制药工程专业生物化学实验课程的改革与实践

◇贵阳学院食品与制药工程学院 李 莹 刘永玲 林 栋 吉 宁

生物化学实验是制药工程专业重要的专业实验课程之一，对于学生综合素质的提升和创新能力的培养有着举足轻重的作用。针对制药工程专业生物化学实验教学在教学理念、内容和方法、考核方式存在的问题，分析了课程改革的必要性，提出将思想政治教育融入教学过程，通过加强实验内容和制药工程专业的相关性，丰富实验项目内容，增加开放设计性试验，引入综合考核方法等途径，多渠道进行教学改革，使学生在掌握生物化学实验基本原理、操作的基础上，提高综合实践能力和创新精神，培养服务地方的制药工程专业人才。

制药工程专业是建立在化学、药学、生物学和化学工程与技术等学科基础上的多学科交叉专业。制药工程专业于1988年正式列入教育部颁布的本科专业目录。生物化学是制药工程专业的必修课程，是一门研究生命物质的化学组成、结构性质及这些物质在体内发生新陈代谢的过程与复杂生命现象之间关系的学科。生物化学实验是生物化学课程的重要组成部分，是巩固课程理论知识，提高和培养学生动手能力的必修课程。同时，也是生命科学研究领域中非常重要的研究手段，渗透到食品、医药、农业等各个方面[1]。制药工程主要是培养从事制药工艺与工程设计、生物工业产品的生产、分析检验、科技开发与应用研究以及生物新药研发的应用型工程技术人才。药物须进入生命体内参与新陈代谢发挥作用。因此，掌握生命体的组成和代谢规律是进行药物研发的基础。而通过生物化学实验课程的学习，不仅可以掌握生物化学实验技术的基本原理和方法，从分子水平探究生命体的化学组成及其在体内的代谢转变规律，更可以通过实际操作，掌握相关操作技术，为以后的专业课学习以及生产、科研工作打下较为牢固的基础。因此，结合专业特点进行生物化学实验教学，为培养合格的制药专业人才是我们改革的目标。为此，笔者对学院制药工程专业生物化学实验教学进行了一些有益的改革和探索。

1 生物化学实验课程教学现状及存在的问题

（1）教学理念。“课程思政”是新时代高校思想政治教育教学改革深化与创新的产物，是指以课程为载体，充分开发专业知识中潜在的德育元素，将其融入专业课程的教学之中，而变得更加生动和容易接受，真正做到“穿石于滴水，润物在无声”[2]。目前，没有将“思政教育”融入生物化学实验教学课堂之中。尝试在生物化学实验教学中融入思政教育，在改革教学理念的同时，可以激发学生实验兴趣，让专业知识承载更多的社会责任和价值引领作用。

（2）教学内容与方法。现有的制药工程专业生物化学实验项目与大多相关专业开展的生物化学实验项目大同小异，不能很好地与制药工程专业人才培养目标相结合。另一方面，开设的个别实验项目内容相对单薄且项目间内容相互独立，缺少知识的联系和技术的整合，不利于学生对理论知识点的全面理解和技术方法的综合运用，且实验技术手段落后，学生的学习积极主动性不是很高。实践教学过程中，老师讲解实验后学生按照讲义进行逐步操作直至完成实验。这样的教学模式使学生始终处于被动接受状态，对实验内容缺乏思考，长此以往将会导致学生创新能力不足。

（3）考核方式。传统的生物化学实验课程的成绩是由几次实验的平均分数决定的，实验报告内容只是教材实验内容的重复，最后对实验结果进行简单计算。存在即使没有参与实验也可完成报告册的弊端，且实验报告内容千篇一律，存在抄袭的现象。这种考核方式使教师无法全面衡量学生对课程内容的掌握情况，同时限制了学生分析问题和解决问题的能力。

本研究旨在对以上存在的三点问题进行教学改革初探。将思想教育和制药工程专业特点融入生物化学实验的教学过程中，通过更新教学理念，改革教学内容、方法及考核方式，调动学生学习兴趣，提高学生思考和解决问题的能力；培养学生科学和创新精神；树立学生正确、积极的价值观。

2 生物化学实验课程教学体系改革措施

（1）发掘知识触点，将思想政治教育融入课堂。教师根据生物化学实验的课程内容及其特点，经过仔细的研究和梳理，归纳出生物化学实验与思政元素的触点。如在讲授“考马斯亮蓝G-250法测定蛋白质含量”时，引入“三聚氰胺毒奶粉事件”，三鹿奶制品的蛋白质含量依靠检测氮含量，不法奶农向鲜奶中添加三聚氰胺来提高氮含量。这场重大的食品安全事故导致了29万余名婴儿出现泌尿系统异常，其中6人死亡。通过实际案例的讲解分析，使同学们意识到“凯氏定氮法测定蛋白质含量”方法的缺陷，同时深切体会到职业操守和道德规范对整个社会的重要性，有助于学生加强社会责任感。讲授“酵母核糖核酸的提制（浓盐法）”时，由RNA的提制方法讲解延伸到DNA的提制方法，并将两种方法进行比较。最后引出核酸是人类的基本遗传物质，对于一些对胚胎进行基因编辑，如“HIV抗性双胞胎”事件进行讨论，使学生意识到基因编辑虽然可能给医学带来新的突破，但也有可能冲击到伦理底线，扰乱科研秩序，由此加强学生对“创新”与“道德底线、科研诚信”的全方位认知。再如讲解“糖酵解中间产物的鉴定”实验时，从糖酵解的“10步反应、2个阶段”入手，将“吸收能量反应阶段和释放能量反应阶段”形象地比喻为“投入阶段和产出阶段”，使同学们领悟到没有付出，何来收获。

在整个试验过程中，从“试剂配制和实验废物的处理”方面培养学生节约实验药品、危废品按要求处理的节约、绿色、环保理念；从“实验操作、数据分析和实验报告书写”等方面培养学生科学严谨、实事求是和科研诚信的精神。

（2）改变教学方法，丰富实验内容。在实验教学过程中，除了掌握生物化学实验的基本内容外，还应结合制药工程专业的培养目标。由于试剂盒具有高效、简便快捷等优点，目前国内外科研实验室大多使用试剂盒进行RNA的提取。针对制药工程专业开展的“酵母核糖核酸的提制（浓盐法）”实验项目，在使用浓盐法进行RNA提制的同时，增设了“试剂盒提取”组。使学生在掌握基本提制方法的同时，接触到制药相关科研领域广泛运用到的“试剂盒”，在掌握实验技术的同时，提升了实验兴趣。对于DNA的相关实验，如“家兔肝脏DNA的制备及含量测定”，食品与制药工程学院无条件开设的，但该技术和项目对于从事制药专业的学生又是必须掌握的技能。因此我们引入了多媒体辅助教学。目前，生物化学实验教学主要以手写板书为主，现采用板书教学与多媒体教学相结合的方式。一些重要的生物化学实验技术因实验仪器或耗材昂贵、实验难度较大、周期较长，难以纳入本科生实验教学中，可以利多媒体进行教学，这对于制药工程专业学生生物化学实验的教学是切实可行的有益补充[3]。将实验内容利用多媒体技术制作成“微实验”，观摩完成。多媒体的融入有助于帮助学生掌握实验原理、内容及方法，在学习知识的同时增强了课堂的趣味性。

以往的实验项目中，蛋白质章节只设置了蛋白质含量测定的相关项目，缺少相对分子质量测定的内容。不利于学生对理论知识点的全面理解和技术方法的综合运用。而作为生物制药相关领域的常见操作，蛋白质的电泳技术应该被同学们所熟练掌握。因此，新增“SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的相对分子质量”项目，使学生学习和掌握垂直板型聚丙烯酰胺凝胶电泳的原理和方法，为以后的科研、工作打基础。

目前所开设实验项目中，未涉及“酶”章节。考虑在该章节增设“开放设计性试验”。选题为“从贵州特色水果猕猴桃中提取蛋白酶，分离纯化后测定酶活力”。要求学生以小组为单位，通过查阅文献，制定实验计划，讨论后提交实验方案。教师则结合实验室现有条件对学生实验方案进行修改、完善，最终指导完成实验。设计性实验对于学生具有一定难度，是挑战更是提高思维能力和培养创新精神的机会。学生结合理论知识，充分利用“知网”等网上检索资源积极主动地去获取相关信息，从实验方案设计到实施，结果分析讨论到论文的撰写，设计性实验有助于提高学生的文献检索能力、实验设计能力、实验操作能力及问题的分析解决能力，为今后从事科研工作奠定基础，同时以小组为单位也培养了团结合作精神。因此，引入适当难度的开放性实验项目很有意义。

（3）完善考核方式，提升学生综合能力。改变以“实验报告册成绩”为学生最终成绩的考核模式，采用综合评分的方式对学生进行考核。改进后的考核方式能够更加客观、综合地评价学生。具体方案如下：

a、预习报告（10%）。为了提高教学效果，要求学生提交预习报告并在授课前对实验内容相关问题进行随机提问，以预习报告内容、回答问题的熟悉程度和完整度作为评分依据。

b、实验操作（40%）。主要考察学生在实际实验操作过程中的实际操作能力，试剂配制、仪器操作是否规范，以及在操作过程中对遇到问题的分析、解决能力。

c、实验报告（20%）。增加实验项目中实验讨论部分的分值，这部分要求学生通过查阅文献，对实验结果进行分析。与实验参考结果偏差较大的小组，还需要分析具体原因，思考避免和改善的方法与途径。

d、“开放设计性试验”实验报告（30%）。要求以研究论文形式提交,主要由研究背景、意义、操作步骤、结果与分析、讨论和参考文献六个部分组成。对于开放设计性试验的成绩，不以得出数据的准确性作为标准，只要学生论文书写规范、设计实验步骤合理，并对实验结果可以给出科学的分析和讨论，都可以获得较好的成绩。

考核标准的变化，很大程度上改变了学生抄袭报告册的现象，培养了学生设计、分析、归纳、总结实验的能力，有利于培养学生的创新能力，最后通过撰写论文，使学生的文献查阅和科研写作能力得到加强。

3 结束语

对于制药工程专业的学生，生物化学实验技能是制药相关研究领域中的重要的使用工具，也是未来继续学习深造的必修课程。本研究针对制药工程专业生物化学实验教学中存在的问题，多渠道进行了改革。改革切实可行，基本实现了在有限的教学条件和实验课时许可范围内，内容得以极大地丰富与更新。通过教学改革，激发了学生的积极性，培养了学生的综合素质，取得较好的教学效果，为培养地方制药工程专业人才奠定了基础。