黎 莉，于德涵，蘇 適，王廣慧

(綏化學(xué)院 食品與制藥工程學(xué)院，黑龍江 綏化 152061)

生物制藥指運用用微生物學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)、生物技術(shù)等科學(xué)的原理和方法，從生物體、生物組織、細胞等提取藥物的技術(shù)，相關(guān)學(xué)科交叉較多，是現(xiàn)代制藥產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分。學(xué)生通過生物制藥工藝學(xué)實驗課程的學(xué)習，掌握基本的實驗技能及實驗思維，為未來從事生物制藥相關(guān)工作和科研打下工作基礎(chǔ)。因此，針對生物制藥工藝學(xué)實驗教學(xué)出現(xiàn)的問題，必須對現(xiàn)有的教學(xué)模式進行深入的實驗教學(xué)改革，對教學(xué)設(shè)計、在線學(xué)習和考核方式等進行相應(yīng)的教學(xué)改革，構(gòu)建創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺，探索出適合實驗教學(xué)的新模式，引導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)新性思考和實踐，探索出適合實驗課教學(xué)的教學(xué)模式。

1 制約生物制藥實驗教學(xué)的因素

1.1 實驗室條件的限制

生物制藥工藝實驗教學(xué)中，由于實驗室場地、儀器設(shè)備、實驗學(xué)時和試劑等因素的限制，導(dǎo)致部分實驗項目無法在實驗室中進行。盡管學(xué)校都購置了實驗教學(xué)的相關(guān)設(shè)備，也可以開展實驗項目，但是部分實驗需要用到昂貴的精密儀器，但是由于實驗課成本的制約，不能滿足所有實驗項目的需要，明顯地制約了實驗教學(xué)和學(xué)生實踐的機會，部分實驗在學(xué)校實驗室很難具備相應(yīng)的實驗場地；實驗項目中用到的酶、生物試劑盒等穩(wěn)定性差，容易失去活性，導(dǎo)致實驗得不到結(jié)果，由于經(jīng)費和學(xué)時限制無法再進行重復(fù)實驗。

1.2 實驗時間的制約

生物學(xué)科的實驗一般步驟多，時間長，生物制藥工藝實驗需要前期準備較長時間，并且實驗操作過程時間長，如果實驗操作失誤，就會導(dǎo)致實驗失敗或者數(shù)據(jù)結(jié)果不準確，受到學(xué)時和實驗材料限制，學(xué)生無法重新進行實驗操作；此外，一些實驗結(jié)果或者實驗現(xiàn)象的重現(xiàn)性和可見度較差，學(xué)生進行一次實驗很難得出正確的結(jié)論，影響最終實驗的準確性。

2 基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)探索

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下的實驗教學(xué)

傳統(tǒng)實驗課教學(xué)主要是以教師為主導(dǎo)的直接講授法，教師準備實驗器材及材料，按照板書講解實驗理論及實驗步驟，學(xué)生完全按照教師安排好的步驟機械地完成實驗內(nèi)容，制約了實驗教學(xué)的效果和學(xué)生的創(chuàng)新能力。翻轉(zhuǎn)課堂教師提前針對每個實驗內(nèi)容，教師應(yīng)該課前把制作好的新穎、生動的教學(xué)課件傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，督促學(xué)生在課前利用網(wǎng)絡(luò)進行學(xué)習，而且提出具體的實驗案例思考，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習的積極性。實驗課堂上，教師在實驗室巡視指導(dǎo)，監(jiān)督學(xué)生的實驗操作過程，對學(xué)生操作中出現(xiàn)的問題及時糾正，實驗操作結(jié)束后組織學(xué)生對在實驗中出現(xiàn)的問題和實驗操作可以改進的步驟開展課堂討論，通過提問的方式與學(xué)生交流討論。討論結(jié)束，教師對實驗課進行總結(jié)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式不僅改變了傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)和教學(xué)流程，實驗課通過翻轉(zhuǎn)課堂倡導(dǎo)以學(xué)生為主、教師為輔的新型教學(xué)模式，讓學(xué)生進行探索性學(xué)習，使教學(xué)效果發(fā)揮到最佳。

2.2 生物制藥工藝學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)

圖1 青霉素制備虛擬仿真實驗

生物制藥是和生產(chǎn)緊密相連的，很多生物制藥工藝學(xué)實驗涉及到藥物大型的生產(chǎn)設(shè)備，這些是學(xué)生未來從事生物藥物研發(fā)和生產(chǎn)的必要技能。由于實驗經(jīng)費和實驗條件限制，在學(xué)校無法全部完成。藥廠制藥生產(chǎn)車間對潔凈度要求高，學(xué)生進入生物制藥車間觀摩和操作難度很大?；诖?，生物制藥工藝學(xué)實驗網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺就具有明顯的優(yōu)勢，生物制藥工藝學(xué)綜合實驗項目運用虛實融合技術(shù)平臺，便于學(xué)生在線自主地展開在真實實驗室受制約的生物制藥實驗操作，同時在線完成實驗項目的預(yù)習及復(fù)習。工程性的實驗項目以青霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程為例，實驗中需要掌握發(fā)酵原理，掌握種子的制備、發(fā)酵過程控制與發(fā)酵相關(guān)參數(shù)的檢測，掌握效價測定方法，這些在傳統(tǒng)實驗室內(nèi)無法完成，通過虛擬現(xiàn)實能對現(xiàn)實實驗場景進行模擬，教學(xué)的環(huán)境更加真實，可以為學(xué)生提供理論聯(lián)系實際的機會，讓學(xué)生身臨其境地體驗到生物制藥過程所涉及的實驗操作過程，有效地提高教學(xué)效果。在實驗教學(xué)過程中真實實驗與虛擬仿真實驗相結(jié)合，完成生物制藥工藝涉及的實驗項目，同時節(jié)約實驗成本，虛擬實驗可以整合圖像、視頻、習題等不同的教學(xué)資源，使得實驗教學(xué)變得多元化，學(xué)生可以隨時觀看生物藥物制品的生產(chǎn)視頻，同時完成在線測試題目，檢測學(xué)習效果。

2.3 構(gòu)建創(chuàng)新性實驗教學(xué)項目

通過基礎(chǔ)性實驗訓(xùn)練學(xué)生掌握基本的實驗原理、操作以及實驗數(shù)據(jù)處理的方法，使學(xué)生掌握生物制藥中的典型制藥技術(shù)。在教學(xué)中融入創(chuàng)新性實驗則是對學(xué)生文獻查閱能力，實驗路線設(shè)計能力，實驗現(xiàn)象觀察能力和實驗數(shù)據(jù)分析的綜合考察。以“茶葉中茶多酚的含量測定的實驗”為例，實驗前由教師給定實驗?zāi)康暮吞峁┮欢ǖ膶嶒灄l件，具體實施過程分為三個方面，見圖 2。例如，由于學(xué)生在實驗過程中知識掌握程度和動手能力有差別，實驗前，讓學(xué)生參加到實驗課的準備工作中，根據(jù)根據(jù)班級情況以及實驗儀器數(shù)量對其分組，有利于突出學(xué)生的主體地位。創(chuàng)新性綜合實驗給予學(xué)生充分的自主性，利用課外時間通過查閱文獻資料，依據(jù)文獻資料設(shè)計實驗步驟，小組通過實驗驗證所設(shè)計方案，充分發(fā)揮其主觀能動性。按照實驗的進程，布置任務(wù)，以小組為單位，進行分組討論。及時將實驗設(shè)計反饋給實驗課教師，教師對其實驗設(shè)計進一步指導(dǎo)，學(xué)生及時調(diào)整實驗設(shè)計內(nèi)容。學(xué)生通過設(shè)計實驗方案，準備實驗，獨立完成實驗的全過程，觀察實驗現(xiàn)象，實驗結(jié)果如何、是否與預(yù)測結(jié)果一致并分析原因，可增強學(xué)生獨立的操作能力，教師起到輔助協(xié)作的作用，指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)實驗結(jié)果并對分析結(jié)果進行討論，以切實提高課程教學(xué)效果，讓學(xué)生通過實驗加深對理論知識的理解，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，有利于實踐型人才的培養(yǎng)。

2.4 調(diào)整實驗課的考核方法

實驗教學(xué)改革的最終目標就是提高實驗教學(xué)質(zhì)量，而合理的成績評定方法是客觀評價教學(xué)改革指標之一。傳統(tǒng)實驗教學(xué)考核僅依靠實驗報告評分，不能衡量學(xué)生實驗技能的掌握情況，學(xué)生的實驗報告內(nèi)容雷同。因此，對生物制藥工藝的實驗課程考核要積極建立多元化的實驗考核機制。新的考核體系中藥體現(xiàn)學(xué)生對整個實驗的歸納總結(jié)和問題分析，同時杜絕實驗報告的抄襲行為。因此，在生物制藥工藝學(xué)實驗的考核上，教師重點考察學(xué)生的實驗基本操作是否正確、規(guī)范、熟練，學(xué)生的實驗報告是否詳細記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。實驗操作結(jié)束后，教師對實驗原理，實驗注意事項和重點操作進行提問，對學(xué)生的整個實驗過程和實驗態(tài)度等綜合評價，通過評價方法改革以培養(yǎng)學(xué)生的積極性和主動性。改革后的考核比例及形式調(diào)整為期末技能考核(30%)、課程出勤率(10%)、實驗報告及論文撰寫(30%)、和實驗操作(40%)。這種考核形式及比例，更注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手能力，以此激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，提高實驗?zāi)芰Γ囵B(yǎng)高素質(zhì)的生物制藥人才。

圖2 教學(xué)模式流程圖

3 小結(jié)

《生物制藥工藝學(xué)》實驗內(nèi)容既包含技術(shù)又有應(yīng)用，是一門多學(xué)科交叉的實驗。為了突出復(fù)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，實驗課程改革從教學(xué)資源、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及考核方法入手，提出一系列創(chuàng)新方法。在教學(xué)中使用虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，能夠突破傳統(tǒng)教學(xué)的局限，在實驗室完成整個生物制藥生產(chǎn)過程的操作；讓學(xué)生加入到實驗的準備和設(shè)計中，強化學(xué)生對實驗操作的掌握；構(gòu)建多元化的課程考核體系，讓學(xué)生從思想上重視實驗課，完善對實驗教學(xué)效果的評價。有利于培養(yǎng)學(xué)生的操作技能以及分析與解決問題的能力，提高學(xué)生的科研創(chuàng)新意識，培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的生物制藥學(xué)人才。