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高职生物制药工艺学实验课的有效教学
作者：柯中炉 奚立民
关键词：高职；生物制药工艺学；有效教学；教学模式
随着实验教学改革的不断深入，教师正逐渐改变“填鸭式”、“保姆式”的验证性教学方式，尝试以学生为主体的探究性实验教学，即为学生提供科学、宽松的理论联系实际的动手机会，使学生充分发挥主动性和创造性。生物制药工艺学实验就是将生物制药的理论与技术融为一体并付诸实践的课程，是生物制药工艺学课程的重要组成部分。笔者拟以有效教学理论为指导，浅谈如何开展生物制药工艺学实验课程的有效教学及如何通过实验课程提高高职学生的综合能力。
实验教学模式流程图
有效教学的内涵
有效教学是指教师通过教学过程的有效性即符合教学规律，成功引起、维持和促进学生的学习，相对有效地达到了预期教学效果的教学，有效教学是教学过程合规律性、有效果、有效率、有效益的教学。教学效果指对教学活动结果与预期教学目标吻合程度的评价；教学效率指教学产出（效果）与教学投入的比值；教学效益指教学活动的收益与教学活动价值的实现，具体而言，是指对教学目标与特定的社会和个人的教育需求是否吻合及吻合程度的评价。
高职实验课程的教学应该以有效教学理念为指导，改革实验教学内容、实验教学方法与实验考核方式，建立有效的实验教学模式。
实验教学模式
传统实验教学模式往往是教师把已经设计好的实验内容及步骤的资料给学生，学生只要按照教师的思维方式去操作、验证，整个实验过于程式化；教师对实验教学的要求也仅限于实验数据和实验报告的完成。这种教条式的实验教学模式严重约束了学生的自主行为，限制了学生科学思维的发展，扼杀了学生的创造性，既不能引起学生的学习兴趣，更谈不上培养组织设计能力强的专业技术人才。从有效教学理念的角度看，传统实验教学模式所达到的学生培养目标往往与学生个体发展及企业人才需求不相吻合，即教学效益不理想。因此，迫切需要从有效教学理念出发，对实验教学模式进行适当改进。笔者拟从实验教学内容、方法及考核方式等三个方面提出改进高职生物制药工艺学实验课的教学模式，如下图所示。
实验教学内容传统实验教学内容偏重验证性实验，综合性、设计性实验较少。实验项目的设置常常是按照教学大纲的要求机械设定，忽略实验项目之间的有机结合性与连贯性，存在实验项目之间相对孤立、缺乏内在联系的缺陷。学生缺少自主参与实验设计的空间，在实验过程中，常常是很多学生一边看实验指导书，一边按部就班地进行实验，实验教学效果不理想。笔者采用研究课题的形式组织教学内容，选择的课题能够很好地覆盖生物制药工艺学主要的知识点，实验的内容由学生根据查阅文献资料自主进行组织和设计。生物制药新技术、新工艺发展迅速，主要包括生化制药（从动、植物等组织器官中分离、纯化得到各种天然生物活性物质）、微生物制药与生物技术制药等，其中生物技术制药又包括基因工程制药、细胞工程制药与酶工程制药。生物制药工艺涉及内容与技术非常多，我校生物制药技术专业主要以生化制药与微生物制药为办学特色。实验内容的组织要兼顾生化制药与微生物制药工艺路线不同的特点。生化制药与微生物制药的共性工艺单元包括预处理、细胞破碎、固液分离、沉淀及结晶、浓缩、干燥、膜过滤、离心、萃取、层析技术、工程放大、废液处理等。从实验系统性角度考虑，实验内容应尽量覆盖这些操作单元，能够综合地训练学生各方面的实验技能。将这些工艺单元单独开设实验项目，往往实验项目之间缺乏系统连贯性与有机结合性，若以研究课题为导向，以具体产品工艺为主线，开展综合性、设计性实验，将各种工艺单元有机地运用到具体工艺中去，不仅可以很好地训练学生各方面的实验技能，而且能够培养学生对药品工艺生产的整体思维，达到培养面向生产、建设、管理、服务第一线的生产技术操作熟练且组织能力强的复合型高级技术型人才的预期目标，能够取得较好的教学效果。例如，我院根据生物制药工艺学的特色设计了两大研究课题：粉防己生物碱的提取分离与鉴定（生化制药工艺）和卡那霉素发酵生产工艺（微生物制药工艺），具体实验方案见下表，基本上覆盖了生化制药工艺与微生物制药工艺重要的知识点及技术要点。粉防己生物碱的提取分离与鉴定项目侧重于活性物的提取分离、纯化及最佳工艺条件设计优化（正交试验），卡那霉素发酵生产工艺项目则侧重于菌株选育、发酵条件优化与发酵过程控制及中试放大。课题侧重点的安排既能保证实验的系统性、连贯性，又能使实验内容涵盖生物制药工艺学的主要内容和技术要点，从而实现有效教学。
实验教学方法在传统的实验教学中，实验仪器的选用、试剂的配制等准备工作一般均由教师在课前完成，学生往往处于被动学习的地位，只是验证、重复实验内容。实验过程中思维不活跃，难以使理论知识通过实验融会贯通。改进实验教学方法，建立以学生为主体的教学方法，能够调动学生的学习主动性和实验兴趣，培养学生的科学思维能力与创造能力。具体而言，可采取以下几点做法：
1.操作培训。本课程实验主要以自主实验为主，学生能够顺利地进行实验，以熟练掌握操作实验仪器等实验基本技能为前提。考虑到部分学生基本实验操作技能相对薄弱，如对量筒、吸量管、移液器等的使用及液体的混匀和样品的过滤仍显生疏，需要教师安排3～5个课时专门进行基本实验操作技能的培训，内容应紧密结合生物制药工艺学实验的基本技术（如电泳技术、离心技术及层析技术等）和主要仪器（如分光光度计、电泳仪、离心机等），力求使每个学生都能掌握基本实验操作技术，熟练使用相关仪器。
2.实验设计。本课程实验主要以研究课题为导向，以具体产品工艺为主线进行实验安排。教师指定课题和提出实验总体要求，指导学生充分利用网络资源和学校图书馆自行查阅文献，自行熟悉实验背景和技术要求、学习相关理论知识，自己完成实验设计方案，自己安排实验进程和实验时间。学生在教师的指导下，多次讨论、反复修改实验设计方案，教师应鼓励学生根据现代制药工业高效生产、低能耗的要求思考实验设计方案。学生先提交实验方案，经教师审核，认为具有可行性之后方可进行各项实验准备，包括配置溶液及实验材料、组装或调试仪器设备、测量数据、分析处理、结果讨论等。学生自己进行实验设计能够很好地锻炼分析解决问题的能力。
3.自主实验。学生在课题设计审核通过后，可进行各项具体实验，从实验材料的选择、溶液的配制、实验仪器的调整、操作、到实验现象的记录、实验结果的分析均由自己完成，在实验过程中，教师进行巡回指导，及时纠正学生某些实验操作的不当，并引导学生分析、讨论，解决实验中出现的问题。实验中的每个步骤对学生而言都是全新的，容易调动学生的积极性和主动性，但实验应注重过程而不强调结果，实验达到了预期结果，是成功；实验失败，如能分析并找出失败的原因，也是另一种意义上的成功。学生具备良好的基本实验技能是完成实验的前提条件，这样可促使学生复习和练习相关基本操作，探究实验方法的可行性，提高学生实验的基本技能。
4.探究实验。传统的实验教学学生在实验时基本上是“照方抓药”，学生的主体作用和积极性都得不到充分发挥。为了改革这一弊端，应在实验内容中增加正交试验。在“粉防己生物碱的提取分离与鉴定”的课题中，采用正交试验探究汉防己甲素和乙素分离的最佳工艺条件，可以培养学生验证假设、完善实验结果的技能。
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