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基于动物中心科研平台的制药工程专业创新实验教学项目设计与研究

2020-03-31 14:50 出处:未知 人气: 评论(0
  摘要:制药工程是一门应用性极强的实践性专业,其中实验教学是制药工程专业教学的重要组成部分。本研究依托武汉理工大学实验动物中心和材料复合新技术国家重点实验室的优势资源,结合教学团队成员承担的国家级科研项目,设计制药工程本科专业药理学创新实验内容,优化教学模式及考核方式,提高学生的创新意识、团队合作能力、实验操作能力和发现问题及解决问题的能力。本研究不仅为新工科背景下高等学校制药工程专业优化实验教学提供了参考,还为如何培养理工科本科生创新意识和科研能力提供了方案。
 
  关键词:制药工程 药理学创新性实验 科研项目
 
  制药工程是一门应用性极强的专业,目标是培养具有深
 
  厚的理论知识、较强的创新意识、工程技术实战技能,发现问题和解决问题能力的综合型高素质人才。制药工程专业实验教学(药学相关实验教学包括药理学实验)是理论课程联系实际的重要渠道,在高校人才培养体系中占据重要地位。实验动物中心是高校进行医、药学相关实验、实践教学、科学研究及学生素质教育的重要基地。近年来,中国药科大学以及四川大学等高度重视高校本科实验教学的高校均在利用实验动物中心平台向本科教育提供所需动物资源、师资力量和相应实验技术,极大地提升了本科实验教学效果。
 
  武汉理工大学实验动物中心建成于2016年,是集动物饲养、药理学实验(基础药理学实验、综合性实验以及创新性实验等)和毒理学实验教学为一体的综合性平台,持有湖北省科技厅颁发的《实验动物使用许可证》,是我校本科教学及科学研究的重要基地。科研教学互动是培养创新型药学人才的有效手段,在专业实验教学过程中开展基于科研项目的实验教学设计,既是对日常教学工作的有益促进,又是培养学生创新思维、创新能力和综合统筹规划能力的必要手段。近年来,首都医科大学、安徽医科大学及南方医科大学等高校将科研项目运用到本科教学中来训练学生理论联系实际的能力并取得显著成效。武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室是我国材料学科最早的国家重点实验室,在第五轮国家重点实验室评估中位列材料口第一。材料复合新技术国家重点实验室不但拥有国际先进的材料及化学分析测试设备
 
  (场发射扫描电镜、FEI公司的TitanThemis型双球差校正透射电镜、激光共聚焦拉曼光谱等),具备完整的分子—细胞—动物实验的相关实验设备,包括细胞培养室,流式细胞仪、实时荧光定量PCR、生物质谱仪、切片机(冰冻和石蜡切片)、酶标仪、蛋白成像分析系统及激光共聚焦显微系统等。以上设备存在利用率不足的缺点,因此立足实验动物中心平台和材料复合新技术国家重点实验室优势仪器资源,结合教学团队成员承担的国家级科研项目设计相关的本科创新性实验,对培养制药工程综合型人才具有重要意义。
 
  一、制药工程专业药理学实验教学改革措施
 
  1.实验内容改革
 
  针对我校制药工程本科学生,在学生完成制药工程专业基本理论课程(药理学、药剂学、药物分析和药物化学等课程)以及完成《制药工程基础实验(药理学)》背景下,实施“制药工程专业创新性实验(药理学)”。具体内容如下:首先,所有学生认真学习实验动物基本理论知识、《湖
 
  北省实验动物管理条例》《关于善待实验动物的指导性意见》
 
  《进入屏障环境设施人员的管理规定》、实验动物伦理与福利、实验动物“3R”原则等与实验动物密切相关的管理规定,了解武汉理工大学实验动物中心的基本信息及运作流程。学生考核通过后,教师及实验动物中心相关工作人员负责培训所有学生进出屏障环境流程、注意事项、突发状况的处理等。
 
  其次,学生在动物中心由专任教师考核动物实验基本操作技术,包括大、小鼠的抓取、固定、腹腔注射、静脉注射、灌胃、采血和安乐死等。以上步骤可保证每位学生掌握屏障环境工作流程及实验动物基本技术,为后续创新性药理学实验打下坚实的基础。该流程弥补了本科药理学实验教学与目前实验动物教学与药理学学科发展不匹配以及与岗位工作要求脱节等缺点。例如,众多高校本科学生直至药理学实验完成都从未了解过屏障环境、实验动物管理规定、药效学实验设计方法、药理学数据常用统计学方法及软件等与药理学实验密切相关的知识,以至于不能独立设计实验完成科研项目或者独立设计并承担企业的药学实验项目,严重阻碍了学生继续学习深造及就业。
 
  最后,结合材料复合新技术国家重点实验室现有科研项目设计创新实验项目,为培养综合型人才打下基础。例如,基于我校实验动物中心平台及本教学团队教师相关科研项目开设的制药工程本科创新性实验(药理学):新型纳米材料治疗神经退行性疾病和代谢性疾病的药效学研究。
 
  (1)根据纳米材料的种类及学生兴趣所在,将学生分为不同实验组,即神经退行性疾病实验组以及代谢性疾病实验组等(实验包括体外实验和体内实验)。
 
  (2)从“为什么做”入手:限定时间内作背景知识调研,了解所选课题的研究现状及总结汇报。
 
  (3)确定“如何做”:小组成员合作,设计出具体实验方案,与任课教师讨论,确定实验方案正确性。在此过程中,让学生学会如何根据一个问题去查阅背景知识、写出“切实可行”的方案,以提高学生的调研能力、创新能力、组织能力及团队协作能力。
 
  (4)确定“详细计划”:小组成员合作,列出详细实验计划,与任课教师讨论,确保计划可行性。在此过程中,让学生学习如何列出一份“可操作的”计划,如何合理安排时间及与其他小组协同合作,锻炼学生的组织实施能力及协作能力。
 
  (5)确定“所需物品”:在任课教师监督下订购所需实验动物和实验耗材。
 
  (6)项目“正式实施”:实验在任课教师监督下实施。在此过程中,学习如何保证一个项目的顺利实施,及遇到突发状况如何解决,锻炼学生解决问题的能力。
 
  (7)项目“结果如何”:教师教学生使用行为学实验仪器,数据分析以及其他相关数据检测的检测方法。指导学生采用SPSS等常用软件对数据做统计分析,从而得出实验结果。教师指导学生用专业的语言写出符合要求的实验报告。例如,某新型纳米材料是否对糖尿病有治疗作用及其对糖尿病治疗作用的可能机制是什么。本创新性实验项目不是循规蹈矩、预知实验结果的课程实验,只有到最后一刻,学生才会知道这个创新实验的答案,学生在学习及实验过程中非常有兴趣。
 
  (8)学生“理解结果”:组织学生通过实验报告、PPT或其他方式汇报实验结果、实验过程中遇到的问题及相应的解决方案,以及本课题对自己的启发等。在此过程中,锻炼学生分析结果的能力、PPT制作能力,交流表达能力,而不是“只能动手,不能动口”或“只能动口,不能动手”,培养综合型人才。
 
  2.教学模式及考核制度改革
 
  (1)改善了实验教学内容,减少“验证性”实验,增加“自主探索”的设计性实验,保持本科实验教学的创新性和先进性。通过“学”“研”相结合的教学模式,使学生参与“自主探究”。
 
  (2)改革了教学方法:改变传统的“教师示范,学生模仿”方法,实行“共同学习与探讨,教师示范与指导,学生自主”的教学方法。在整个实验过程中,教师最重要的工作是示范和引导学生。
 
  (3)结合其他高校在药理学实验教学改革方面的成就以及本校药理学实验教学的现状,对学生的评价做出以下优化:教师“全面评价”,对学生从分组到最后项目结束,所有的表现做出测评,包括考勤(10%):考查学生自律和时间规划能力;课题调研全面性、实验方案设计正确性、计划制定可行性(20%):考查学生调研能力,团队协作能力、分析问题,解决实际问题的能力;纪律、活跃性(10%):考查学生学习态度;实验操作规范性(30%):考查学生动手能力及协调能力;实验室清洁卫生,台面整齐度等(5%):考查学生实验规范化能力;实验结果、数据分析理解等
 
  (20%):考查学生对项目的理解,执行能力和总结能力;实验报告及PPT汇报(15%):考查学生总结和分析问题的综合能力。以上环节环环相扣,可灵活控制,以一个结果未知的科研项目提高学生学习的兴趣,同时通过“共同学习与探讨,教师示范与指导,学生自主”的教学方法培养学生逻辑思维、创新性、考虑问题全面性、实践能力、分析问题及解决问题的能力和团队协作能力,培养综合型人才。
 
  二、结束语
 
  制药工程实验教学是为学生继续深造和就业最重要的准备。本项目结合武汉理工大学实验动物中心与材料复合新技术国家重点实验室优势资源及本教学团队教师国家级科研项目对制药工程药理学创新性实验的教学内容、方法及考核方式等方面进行改革,提高本科学生的调研能力、分析问题及解决问题能力、创新能力、实践能力、统筹规划能力、团队协作能力。综上所述,本研究对提高制药工程专业本科实验教学质量将产生积极作用,构建符合制药工程专业特色及社会需要求的实验教学体系。
 
  参考文献:
 
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