重量法和滴定法的化學(xué)法，新增實驗教學(xué)模式中，在保留化學(xué)分析法的基礎(chǔ)上，又增添了生物檢定法(比如“微生物檢定法測定慶大霉素含量”實驗)，酶法、免疫法(儀器分析法中的一種，比如“尿微量I噸含量測定”實驗中應(yīng)用到酶聯(lián)免疫技術(shù))等分析方法，使學(xué)生在理論課上所學(xué)的相關(guān)知識有了更好的應(yīng)用。
1.2.3開展學(xué)生課外研究活動，建立“科研一實驗教學(xué)相結(jié)合”的教學(xué)模式實驗教學(xué)的目標(biāo)就應(yīng)該由單純的技能訓(xùn)練轉(zhuǎn)變?yōu)槿嫣岣邔W(xué)生的綜合素質(zhì)。在近幾年的實驗教學(xué)改革中，我們嘗試將學(xué)生科研活動與實驗教學(xué)相結(jié)合。把實驗教學(xué)內(nèi)容需要改革創(chuàng)新的地方作為“學(xué)生研究計劃”項目或?qū)嶒灲虒W(xué)改革項目申報，項目批準(zhǔn)后，在本專業(yè)挑選有科研興趣，學(xué)習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生參與整個項目的方案設(shè)計以及方案實施。例如，為獲得生物藥物分析實驗中抗生素檢定的樣品，我們開展了“優(yōu)化慶大霉素發(fā)酵培養(yǎng)條件的研究”、“慶大霉素發(fā)酵液的分離提取研究”等系列學(xué)生科研項目，為實驗教學(xué)改革提供了素材，也為鍛煉學(xué)生的科研創(chuàng)新能力提供了機(jī)會。在上述系列學(xué)生研究活動中，已有兩篇研究成果在核心期刊上發(fā)表，實驗成果也已應(yīng)用到實驗教學(xué)中。實踐證明，將科研活動引人實驗教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途徑。
1.2.4建立開放式實驗教學(xué)模式，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供環(huán)境開放式實驗教學(xué)是高校深化實驗教學(xué)改革，提高實驗教學(xué)質(zhì)量的一項創(chuàng)新性工作111門。生物藥物分析的綜合設(shè)計性實驗是一種開放式實驗教學(xué)模式，通過開放實驗室，為學(xué)生提供一個促進(jìn)思考和探索的環(huán)境，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，使學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動地位轉(zhuǎn)為主動地位。
本專業(yè)實驗室的開放分以下幾個層次:
一是做到時間上的開放，學(xué)生的設(shè)計方案得到審批后，可以申請實驗室的使用時間，實驗室針對他們的實驗時間進(jìn)行開放。
二是實驗場所開放，我學(xué)院成立了實驗中心，儀器設(shè)備統(tǒng)管共用，實驗室的進(jìn)出采用門禁系統(tǒng)。例如，學(xué)生在進(jìn)行慶大霉素的發(fā)酵、分離提取以及效價分析等操作會分別用到不同的實驗室，他們只需按照教師審批過的實驗方案需要的時間向?qū)嶒炛行倪M(jìn)行申請，就可以獲得門禁開通，順利地在各實驗室做實驗了。
三是對象開放，開放的對象可以是做綜合設(shè)計性實驗的同學(xué)，也可以是同學(xué)在實驗課后，對某些操作不是很清楚，還需要來實驗室進(jìn)行鞏固復(fù)習(xí)的。
總之，開放式實驗教學(xué)模式的建立，給學(xué)生更大的空間以發(fā)揮他們的創(chuàng)新實踐能力。
1.2.5改革實驗教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新科研意識實驗教學(xué)是高等教育非常重要的一部分，不僅是教會學(xué)生使用各種儀器設(shè)備，也不僅是讓學(xué)生學(xué)會一些實驗的方法和手段，而是讓學(xué)生在實驗過程中既動手又動腦，通過實踐真正掌握生命科學(xué)研究規(guī)律的真諦，學(xué)會用實驗方法去檢驗理論11咧。為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和科學(xué)素質(zhì)，新型實驗教學(xué)模式從原有“以教師為主體”變?yōu)椤耙詫W(xué)生為主體”的教學(xué)模式，實驗教學(xué)不僅“授之以魚”，更注重“授之以漁”。生物藥物分析實驗教學(xué)中，對于基礎(chǔ)驗證性實驗，采取的是學(xué)生課前預(yù)習(xí)，實驗教師課上詳細(xì)講解，并提出與實驗有關(guān)的各種問題，激發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行思考，這樣既避免了學(xué)生在操作中出現(xiàn)錯誤，也增加了學(xué)生探究實驗操作的積極性。對于綜合設(shè)計性實驗，比如抗生素效價測定實驗，學(xué)生直接參與方案的設(shè)計，從慶大霉素的發(fā)酵開始，一直到慶大霉素成品的分析，包含了幾個相對獨(dú)立而又相互關(guān)聯(lián)的實驗組成，環(huán)環(huán)相扣，每次實驗成功與否或結(jié)果好壞，都直接影響后續(xù)實驗結(jié)果，學(xué)生在實驗過程中既感到了一種壓力，又有一種急于看到自己成果的渴望，整個實驗過程中，學(xué)生的積極性得到極大提高，責(zé)任心和團(tuán)隊精神也得到了鍛煉。
另外，我們選取部分同學(xué)參與實驗的課前準(zhǔn)備工作，不僅鍛煉了這部分同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，工作能力，而且在準(zhǔn)備的過程中，學(xué)生對本次實驗才有了更深的了解。
在綜合設(shè)計性實驗內(nèi)容的整體安排中，學(xué)生依據(jù)各自的實際情況，分別參與了實驗的研究階段，準(zhǔn)備階段，教學(xué)階段，這種實驗教學(xué)方法達(dá)到了分層次對學(xué)生的實踐動手能力，以及科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行綜合培養(yǎng)的目的。
1.2.6改革學(xué)生實驗成績的評判方法，提高實驗教學(xué)質(zhì)量實驗成績過去是由教師根據(jù)實驗報告及印象給出的，這樣的評判標(biāo)準(zhǔn)顯然不符合現(xiàn)代教育的要求，為全面、客觀、公平、公正地反映學(xué)生的實驗情況和實踐水平，新型實驗教學(xué)模式中，我們將實驗分為兩部分內(nèi)容進(jìn)行考核，
一是普通的實驗報告，主要是針對基礎(chǔ)驗證性實驗，評分標(biāo)準(zhǔn)主要是看學(xué)生報告的認(rèn)真程度，實驗時的表現(xiàn)，實驗結(jié)果以及思考題的回答上。
二是綜合設(shè)計性實驗的實驗方案，實驗方案設(shè)計是否合理，實驗小組團(tuán)隊合作的情況怎樣，實驗的結(jié)果如何都作為評判的標(biāo)準(zhǔn)。
2新型實驗教學(xué)模式的實施效果
生物藥物分析實驗在新型的實驗教學(xué)模式下，取得了一定的成果。通過對2008級本科生實施實驗教學(xué)改革的結(jié)果來看，學(xué)生對于這種新的實驗?zāi)Ｊ奖憩F(xiàn)出了很大的積極性，對生物藥物分析這門課程產(chǎn)生了濃厚的興趣。主要體現(xiàn)在下列幾個方面:首先，在實驗準(zhǔn)備階段各組同學(xué)能夠充分的準(zhǔn)備實驗材料，完成綜述的撰寫，對實驗中可能遇到的問題有一定的了解，并能預(yù)先提出解決方案;其次，由于前期工作準(zhǔn)備得充分，實驗過程明顯比以前更加順利，學(xué)生有充足的時間進(jìn)行思考，從而提高了其解決問題的能力;再次，在實驗報告的撰寫過程中，學(xué)生也表現(xiàn)出較高的科研寫作水平。
在實驗課后的一個小型調(diào)查活動中，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)學(xué)生非常喜歡新型的實驗教學(xué)模式，不希望再回到傳統(tǒng)的教學(xué)模式中。學(xué)生普遍反映，通過設(shè)計性方案的設(shè)計和實施，他們學(xué)會了怎樣去查閱文獻(xiàn)，怎樣去設(shè)計一個實驗方案，怎樣去落實安排自己的實驗，同時在和同學(xué)合作實驗的過程中，也學(xué)會團(tuán)隊合作，新型的實驗?zāi)Ｊ阶屪约旱膭?chuàng)新實踐能力得到了很好的發(fā)揮，覺得這樣的實驗受益匪淺。
另外，通過對學(xué)生實驗考核辦法的改革，學(xué)生也覺得這樣更能體現(xiàn)他們實驗的綜合情況。
3小結(jié)及展望
隨著生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，生物制藥已成為發(fā)展最活躍、最迅速的領(lǐng)域。生物制藥產(chǎn)業(yè)對專業(yè)人才的需求也更偏重于創(chuàng)新型、能力型人才。作為培養(yǎng)生物制藥專業(yè)人才的本科高等教育，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和解決問題方面以及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神方面的實驗教學(xué)就顯得尤為重要。生物藥物分析新型的實驗教學(xué)模式經(jīng)過幾年的實踐，大大提高了學(xué)生實驗的積極性和主動性，增強(qiáng)了學(xué)生的實踐動手能力，知識運(yùn)用能力以及創(chuàng)新能力。從近幾年的學(xué)生對實驗課程的測評來看，大多數(shù)同學(xué)對新型的實驗?zāi)Ｊ奖硎練g迎。但作為實驗教學(xué)組織者的我們，對新型實驗教學(xué)模式還有許多巫待改進(jìn)的地方。比如進(jìn)一步改進(jìn)實驗教學(xué)內(nèi)容中生物藥物的分析方法，讓本科生也接觸到藥典中規(guī)定使用的色譜分析方法、電泳分析方法等。對于綜合設(shè)計性實驗，除了讓學(xué)生交設(shè)計方案外，還應(yīng)讓學(xué)生以論文的形式將實驗內(nèi)容展現(xiàn)出來，更大程度培養(yǎng)學(xué)生的綜合科學(xué)素養(yǎng)。
總之，我們希望通過深化實驗教學(xué)改革，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、主動實踐和研究探索的積極性，為生物制藥領(lǐng)域輸送更多的應(yīng)用創(chuàng)造性人才。
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