制藥工藝學探究式教學方法初探

韓增勝+栗坤+李健+張雯

摘要：本文針對燕山大學生物制藥工藝學教改實踐中出現的一些問題，積極進行了探究式教學嘗試，并進行了總結分析，成功地完成了對學生知識的傳授，老師的“教”與學生的“學”在互動中實現了有機結合，不但明顯激發了學生的學習興趣，提高了出勤率，而且極大地增進了師生交流，融洽了師生關系，形成了良性循環；極大地提高了學生的學習積極性，并取得了良好的教學效果，提高了教學水平和教學質量，為培養學生自主學習能力打下了良好的基礎。

關鍵詞：生物制藥工藝學；教學方法；探究式教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）44-0147-03

生物制藥工藝學（Biopharmaceutical Process）是生物藥物研究、開發和生產的一門綜合性應用技術科學。隨著生物科學和工程技術的快速發展以及人類疾病發生的日益多樣性，使得藥品的研究、開發和生產顯得極為迫切，進而催生生物制藥自身的快速發展，并迅速朝向更加科學化、系統化和專業化方面邁進。伴隨藥物的種類、數量愈加豐富，制藥業的巨大社會效益和經濟效益凸顯，逐漸成為高風險、高投入和高收益的行業。而在同時，我們也應當看到，生物制藥對新藥的研制、開發、制藥工業技術改造以及制藥工業結構調整均產生了重大影響。燕山大學環境與化學工程學院生物技術與工程系生物制藥專業為本科生開設《生物制藥工藝學》十余年來，積極探索教學方法和教改路徑，取得了顯著的成效。為此，本文就近幾年《生物制藥工藝學》教學改革的實踐，談談探究式教學方法的一些具體應用，以期為逐步落實以人為本的本科教學改革工作有所啟發。

一、互換覺色，以人為本

長期以來，困擾老師們的一個問題：為什么學生不愿意來上課？當然原因比較多，但筆者認為，學生們前來上課，大多數都只是一味聆聽，久而久之，學生們的思維模式變得越來越“懶”，也就是學生們變得對講授者的依賴性很強。在這種情況下，學生很容易逃課或者上課走神。而探究式教學與傳統的教學方法的最大不同便是，它能夠最大程度提高學生自身的學習積極性，不但可以充分吸引學生的眼球，而且誘使學生身臨其境，不自覺地融入主動學習的具體過程；其指導思想是在老師的指導下，以學生為主體，讓學生自覺地、主動地探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發現事物發展的起因和事物內部的聯系，從中找出規律。當然，說起來容易做起來難，互換角色，實際操作起來不是那么簡單。首先，必須事先設計詳細周密的教學方案，并嚴格執行。其次，要根據教學計劃的要求，依照教學大綱內容，將課程內容模塊化，經典理論和具體實例棱角分明，使學生能很明確地抓住主線。最后，要善于總結分析，哪怕一次簡簡單單的課堂改革，均需要不斷思考，收集來自學生的反饋信息，及時對修正問題，再反復實踐。比如，我們在講授“多肽和蛋白質類藥物的生產”這一章節內容時，采用教師指導下的學生自主研究學習探索。首先，安排學生提前預習準備相關理論內容的學習，對學生進行預設題目：如何設計及實施特定某一生物多肽及蛋白質的制備工藝？然后，在老師的指導下，由學生自行設計實施方案。主要包括基因的克隆，如GST（谷胱甘肽轉移酶）基因，引導學生思考為何要選這個基因；宿主菌的選擇，大腸桿菌BL21細胞，對學生提出問題——選擇其他的細菌可以嗎；載體的選擇與構建，等等。在整個過程中，均由學生主導，而由老師負責主持參與學生對設計的討論及可行性論證，并不斷修訂；根據每一組設計的實施方案，討論決定最佳的實施方式；在條件允許的情況下，在主講老師帶領下由學生在實驗室操作實際具體的重組蛋白質（如GST蛋白質）的制備；在具體操作的過程中，老師實時監測學生的實驗進展及動態變化，并及時引導學生發現和提出問題，分析解決實際操作問題；比如，引導學生思考在實驗時都需要準備什么材料，哪些材料是必須的，哪些是可有可無的。主講老師可以列出所有可能用到的試劑耗材清單，供學生自主選擇。比如，包括試劑及實驗材料準備：所需試劑溶液和各種緩沖液，細菌培養基準備，質粒載體的堿法小提質粒溶液準備，IPTG（異丙基硫代半乳糖苷）等。所需儀器設備和耗材，如超凈工作臺、細菌培養箱、水浴搖床、臺式高速離心機、高壓滅菌器、真空干燥箱、超聲波破碎儀、分光光度計、玻璃管、三角瓶、離心管、移液槍槍頭、一次性手套等耗材。在具體實施過程中，教師也不是不用干預，而是應對學生進行適當的理性指導，如在載體構建中，需引導學生了解含有GST基因的表達載體pGST的構建原理及策略，重組載體導入宿主細胞BL21，GST在原核細胞中的高效誘導表達生產；GST蛋白質的鑒定與分析。最后由學生總結實驗結果，匯集課程實驗結果圖片，分析每一個數據出現的原因及相應的評價，使學生掌握在蛋白質藥物生產實驗中的使用技巧。對實驗過程中的每一步結果都要分析其中緣由，再逐一對照書本中相關的制藥工藝技術原理，針對特定問題，引發大家討論和思考，并對同學們提出一些建議，比如進一步的參閱文獻和資料以便獲得更多的理論知識。

當然，在教學改革的具體實施時，上述教學實例在具體操作過程中需要一些實驗經費的支撐。如若條件不允許，也可以進行“紙上談兵”式的實施。我們在實踐中也經常結合書本理論與案例，設計與論證大量的小課題，具體可由主講老師主持，也可以由學生代表主持，老師在一旁指導；整個實施策略均是由學生在學習過程中占主導地位，而主講老師在整個過程只是旁觀者及參與者，這些教學實踐也都取得了良好的教學效果。總之，生物制藥工藝學是門實踐性很強的課程，在教學實施中既要注意學生實驗技能的訓練，又要關注學生創新能力的培養。激發學生的求知欲望，培養學生自我發現問題與解決問題的能力，養成獨立自主學習的良好習慣。

二、引進一線員工，理論聯系實際

生物藥物具有明顯優于傳統化學藥物的特點，如可高效特異地針對某個疾病，使用劑量小，副作用幾乎沒有。為此，國外各政府及企業研究人員在生物藥物的開發方面投入了大量的資金及人力進行生物藥物制備，加之該門課程在市場上的應用潛力，所以，國內外在制藥工藝學課程的教學均十分重視其理論與實踐的結合。在國內，中國藥科大學自1979年創辦生物制藥專業，在生物制藥工藝學教學探索中開創科研促進教學模范，建成國家級生物制藥精品課程；而合肥工業大學醫學工程學院制藥工程采用企業名工進入課堂傳授工藝技巧的靈活多樣的教學方法，使學生在實踐中掌握了生物制藥工藝的原理和方法。endprint

由于《制藥工藝學》在我校是專業課，學習之前已有學科基礎課墊底，加之有教學實踐課《認知實習》，學生們已對制藥企業及其設備生產線有了初步的感官認識。我們結合秦皇島市當地實際情況，在講授課堂中引入當地制藥企業的一線員工，使學生真實感受與聆聽來自制藥企業的一線人員的心聲，激發學生的學習動力及興趣。學生們均反映，通過與一線企業員工交流學習，學到了書本上看不到的知識，收獲很大。現代制藥企業分工越來越細，在制藥理論方面其實很單純，特別是針對某一類藥物的生產。但同時，企業所要求的往往很現實，常常在理論上難以突破，需要不斷整合理論與實踐的磨合。另外，在制藥企業生產淡季，可帶領學生參觀制藥企業生產線，進一步增加學生對企業制藥生產線的感官認識，使學生對所學理論的必要性和緊迫性認識更加深刻，也可以使學生在畢業后找工作提前有了心理準備，增強學生的自信心。在理論講授方面，制作立體生動的制藥工藝課件加深學生對經典理論的認識。采用多媒體技術和生物信息學資源，結合制藥工藝課程的特點，基于經典的制藥理論原理，結合最新的制藥研究進展信息，包括圖片與視頻，制作適合生物技術制藥的課件，滿足學生對工藝原理的感官認識，同時加深對抽象理論的理解。通過教研組對生物制藥工藝特色教材建設與實踐討論，不斷提高授課老師的理論講授水平，篩選最優的、適合學生學習的教材。比如，針對目前生物藥物發展概況及未來需求，增添企業一線師傅的經驗等實踐環節，編寫偏重于理論與實踐結合的應用型實例。既注重理論原理，又具有較強的操作性。目前，生物制藥飛速發展，同時面臨教育教學手段多種多樣，如何利用現有的教學實際，使學生自主、有效地學習，是擺在我們每一位教育工作者面前的基本問題。這篇論文針對燕山大學生物制藥工藝學教改實踐中出現的一些問題，進行了積極探究式嘗試教學，并且進行了總結分析研究，成功地完成了對學生知識的傳授和教學，老師的“教”與學生的“學”在互動中實現了有機結合，不但明顯激發了學生的學習興趣，提高了出勤率，而且極大地增進了師生交流，融洽了師生關系，形成了良性循環。我們在平時教學中通過上述教學改革和實踐，以期對生物制藥人才的培養和制藥學科的發展起到一定的理論借鑒與參考。筆者相信，隨著制藥工藝學理論教學水平的不斷提高，它必將為我國生物制藥工業的發展以及我國生物制藥工業的現代化起到積極推動作用。

總而言之，要想提高教育教學的培養質量，我們教師必須想法設法激發學生的學習興趣和積極性。要打破我們傳統的以“課堂為中心，以教師為中心，以教材為中心”的傳統教育教學方式和方法，要不斷擴大學生學習過程中的自主權與選擇權。在制藥工藝學教學實踐中，還要積極引入制藥企業經驗豐富的師傅到現場講授，幫助學生畢業后盡快進入工作角色，徹底打消某些學生“讀書無用”的消極論調和想法。同時，可以將主講老師的科研項目中關鍵制藥技術環節和課堂課程內容緊密銜接，采用啟發式教學，可極大地激發學生的創新興趣，科研上的進步和企業中的新問題的提出也為一線教師進一步提升教學水平和課程知識體系內容的創新提供了有力的保障。我們完全有信心，制藥工藝學理論教育教學水平的逐漸提升和完善，必將為我們國家的生物制藥工業發展起到推動作用。

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基金項目：燕山大學教改項目（JG201217；RXK2014007）資助

作者簡介：韓增勝（1977-），男，陜西富平人，博士，副教授，工作單位：燕山大學環境與化學工程學院，主要從事生物制藥教學與科研工作。endprint