分离工程实验课程教学改革———以吉林化工学院生物制药专业为例

发布时间：2021-03-05

　　摘要:分离工程实验课程是药学、农学、生物学、食品科学等自然科学专业的一门重要本科专业实践课程。以吉林化工学院生物制药专业为例，通过增设自主设计试验、合理调整实验和生产实习方案、增加综合性实验比重、注重实验原理和过程考核，使学生在实验中变被动为主动，以衔接本科毕业后的下一个阶段学习或工作。

　　关键词:分离工程;实验教学;改革

　　产物分离是药学、农学等诸多行业研究、分析、生产过程中的基础操作，主要内容是以动物组织、植物组织、微生物等为材料，从中提取分离蛋白、核酸、抗生素等生物产品，它是为培养满足多个学科要求的高等人才的培养需要而设置的[1]。分离工程又是以有机化学、生物化学、分子生物学、生物药物等知识为基础，结合单元操作，进行生物活性成分的提取分离。合理的分离工程实验教学内容设计，有利于学生对生物产品特性研究、产品质量控制、实现安全生产等能力的培养。目前生物药物蓬勃发展的大背景下，扎实的产物分离技术有助于学生就业后快速适应生产岗位，实现学校与企业间的无缝对接。

　　一、现有课程内容存在的问题

　　(一)实验内容缺乏创新性

　　实验内容的设计仍停留在验证阶段，现有实验主要包括细胞色素C的制备、酸醇提取法制备猪胰岛素、酵母RNA的制备和单核苷酸的离子交换层析分析、胰弹性蛋白酶的制备及活力测定、鱼油中不饱和脂肪酸EPA和DHA的制备等，实验缺乏创新性，教学效果主要体现在对学生操作能力的培养，学生可发挥空间受限，不利于激发学生的创新思维。

　　(二)实验之间缺少连续性

　　近年来，随着教学改革的不断深入，课程重叠的现象越来越普遍，原本属于专业范围内的课程在基础课的学习过程中也有所涉及，因此实验课程的设置也不可避免的出现重叠现象[2]。比如，现有实验课程中细胞色素C的制备、猪胰岛素的制备、胰蛋白酶的制备等实验本质上均为从动物组织中提取分离某种活性蛋白，实验过程中涉及的实验原理和实验操作类似，连续重复的操作、单一的教学方式和相对滞后的教学手段不能充分调动学生的积极性和主动性，学生对各实验相对独立、无关联的实验内容丧失兴趣，只是按部就班的操作，对实验目的、操作要点的合理性缺少思考，不利于学生对不同学科知识的融会贯通。

　　(三)考核方式不够科学合理

　　客观公正地评定学生的学习效果是教学过程的一个重要环节[3]。教师对实验类课程设计缺乏思考，对学生实验成绩的量化标准仍停留在完成既定的实验步骤便视为合格的阶段，不能客观公正地评价学生的创新能力和综合素质。常用的抽取实验操作考试存在随机性，每个实验难易不同，实验操作考试就存在偶然因素，缺少对学生的过程考察[4]。

　　二、教学改革与实践

　　(一)增设自主设计试验

　　教师根据教学目标拟定若干试验方向供学生参考，学生根据选择的内容自行查阅相关文献，形成可行的试验方案，由指导教师审核批改并为学生提供试验所需设备工具等，如现有条件无法满足试验要求，教师需指导学生进行适当调整。对于试验过程中遇到的问题，指导教师要及时进行讲解答疑，引导学生正确的思考，不断完善试验方案。通过增设自主设计试验，培养学生利用中国知网、维普、万方等中文数据库资源查阅资料的学习习惯，提高学生自主学习的能力。对于设计方案优秀、完成效果良好的试验组别，指导教师可以安排学生以幻灯片形式进行讲解，与同学分享成功的试验方案及学习方法，给予学生充分的发挥空间，鼓励学生积极思考，激发学生创新思维的同时，还能提高学生的表达和沟通能力。

　　(二)合理调整实验和生产实习方案

　　教学安排过程中要结合实验教学内容合理安排生产实习时间，相关联的实验内容安排在生产实习之后进行，且时间要紧凑，指导教师在实验讲解过程中要充分建立实验操作与生产实际间的联系，弥补学生在实习过程中欠缺的实操环节，进一步帮助学生强化理论知识，更好地将理论课、实验课和可能的就业岗位工作内容进行串联和应用，激发学生对专业的兴趣[5]。同时，指导教师也要在实习过程中及时对授课内容查漏补缺，根据生产实际情况更新教学思路和知识结构，确保日常教学的前瞻性和合理性，为后续产教结合的教学方向提供有力地保障。

　　(三)增加综合性实验比重，提高实验质量

　　教学设计中应更注重教学内容在知识框架上的系统性，见图1。

　　分离工程实验是各相关专业的基础实验，在其它相关专业课程的学习过程中必涉及此实验内容，因此对同类型实验内容进行梳理，剔除多次重复的实验，在原有课时不变的情况下增加综合性实验[6]。综合性实验涵盖内容较多，涉及实验原理全面，将综合性实验和设计实验结合，更有利于同学对专业课程的整体把握，作为毕业论文的预演，从实验设计、实验准备、实验操作、实验结果分析等方面全方位的锻炼学生专业能力。比如:在原有实验基础上，删减原理类似的细胞色素C制备和胰岛素制备，增加白介素-2的诱导表达以及分离纯化。如图1所示，新增实验涉及基因工程、分子生物学、微生物学、发酵工程、生物分离工程等多门专业课内容，包括引物设计、PCR扩增目的基因、DNA电泳、酶切、酶连、感受态细胞制备、转化、诱导表达、SDS-PAGE电泳、亲和层析分离等内容。由于综合性实验耗时较长，且时间更为零散，这就需要配合建立实验室开放体系[7]，保证在综合性实验教学期间，实验条件得以保障。这样就使得学生在学业的最后一门实验课程将所学专业课进行全面的梳理，巩固专业知识，为毕业和以后从事相关工作打下更为坚实的基础。

　　(四)优化考核方式，注重实验原理和过程考核

　　目前，我校对实验课程的考核普遍采用预习情况、实验操作、实验报告成绩的考核方式[8]，虽然这种考核方式可以保证学生在理论和操作两方面都得到考核[9-10]，但是学生仍然是被动参与到实验中。为使学生在实验学习中变被动为主动，本项改革中，加入了自主设计的实验，通过这种方式调动学生的主动性，在考核中加入设计实验的考核环节，使考核更加全面。

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　　三、结语

　　以吉林化工学院生物制药专业分离工程实验课程为例，分析了生物制药专业分离工程实验存在的问题，通过增设自主设计试验;合理调整实验实习方案;增加综合性实验比重，提高实验质量;优化考核方式;注重实验原理和过程考核等方面的改革措施，使教学内容更加合理、教学方式更加科学、考核方式更加灵活，提高学生学习兴趣，使学生在实验学习中变被动为主动，为本科毕业后的下一个阶段的学习或者工作预热。——论文作者：崔浩1，2，刘少华1，杨秀东1，2，周鸿立1，2，董瑶1*