“生物技术制药”“学研创”课程改革的探索

引言2019年，教育部印发《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》，推出22项举措，围绕学生忙起来、教师强起来、管理严起来、效果实起来，深化本科教育教学改革[1]。同年，教育部印发《关于一流本科课程建设的实施意见》指出，建设一批中国特色、世界水平，培养创新型、复合型、应用型人才的一流本科课程，优化重构教学内容与课程体系，破除课程千校一面，杜绝必修课因人设课，淘汰“水课”，立起课程建设新标杆。“生物技术制药”课程涉及生物学、医学、药学、化学工程与技术、计算机科学等多个学科，涵盖生物技术与工程、制药工程、食品工程和发酵工程等多个研究领域[2]。在新工科背景下，其作为新兴交叉学科生物与医药工程专业本科生基础课程，担负着生物医药领域应用型创新人才培养的重任。课程设置需要突出应用性、创新性，以“夯实基础、强化能力、提高素质、发展个性”为指导方针构建课程体系，建立以能力培养为导向的实践教学体系。着力打造一大批具有高阶性、创新性和挑战度的线下、线上、线上线下混合、虚拟仿真和社会实践“金课”。然而，在现有课程教学体系下还存在以下问题：（1）课程结构单一、课程教学与应用实践结合不紧密，与应用型创新人才培养需求相矛盾。实验缺乏完整性，轻过程、重结果；验证性、操作简单的实验较多，综合技能型训练实验较少；实验教员示范操作多为集体观摩，无法保证每名学生均获得实际操作机会，探究性、设计性训练实验条件不足[3]；“生物技术制药”是应用型课程，但产教融合不紧密[4]。（2）教学模式仍以“填鸭式”为主，学生缺乏独立思考和解决问题的能力，难以适应新形势下生物制药企业对人才的高要求；教师指导多，学生探究少；学生的创新实践水平普遍不高，与建设创新型国家对创新人才的需求相矛盾；高校过于注重理论教学，与企业的实训合作教育不够；传统封闭的教学模式不能为学生的创新追求和创新活动提供有力支撑。（3）考核评价体系不完善，评价项目设计不尽合理。“一纸试卷定成绩”的评价模式，对学生“启惑”与独立思考和解决问题能力的训练明显不够；重评价结论而忽视后期跟踪改进等问题[5]。课程改革是人才培养模式改革的主要落脚点，也是教学改革的关键。教育部表示，要深化教育教学改革，把教学改革成果落实到课程建设上，加大学生学习投入，科学“增负”，让学生体验“跳一跳才能够得着”的学习挑战。让“金专、金课、金师”随处可见，“水专、水课、水师”无处安身[6]。一、新工科背景下迫切需要开展“学研创”一体化课程教学改革生物医药产业是我国的战略性新兴产业之一，近年来，中国生物医药市场规模呈稳定上升态势，市场总体规模近五年已经从2000亿元增加到5000亿元，年均复合增长率达20%，预计2026年，我国生物药市场总体规模将达到11556亿元[]，已成为全球生物医药创新的一股新力量。2023年，省教育厅印发《省本科高校“新工科”专业重塑升级专项行动实施方案》指出，本科生教育教学要贯彻落实“学生中心、产出导向、持续改进”理念。面向行业前沿、应对企业需求，以培养学生工程实践和创新能力为核心；以结合交叉学科的新知识、科学研究的新成果、驱动发展的新技术，优化重构课程结构体系；以“基本理论+工程实践+工程设计+创新应用”为路径，构建理论与实践教学相结合、工程设计与实践相融合的专业课程新体系。“生物技术制药”融合了生物学知识、药学知识和工程类知识等，是一门实践性、应用性非常强的课程。生物制药领域的快速发展对生物制药人才素质的要求不断提高，迫切需要开展课程改革。二、改革与实践的内容和意义改革内容包括以下几方面。（1）改变教学理念：由单一的知识传授理念改为能力理念、素养理念。（②改变教学目标：由单一的知识目标改为三维目标（知识和能力、过程和方法、情感态度和价值观）。（3）改变教学方法：由接受型学习向探究型学习转变，教师不再是知识的传播者，而是知识的组织者、引导者、促进者。（4改变教学内容：改变课程结构过于单一，难、繁、偏、旧，且与前沿技术、实践和应用结合不紧密的现象。通过改革，打造生物医药领域“学研创”高度融合，具有高阶性、创新性和挑战度的“金课”，成为国内一流课程标杆；建立一支优质的创新型实践指导教师队伍；培育一批具有家国情怀、国际视野，掌握跨文化、跨学科交际能力，热爱科研、勤于实践，想研究、能研究、会研究，知识学习能力与知识生产能力俱佳的新工科融合创新型学生，以及科研与实践人才“后备军”；为生物医药行业输出更多专业型、技术型、应用型、复合型人才，为培养具有创新精神、创新能力、创新后劲的高质量人才赋能；形成一批可借鉴、可复制、可推广的典型案例，产出一批体现新工科导向的教学改革研究与实践创新成果。三、改革与实践的路径探索大学生物学人选“双一流”建设学科，凭借其在生物纳米医学领域的特色和优势，成为生物与医药领域科学研究、成果转化和高层次人才培养的重要基地。尤其在本科生、硕/博士研究生、青年人才等人才培养方面成效显著，具有丰富的实践经验。笔者以“生物技术制药”这一本科生课程目前关于“学研创”一体化建设和教学模式、成效为例，深入分析和探索该课程教学改革与实践的路径。1.组建校内外专兼职创新实践教育授课队伍。组建了一支师资队伍力量强、学科覆盖面广、指导手段多元化、指导内容丰富的创新型、实践型“双师型”授课队伍。该队伍由生物学、化学、材料学、医学、计算科学等多学科背景构成，包含高校教授、副教授、讲师、助教、实验员、企业技术工程师、医院医师等，其中25%具有企业、医院从业经验，30%以上目前一直奋斗在科研第一线。聘任国家重点研发计划首席科学家、海外高层次青年人才、中原青年拔尖人才获得者等经常活跃在教学、科研、创新实践领域的校内专家为指导教师，国内外知名高校、科研院所、企业等多个机构的教授和企业家为顾问委员。研究和改革教学内容，开发教学资源，开展启发式教学、讨论式教学和案例教学等教学方法改革，促进教学研讨、教学经验交流等。2.让思政元素融入课程教学的各个环节。将生物制药行业的人文精神、科学精神等思政元素融入课程内容中，以带领学生探寻生命科学的奥秘为兴趣出发点，使其了解生命科学的“前世”与“今生”，加强科学教育、激发科学梦想、培育创新志向。将DNA双螺旋结构的发现、分子中心法则的提出等生物制药基础理论，全球第一支基因重组人胰岛素正式上市、美国FDA相继批准了7个单抗和1个TNF-∝受体抑制蛋白等生物制药领域的重大发现和先进科技成果事例，以及事例背后的先进人物事例、科学精神、科学家精神等融入课程中。教导学生要了解科学、认知科学精神、弘扬科学家精神，使学生树立对生物医药专业的信心，肩负起时代责任。3.优化课程建设体系，构建多层面创新的实验教学方法和评价体系。课程内容以生物制药企业需求、医药健康行业临床需要为导向，面向生物技术前沿技术研究，结合企业、临床上的共性和核心科学问题，注重基础、结合实践、面向前沿，开展课程内容优化更新、跨学科整合设计。由基础理论、实验操作、企业实践、成果分析四大部分组成，基础理论占40%、实验操作占30%、企业实习占20%、成果分析占10%，其中针对企业、临床等市场常见急需、导向问题的课程内容应占30%以上。同时把“人文精神与人文知识”和“科学精神与科学知识”教育贯穿课程内容，将科技前沿技术和科研经验融入教学活动中，激发学生的科研兴趣。开展“校一医一企”导师联合教学、授课，从单一教师授课向多学科、多职业、多研究方向和领域背景与从业经验教师共同授课转变。课程授课教师具有生物纳米医学、发酵工程、制药工程、药物开发与临床应用等多个研究方向、背景，可以使学生从不同视角接触到不同的教学风格、观点、学科经验。创建“体验式”教学方法，强化课堂设计，避免单纯知识传递、忽视能力素质培养的现象，避免教师“满堂灌”学生被动听的现象。授课方式从单一讲授改为结合讨论交流、专家讲座、专题学习、成果鉴赏等的多类型授课方式[8]。同时邀请国内外一流专家和一线实践专家开坛设讲，带领学生与“大专家”科研“偶像”开展面对面学术、技术交流，涵养学生的创新精神。通过“带着问题学”理论学习与实践相结合、研究与应用相结合，探究式学习、发现式学习、基于问题的学习、基于项目的学习、案例教学以及任务驱动型教学等多种教学方式，提高学生分析问题、解决问题的能力。探索“教师讲授一师生研讨”“学生探究一师生研讨”双螺旋课程教学模式。在实验课程中引入PBL、TBL及翻转课堂教学方法，利用现有的线上资源，辅以视频资料，提前发布实验项目的预习要求，指导学生独立设计实验方案，绘制实验流程，熟悉实验仪器、材料及操作要点并进行反馈，从学生的反馈中梳理教学重点和难点。在实验教学中重点讲授重点和难点，组织学生分组讨论并合作完成具体实验，实现教学方法从单一灌输到指导启发式的转变，从传统的“以教师为主”的模式向以“学生为主体、教师为主导”的模式转变，提高学生学习的自主性和积极性。课程论文应以行业科技创新、科技开发、转化与产业化、生物医药等的推广与流通、监管与服务等实际问题、需求问题为选题，注重针对性与实用性，避免过于宽泛而无侧重点。课题选择有授课教师统一拟定课题库、学生结合所学针对自己感兴趣的方向自命题两种方式。在论文创作过程中，可为学生配备研究生提供帮助，以团体为单位进行指导。标准可参考研究生论文要求，区别是内容量和研究深度。评价体系中，将以终结性考核为主的考核方式改革为过程性与终结性考核相结合的方式；通过书面作业、随堂提问、课堂讨论、论文撰写等多种考核方式相结合进行考核。同时，将以学校为主的考核方式改革为教师、学生及必要的社会行为参与的多元考核方式[9]4.坚持科研引领，促进课程改革。探索“科研式”课堂模式，将科研实例、科研经验融入教学活动中，以科研带教学、促教学，让学生更多地走出教室、走进实验室，参与科研实践。四、改革成效与实践效果利用校外专家、企业家、医师等多元化资源组建创新实践授课队伍，弥补过去重理论、轻实践的缺陷。更好地把人才培养实践与临床、企业需求对接，把校内导师学术和理论的优势与校外医师、企业家的优势匹配起来，进一步深化合作与交流。导师间合作发表论文近10篇，申请专利6项。面向前沿技术研究，结合科研实践、企业、临床上的“案例”问题，有效解决课程理论内容与实践应用结合不紧密、相背离，致使课程的实用效果难以在学生社会实践活动中体现的问题。该课程授课本科生，立项大学生创新创业训练计划6项（国家级2项，其中国家级重点支持领域项目1项），并获得首届全国大学生生命科学竞赛二等奖、第九届全国大学生生命科学竞赛（创新创业类）二等奖、2023年省“互联网+”大学生创新创业大赛暨第九届中国国际“互联网+，，，

大学生创新创业大赛赛区选拔赛二等奖等国家级、省部级、校级多项荣誉奖励。引入多元化授课方式，创新课堂教学模式，改变原有的教学模式过于单一且多采用灌输式的教学方式，激发学生学习的积极性，提高学习效率，提升课堂教学的高效性与高质量。在问卷调查中，学生对课程内容设计、授课方式、课堂氛围、考核方式等满意度均超过90%。培育了一批具有家国情怀、国际视野，掌握跨文化、跨学科交际能力，知识学习能力与知识生产能力俱佳的科研与实践人才“后备军”。教师队伍先后共同指导和培养本科生50余人，其中30多名本科生相继进人清华大学、中国科学院等国内知名高校和科研院所深造，个别学生直接进入企业