《生物技術制藥》課程教學改革與效果評價

繆國鵬　韓娟　姜成　張際峰

摘 要：《生物技術制藥》作為一門實踐應用性較強的課程，已被諸多高校生物制藥專業設為核心課程之一。為提高《生物技術制藥》課程課程教學質量，本文結合實際教學經驗，從教學內容、教學方法、考核方法以及實踐教學等方面對該課程進行改革，通過教學改革前后學生的課堂表現、考試成績以及問卷調查對上述教學改革措施的效果進行了系統評價。研究結果表明，調整授課內容、學時安排，引入基于項目的小組匯報，革新教學改革方案，以及優化實驗教學體系，可有效提升學生的學習興趣、自主性，增加學生的就業信心。

關鍵詞：生物技術制藥；教學改革；效果評價

中圖分類號：G642.0? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2023）05-0103-04

醫藥產業作為國民經濟的重要組成部分，與人民群眾的生命健康和生活質量有著非常密切的關系。生物制藥是生物技術與微生物學、生物化學、藥學、化學等學科的原理和方法相結合形成的前沿領域。對于我國這樣的發展中國家而言，把握全球經濟走勢、制定長遠的發展戰略，大力發展生物產業將是一次實現社會生產力飛速發展的重要戰略機遇，而生物醫藥產業正是生物技術應用最頻繁的領域[1]。

生物制藥產業的高速發展必定會加大人才的需求。截止2021年，全國開設生物制藥專業的普通本科高校共122所，另有兩所院校開設了生物制藥雙學位輔修專業（來自溫州醫科大學的統計數據）。各大高校紛紛加大學科建設和專業發展各方面投入，為社會需求培養出一批批生物制藥專業人才。生物制藥具有應用性和綜合性兩大特點，是一個實踐性很強的應用型專業。現階段，為適應就業要求，各大高校越來越重視學生實踐能力的培養。但不可否認的是，由于辦學時間短、人才培養定位模糊、培養方式雷同等原因，導致培養出的人才大多集中在基礎研究領域，而從事應用型研究，特別是復合型創新性人才缺口巨大[2]。

《生物技術制藥》課程綜合了前期基因工程、發酵工程、細胞工程、生物分離工程等專業基礎課程的知識，并引入諸如合成生物學、免疫療法、基因療法、新型疫苗等新興生物藥物的研發與生產技術。因此，該課程成為了眾多高校生物制藥專業的核心課程之一，往往作為綜合性專業課程開設于大三下學期或大四上學期。前人經驗表明，探討式教學[3]、研究型教學[4-6]、翻轉課堂[7，8]等均在提升學生實踐能力上具有積極作用。

淮南師范學院于2015年開設生物制藥專業，并將《生物技術制藥》設置為專業核心課程。近年來，伴隨人才培養方案與教學大綱的修訂完善以及教學方法的革新，該課程在應用型人才培養上成效顯著，并成為安徽省高校示范課程。現將一些相關經驗進行總結，期望可為我國生物制藥領域人才培養提供幫助。

1 教學內容改革

《生物技術制藥》課程的教材多是中國藥科大學出版社和中國醫藥科技出版社的，在實際授課過程中，教師應根據自身專業打破教材章節的限制，自行制定教學計劃。例如，作為課程核心的“基因工程制藥”這一章貫穿于生物技術制藥的前后，需詳細講述，所占課時也應增加。此外，在本章的授課內容上，建議先將分子生物學、基因工程等先修課程的授課內容做總結歸納，接著對通用載體結構、遺傳轉化的一般流程做詳細分析。這樣有助于學生將之前所學基礎知識融會貫通，用于實際應用。之后再對蛋白質分離純化技術以及質量檢測進行講解，讓學生能夠全局把握整個生物技術制藥流程。最后，教師應當在授課過程中，適時引入前沿生物技術，如質粒構建和基因合成的新型技術等，讓授課內容能夠緊跟行業發展。本章往往以微生物的遺傳轉化為例進行講解，本人建議將大腸桿菌、酵母的相關內容單列一章，這樣能夠和其他章節相互比較，提高教學效果。

動物細胞工程制藥和植物細胞工程制藥建議增加載體結構分析、遺傳轉化原理等內容的課時，并與微生物形成對比，增加學生學習效率。抗體制藥、疫苗以及其他重組蛋白質藥物相關課程內容應該以實例進行講解，不僅有利于學生對于課程知識的理解，又充分調動了學生的學習積極性。

現代分子生物學知識日新月異，新的生物技術不斷應用到制藥領域，以致生物技術制藥課程內容的更新和擴展也很快。諸如合成生物學、基因療法、免疫療法、mRNA疫苗等新興技術以及與這些技術相關的基因編輯、DNA高通量合成、RNA體外合成、納米載體等也該在該門課程的最后一一予以介紹。

2 教學方法改革

翻轉課堂通過增進學生自主學習的時間而達到提高教學水平的目的[9]。然而，學生課下的學習內容如果僅僅局限于課本，學生自主學習的積極性將大大降低。探究式與研討式教學是課上授課方式的革新，但是所學討論的內容僅限于部分知識點，很少能夠系統地從整體研究某一技術的始末。基于項目的教學方式通過讓學生分組調研并進行匯報，能使學生積極地通過持續探究、團隊協作參與學習，自覺地進行知識建構，是一種全新的教學理念和模式[10]。本人在多年授課過程中發現，通過革新小組匯報的評分辦法，能夠有效激勵學生課下的自主學習。這種基于項目的教學方式首先由學生小組提出項目題目，由教師審核，保證題目能夠覆蓋足夠知識點，又有可行性。學生通過兩周的調研，形成匯報PPT。

每個小組的匯報人，由教師隨機指定。匯報過程中，教師就涉及的某些技術的原理向組內成員提問。組內同學每人均有一個問題，教師根據其回答內容對該同學打分（個人得分，滿分35分）。若某學生無法回答，組內同學可以協助完成。若小組內同學也無法回答，班級其他同學可以搶答，搶答正確得5分，錯誤或不準確不得分。最后，演示文稿匯報質量以及整體完整性（各占15分）由教師給出，總分100分。搶答可能使得總分超過100分，最后均一化為百分制。“《生物技術制藥》小組匯報環節評分表”給出某一個小組的實例供參考（表1）。

小組表現得分（小組成員得分均值）的引入巧妙利用了學生的集體榮譽感來增進組內每位同學的團結協作意識，起到了意想不到的效果。這種革新的基于項目的學習方式以及創新性的評分機制極大調動了學生學習的主動性。

3 考核方法改革

《生物技術制藥》是一門綜合性、拓展性很強的課程，考核的知識點較為繁雜。傳統閉卷考核的方式很難做到知識點的全面覆蓋。本教研組嘗試將學生的平時成績提高至60%，最后的考試內容則僅占40%。平時成績包含項目調研與匯報（50%），線上、線下課題研討（20%），平時測驗（每章1～2次，累計8次，20%），以及考勤和平時表現（10%）。

項目調研與匯報如前所述，考核學生對某一領域知識點的掌握程度、自主學習能力以及團結協作能力。線上、線下課題研討部分，教師發布一些發散性的課題（例如，如何利用基因組編輯優化來自酵母的重組蛋白質的糖基化修飾？），學生需要課下查閱文獻資料，呈現出自己的見解和方案，能夠考查學生利用所學知識解決問題的能力。平時測驗主要考查學生對每章涉及的重點、難點知識的理解程度。這些知識點往往小而精，需要學生課下復習鞏固。測驗的形式主要采用線上測驗，以名詞解釋、選擇和判斷題為主，可利用課前十分鐘左右完成。期末的考試題目以綜合性題目為主，分值大，解題靈活，主要考查學生利用所學知識解決現實問題的能力。例如，給出哺乳動物細胞表達載體以及某一目的基因序列，讓學生回答如何進行載體構建，遺傳轉化、篩選，目的蛋白的表達、純化，以及如何進行質量控制；給出某一腫瘤細胞靶點，讓學生設計實驗鑒定或設計人源化抗體，并通過生物技術實現表達；給出CRISPR-Cas9基因編輯載體，論述如何利用該載體實現嵌合抗原受體T細胞療法；論述mRNA疫苗的生產工藝流程等。這些綜合性題目能夠有效考核學生的綜合能力。

4 加強實踐教學

《生物技術制藥》是一門實踐性極強的課程，培養學生的實踐能力和創新精神，實驗教學的作用無可替代。由于生物技術制藥實驗與分子生物學、細胞生物學以及生物分離工程的相關性極強，在安排實驗教學內容時要盡量增強實驗內容之間連貫性和實驗方法的靈活性。因此，在內容設置上，我們引入了目的基因獲得（反轉錄PCR），載體構建，遺傳轉化與鑒定，重組蛋白質表達與檢測（蛋白質印跡法），抗血清制備與效價檢測，血液蛋白分離純化（離子交換色譜法）（表2）。由于實驗模塊之間的聯動性，學生能夠把握生物制藥上中下游的整體流程，學習積極性和主動性明顯提高。

5 教學改革效果評價

我們通過統計教學改革前后兩屆學生的課題表現、考試成績以及問卷調查對上述教學改革措施的效果進行了系統評價。一系列教學改革提升了學生的出勤率與話題參與度（圖1），表明學生學習更為主動、興趣更濃厚。而論述題平均正確率從2019屆的77%提升至2021屆的89%（圖1）則表示學生的綜合能力也進一步得到增強。

問卷調查顯示，2021屆畢業生從業于生物藥物研發方向較2019屆提升了9%，從事營銷相關或其他行業的降低了8%（圖2）。間接表明學生在生物技術制藥方向的能力得到了企業更大的認可。此外，在問及畢業生自身專業技能的水平時，2021屆畢業生中認為良好和優異所占的比例為65%，高于2019屆的52%（圖2）。表明學生在專業技能上的信心更足。

6 結束語

教師在開展其實際教學過程當中應該充分地調動學生的積極性與主動性，這對于提升教學效果，培養應用型人才具有舉足輕重的作用[11]。

《生物技術制藥》課程具有綜合性和應用性的特點，同時其理論性也較強。因此，教師在講授這本課程時必須要通過多種方式方法不斷的調動學生的學習興趣。只有在激發學生學習興趣的基礎之上才能在教學過程當中引發學生們的思考，從而讓學生能夠真正的鉆研到這門學科中，為學生創造一個良好的學習環境。值得一提的是，隨著生物技術的高速發展以及日新月異的變革，生物制藥相關技術也會隨之有非常巨大的改變[12]，這就要求學生不僅要具有扎實的實踐技能，還要具備優良的創新思維[13]。除此之外，在教學過程當中教師還應該結合雙語教學方式培養出更加具有綜合性能力的全方位人才，為我國的生物技術制藥領域的發展奠定堅實的基礎。

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