生物技術(shù)制藥課程教學(xué)改革的實(shí)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(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。為適應(yīng)生物制藥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型人才，生物技術(shù)制藥課程教學(xué)改革顯得尤為重要。文章從優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)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(duì)生物技術(shù)制藥課程進(jìn)行了教學(xué)改革，以期提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，為教學(xué)體系建設(shè)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(xué)改革;實(shí)踐探索

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

生物技術(shù)制藥是指運(yùn)用微生物學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)等的研究成果，從生物體、生物組織、細(xì)胞、體液等方面綜合利用微生物學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)、生物技術(shù)、藥學(xué)等科學(xué)的原理和方法進(jìn)行藥物制造的一門理論與實(shí)踐并重的交叉學(xué)科[1]。以該學(xué)科為基礎(chǔ)的生物制藥行業(yè)已成為當(dāng)下發(fā)展最快、前景最好的高新科技朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)生物技術(shù)制藥高級(jí)應(yīng)用型人才的需求逐年增加。浙江科技學(xué)院是教育部確定的中德合作培養(yǎng)高等應(yīng)用型人才試點(diǎn)院校，也是“國(guó)家‘十三五教育現(xiàn)代化推進(jìn)工程——產(chǎn)教融合發(fā)展工程”建設(shè)高校。浙江科技學(xué)院化學(xué)工程與技術(shù)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)于2013年開始招生，設(shè)有化學(xué)工程、化學(xué)工藝、應(yīng)用化學(xué)、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(gè)二級(jí)學(xué)科。為此，我校為化學(xué)工程與技術(shù)碩士點(diǎn)的研究生開設(shè)了生物技術(shù)制藥這門專業(yè)選修課程。我校入學(xué)研究生由于本科來(lái)源各異，專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)構(gòu)成也不相同，有些扎實(shí)一些，有些則很薄弱，要在尊重個(gè)體差異的基礎(chǔ)上因材施教，以學(xué)生為中心，面向科研、面向生產(chǎn)、面向工程，對(duì)該課程教學(xué)體系進(jìn)行實(shí)踐與探索，才能適應(yīng)新形勢(shì)下兼有研發(fā)和生產(chǎn)能力的復(fù)合型人才的培養(yǎng)。本文結(jié)合應(yīng)用型高級(jí)專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，通過優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)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(jìn)生物技術(shù)制藥課程的教學(xué)改革，提升教學(xué)質(zhì)量。

一、教學(xué)內(nèi)容的探索

1.合理整合教學(xué)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(xì)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(shí)各種技術(shù)制藥的知識(shí)點(diǎn)之間又有交叉，如果按照各章節(jié)內(nèi)容全面講授，會(huì)使學(xué)生感覺龐雜而乏味。因此，在教學(xué)內(nèi)容更上，需要有所側(cè)重。對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容要講深講透，對(duì)簡(jiǎn)單或重復(fù)的內(nèi)容，簡(jiǎn)要地講述，引導(dǎo)學(xué)生課后自學(xué)。對(duì)重復(fù)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(shí)點(diǎn)，結(jié)合在一起講解。這樣可使得教學(xué)重點(diǎn)突出，內(nèi)容得到了精簡(jiǎn)，也方便學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的掌握。

2.在教學(xué)內(nèi)容中注入本學(xué)科的前沿進(jìn)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(xué)過相關(guān)課程，因此，在上課時(shí)，既要注重對(duì)課程基本理論知識(shí)的傳授，同時(shí)又要結(jié)合研究生階段的學(xué)習(xí)情況，將學(xué)科前沿知識(shí)融入教學(xué)內(nèi)容中。生物技術(shù)是一門迅猛發(fā)展的學(xué)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(guó)內(nèi)外的研究和應(yīng)用進(jìn)展，及時(shí)對(duì)生物技術(shù)制藥的課程內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)與完善，把最新的科學(xué)技術(shù)成果引入課堂教學(xué)中[2]。如在教學(xué)內(nèi)容中補(bǔ)充了轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制藥、生物技術(shù)研發(fā)靶向藥物、人類基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、基因組學(xué)、合成生物學(xué)等內(nèi)容。通過在教學(xué)中對(duì)學(xué)科前沿成果的不斷補(bǔ)充，讓學(xué)生及時(shí)了解生物技術(shù)制藥的最新進(jìn)展，既擴(kuò)展了學(xué)生的知識(shí)面，又加深了學(xué)生對(duì)課程重要性的認(rèn)識(shí)，從而調(diào)動(dòng)了他們的學(xué)習(xí)積極性并培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.在課程講授中，增加實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容的講解。由于該課程沒有對(duì)研究生設(shè)置獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課，為使學(xué)生對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)有一個(gè)形象實(shí)際的認(rèn)識(shí)，筆者在課堂教學(xué)中，增加實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容的講解。生物技術(shù)制藥的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有試驗(yàn)周期長(zhǎng)、連續(xù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇盡量做到常用、實(shí)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(kuò)增基因、瓊脂糖凝膠電泳分離檢測(cè)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(xì)胞的制備和保存、重組DNA轉(zhuǎn)化受體細(xì)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(dá)載體的連接、轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞、外源蛋白的誘導(dǎo)表達(dá)、細(xì)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(shí)驗(yàn)，內(nèi)容涵蓋了基因工程藥物研發(fā)的全過程，學(xué)生感受到了理論知識(shí)的具體應(yīng)用，增進(jìn)了對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。

4.教學(xué)與科研相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維及科研能力。生物技術(shù)制藥是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)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(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參與碩士導(dǎo)師和本課程相關(guān)的科研項(xiàng)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(xiàng)目，以及學(xué)生與老師聯(lián)合申請(qǐng)的浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃（新苗人才計(jì)劃）和國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃等課外學(xué)術(shù)科研平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)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(jī)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(xué)素材方面達(dá)到了很好的教育教學(xué)效果，將最新的科技成果融入課堂教學(xué)中，保證了教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新性和實(shí)用性。

二、教學(xué)方法的探索

1.采用信息化教學(xué)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(xué)中一支粉筆加一塊黑板的教學(xué)模式，教學(xué)過程繁雜且教學(xué)效率低，內(nèi)容抽象且枯燥乏味。利用信息化教學(xué)，可以簡(jiǎn)化課堂教學(xué)程序，凸顯教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)實(shí)感和立體感，使抽象的理論變得生動(dòng)形象[6]。例如：通過訪問網(wǎng)絡(luò)上的資源，下載實(shí)時(shí)熒光定量PCR操作的Flash，F(xiàn)lash集圖、文、聲、動(dòng)畫于一體，信息量大，增強(qiáng)了教學(xué)直觀性。在動(dòng)物細(xì)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(wú)菌處理、細(xì)胞的凍存與復(fù)蘇、細(xì)胞的消化傳代與培養(yǎng)、細(xì)胞的計(jì)數(shù)與檢測(cè)等方面的內(nèi)容，如果僅靠課堂的語(yǔ)言加文字的教學(xué)，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果不佳。為此，筆者將動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的整個(gè)過程錄制成視頻，穿插于課堂教學(xué)中，整個(gè)過程就變得形象且直觀，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高了教學(xué)的效果。

2.案例教學(xué)法的應(yīng)用。生物技術(shù)制藥課程的專業(yè)性和實(shí)踐性強(qiáng)，在課堂教學(xué)中，采用了案例式教學(xué)模式。這種模式是以實(shí)際案例作為被教學(xué)剖析對(duì)象，學(xué)生與教師共同參與案例的分析討論和尋找實(shí)現(xiàn)途徑。如在抗體藥物這一章的學(xué)習(xí)中，給學(xué)生布置學(xué)習(xí)任務(wù)：?jiǎn)慰寺】贵w藥在癌癥中的應(yīng)用。學(xué)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(jìn)展。在這一過程中學(xué)生肯定要解決以下幾個(gè)問題：?jiǎn)慰寺】贵w和多克隆抗體的特點(diǎn)（涉及免疫學(xué)基本知識(shí)復(fù)習(xí)），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(huì)與體外蛋白發(fā)生排斥反應(yīng)，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(duì)腫瘤的靶向性或改善治療功能），抗體藥物研究的主要趨勢(shì)（會(huì)特別關(guān)注新分子靶點(diǎn)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(xué)生可以掌握相關(guān)知識(shí)，參加討論，各抒己見，促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物藥物與疾病診治的深刻認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力。

3.問題教學(xué)法的應(yīng)用。問題教學(xué)法是教師設(shè)計(jì)貼近學(xué)生生活的實(shí)際問題，學(xué)生通過自主探索和合作交流，從而真正理解知識(shí)內(nèi)容，或者學(xué)生帶著問題進(jìn)教室，通過猜想、嘗試，解決問題。這種教學(xué)模式重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，通過引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考問題，積極參與解決問題，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和興趣。如在基因工程制藥這一章中，重點(diǎn)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(lái)生成胰島素？根據(jù)該問題，學(xué)生會(huì)查閱資料，積極思考，內(nèi)容大致都會(huì)涉及前人一般采用什么載體、基因和宿主細(xì)胞來(lái)組建基因工程菌，基因工程菌的代謝特點(diǎn)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(shí)老師及時(shí)補(bǔ)充知識(shí)盲點(diǎn)，如課本外的蛋白質(zhì)復(fù)性過程的添加劑種類及其應(yīng)用等。學(xué)生能利用自己的知識(shí)，分析實(shí)際的生活現(xiàn)象，提高學(xué)習(xí)興趣，對(duì)老師補(bǔ)充的課外知識(shí)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(lái)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(guó)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(guó)內(nèi)出版的相關(guān)教科書，大多按照基因工程制藥、動(dòng)物細(xì)胞工程制藥、植物細(xì)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(shí)清晰明了，簡(jiǎn)潔易懂。國(guó)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(shí)踐，這種教材的表述方式知識(shí)完整性好，特別注重理論與實(shí)踐的結(jié)合。研究生學(xué)習(xí)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(qiáng)調(diào)基本原理在某一具體藥物生產(chǎn)和開發(fā)中的應(yīng)用。因此，在實(shí)際教學(xué)過程中，理論部分以中文教材為基礎(chǔ)，實(shí)踐部分參考借助國(guó)外教材，制作多媒體課件，建立系統(tǒng)的教學(xué)體系。

2.充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容?，F(xiàn)代生物技術(shù)制藥的發(fā)展迅速，為使學(xué)生了解和掌握最新的有用知識(shí)，和科研、生產(chǎn)實(shí)際真正接軌，必須不斷更新教學(xué)內(nèi)容，把最新的知識(shí)引入到教學(xué)中。一方面，筆者在備課時(shí)，通過檢索Elsevier、Springer Link、Wiley、JAMA等外文期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，在課堂教學(xué)中，融入學(xué)科的最新研究成果。另一方面，給學(xué)生提供課外學(xué)習(xí)渠道和學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)網(wǎng)站，鼓勵(lì)學(xué)生在課外通過查找和閱讀文獻(xiàn)進(jìn)行自學(xué)，并通過課堂簡(jiǎn)短匯報(bào)的形式與其他學(xué)生分享自學(xué)成果。當(dāng)前生物技術(shù)發(fā)展迅猛，運(yùn)用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，通過在教學(xué)中不斷補(bǔ)充新進(jìn)展和新成果，學(xué)生了解到當(dāng)前生物技術(shù)制藥最前沿的進(jìn)展，拓寬了學(xué)生的眼界，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，有利于學(xué)生對(duì)生物技術(shù)和生物制藥知識(shí)的掌握，提高了學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果[7]。

四、考核方式的探索

研究生課程的考核應(yīng)該相對(duì)靈活多樣，以能力測(cè)試為主，重視學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。已有的教學(xué)改革實(shí)踐表明，形式靈活、多元化的課程評(píng)價(jià)體系將增進(jìn)學(xué)生對(duì)生物技術(shù)制藥課程的學(xué)習(xí)效果[8]。為此，筆者結(jié)合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)和期末課程論文的質(zhì)量，得出一個(gè)綜合成績(jī)，以此成績(jī)作為學(xué)生最終的課程成績(jī)。綜合成績(jī)分為平時(shí)成績(jī)和期末課程論文成績(jī)兩部分。規(guī)定平時(shí)成績(jī)占綜合成績(jī)的30%，其中平時(shí)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(xué)過程中提出問題并引導(dǎo)學(xué)生積極思考、回答問題的方式。同時(shí)，每次課最后預(yù)留5分鐘的學(xué)生自由提問時(shí)間，學(xué)生的發(fā)言次數(shù)和質(zhì)量都計(jì)入成績(jī)。這樣能使學(xué)生積極參與整個(gè)教學(xué)過程，他們的語(yǔ)言表達(dá)水平、獨(dú)立思考和解決問題的能力均有提高。期末課程論文成績(jī)占綜合成績(jī)的70%。在課程結(jié)束前，要求學(xué)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(jìn)展即可，但不能抄襲。鼓勵(lì)學(xué)生在論文中表達(dá)新穎的觀點(diǎn)，并通過文獻(xiàn)調(diào)研和數(shù)據(jù)分析找到支持自己觀點(diǎn)的論據(jù)。要求嚴(yán)格按照科研論文格式撰寫，參考文獻(xiàn)中近5年的SCI論文不少于15篇，這部分內(nèi)容占50分。同時(shí)，就論文內(nèi)容準(zhǔn)備20分鐘PPT，在課堂上與全班同學(xué)交流，現(xiàn)場(chǎng)回答問題，該部分占20分。這種多元化評(píng)價(jià)方式改變了以往單憑期末考試的卷面成績(jī)來(lái)決定課程成績(jī)的方式，更加注重平時(shí)知識(shí)的積累，重視學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

五、結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)生物技術(shù)制藥課程教學(xué)改革的實(shí)踐與探索，即課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方法與手段的改進(jìn)、形式多樣教材的選用、考核方式的完善等，豐富了教學(xué)形式，活躍了課堂教學(xué)氣氛，促進(jìn)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提升了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。不過生物技術(shù)制藥的發(fā)展迅猛，教學(xué)方法的探索永無(wú)止境，只有通過不斷的理論學(xué)習(xí)，在實(shí)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(lǐng)域的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]武澤軒.我國(guó)生物制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017，（26）：101-102.

[2]時(shí)小燕.生物技術(shù)制藥教學(xué)初探[J].中國(guó)醫(yī)藥前沿，2010，5（20）：29，90.

[3]曹筑榮，杲修杰，吳守振，等.提高生物技術(shù)制藥教學(xué)效果初探[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，6（4）：110-112.

[4]王天曉.生物技術(shù)制藥實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索[J].中國(guó)醫(yī)藥前沿，2010，5（21）：92.

[5]肖斌，郭剛，毛旭虎，等.生物技術(shù)制藥創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的探索與實(shí)踐[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2009，25（22）：3511-3512.

[6]趙艷霞.《生物技術(shù)制藥》課程的教學(xué)改革[J].輕工科技，2017，（9）：144-145.

[7]曾浩，羅萍，郭剛，等.藥學(xué)專業(yè)生物技術(shù)制藥教學(xué)改革的實(shí)踐[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2008，24（4）：630-631.

[8]趙昌明.研究型大學(xué)本科生生物技術(shù)制藥課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2017，（51）：126-127..