面向创新的“海洋药物综合实验”项目化教学探索

［摘 要］ 针对“海洋药物综合实验”教学现状，围绕探索型创新人才培养，结合专业领域前沿发展方向，依据专业培养目标对其进行了项目化+教学内容、教学方式和考核体系的有效尝试，使教学内容前沿化、组织方式科研项目管理化、考核多维化。通过构建探索性研究内容、模拟科研项目的管理机制、建立过程化和多指标的考核模式，不仅能够增强学生在科研中的自我驱动性、创新意识和学术表达能力，而且可以促使学生参与自我日常管理，实现自我实践成绩考核，提升学生在创新实践中的综合管理能力，赋予学生全面发展的科研素养。

［关键词］ 海洋药物综合实验；探究型内容；科研项目化教学；多维度考核体系

［基金项目］ 2021年度山东大学（威海）教改项目“面向创新的海洋药物综合实验课程教学改革研究”（Y2022062）

［作者简介］ 周燕霞（1977—），女，山东德州人，理学博士，山东大学海洋学院副教授（通信作者），硕士生导师，主要从事药剂学和生物药物研究；侯俊峰（1981—），男，内蒙古呼和浩特人，理学博士，山东大学海洋学院副教授，主要从事药理学研究；苗晓庆（1984—），女，黑龙江七台河人，理学博士，山东大学海洋学院副研究员，主要从事药物制剂研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）27-0013-04 ［收稿日期］ 2022-08-15

为适应创新型国家和社会经济发展的需要，高校肩负着重要的创新教育责任［1］。基于“知识、能力、素质”的人才培养模式，为充分发挥海洋学科专业齐全的优势，山东大学正在大力推进综合型与创新型实验教学改革，以提高大学生的创新实践能力和社会竞争能力，使其更好地服务于创新型国家和创新型社会的建设。“海洋药物综合实验”是为海洋生物科学专业本科生开设的专业必修课程，课程内容主要为海洋药物资源的开发利用及其制剂的研制。该课程与前期未关联的专业课程实验内容建立联系，形成了一套连贯性和系统性的包括活性物质制备、剂型设计与开发、制剂的成型和质量评价的科研体系。目前，针对“海洋药物综合实验”教学中存在的问题，比如学生缺乏系统性科研训练、自我创新驱动力不够、仅简单整合几个典型模块实验进行综合设计、照搬文献以及往届学生综合实验中的设计进行验证等，为加大创新型人才培养力度，提高学生的探索能力和创新性，“海洋药物综合实验”课程亟须进行教学改革。

一、项目化教学模式在实践教学中的运用优势

为培养探索型创新人才，国内外学者开发了十多种教学模式，其中因项目化教学模式对学生的教育优势而被许多创新型国家广泛应用于电气工程、计算机科学和应用物理学的教学和学习中［2-3］。一些学者认为项目化教学模式是培养思维能力最有效的一种教学策略［4］，而思维技能是21世纪学生所需的关键技能。近几年，项目化教学模式开始应用于计算机、信息工程、生物和化学专业的实践教学中，有助于培养学生的科研思维和创新能力［5］。项目化教学是把学生分成不同小组，以自主设计和自行实践的形式对某一课题进行探索与研究的教学活动，是实验教学改革的教学策略之一［6］，也是实现创新创业教育的有效途径之一［7］。这种教学模式具有以下优势：突出学生主体，让学生主动构建科学的知识体系；突出研究探索，培养学生的创新意识和能力。项目化教学为综合实验教学改革提供了重要参考，当前，我们仍需要进一步结合海洋学科专业特点，深化模拟科研项目模式的项目化教学改革，让学生在科学研究的探索和实践中培养创新思维及创新能力。

二、项目化教学在“海洋药物综合实验”中的实践

（一）教学内容深层次化，并转变为探究型实验

“海洋药物综合实验”课程原教学大纲规定的研究范畴是以海藻为原料，按照“海洋活性物质的制备→剂型辅料优化和筛选→制剂的成型工艺→制剂质量控制”等四个模块内容进行实验。内容模块化后，学生对海洋活性物质的开发容易形成思维定式，多重复前人研究的情况，与学科发展前沿相差较大，易忽略研发的创新性或应用目标。在校院制度允许的条件下，更新实验大纲，拓宽实验内容范围，激励制度与教师科研项目相衔接，且允许承接科研立项的前期成果，进行深入研究和再开发。因此，“海洋药物综合实验”课程的教学内容优化为新型海洋药用资源及其产品的开发利用。该内容将研究对象从海洋药物（多为海藻类）拓宽为海藻、海洋动物和海洋微生物类药用资源，开发方向不仅限制于药物制剂，还包括生态制剂或药用辅料。宽泛的研究范围有利于交叉和创新，有助于将教学内容与教学团队的科研和应用接轨，将综合验证型实验向设计型、探究型实验转变，使其深层次化和前沿化。根据教师团队中的国家自然科学基金项目衍生出多个子课题类型供学生选择，譬如“褐藻寡糖的生物转化及其靶向制剂研究”、校企共建项目衍生的“抗耐药微生物的海洋多糖基纳米制剂开发”和“新型海洋益生菌靶向制剂的研制”等。第一个课题中褐藻寡糖包括甘露糖醛酸寡糖和古罗糖醛酸寡糖，前者因能够通过调节肠道菌群重塑机体免疫稳态，多位点、多片段、多状态地捕获和解聚β淀粉样蛋白，成为我国独创和批准的阿尔茨海默病新药。因研究对象为批准的新药，原料获得相对具有难度，更缺乏对应的制剂文献资料，所以是典型的探究型研究内容。鉴于教师团队结合所主持的国家自然科学基金项目已构建生产甘露糖醛酸二糖的新型褐藻胶裂解酶工程菌，本课程重在启发学生利用科研成果中的工程菌进行寡糖原料的制备、检测，以及进一步设计肠道靶向制剂——肠溶性制剂。在实施该探究型课题时，学生需将新药的分子结构、物化性质、药理作用机制（尤其作用靶点）与新型药物制剂技术联系，才能实现治疗阿尔茨海默病的临床应用，其中新型药物制剂需要结合前沿性技术进行设计，比如学生应用速释口崩片制剂技术、纳米晶技术、肠溶材料的流化包衣技术设计口含速释的片剂、缓释片剂和肠溶微丸，以分别达到适应吞咽功能障碍的老年患者、减少给药次数、提高甘露糖醛酸二糖生物利用度（肠溶包衣后可避免胃酸的酸降解作用）等目标。通过该探究型研究，学生能够实现甘露糖醛酸二糖药物不同给药形式的设计，进而提高患者的依从性和药物的速效或高效性，所获得新制剂的处方、制备工艺和质量标准，为我国新药甘露糖醛酸二糖的速效、高效制剂的开发提供了基础数据和思路。总之，融合教师科研项目后的实验教学内容更具有探索性，学生在设计探索型实验内容的过程中，不仅能够建立正确的逻辑思维方式，培养严谨的科研态度，还通过接触新视角和前沿研究技术，拓宽了眼界，增强了开拓创新意识。

（二）组织形式科研项目化，突出学生主体性

对于探究型研究内容，应建立新的实验组织形式。首先，构建团队式教师教学组织，并规划学生合理建队机制。精选研究方向集中于海洋药物的不同学科背景（包括药学、生物、材料等）的6名教师组成教学团队，便于精准指导综合性和探索性研究课题。另外，学生按照科研经历混编组队，形成组内层次化、组间力量均衡化的3～6个小组，具有科研经历的组员带队，与无科研经历的学生混编，建立组间力量均衡和组内科研层次分明的梯队研发小组，形成组间公平竞争、组内发挥先进带动后进的局面。其次，建立新型推行方式。通过构建课前（立项申请）—课中（实验操作）—课后（结题答辩）三个教学模块推行项目化教学模式，其组织方式见图1。每名教师指导一组学生，教师给出课题范围，要求学生带着课题查阅相关文献资料，并进行组内讨论和安排，完成项目立项书撰写。每个小组选派代表以PPT展示汇报立项依据、方案设计、重点与难点问题和解决策略及创新点等项目立项要点。在此过程中，教师团队针对方案的可行性和创新性，提出指导问题或意见，并与各小组积极交流讨论，小组之间互相点评，充分讨论后学生再进行方案修改，经指导教师同意后才能进入实验室进行实验操作。实验完成后，学生要进行研究报告和产品汇报，教师团队对其规范性和创新性进行综合评分。这种组织形式能够促使学生成为课堂的主体，极大地提高学生的学习积极性，锻炼学生自主分析及解决问题的能力。这种答辩立项—实践—结题的项目化教学模式，融合了启发式、讨论式和探究式教学方法，更具有竞赛性质，有利于学生逻辑思维能力的培养，激发学生的创新热情，完全匹配应用-创新型人才的培养目标体系。

（三）评价体系多维度化，突出创新产品的导向性

成绩是检验学生学情的重要指标，对于学生具有导向作用，尤其是研究型和探究型课题需要建立相应的多维度考核体系［8］。因此，“海洋药物综合实验”课程改变了以往从综合实验报告为准的考核方式，更加注重过程性考核，在课前和课中的关键环节设置考核节点，重点鼓励学生提高创新实践的参与度，目标导向激励了学生的科研创新热情。本教学改革健全过程化和创新产品考核制度，基于原有的教师考核与学生自主考核方式，进一步对过程参与度的分值分配进行细化，同时增设创新产品考核分值，不仅注重过程和创新，而且考核方式多元化。通过建立多维度的考核体系（见图2），更能保证过程化考核和评价的准确性。

教研组对成绩评价体系进行了进一步的调整和细化，将总评成绩设为四个部分：立项答辩成绩、实践平时成绩、结题报告成绩和新型产品成绩。其中，立项答辩成绩体现了学生的科研文献综述能力、前沿技术学习能力、思辨能力和创新意识；实践平时成绩体现了学生的课堂学习参与度；结题报告成绩体现了学生的实践能力、发现问题及解决问题能力、数据处理能力、科研思维和创新能力等；新型产品成绩是所有阶段的最终呈现形式，体现了小组对科学前沿的追踪能力、市场需求的把握能力以及实践创新能力。教师团队根据每个小组在立项答辩、实验过程、结题答辩和报告、新型产品等方面的综合表现将小组总评成绩设置为五级制，评分标准见公式1。学生团队则按照公式2自评学生的组内平时成绩，为防止组间平时成绩差异过大，规定各小组组内平时成绩的平均分为80～85分。个人的最终平时成绩则基于小组自评的组内平时成绩和教师团队审评的小组成绩，见公式3，其中权重系数是根据教师团队评审的五级制小组总评成绩确定的，比如优秀1.0、良好0.8、中等0.7、及格0.6、不及格0.5。该考核方式不仅可以使学生参与自我日常管理，建立科研团队的自我管理机制，还能使教师起到监督作用，避免个别组自评过高或过低，实现考核公平。

公式1：总评成绩=立项答辩成绩（20％）+实践平时成绩（40％）+结题报告成绩（35％）+新型产品成绩（5％）

公式2：组内平时成绩=值日情况（20％）+出勤（15％）+实验参与度（25％）+操作规范性（40％）

公式3：最终平时成绩=组内平时成绩×权重系数

结语

本研究通过构建宽泛的探究型内容、强化主体的运行方式和强调创新产品的多元化及过程化的考核体系建立“海洋药物综合实验”项目化教学模式，其创新体现在以下几个方面：针对自我创新驱动力不够，以创新产品目标为导向，实施基于项目化模式的学习产出驱动教育系统，从而改变简单的启发—讨论—实践的授课模式，提升学生的创新素质；注重药物研制前沿技术，通过自主学习和答辩研讨形式来培养学生的科研思维、创新意识和学术表达能力；通过建立多维度的考核模式，模拟科研项目的管理机制，使学生参与自我日常管理，实现自我实践成绩考核，提升学生在创新实践中的综合管理能力，培养学生全面发展的科研素养。

参考文献

［1］EKATERINA KAMCHATOVA， VYACHESLAV BURLAKOV， OLESYA DZYURDZYA， et al. The paradigm of innovative economic development： a new philosophy or the basis of evolution in the Conditions of Digitalization［J］. WISDOM - special issue，2022，2（1）：67.

［2］CHIUNG-FANG CHIU. Facilitating K-12 teachers in creating apps by visual programming and project-based learning［J］. International journal of emerging technologies in learning （iJET），2020，15（1）：103-118.

［3］ASLINA SAAD， SUHAILA ZAINUDIN. A review of project-based learning （PBL） and computational thinking （CT） in teaching and learning［J］. Learning and motivation， 2022（78）：101802.