分離工程實驗課程教學(xué)改革
——以吉林化工學(xué)院生物制藥專業(yè)為例

崔 浩，劉少華，楊秀東，周鴻立，董 瑤*

(1.吉林化工學(xué)院 化學(xué)與制藥工程學(xué)院,吉林 吉林 132022；2.吉林化工學(xué)院 吉林省農(nóng)業(yè)資源綜合開發(fā)與利用工程研究中心，吉林 吉林 132022)

產(chǎn)物分離是藥學(xué)、農(nóng)學(xué)等諸多行業(yè)研究、分析、生產(chǎn)過程中的基礎(chǔ)操作，主要內(nèi)容是以動物組織、植物組織、微生物等為材料，從中提取分離蛋白、核酸、抗生素等生物產(chǎn)品，它是為培養(yǎng)滿足多個學(xué)科要求的高等人才的培養(yǎng)需要而設(shè)置的[1]。分離工程又是以有機化學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、生物藥物等知識為基礎(chǔ)，結(jié)合單元操作，進行生物活性成分的提取分離。合理的分離工程實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，有利于學(xué)生對生物產(chǎn)品特性研究、產(chǎn)品質(zhì)量控制、實現(xiàn)安全生產(chǎn)等能力的培養(yǎng)。目前生物藥物蓬勃發(fā)展的大背景下，扎實的產(chǎn)物分離技術(shù)有助于學(xué)生就業(yè)后快速適應(yīng)生產(chǎn)崗位，實現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)間的無縫對接。

一、現(xiàn)有課程內(nèi)容存在的問題

(一) 實驗內(nèi)容缺乏創(chuàng)新性

實驗內(nèi)容的設(shè)計仍停留在驗證階段，現(xiàn)有實驗主要包括細胞色素C的制備、酸醇提取法制備豬胰島素、酵母RNA的制備和單核苷酸的離子交換層析分析、胰彈性蛋白酶的制備及活力測定、魚油中不飽和脂肪酸EPA和DHA的制備等，實驗缺乏創(chuàng)新性，教學(xué)效果主要體現(xiàn)在對學(xué)生操作能力的培養(yǎng)，學(xué)生可發(fā)揮空間受限，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

(二) 實驗之間缺少連續(xù)性

近年來，隨著教學(xué)改革的不斷深入，課程重疊的現(xiàn)象越來越普遍，原本屬于專業(yè)范圍內(nèi)的課程在基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)過程中也有所涉及，因此實驗課程的設(shè)置也不可避免的出現(xiàn)重疊現(xiàn)象[2]。比如，現(xiàn)有實驗課程中細胞色素C的制備、豬胰島素的制備、胰蛋白酶的制備等實驗本質(zhì)上均為從動物組織中提取分離某種活性蛋白，實驗過程中涉及的實驗原理和實驗操作類似，連續(xù)重復(fù)的操作、單一的教學(xué)方式和相對滯后的教學(xué)手段不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，學(xué)生對各實驗相對獨立、無關(guān)聯(lián)的實驗內(nèi)容喪失興趣，只是按部就班的操作，對實驗?zāi)康?、操作要點的合理性缺少思考，不利于學(xué)生對不同學(xué)科知識的融會貫通。

(三) 考核方式不夠科學(xué)合理

客觀公正地評定學(xué)生的學(xué)習(xí)效果是教學(xué)過程的一個重要環(huán)節(jié)[3]。教師對實驗類課程設(shè)計缺乏思考，對學(xué)生實驗成績的量化標(biāo)準(zhǔn)仍停留在完成既定的實驗步驟便視為合格的階段，不能客觀公正地評價學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。常用的抽取實驗操作考試存在隨機性，每個實驗難易不同，實驗操作考試就存在偶然因素，缺少對學(xué)生的過程考察[4]。

二、教學(xué)改革與實踐

(一) 增設(shè)自主設(shè)計試驗

教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)擬定若干試驗方向供學(xué)生參考，學(xué)生根據(jù)選擇的內(nèi)容自行查閱相關(guān)文獻，形成可行的試驗方案，由指導(dǎo)教師審核批改并為學(xué)生提供試驗所需設(shè)備工具等，如現(xiàn)有條件無法滿足試驗要求，教師需指導(dǎo)學(xué)生進行適當(dāng)調(diào)整。對于試驗過程中遇到的問題，指導(dǎo)教師要及時進行講解答疑，引導(dǎo)學(xué)生正確的思考，不斷完善試驗方案。通過增設(shè)自主設(shè)計試驗，培養(yǎng)學(xué)生利用中國知網(wǎng)、維普、萬方等中文數(shù)據(jù)庫資源查閱資料的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。對于設(shè)計方案優(yōu)秀、完成效果良好的試驗組別，指導(dǎo)教師可以安排學(xué)生以幻燈片形式進行講解，與同學(xué)分享成功的試驗方案及學(xué)習(xí)方法，給予學(xué)生充分的發(fā)揮空間，鼓勵學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的同時，還能提高學(xué)生的表達和溝通能力。

(二) 合理調(diào)整實驗和生產(chǎn)實習(xí)方案

教學(xué)安排過程中要結(jié)合實驗教學(xué)內(nèi)容合理安排生產(chǎn)實習(xí)時間，相關(guān)聯(lián)的實驗內(nèi)容安排在生產(chǎn)實習(xí)之后進行，且時間要緊湊，指導(dǎo)教師在實驗講解過程中要充分建立實驗操作與生產(chǎn)實際間的聯(lián)系，彌補學(xué)生在實習(xí)過程中欠缺的實操環(huán)節(jié)，進一步幫助學(xué)生強化理論知識，更好地將理論課、實驗課和可能的就業(yè)崗位工作內(nèi)容進行串聯(lián)和應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對專業(yè)的興趣[5]。同時，指導(dǎo)教師也要在實習(xí)過程中及時對授課內(nèi)容查漏補缺，根據(jù)生產(chǎn)實際情況更新教學(xué)思路和知識結(jié)構(gòu)，確保日常教學(xué)的前瞻性和合理性，為后續(xù)產(chǎn)教結(jié)合的教學(xué)方向提供有力地保障。

(三) 增加綜合性實驗比重，提高實驗質(zhì)量

教學(xué)設(shè)計中應(yīng)更注重教學(xué)內(nèi)容在知識框架上的系統(tǒng)性，見圖1。

圖1 改革前后實驗課程涉及專業(yè)課對比

分離工程實驗是各相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)實驗，在其它相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)過程中必涉及此實驗內(nèi)容，因此對同類型實驗內(nèi)容進行梳理，剔除多次重復(fù)的實驗，在原有課時不變的情況下增加綜合性實驗[6]。綜合性實驗涵蓋內(nèi)容較多，涉及實驗原理全面，將綜合性實驗和設(shè)計實驗結(jié)合，更有利于同學(xué)對專業(yè)課程的整體把握，作為畢業(yè)論文的預(yù)演，從實驗設(shè)計、實驗準(zhǔn)備、實驗操作、實驗結(jié)果分析等方面全方位的鍛煉學(xué)生專業(yè)能力。比如：在原有實驗基礎(chǔ)上，刪減原理類似的細胞色素C制備和胰島素制備，增加白介素-2的誘導(dǎo)表達以及分離純化。如圖1所示，新增實驗涉及基因工程、分子生物學(xué)、微生物學(xué)、發(fā)酵工程、生物分離工程等多門專業(yè)課內(nèi)容，包括引物設(shè)計、PCR擴增目的基因、DNA電泳、酶切、酶連、感受態(tài)細胞制備、轉(zhuǎn)化、誘導(dǎo)表達、SDS-PAGE電泳、親和層析分離等內(nèi)容。由于綜合性實驗耗時較長，且時間更為零散，這就需要配合建立實驗室開放體系[7]，保證在綜合性實驗教學(xué)期間，實驗條件得以保障。這樣就使得學(xué)生在學(xué)業(yè)的最后一門實驗課程將所學(xué)專業(yè)課進行全面的梳理，鞏固專業(yè)知識，為畢業(yè)和以后從事相關(guān)工作打下更為堅實的基礎(chǔ)。

(四) 優(yōu)化考核方式，注重實驗原理和過程考核

目前，我校對實驗課程的考核普遍采用預(yù)習(xí)情況、實驗操作、實驗報告成績的考核方式[8]，雖然這種考核方式可以保證學(xué)生在理論和操作兩方面都得到考核[9-10]，但是學(xué)生仍然是被動參與到實驗中。為使學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)中變被動為主動，本項改革中，加入了自主設(shè)計的實驗，通過這種方式調(diào)動學(xué)生的主動性，在考核中加入設(shè)計實驗的考核環(huán)節(jié)，使考核更加全面。

三、結(jié) 語

以吉林化工學(xué)院生物制藥專業(yè)分離工程實驗課程為例，分析了生物制藥專業(yè)分離工程實驗存在的問題，通過增設(shè)自主設(shè)計試驗；合理調(diào)整實驗實習(xí)方案；增加綜合性實驗比重，提高實驗質(zhì)量；優(yōu)化考核方式；注重實驗原理和過程考核等方面的改革措施，使教學(xué)內(nèi)容更加合理、教學(xué)方式更加科學(xué)、考核方式更加靈活，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)中變被動為主動，為本科畢業(yè)后的下一個階段的學(xué)習(xí)或者工作預(yù)熱。