生物制藥設備與分離純化技術教學改革初探

廖 俊 高 云 張建鵬 盧小玲 王梁華

（海軍軍醫大學基礎醫學院生物化學與分子生物學教研室 上海 200433）

生物制藥設備與分離純化技術是我校為生物技術專業本科生開設的一門基礎課程，作為現代生物制藥的核心技術，它涉及有機化學、生物化學、分析化學、現代生物發酵工程、基因工程技術及化學工程技術等多種學科的交叉融合。該課程是以我校的醫學院校為背景，旨在培養具備扎實理論基礎以及較強動手能力的應用型生物技術專業人才。然而在實際的教學過程中我們發現，前期所規劃的部分教學內容已經跟不上現代生物制藥設備及分離純化技術學科知識的飛速發展，部分內容已經過時，制定的相應教學目標也已經不能滿足當下學校對于培養高素質應用型生物技術專業人才需求。此外在教學過程中反映出來的學生自主學習能動性差、課堂教學氣氛不活躍以及教學評價手段單一等問題也亟待解決。鑒于此，在前期的教學經驗的深刻總結的基礎上，根據學校新時期醫學院校人才培養要求，我們從教學的各個方面及維度著手，對現有的課程教學體系進行適當的調整和優化，增強教學的目的性，滿足學校對生物專業技術人才培養的目標需求。

1 教學內容設計更加合理

根據最新的教學目標培養要求，學生通過該課程的學習后應當了解現代生物制藥工程分離純化整個上下游路線工藝的操作流程、掌握系統的生物制藥設備與分離純化技術理論知識、運用所具備的生物工程等知識技能能夠獲得生物活性物質發酵母液并設計其分離純化實驗。由于此課程目前的開課形式為小班教學，教學課時短且教學目標要求高，因而也就要求我們在教學內容設計的時候既要考慮到該門課程內容的完整性、連貫性，同時還要兼顧理論知識深度和廣度，將理論知識和實驗動手操作能力相結合。根據上述指導思想，在教學內容的安排上，我們本著去繁從簡的原則，在參考了大量出版的規劃教材的基礎上，將教學內容主要分為三個部分：理論知識部分、實驗操作部分以及生產工藝車間見習教學部分。在理論知識部分中，我們既要掌握生物制藥設備與分離純化技術上游路線即從菌種的選育、種子的制備到發酵罐發酵等環節的知識內容，同時也要掌握下游路線比如對發酵液的預處理、生物活性物質的提取分離、干燥及成品包裝等知識內容。為此，我們挑選了符合本專業需要的部分重要的理論知識和技術方法進行講解。比如，在上游技術路線部分，我們選擇了細胞反應動力學、生物反應器、生物反應器的傳遞特性及材料的預處理等章節，而在下游路線部分我們則選擇分離純化常用的技術，如萃取法、沉淀法、離子交換法、凝膠層析法、高效液相色譜法等章節，這些章節內容基本涵蓋了生物活性物質從源頭到提取分離的全部過程，這符合課程設計的完整性。在實驗操作部分，我們選擇了以“現代抗生素的發酵提取、分離純化”實驗為核心主線設計了相關活性物質的提取分離。比如，我們以從生二素鏈霉菌發酵液中獲取螺旋霉素為例，整個實驗的過程包括生二素鏈霉菌的接種、種子的培養、發酵液培養等上游路線內容，后續通過對發酵液的預處理后，使用大孔吸附樹脂吸附法及溶媒反萃取法來進一步分離純化螺旋霉素，通過這樣一個完整的實驗設計，將前期所學的理論知識和實踐操作有機的貫穿起來，既復習了前面所學理論知識，又強調了整個課程內容知識的整體性和融合性，能夠讓學生清晰直觀的了解現代生物制藥工程分離純化整個上下游工藝路線。此外，在本門課程前期的理論知識的講授中，會涉及很多工藝生成設備的原理的講解，該部分內容晦澀難懂，為了能夠更好的讓學生加深對理論知識的理解，并提高學生學習的積極性，我們在課程的設計上安排了制藥工藝生成車間的現場考察環節，通過實地考察并現場講解相應的生產設備的使用原理能夠使學生快速消化所學知識，提高學習的自主能動性。

2 教學方法手段更具多樣性

課堂教學方法改革是課程體系改革的重要一環，它也是未來深化教學改革，提高教學質量的一個切入點和突破口。行之有效的教學方法手段是課堂教學內容成功實施的重要環節。常用的教學方法有講授法、討論法、直觀演示法、參觀教學法、現場教學法、練習法、自主學習法等。在以往的理論知識部分特別是分離純化設備原理的講解的時候授課教員一般多采用講授法，講授法的優點是教師容易控制教學進程，而且能夠使學生在較短時間內獲得大量系統的科學知識。但是在實際教學過程中我們發現，單獨的講授法特別是注入式講授法強調的是教師灌輸式的教學，由于授課形式單一，再加上工藝設備原理理論知識又比較抽象枯燥，晦澀難懂，經常會出現“教師滿堂灌、學生被動聽”的局面，因此造成教學效果差，學生學習的主動性、積極性低下等現象。針對以上教學方法上存在的問題，在本次教學課程教學改革的實施過程中我們具體問題具體分析，根據具體的教學內容來選擇一種或多種教學方法來達到預期的教學目的。例如在對生產工藝設備原理部分的講解的時候除了使用傳統的注入式講授法，我們還可以引入問題探究式等啟發式講授法，同時在課件中要加入直觀演示法相關元素，運用動態視頻或動畫形式來抓住學生的眼球、并展開相應的討論來帶動學生的積極性，增加課堂的互動。值得一提的是，我們在這門課程教學當中還特別增加了生物制藥設備生產車間實地教學考察環節，讓學生通過近距離的觀察和切身感受來加深對理論知識和工藝生產的活動的理解，取得很好的教學效果。此外，在實驗操作部分我們多采用現場教學法、參觀教學法和討論法相結合的方式，通過教員現場講授相關實驗原理、親身教學示范實驗操作并適當引出問題來吸引學生一起討論，可以擴大和學生交流的范圍，吸引學生的注意力，從而更高效、更輕松的完成教學任務。

3 教學評價手段更加多元化

教學評價是依據教學目標對教學過程及結果進行價值判斷并為教學決策服務的活動，它一般包括對教學過程中教師、學生、教學內容、教學方法手段、教學環境等因素的評價。在教學的過程中，除了高質量的教學活動之外，高效的評價體系的建立同樣非常重要。有效地課程評價體系可以檢驗教學的效果，不僅能夠反映學生對本門課程內容知識的掌握程度，同樣也是對教師教學能力的一種檢驗和教學行為的監督。本課程的教學評價主要集中體現在以下兩個方面：對教師教學工作（教學設計、組織、實施等）的評價以及對學生學習效果的評價（考試與測驗）。其中對教師教學工作的評價由兩個部分組成，一是主要以專家教授督導的方式為主，即專家教授以隨機抽查的方式對生物制藥設備與分離純化技術課程的授課教員的現場教學活動的組成元素，比如教案的書寫，課件的制作優良程度，現場授課組織實施等情況進行綜合打分。此外，我們也會定期開展學生對教員的授課滿意程度調查并以此來間接衡量教員教學活動質量的好壞。對于教師來說，有效的教學平價可以使其看到自身教學存在的問題，從而加以改進，提升教學效率。當然以上的評價方式可能會有主觀因素的存在，但是從總體上看來對教員的教學活動的評價起到積極的作用還是會更多一些。在學生學習效果的評價方面我們則主要以考核結果來作為衡量的標準。學生的考核成績主要包括三個部分，即理論考試（60%）、實驗操作（20%）及平時成績（20%）。以往的學生成績的考核方式中，理論成績的占比可能達到80%-90%，這也容易給學生造成一個假象，即除了考試之外，其他的事情都不重要，長期下來會形成眼高手低結果，對個人綜合素質的發展不利。為此，在此課程對學生的考核方式中我們將理論部分的成績占比大大降低，并增加了平時成績，主要根據平時課堂及文獻講解的表現來評定該部分成績。特別是設置文獻的講解這一環節，讓學員去動手查找文獻、閱讀分析文獻內容架構，最終制作課件走上講臺給大家分享匯報。在這一過程中學生可以清楚地了解到自身所存在的缺點，并對自我的學習態度和學習效率進行判斷，也有利于引導學生形成有效地自我評價。總而言之，這樣的考核方式相對來說更加能反映出學生綜合素質能力，因此更加具有說服力。

4 課程條件及教學人才隊伍建設更具成效

我校生物制藥設備與分離純化技術課程的開設已經有十多年，雖然理論課程的教學內容可以做到及時的更新迭代，但是實驗部分的教學條件的建設明顯跟不上節奏。目前實驗課程教學場地已嚴重老化，配套實驗教學儀器設備也面臨報廢淘汰風險。針對這一情況，學校近年來在深化轉型發展的同時也全面考慮到了上述普遍存在的狀況，屆時實驗教學將新添一批現代化的教學檢測設備，比如高效液相色譜、中壓制備色譜、旋轉蒸發儀、試劑純化系統、真空干燥箱等等，能夠讓學生及時的接觸到先進的儀器設備，為障實驗課程的有效開展提供了保障。此外，我們在課程教學培養目標中，不僅包含了對學生的培養，同時也包括了對教學隊伍力量的培養。近年來，我們在主抓教學質量的同時也特別注重對青年教員新生力量的培養，對新教員一律實行課前集體備課試講、課中全程監督、課后反饋的全方位監督體制，以高標準嚴要求來不斷鞭策青年教員的教學行為活動，加速了年輕教員的成長。目前，教學隊伍成員全部具有研究生學歷，教師的教學知識背景涵蓋生物化學、化學、藥學、生物工程、醫學等學科，且多人獲得學校A級教員稱號，師資隊伍建設取得了明顯的成效。