生物制藥工藝學課程教學模式的多元化探索

劉加寶

牡丹江大學 黑龍江 牡丹江157000

1 自我學習和課堂學習相結合

我校生物制藥技術專業一般在第四學期開設生物制藥工藝學,課程內容包括制藥工藝基礎、單元操作及微生物藥物、生化藥物及生物制品三大類藥物的制備。因此,與多門先修課程,如生物化學、微生物學、基因工程、分子生物學、酶工程、生物反應工程、發酵工程、生物分離工程、制藥分離工程、制藥設備與車間設計存在著密切的聯系,但缺乏對關聯知識點的深度融合和綜合性應用,因此,課程具有鮮明的“學科間相互關聯度高”的特點。在授課過程中發現,對于不同的專業,有些課程內容會與一些其他專業課程有所重疊,如,生物工程專業在開設生物制藥工藝學的同時,還開設有氨基酸工藝學和抗生素工藝學等。對于這種情況,教師從完整的專業教學知識體系出發,對于重復性或者關聯度大的內容安排學生進行自我學習,而對于提升或者新出現的知識點則以課堂學習為主。更值得注意的是,因為先修課程開設時間較早(多在前2個學期),學生存在對關聯知識點內容遺忘較多、基礎不牢固、融合能力弱等問題,這直接影響到課堂教學中新學知識點的理解和應用。如“基因工程制藥工藝基礎”這一章節里涉及到的“基因工程菌構建和驗證”“常見制藥微生物表達系統的優缺點”等知識點,與基因工程、分子生物學等先修課程中的內容存在較多重復,其掌握程度直接影響學生對基因工程菌制藥工藝過程中相關知識點的理解。而“多肽和蛋白質類藥物”“酶類藥物”“糖類藥物”和“核酸類藥物”等章節中涉及到藥物分子的結構和性質等內容,與生物化學、酶工程等先修課程中的內容存在緊密關聯,其掌握程度直接影響學生對每類藥物生產工藝選擇和參數控制的理解。針對這些情況,本課程設計了自我學習和課堂學習相結合的方式,對于一些在先修課程中已介紹的內容,教師在授課過程中會引導學生對各個學科的關聯知識點進行復習、針對難重點問題設計課前預習題。然后通過課堂提問(老師向學生提問、學生之間互相提問)的方式檢驗學生自主學習的效果。這種“溫故知新”的方式能很好地彌補學生在關聯知識點上的記憶遺忘和前期短板,為課堂教學中學生對新學知識的理解奠定良好的基礎。此外,課堂教學中通過思維導圖的繪制和討論,在關聯知識點的深度融合和綜合應用上進行重點講解。

2 理性學習和感性認知相結合

生物制藥工藝學課程圍繞生物制藥生產工藝的基本規律和各類藥物的生物制藥工藝典型案例進行講授,重點介紹各類藥物的來源、性質、結構、功能、制備原理、工藝過程、生產方法及其相關儀器設備。因此,課程具有“理論緊密聯系實踐”和“工程思想鮮明”等特點。如果僅靠傳統的語言文字描述和PPT展示,難以使學生透徹理解和掌握。以發酵操作方式為例,該知識點的學習不僅要求學生清楚發酵罐及其相關設備的具體結構和部件,還要求學生理解操作方式的基本原理和應用特點等。針對這樣抽象的內容,在理性學習的基礎上,通過引入各種現代化的教學手段和資源,設計了“圖片觀察-視頻學習-虛擬仿真訓練”三級遞進的感性認知環節。

首先,從學生實地觀摩或實踐操作的各種教學實習基地中,拍攝出涉及到的各種工藝及其相關儀器設備的照片進行講解,讓知識點從抽象的文字變成直觀的圖片,增加學生的親近感和學習興趣。

其次,從各種慕課和網絡教學資源里遴選出具有良好教學示范作用的動畫視頻或者實習企業的生產錄像進行播放,讓知識點從枯燥的文字閱讀變成生動的視覺體驗,提高教學內容的直觀性和趣味性。

第三,引入“藥育智能-智慧教育云平臺”等虛擬仿真資源,使學生突破時間和空間的局限,能隨時隨地進行工藝實驗的虛擬仿真訓練。這種虛擬仿真訓練具有操作方便,標準化程度高,微觀觀察更細致等優點,有助于促進學生對理論知識和實踐操作的相互融合,不斷強化學生的工程思想。目前“藥育智能-智慧教育云平臺”涉及到的虛擬仿真實驗項目基本囊括了從菌種活化、搖瓶培養、種子罐培養、發酵罐培養、發酵液預處理、發酵產品分離提取精制等生物制藥工藝的全流程和包括生產菌株建立、培養基制備、滅菌工藝在內的主要操作技術。

3 適時補充內容,拓展知識層面

現代生物制藥技術的發展日新月異,生物藥物的種類和數量迅速增加,使得該領域的知識更新加快。因此教學中需要不斷補充新知識和新內容,讓學生經常接觸到學科的最前沿知識,從而拓寬學生的視野和知識面,養成學生關注該學科的最新發展,用現實的、發展的眼光理解書本知識。如酶類藥物這一章,教材內容一個典型的案例是溶菌酶的生產工藝。溶菌酶廣泛存在于鳥、家禽的蛋清,哺乳動物的淚液、唾液、血漿和組織細胞中,其中以雞蛋清中含量最為豐富,國內外已經開始工業化生產的有利用動物的內臟、霉菌發酵生產溶菌酶等工藝路線。利用中國知網數據庫可以查到一些溶菌酶分離純化工藝的最新研究進展,選取好的研究論文適當講解,可以拓展學生的視野和知識架構。

4 結束語

生物制藥工藝學是制藥工程及其相關專業的一門闡述藥物生產基本規律的必修專業理論課。課程是對生物學、醫學、藥學、生物技術、化學和工程學等多門學科的基本原理和研究方法的深度融合和綜合性應用,因此,具有“學科間相互關聯度高”“理論緊密聯系實踐”“工程思想鮮明”等特點,因此積極探索生物制藥工藝學課程教學模式的多元化具有積極的現實意義。