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在这样的热力学内容架构基础上,对状态函数的改变值进行系统的剖析,并加以例题的训练、巩固,使学生感觉到概念明晰、结构紧凑、条理清楚,公式容易掌握,同时体现了课程的整体性与联系性。增加与制药工程专业相联系的内容物理化学教学中,有针对性地设计、加强课堂教学内容与制药工程专业实际应用的联系、融合[2-3],使专业内容尽量在物理化学各章节中得到具体反映,引领学生用所学的物理化学知识,分析、处置制药学相关领域的问题,使学生体会到物理化学对制药学的指导作用,做到真正的学以致用。有必要适当增加与制药工程专业相联系的教学内容,以有利于培养学生的专业思维。弱化公式推导,强化内容的应用物理化学课程内容中存在大量的公式及其复杂的推导过程,要注意数学推导过程只是获得结果的一种手段,不是目的。对于制药工程专业的学生来说,他们需要的是利用物理化学这种手段、运用公式解决具体问题的应用能力[4-5]。课堂教学内容中应淡化繁琐的数学推导与数字运算,可由陈述思路直接给出公式或结论,强化使用基本公式的定性判断,强调对问题的分析过程及解决方法。舍去复杂公式的数学推导过程,促使学生将兴趣、注意力集中到公式的具体理解及应用上,侧重培养学生将基本理论、公式应用于实际的能力。如此理念下对待、处理物理化学中的公式,既显著降低了课程的学习难度,又彰显了物理化学在制药工程专业中的指导作用。
立足专业特点,改革教学手段与方法
针对物理化学的课程特点及制药专业的专业特点,为培养学生的创新思维、抽象思维与综合应用能力,笔者灵活采用讲授式、类比式、问题式及多媒体等多种教学方式,调动学生的学习积极性和热情。(1)讲授式教学虽然讲授式教学比较传统,但在物理化学教学中不能完全摒弃不用。对于属于重点、难点的理论、概念的解释和公式的推导,教师可以用少而精的语言讲授给学生。(2)类比式教学物理化学中的有些内容比较抽象,初次接触可能难以理解与掌握,此时,可以借助已经熟悉或掌握的知识,利用两者存在形式上或属性上的相似性,通过类比方法[6-8],将学生熟悉的知识与陌生的知识加以横向比较,为认识新的知识点提供方向和线索,以增强知识间的沟通与联系,从而达到由此及彼、触类旁通的效果。例如,为具有简单级数的化学反应动力学方程(不定积分式)的线性关系比较,它们都是直线关系,且横坐标都是时间t,不同的是纵坐标,即对浓度的数学处理方式不同。通过图形比较,不但能够牢固掌握动力学方程的不定积分式,而且自然、间接掌握了各自的动力学方程的定积分式。为原电池与电解池的两电极极化曲线图示比较,当有电流通过电极时,两者都是阳极越极化越正,阴极越极化越负,电极电势都偏离平衡值E可逆,这是两个化学电池电极电势的相同点。电极极化的结果,造成原电池的实际电极电势比平衡值低,电解池外加的实际电压较平衡值高,这是极化对化学电池偏离平衡值的不同点。(3)问题式教学通过问题式教学,引导学生思考、探索知识。教师以生活实例或生产的实际问题来设计问题。例如:在学习“界面现象”时,提出自然界中小水滴、汞滴为什么会自发收缩成球形?在学习化学动力学时,提出怎样通过样品分析来测定矿石年龄和样品的年代?教师精心设计好适当的问题后,激发学生去思考、设计、总结和报告,任务由学生自觉完成。通过交互式的问题提出、探索以激发学生的好奇心,活跃课堂的教学气氛,激发学习兴趣。在愉悦的学习氛围中,充分发挥创造性思维与应用思维,使学生感觉到学有所用。(4)多媒体教学与传统的板书讲授相比,多媒体教学能够将单调乏味的教学内容以直观、形象、栩栩如生的形式展现在学生面前,能有效激发学生的学习兴趣和积极性,促进学生对知识的理解和掌握。同时多媒体教学也为教师节省了大量板书与绘图的时间,加快了知识点的讲授速度,使得课堂教学的信息量大大增强[9,10]。例如在介绍自然界中的表面现象时,采用动画形式将水滴逐滴滴落到洁净的荷叶上形成液珠的动态过程,要比板书画图更直观更生动。对一些抽象、晦涩的内容,如在过渡态理论“势能面”的教学中,将“势能面”制成三维立体图(图略),然后以动画形式,使箭头从R点(反应物)沿着虚线上升到鞍点T(活化络合态),再沿着实线下降到P点(产物)。通过势能面的具体形状及箭头运动轨迹的直观演示,学生可以深入理解“鞍点”、“能垒”等抽象概念。实践结果表明,采用多媒体教学即可以使教师有更多的时间、精力与学生互动、介绍新知识和新技术,也有利于拓宽学生的求知领域、求知视野,学生学习不仅有广度也有深度,既发展了学生的形象思维,也发展了抽象思维。
制药工程水平的高低直接关系着新药品的研发和制备。在我国的医药产业中,对于新药品的研发能力并不强,很多制药企业也缺乏新药品的研发能力,在这之中,有很多因素是由制药工程水平不高造成的。因而加大制药工程技术的创新,开展新技术的应用,对于促进我国医药产业的新药品开发和制备有着重要作用。同时,实施制药工程技术创新,还能够提高制药企业的药物研发能力,从而降低同类国外药品的价格,给患者带来切实的惠利。
2制药工程技术创新的策略
2.1重视创新人才培养
实施制药工程技术创新,首先应当给予充分的人才保障。这不但要求制药企业积极引进相关的创新人才,还要求我国高等教育院校加大对于创新人才的培养力度,重视创新人才培养。在创新人才的培养中,可以采取高校和企业合作的联合人才培养模式,注重人才的创新能力培养,充分结合高校和企业的优势资源,为企业输送高质量的创新人才。人才是制药工程技术创新的关键,只有在人才上有了保障,才能真正促进制药工程技术创新的发展。
2.2注重理论和实验的结合
在实施制药工程技术创新中,应当注重理论与实践的结合。制药工程的作用对象是人,因而对于质量和效用有着更高的要求,只有通过反复试验,确认药品的安全性,才能将大量制备推向市场。因而在制药工程技术创新中,应当重视理论和实验的结合,对于出现的一些新的制药理论,在分析其可行性的基础上,要通过多次的反复试验来验证其效果,并且严格检测药品的质量,确认其安全性。这也要求实验操作人员要以认真负责的态度去进行实验,做好数据记录工作,并且选择最恰当的方案。
2.3引进国际先进技术
就我国的制药工程水平而言,较西方发达国家相比还有着很大的差距,因而对于我国制药工程技术创新来说,可以大力引进国际先进技术,特别是一些特效药物的制备技术。对于制药工程技术创新来说,引进国际先进技术同制药工程技术创新并不矛盾,在先进技术的引进中只是借鉴先进技术的特点,而不是全盘应用,否则就失去了了创新的功能。同时,结合国外先进技术,进行有效的延伸和扩展,实现制药新技术的全方位应用,包括在其他药品制备方面的应用,这对于制药工程技术创新实施有着重要的作用。
3结论
积极实践启发式教学,调动学生思维活跃性
在前期精心设计教学内容的基础上,教学中我们对生物技术中基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程中的重点知识、原理和操作过程和日常生活中常见的事物联系起来,并辅以形象的比喻。这样做既能把复杂的操作步骤和枯燥、抽象的原理变得形象生动易于学生理解和掌握,同时又能活跃课堂氛围。例如,在生物遗传物质DNA重组过程中,DNA分子的切割与连接是最基本的操作,所有这些操作均由一系列功能各异的工具酶来完成。限制性核酸内切酶能够把大的长的双链DNA分子切割成单个的基因片断;而DNA连接酶能够把DN断重新连接在一起。课堂中我们非常形象地将限制性核酸内切酶称为“剪刀”,而把DNA连接酶比喻为“缝纫针线”,生物学科学家则是手艺高超的“时装设计大师”,从而奉献给世界一个又一个新的DNA分子。这样就让学生在轻松愉快的氛围中理解和掌握了工具酶及其在基因操作中的重要作用。
巧用多媒体和视频,丰富教学内容
现代生物技术作为一门综合性学科和前沿技术,涵盖内容广,新的生物技术层出不穷,新的科研成果不断出现。在课堂教学中,除要适时选择和引入精美的图片外,还应灵活运用多媒体教学工具,对于一些较为抽象和难理解的教学内容引入相关的FLASH动画和视频来加强教学效果。例如,基因工程中利用聚合酶链式反应(PCR)获得目的基因时,只有当PCR反应进行到第三个循环时才能真正获得第一个靶基因双链DNA;该反应还涉及聚合酶酶促作用、特异性引物引导以及其他多种反应组成成分。课堂中单纯用语言讲解较复杂和困难,也很难让学生彻底理解和掌握。针对这种情况,我们精心制作了相关内容的FLASH,模拟生物体内DNA复制过程,结合PCR反应的三个典型步骤:高温变性、低温退火、适温延伸,生动地演示了脱氧核糖核苷酸按照碱基配对原则在引物引导下和DNA聚合酶酶促作用下以母链为模板延伸的过程。该FLASH内容时长8分钟,引物与模板链结合的位置、新链延伸的方向和终点等都得以清晰的说明,有效地阐明了PCR体外扩增目的基因的基本原理以及各种组成成分在反应中的作用。FLASH中动画形象生动、简洁精彩,极大的加强了教学效果。此外,在讲到现代生物技术制药发展方向和最新进展时,我们通过搜索现有教学资源,充分利用了近年国家“863”、“973”计划项目成果展览会等视频资料,让学生们在课堂上对我国生物技术领域前沿的专家学者们的研究课题及研究思路得以接触和了解,从而搭起书本理论通向现实科研的桥梁。
发挥互动式教学优势,倡导课堂讨论,培养学生主动获取知识能力
在制药工程专业生物技术教学过程中,我们主要采取了课堂提问、预留小问题、及课堂讨论等多种互动教学方式。其中,我们尤其注重在教学中组织和开展课堂讨论。具体形式为在完成基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质/酶工程教学内容后,把学生分成小组(每小组2-4人),各小组自主选择主题,利用课外时间到图书馆查阅生物技术制药方面的专业著作,或利用网络资源查阅学术期刊。在此基础上经小组内部讨论分析后,整理撰写成课堂讨论书面作业和制作成多媒体(PPT)课件,并且在课堂上要面向全班同学和老师进行汇报和讲解,汇报时间8-10分钟,之后还有3-5分钟的讨论和质疑阶段。为了有效开展课堂讨论,通常我们会提前1-2周把课堂讨论活动布置和安排下去,以留给学生们充足的时间去查阅资料和准备作业。在此期间任课教师会对各小组准备中遇到的各类具体问题进行解疑,还会专门在课堂讨论进行前的2-3天,逐一检查各个小组的多媒体制作和完成情况,并就其PPT中存在的问题和不足给予指导和修改。在上述教学活动中,虽然任课教师未亲自讲课,但为了充分利用好课堂讨论这个教学环节,不能让其流于形式,任课教师往往要付出很大的心血和时间去组织和协助学生。正所谓“功夫不负有心人”,近几届的教学实践表明:这种教学方式一方面能够有效地提高学生参与教学的积极性,极大地激发学生对生物技术的好奇心和求知欲;同时,通过课外查阅文献资料、小组讨论、分析问题、整理报告一系列过程也切实培养了学生积极思考、自己动手、归纳问题、总结问题、主动获取知识的系统能力。教学中课堂气氛活跃,学生的自学能力、独立思考问题能力、演讲口才和反应能力等方面均得到了锻炼和提高,因此在教学中适时采用课堂讨论的教学方式值得继续加强!
结合实践、强化实验教学
实验部分教学是该门课程体系的重要组成部分,是对理论教学的重要补充。在课堂理论教学的基础上,实验教学中主要通过强化基础实验部分和选择综合设计实验,来培养学生动手能力、实践能力和创新能力。实验教学在促进和加强学生对理论教学中的重要原理、方法的理解和掌握方面有着重要作用,但实验室内完成的多是验证性实验,要让教学和生物制药实际相结合,还应该让学生走出实验室、走出校门,到生物制药企业中去亲自感受和了解生物技术制药的发展现状。因此,在完成实验室的实验教学之外,结合制药工程专业总体实践环节,学院通过多方沟通和联系,与渭南美邦生物制药、绿盾生物制药等几家公司建立了良好的教学合作关系,让学生深入厂区和生产车间去参观和学习。教学实践表明:实验室内设计实验和校外参观相结合的教学方式,既能培养学生扎实的基本生物技术操作技能,同时又让学生充分了解了当前社会生物制药企业的规模化生产模式,这对于开阔学生的视野,学生毕业后的就业选择都有极大帮助。
建立有效反馈机制、保障畅通的信息沟通渠道
上述,我们从教学内容和教学方式上进行了探索和改革,并身体力行。但学生对具体教学效果的反响如何,教师真正理解学生期望的教学方式吗?理解是提高教育质量的有效途径[3]。在实际教学过程中,许多教师往往因为教学任务重、课时有限,仅限于努力提高自己教学效果,而无意中忽略了去征求或收集学生对这门课的建议和意见。这就不利于授课教师在长期教学生涯中切实有效地改进和提高教学效果。我们在教学过程中,尝试并建立了以下沟通渠道:①教学伊始就将授课教师的具体联系方式(包括电子邮箱信息)提供给全班同学,鼓励大家在课内或课外就遇到的问题和老师积极沟通和交流;②每一大节课第二小节课的最后5-10分钟留给学生,便于部分学生就某具体问题和老师进行交流和讨论;③完成全书主要章节教学内容一半及授课即将结束时,由学生以匿名的形式对教学环节中不足之处或值得发扬的地方写出书面意见和建议,由班干部于课后统一收齐后交给任课老师,便于教师进一步改进该门课程的教学。通过以上教学实践表明:学生在教学中的主体地位和意识得到明显加强,学生感觉到自己的意见和建议得到及时响应,因而参与教学的积极性也大大加强。由于及时采纳了学生的建议,老师和同学建立了良好的互信关系,该门课程也取得了良好的教学效果,同时还提升了学生对制药工程专业整体的满意度。