“項目驅動式”教學模式在制藥工程專業微生物學實驗教學中的探討

郭莉霞 魏星躍 李宏 江瀾

摘要：以“淀粉酶產生菌的篩選、發酵及酶活力測定”實驗項目為例，具體闡述了以“項目驅動式”為教學模式的制藥工程專業微生物學實驗的實施，以期通過此教學模式提升學生理論聯系實際的科研思維以及對實驗項目的整體把握能力，從而培養出更優秀的工程應用型技術人才。

關鍵詞：項目驅動式；微生物學實驗；制藥工程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）05-0267-02

制藥工程專業是教育部在1998年將原有的化學制藥、生物制藥（部分）和中藥制藥（部分）整合而成的新生專業。該學科是綜合藥學、化學、生物技術和工程學為一體的新興工程技術類交叉學科，除傳統的運用化學、化工、藥學等專業的理論知識和工程技術外，微生物學、生物化學以及生物技術等學科知識在現代生物制藥中發揮了重要作用。制藥工程專業的微生物學實驗是生物技術與發酵制藥的有機結合，有效地將微生物基礎實驗、細胞工程、發酵工程、基因工程、酶工程、藥物工程等原理和方法整合體現在一個完整的綜合實驗中。通過實驗教學，不但可以鞏固學生對理論知識的理解，也對學生掌握基本實驗技能、深刻理解微生物在制藥工程中的作用，掌握微生物制藥的技術和方法，提高學生的專業素質及培養工程型創新人才等方面都具有非常重要的意義。鑒于微生物學實驗在制藥工程專業中的綜合性和重要性，對該實驗的設計、教學模式和方法則提出了更高的要求。

本文提出“項目驅動式”教學模式，其核心是用一個個完整的項目貫穿于制藥工程專業“微生物學”實驗的教學內容，把項目拆分為若干個典型模塊，在實驗教學中以典型模塊劃分單元實驗內容，將知識點串聯在一個個完整的項目中，以模塊引導學生學習不同的知識點，培養學生形成完整的微生物發酵制藥思想。

一、“項目驅動式”教學模式在制藥工程微生物學實驗中的提出

制藥工程專業人才培養中明確指出，制藥工程專業的學生需具有廣泛而堅實的制藥工程基礎，在生物技術制藥中熟悉掌握微生物的滅菌和無菌操作技術、工業發酵、GMP及其藥物質量控制。根據培養方案的要求，制藥工程的微生物學實驗就應該包括微生物制藥、生化藥物研發、藥物變質檢驗、藥物抗菌試驗、藥物的微生物檢查及其藥物效價的測定等方面的內容。筆者所在的學校將其按普通微生物實驗課程來開設，不能有力地支撐制藥工程專業人才培養的要求，缺乏專業特色，綜合實驗較少。“項目驅動式”教學模式是根據制藥工程教學目的和培養目標的要求，以項目為基本素材，把學生帶入特定的、完整的制藥過程中去分析問題和解決問題，不僅加強了微生物基本的實驗操作技能，還培養學生將理論知識靈活運用到實踐中，具體問題具體分析研究，最后做出判斷和決策，是提高學生解決問題能力的一種理論聯系實際的啟發式教學方法。

二、“項目驅動式”教學模式的實踐

1.“項目驅動式”教學模式微生物學實驗內容的確定。廣泛聽取和收集了任課教師、實驗教師以及學生對制藥工程微生物實驗的具體要求，制定出“項目驅動式”實驗具體內容和可操作性高的實驗模式。具體思路是選擇一種藥物或藥物中間體從菌種的分離、篩選和純化、菌種的誘變育種以及菌種發酵工藝整個串聯起來，有機地將不同實驗內容和實驗操作銜接。由此可以得出從課本到實踐、從基礎到專業、從獨立到關聯的課程內容和實際實踐操作規律。現以“淀粉酶產生菌的篩選、發酵及酶活力測定”為例，具體闡述“項目驅動式”教學模式在制藥工程微生物學實驗中的應用。

2.“項目驅動式”教學模式微生物學實驗具體實施。“淀粉酶產生菌的篩選、發酵及酶活力測定”實驗教學主要包含以下幾個內容：從土壤中分離微生物；篩選純化淀粉酶產生菌；淀粉酶產生菌的誘變育種；中試發酵培養工藝優化。這個教學實驗的完成可以達到以下效果：（1）將基礎實驗融合在具體的藥物（中間體）生產過程中。本實驗的4個教學內容中均包括微生物實驗的基礎實驗，即微生物實驗器皿的洗滌和包扎、培養基的制備和滅菌、微生物的接種、微生物的分離純化、顯微鏡的使用及微生物形態的觀察、細菌的一般染色和革蘭氏染色法等實驗操作內容。這些實驗操作融入一個大的“項目式”實驗中，讓學生們更好地感受無菌操作的重要性，明白有菌和無菌的概念，并且在培養基的配制、分裝、滅菌、接種實驗操作中也更理解培養基對于微生物生長的選擇性的作用、微生物與培養基之間的關系。而且這4個教學內容的實施起到了讓學生多次練習微生物的基本操作的作用，如液體接種技術、固體斜面劃線、平板劃線、倒平板技術、稀釋涂布等，確保學生掌握基本實驗技能。（2）將基本原理融合在具體的藥物（中間體）生產過程中。一個大的“項目式”實驗意味著包括了微生物制藥相關的很多原理。“淀粉酶產生菌的篩選、發酵及酶活力測定”實驗中就包括消毒和滅菌的原理、劃線分離和涂布稀釋分離純化原理、選擇性培養基與淀粉酶產生菌的篩選原理、淀粉酶產生菌活力檢測原理、紫外線對菌株的誘變育種原理以及發酵培養淀粉酶產生菌的工藝優化原則等。這些原理在具體實驗中以直觀的形式、按照微生物發酵制藥的流程依次呈現出來，使學生更好地體會和理解微生物發酵制藥的連貫性、系統性和整體性，克服了單個微生物實驗之間自成體系、相對獨立、聯系不緊密的缺點。（3）將創新性融合在具體的藥物（中間體）生產過程中。“淀粉酶產生菌的篩選、發酵及酶活力測定”中的“淀粉酶產生菌的誘變育種”以及“中試發酵培養工藝優化”是兩個十分靈活的內容，其中淀粉酶產生菌的菌株選育可以采取紫外誘變、化學誘變、自然選育等方法，學生可以自由選擇、組合這些方法，這就要求學生需要具有扎實的基礎知識以及靈活應用的能力。另外一個內容“中試發酵培養工藝優化”則是將實際生產過程中影響菌株發酵的具體因素真實呈現，讓學生真正體驗實際發酵生產環節，并對培養基的配方、發酵的時間、溫度等發酵培養的工藝進行優化，顯著增強了學生的基礎知識、實踐能力、科研水平及創新思維。

此外，“項目驅動式”教學模式微生物學實驗還改變了以往的每個學生一份實驗報告的形式，學生在此過程中以小組的形式參與資料搜集、整理討論、修改方案、方案實施等過程，分工明確，協作完成，最后以項目小組技術報告的方式提交。這種合作學習的方式也促使學生之間取長補短、協同發揮自身及同伴的優勢，建立起了團隊歸屬感和榮譽感。

三、結束語

微生物發酵制藥是一門綜合性和實踐性很強的學科，隨著微生物發酵制藥產業的發展，制藥業對微生物技術制藥人才的需求也日益增加，各大院校的制藥工程專業越來越重視微生物發酵制藥的實驗教學，如何增強微生物發酵制藥實驗課的教學效果，培養素質高、能力強、具有創新精神和實踐能力的微生物發酵制藥人才，是當前培養技術人才所需要重點關注的問題之一。“項目驅動式”教學模式是一種靈活、多樣化的實驗教學方法，能夠將多個基礎實驗、基本原理有機融合在具有創新性的完整的項目中，重點培養學生系統的微生物發酵制藥思想，促使學生充分理解生物制藥工程的復雜性、基礎性、多樣性等屬性。但是，由于涉及內容豐富，需要更多課余時間，可適當設置為開放性實驗。通過這種基礎實驗和專業實驗相結合的“項目驅動式”模式，讓學生更好地掌握制藥工程相關的微生物學實驗知識和操作，也使人才培養符合企業實際生產需要，最終形成教育與技術的有機結合。

參考文獻：

[1]李磊，孟艷秋，劉丹，楊桂秋，宋艷玲，汪海峰，仇興華.制藥工程專業實驗課程教學體系改革的探索與實踐[J].化工高等教育，2015，32（01）：33-36.

[2]徐凌云，趙靜國，陳平，鄭衛平，胡明秀.制藥工程專業實驗課程教學改革[J].藥學教育，2014，30（06）：69-71.

[3]楊德龍，栗孟飛，李唯.生物技術制藥教學改革與實踐[J].生物學雜志，2015，32（02）：106-109.

[4]馮楠，梁夢真.項目驅動式教學的理論與實踐[J].科技資訊，2017，15（16）：168-169.

[5]馬紅梅，侯志安，徐仲玉，段梅莉，周翾，朱進，虞心紅.制藥工程專業實驗課程建設的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2010，29（05）：112-115.