生物技術(shù)制藥課程教學改革的實踐與探索

葉春林 戴德慧 胡偉蓮

摘要：生物技術(shù)制藥是一門理論性和實踐性很強的學科。為適應生物制藥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，培養(yǎng)出高素質(zhì)的應用型人才，生物技術(shù)制藥課程教學改革顯得尤為重要。文章從優(yōu)化課程教學內(nèi)容、改進教學方式、采用形式多樣的教材及完善考核方式等方面探索與分析，對生物技術(shù)制藥課程進行了教學改革，以期提高教學質(zhì)量，促進學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，為教學體系建設提供借鑒和有益的參考。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)制藥;課程;教學改革;實踐探索

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）43-0174-03

生物技術(shù)制藥是指運用微生物學、生物學、醫(yī)學、生物化學等的研究成果，從生物體、生物組織、細胞、體液等方面綜合利用微生物學、化學、生物化學、生物技術(shù)、藥學等科學的原理和方法進行藥物制造的一門理論與實踐并重的交叉學科[1]。以該學科為基礎的生物制藥行業(yè)已成為當下發(fā)展最快、前景最好的高新科技朝陽產(chǎn)業(yè)之一，對生物技術(shù)制藥高級應用型人才的需求逐年增加。浙江科技學院是教育部確定的中德合作培養(yǎng)高等應用型人才試點院校，也是“國家‘十三五教育現(xiàn)代化推進工程——產(chǎn)教融合發(fā)展工程”建設高校。浙江科技學院化學工程與技術(shù)一級學科碩士點于2013年開始招生，設有化學工程、化學工藝、應用化學、生物化工、生物質(zhì)資源利用技術(shù)與工程、工業(yè)催化6個二級學科。為此，我校為化學工程與技術(shù)碩士點的研究生開設了生物技術(shù)制藥這門專業(yè)選修課程。我校入學研究生由于本科來源各異，專業(yè)基礎知識構(gòu)成也不相同，有些扎實一些，有些則很薄弱，要在尊重個體差異的基礎上因材施教，以學生為中心，面向科研、面向生產(chǎn)、面向工程，對該課程教學體系進行實踐與探索，才能適應新形勢下兼有研發(fā)和生產(chǎn)能力的復合型人才的培養(yǎng)。本文結(jié)合應用型高級專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，通過優(yōu)化課程教學內(nèi)容、改進教學方式、采用形式多樣的教材及完善考核方式等方面探索與分析，促進生物技術(shù)制藥課程的教學改革，提升教學質(zhì)量。

一、教學內(nèi)容的探索

1.合理整合教學內(nèi)容。生物技術(shù)制藥課程的主要內(nèi)容包括基因工程制藥、細胞工程制藥、酶工程制藥、發(fā)酵工程制藥及蛋白質(zhì)工程制藥，同時各種技術(shù)制藥的知識點之間又有交叉，如果按照各章節(jié)內(nèi)容全面講授，會使學生感覺龐雜而乏味。因此，在教學內(nèi)容更上，需要有所側(cè)重。對重點內(nèi)容要講深講透，對簡單或重復的內(nèi)容，簡要地講述，引導學生課后自學。對重復交叉的內(nèi)容，如基因工程制藥與發(fā)酵工程制藥兩章中工程菌的培養(yǎng)、高密度發(fā)酵、發(fā)酵方式、發(fā)酵工藝控制、發(fā)酵產(chǎn)物的提取等知識點，結(jié)合在一起講解。這樣可使得教學重點突出，內(nèi)容得到了精簡，也方便學生對知識體系的掌握。

2.在教學內(nèi)容中注入本學科的前沿進展。我校選修生物技術(shù)制藥課程的研究生，在本科階段大多沒有學過相關(guān)課程，因此，在上課時，既要注重對課程基本理論知識的傳授，同時又要結(jié)合研究生階段的學習情況，將學科前沿知識融入教學內(nèi)容中。生物技術(shù)是一門迅猛發(fā)展的學科，新概念、新方法和新理論不斷出現(xiàn)，在備課過程中要密切跟蹤國內(nèi)外的研究和應用進展，及時對生物技術(shù)制藥的課程內(nèi)容進行改進與完善，把最新的科學技術(shù)成果引入課堂教學中[2]。如在教學內(nèi)容中補充了轉(zhuǎn)基因動物制藥、生物技術(shù)研發(fā)靶向藥物、人類基因組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學、基因組學、合成生物學等內(nèi)容。通過在教學中對學科前沿成果的不斷補充，讓學生及時了解生物技術(shù)制藥的最新進展，既擴展了學生的知識面，又加深了學生對課程重要性的認識，從而調(diào)動了他們的學習積極性并培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維。

3.在課程講授中，增加實驗操作內(nèi)容的講解。由于該課程沒有對研究生設置獨立的實驗課，為使學生對所學的理論知識有一個形象實際的認識，筆者在課堂教學中，增加實驗操作內(nèi)容的講解。生物技術(shù)制藥的實驗內(nèi)容具有試驗周期長、連續(xù)性強的特點，所以對實驗內(nèi)容的選擇盡量做到常用、實用和連續(xù)[3]。比如基因工程制藥這一章，通過講解質(zhì)粒DNA的提取、PCR擴增基因、瓊脂糖凝膠電泳分離檢測目的基因、回收目的基因、T-載體與目的基因的連接、感受態(tài)細胞的制備和保存、重組DNA轉(zhuǎn)化受體細胞DH5α/JM109、轉(zhuǎn)化子的篩選、基因的限制性內(nèi)切酶切割及與pET表達載體的連接、轉(zhuǎn)化受體細胞、外源蛋白的誘導表達、細菌大規(guī)模發(fā)酵、蛋白質(zhì)的粗提純化、SDS變性聚丙烯酰胺凝膠電泳及Western blot鑒定目的蛋白等實驗，內(nèi)容涵蓋了基因工程藥物研發(fā)的全過程，學生感受到了理論知識的具體應用，增進了對理論知識的理解和掌握。

4.教學與科研相結(jié)合，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維及科研能力。生物技術(shù)制藥是一門實踐性強的課程，對于培養(yǎng)學生科研思維及創(chuàng)新能力至關(guān)重要[4，5]。因此，我們積極鼓勵和引導學生參與碩士導師和本課程相關(guān)的科研項目，如天然產(chǎn)物活性成分提取分離、活性成分純化鑒定，抗腫瘤藥物的開發(fā)，基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)藥物等方面的科研項目，以及學生與老師聯(lián)合申請的浙江省大學生科技創(chuàng)新活動計劃（新苗人才計劃）和國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃等課外學術(shù)科研平臺，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。我們已在黃酮類化合物和三萜類化合物的抗腫瘤活性的篩選與機理、天然黑色素發(fā)酵生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)、高分子納米顆粒的制備和腫瘤的靶向治療等科研成果轉(zhuǎn)化為教學素材方面達到了很好的教育教學效果，將最新的科技成果融入課堂教學中，保證了教學內(nèi)容的創(chuàng)新性和實用性。

二、教學方法的探索

1.采用信息化教學方式。生物技術(shù)制藥課程信息量大，如果仍然按照傳統(tǒng)教學中一支粉筆加一塊黑板的教學模式，教學過程繁雜且教學效率低，內(nèi)容抽象且枯燥乏味。利用信息化教學，可以簡化課堂教學程序，凸顯教學內(nèi)容的現(xiàn)實感和立體感，使抽象的理論變得生動形象[6]。例如：通過訪問網(wǎng)絡上的資源，下載實時熒光定量PCR操作的Flash，F(xiàn)lash集圖、文、聲、動畫于一體，信息量大，增強了教學直觀性。在動物細胞培養(yǎng)這一章節(jié)，涉及培養(yǎng)液的配置與滅菌、操作間的無菌處理、細胞的凍存與復蘇、細胞的消化傳代與培養(yǎng)、細胞的計數(shù)與檢測等方面的內(nèi)容，如果僅靠課堂的語言加文字的教學，很難激發(fā)學生的學習積極性，教學效果不佳。為此，筆者將動物細胞培養(yǎng)的整個過程錄制成視頻，穿插于課堂教學中，整個過程就變得形象且直觀，加深了學生對知識的理解，提高了教學的效果。

2.案例教學法的應用。生物技術(shù)制藥課程的專業(yè)性和實踐性強，在課堂教學中，采用了案例式教學模式。這種模式是以實際案例作為被教學剖析對象，學生與教師共同參與案例的分析討論和尋找實現(xiàn)途徑。如在抗體藥物這一章的學習中，給學生布置學習任務：單克隆抗體藥在癌癥中的應用。學生首先要自己查閱資料，總結(jié)單克隆抗體在治療癌癥方面的研究進展。在這一過程中學生肯定要解決以下幾個問題：單克隆抗體和多克隆抗體的特點（涉及免疫學基本知識復習），單克隆抗體制備方法（了解各種產(chǎn)生單克隆抗體的可能方法以及單克隆抗體的純化），單克隆抗體的種類（了解人體的自身的免疫系統(tǒng)，會與體外蛋白發(fā)生排斥反應，因此發(fā)明了嵌合型抗體、人化型抗體和全人型抗體），單克隆抗體治療癌癥的主要方式（改善藥物對腫瘤的靶向性或改善治療功能），抗體藥物研究的主要趨勢（會特別關(guān)注新分子靶點的發(fā)現(xiàn)、抗體的高度人源化以及抗體的高效化）等。這樣學生可以掌握相關(guān)知識，參加討論，各抒己見，促進學生對生物藥物與疾病診治的深刻認識，激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生獨立思考的能力。

3.問題教學法的應用。問題教學法是教師設計貼近學生生活的實際問題，學生通過自主探索和合作交流，從而真正理解知識內(nèi)容，或者學生帶著問題進教室，通過猜想、嘗試，解決問題。這種教學模式重點強調(diào)了學生學習的主動性，通過引導學生主動思考問題，積極參與解決問題，培養(yǎng)了學生學習的自主性和興趣。如在基因工程制藥這一章中，重點講授的是基因工程菌的構(gòu)建、發(fā)酵和基因工程藥物的分離，完成后可提出問題：如何利用基因工程的方法來生成胰島素？根據(jù)該問題，學生會查閱資料，積極思考，內(nèi)容大致都會涉及前人一般采用什么載體、基因和宿主細胞來組建基因工程菌，基因工程菌的代謝特點及其發(fā)酵方式的特殊性，產(chǎn)物的提取純化，產(chǎn)品的質(zhì)量控制等問題，此時老師及時補充知識盲點，如課本外的蛋白質(zhì)復性過程的添加劑種類及其應用等。學生能利用自己的知識，分析實際的生活現(xiàn)象，提高學習興趣，對老師補充的課外知識也更容易消化吸收。

三、教材與參考資料的探索

1.授課內(nèi)容的改革。近年來出版的生物技術(shù)制藥課程的代表性教材有：夏煥章主編、2016年出版的《生物技術(shù)制藥》（第三版），王鳳山、鄒全明主編、2016年出版的《生物技術(shù)制藥》（第三版），姚文兵主編、2015年出版的《生物技術(shù)制藥概論》（第三版）以及郭葆玉主編、2011年出版的《生物技術(shù)制藥》。國外近期出版的生物技術(shù)制藥課程教材代表性作品有Rodney J.Y.Ho主編、2013年出版的《Biotechnology and Biopharmaceuticals，Transforming proteins and genes into drugs，2nd》。國內(nèi)出版的相關(guān)教科書，大多按照基因工程制藥、動物細胞工程制藥、植物細胞工程制藥、酶工程制藥、發(fā)酵工程制藥、蛋白質(zhì)工程制藥和抗體工程制藥的主題展開，理論知識清晰明了，簡潔易懂。國外出版的生物技術(shù)制藥教材一般分為上下篇，上篇介紹生物技術(shù)制藥基本原理，下篇介紹生物技術(shù)制藥生產(chǎn)實踐，這種教材的表述方式知識完整性好，特別注重理論與實踐的結(jié)合。研究生學習生物技術(shù)制藥課程，不僅要理解生物技術(shù)制藥的原理，還要強調(diào)基本原理在某一具體藥物生產(chǎn)和開發(fā)中的應用。因此，在實際教學過程中，理論部分以中文教材為基礎，實踐部分參考借助國外教材，制作多媒體課件，建立系統(tǒng)的教學體系。

2.充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，不斷更新教學內(nèi)容?，F(xiàn)代生物技術(shù)制藥的發(fā)展迅速，為使學生了解和掌握最新的有用知識，和科研、生產(chǎn)實際真正接軌，必須不斷更新教學內(nèi)容，把最新的知識引入到教學中。一方面，筆者在備課時，通過檢索Elsevier、Springer Link、Wiley、JAMA等外文期刊全文數(shù)據(jù)庫，閱讀相關(guān)文獻，在課堂教學中，融入學科的最新研究成果。另一方面，給學生提供課外學習渠道和學習資源，如醫(yī)藥網(wǎng)、丁香園、小木蟲等相關(guān)的生物技術(shù)學習網(wǎng)站，鼓勵學生在課外通過查找和閱讀文獻進行自學，并通過課堂簡短匯報的形式與其他學生分享自學成果。當前生物技術(shù)發(fā)展迅猛，運用現(xiàn)代化網(wǎng)絡技術(shù)手段，通過在教學中不斷補充新進展和新成果，學生了解到當前生物技術(shù)制藥最前沿的進展，拓寬了學生的眼界，調(diào)動了學生的積極性，有利于學生對生物技術(shù)和生物制藥知識的掌握，提高了學習效率，增強了學習效果[7]。

四、考核方式的探索

研究生課程的考核應該相對靈活多樣，以能力測試為主，重視學生學習能力的培養(yǎng)。已有的教學改革實踐表明，形式靈活、多元化的課程評價體系將增進學生對生物技術(shù)制藥課程的學習效果[8]。為此，筆者結(jié)合學生的平時表現(xiàn)和期末課程論文的質(zhì)量，得出一個綜合成績，以此成績作為學生最終的課程成績。綜合成績分為平時成績和期末課程論文成績兩部分。規(guī)定平時成績占綜合成績的30%，其中平時出勤占5分，課堂問答占25分。課堂問答主要采用教師在課堂教學過程中提出問題并引導學生積極思考、回答問題的方式。同時，每次課最后預留5分鐘的學生自由提問時間，學生的發(fā)言次數(shù)和質(zhì)量都計入成績。這樣能使學生積極參與整個教學過程，他們的語言表達水平、獨立思考和解決問題的能力均有提高。期末課程論文成績占綜合成績的70%。在課程結(jié)束前，要求學生就與生物技術(shù)制藥相關(guān)的內(nèi)容完成一篇8000字以上的綜述性課程論文，論文內(nèi)容不限，有關(guān)生物技術(shù)和生物制藥方面的進展即可，但不能抄襲。鼓勵學生在論文中表達新穎的觀點，并通過文獻調(diào)研和數(shù)據(jù)分析找到支持自己觀點的論據(jù)。要求嚴格按照科研論文格式撰寫，參考文獻中近5年的SCI論文不少于15篇，這部分內(nèi)容占50分。同時，就論文內(nèi)容準備20分鐘PPT，在課堂上與全班同學交流，現(xiàn)場回答問題，該部分占20分。這種多元化評價方式改變了以往單憑期末考試的卷面成績來決定課程成績的方式，更加注重平時知識的積累，重視學生學習能力的培養(yǎng)。

五、結(jié)語

通過對生物技術(shù)制藥課程教學改革的實踐與探索，即課程教學內(nèi)容的優(yōu)化、教學方法與手段的改進、形式多樣教材的選用、考核方式的完善等，豐富了教學形式，活躍了課堂教學氣氛，促進了學生自我學習的主動性。同時也培養(yǎng)了學生分析問題、解決問題的能力，提升了教學質(zhì)量和教學效果。不過生物技術(shù)制藥的發(fā)展迅猛，教學方法的探索永無止境，只有通過不斷的理論學習，在實踐中不斷地研究總結(jié)，才能培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的生物技術(shù)制藥領域的應用型人才。

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