以生物制药工艺学课程改革为例探讨生命科学类本科生高阶思维能力的培养

洪军，鲁铁，谢朝晖

（河南城建学院 生命科学与工程学院，河南 平顶山 467036）

1 课程改革的背景

美国教育家布卢姆将思维过程具体化为六个教学目标，即记忆、理解、应用、分析、评价和创新。而目前我们本科高校的教育往往是以夯实基础为首要前提，欠缺对学生以分析、评价和创新为教学目标的高阶思维能力的训练［1-2］。在基础性知识的授课过程中，往往以教师讲授为主，学生为辅的方式进行。在对学生基础知识的讲授方面，应该培养学生深度理解能力，从单纯的记忆层次上升到知识的全面融会贯通层面上来。大学的教育是培养学生全面性思维的重要时期，提高生命科学类学生的高阶思维能力将为进一步促进高等教育社会主义现代化生物领域新型人才的培养打下坚实的基础。

生物制药工艺学是生命科学类专业一门专业核心课程，该课程综合性强，涉足面广，需要前期比较夯实的专业基础知识做背景支撑，该课程适合本科第五到第七学期开设。由于当前该课程教材的编写上与生命科学类开设其他课程有过多的重叠性，使生命科学类专业学生在该课程学习过程中产生内容重复性高，新知识开拓性差的感觉。同时，提高学生对所具备知识点的系统化认知，以期培养学生高阶思维能力，优化和改革生命科学类专业 《生物制药工艺学》课程具有必要性。

2 生命科学类本科生高阶思维能力的培养

生命科学类专业是以生命活动作为本体研究的自然科学，其所涵盖的专业均对生物的观察能力和实验动手能力要求较高，常规的 “应试教育”不能挖掘学生的潜能，提高学生的综合素质。培养具有高素质、思维活跃、专业综合能力强的本科生是教学工作的重心。提高该类专业学生高阶思维能力从以下五方面进行探讨。

第一，加强学生基础知识的理解能力。作为生命科学类专业，加强生物学基础 （植物学、动物学、微生物学）的教学具有极其重要的作用。生命科学类专业是建立在生物体认识的基础之上对生物体进行基础研究、改造利用的学科。生物学基础是根基，涵盖植物学、动物学、遗传学、生态学等相关知识，为学生打下牢靠的基础知识将为学生树立正确的生命科学思维能力具有极大的促进作用。同时在教学中培养学生对生物科学的兴趣为后续课程的主动式学习打下坚实的基础。在生物学基础知识进行的同时，强化学生对生命科学类文献的查阅能力以及专业英语的熟悉程度，高阶思维能力的建立需要具备相关专业资料的查找、涉猎能力。前期课程中，设置学生以专业知识点实例式的检索为实战型的环节，为后续高阶思维能力培养具有极大的助推作用。

第二、打破单一性的讲授型课堂，以混合式的教学模式为主，该种模式适合生命科学类学生综合能力的提高。

抓好学生课下的学习是该教学方法的关键。多种教学方式融会贯通，让学生学会用所学知识进行思考，敢于进行应用层面的探究。课下的作业也应该配合混合式教学变得多样。在教学执行层面，可以促使学生带着问题去预习，课堂讨论，课下团队合作攻关的模式进行课程的深度整合型学习。该种模式的教学需要教师因材施教，根据学生的基础背景合理的安排课程实施计划，全方位多角度的使学生介入到课程中，成为课程的主角。教师的鼓励和支持将发挥着重要的助推作用。

第三，加强学生思维导图式的学习，用思维导图作为课下作业，学生在把知识点进行合理的，合乎逻辑的连线，深度理解和思考。授课教师对课程进行全面性的优化布局，把学科前沿性思想、实际中的问题、生活中的实例进行整合，让课本的知识点映射的更全面和系统。同时打破课程之间的空档，使知识点紧密的衔接。

第四，课程设置的优化。生命科学类专业课程的设置要进行合理的分阶段、分环节的优化。基础性课程和专业课要进行合理的布局。本科低年级往往以通识课程和学科基础课程为主，应增加生命科学类专业导论或前言专题、专业教育和专业认识实习等课程设置。注重学生生命科学素养的强化，使学生对生物本体以及工艺有宏观性的认识。本科高年级课程要以综合性较强课程设置为主，使学生对前期课程系统化的理解，深度性思考和应用能力的转化。

第五，实验或实践环节的优化。实践性较强的课程需要学生做到身体力行，更多的精力放在实验或实践环节，让学生理论和实践相结合。实验或实践环节的设置应与相应的理论课程进行整体性优化，最好能够衔接在同一学期内进行，而不是间隔时间过长。同时，理论和实验或实践环节进行打通式教学，理论学习后完成相应的实验或实践，实验或实践完成之后再进行话题讨论，最终回归到文献资料的查阅，进行深刻的总结和分析，撰写实验或实践报告。

重视生命科学类专业实验、多开设创新性、综合性和设计性实验项目，促进学生自主创新能力和兴趣的培养。实践环节的教学工作将对学生高阶思维能力的养成起到重要的 “闭环作用”。这个环节不能只停留在完成工作任务上，而是需要教育工作者进行全方位的统筹和指导。“闭环作用”能让学生从理论到实践，再次回归到理论进行重新的审视和思考，为其 “分析、综评价和创新”性的思维起着重要的素材性效应。

3 以生物制药工艺学模块化教学改革为例

3.1 模块化教学方法

生物制药工艺学这门课程的核心知识点是生物药物的制备和分离纯化两大部分。基于学生已经具备一定的专业思考能力，同时为加强学生高阶思维能力的养成，可对知识点进行拆解和整合，统筹成相应的模块进行教学。教师在教学中以现代生物工程所涵盖的四大工程为主要模块进行推进化教学，以学生的领悟程度为出发点组织灵活多变的教学。课程模块可以设置为：1）微生物发酵制药模块。主要以微生物对药品的发酵生产、分离制备为主线，该模块以经典的青霉素、赖氨酸、维生素C等的生产加工、分离纯化为主线实例；该模块对学生前期所学的微生物、发酵工程的相关知识为基础，侧重于开拓微生物在制药领域应用的新视野，引导学生领会到现代生物技术以转录组学、代谢组学以及基因工程手段应用于微生物发酵制药工业所带来的工艺革新。2）酶工程制药模块。以固定化技术应用于拆分DL型氨基酸为主要线索，侧重于固定化技术在制药中的应用。3）基因工程制药模块。以转基因技术应用于药品的生产为主线，药物实例设置为干扰素α2b、人白介素-2，模块以基因工程生物的构建、重组生物的发酵、药品的分离纯化、成品检验为链条，侧重于对基因工程在药物制备层面上的理解。4）动物细胞制药模块。以重组人红细胞生成素为主要实例，该模块对学生前期的细胞生物学、细胞工程的相关知识进行深化，进而延伸到动物细胞制药的应用层面。通过该模块的学习，学生能够对重组蛋白质药物所构建的大肠杆菌、酿酒酵母、哺乳动物细胞表达系统有全方位比较性的思考。

3.2 教学方法的实施

模块化教学前期工作：在单个模块开始之前，做好学生的学情分析，设置相应的摸底题库或以课堂提问的方式进行全盘式摸底，依据学生前期的学习状况，给学生布置相应的预习作业，引导学生对前期知识进行网络化回顾，查漏补缺，以及新知识点的预习。新知识点的引入通常以切入背景资料为主，使学生对即将学习的药物有宏观性的认识。例如，药物性质、药理机制等方面。正式课堂的实施过程从以下步骤实施：首先，根据前期学生的预习情况，对新知识点进行讲授，侧重于了解药物的研发历史、药物的性质、药理学机制；其次，切入到课程核心内容，生物制药工艺学侧重于工艺过程的理解和分析，而工艺学的讲授是一个刻板的过程，学生容易注意力不集中，所以这个过程可以发挥学生的主观能动性，让学生根据前期关于性质的讲授，引导学生阅读教材，查阅资料，手绘工艺流程图。在学生经过一定的思考和动手之后，在课堂上启发学生共同探寻工艺的关键点以及注意事项。单个模块结束之后，引导学生对制药工艺路线进行总结分析，查阅工艺过程相关的拓展性参考资料，启发学生对课堂讲授的工艺进行改进型探索，鼓励学生利用所掌握的前期知识以及国内外最新的技术报道去改进工艺路线。跟踪学生的课后思考作业进行及时的批改和反馈。考评机制可以实施模块单元化的管理，便于动态化的检测学生的学习效果，知识点的整合性思维水平。考评机制通过：1）重要知识点的熟悉程度；2）中外最新文献的阅读效果；3）多学科交叉性思维能力；4）常规工艺路线的改进措施的合理性，四个方面进行考评。模块化教学以打通式教学为前提，旨在学生对工艺路线的融会贯通，打破学生对知识点细节内容的局限性、片段化的理解。这种教学方式有利于激发学生的学习热情，培养其主动学习能力。生物制药工艺学是一门综合性强的课程，多课程思维方式的混合性、综合性的交叉比较明显，要充分利用该课程综合性强的特点，激发学生创造思考的能力。培养学生不拘泥于课本，激发其批判性、创新性、开放型的思维能力。

4 结语

培养生命科学类学生高阶思考能力不是急于求成的事情，学科内部的深度讨论和布局意义深远，发扬集体备课的传承，教研室内部深层次的合作，新老教师默契的配合，阶段性的总结研讨都将为生命科学类学生高阶思考能力的培养起到重要推动作用。在当下，学校、学院两级政策的支撑，发挥出基层教学组织排头兵的先锋作用将是学生高阶思考能力的培养的重要保障。

生物制药工艺学课程在生命科学类专业教学中应结合其自身特点，不能死搬硬套现有教材的章节，而是做好对学生的学情分析，统筹知识点，对章节进行合理的拆分布局，集结成相应的模块组织教学活动，这有利于学生开放型、独立型的高阶思维方式的培养。