高校自然類通識選修課“現代醫藥生物工程”的教學探究

［摘 要］ 自然類通識選修課是高校課程體系的重要組成部分，滿足不同專業背景條件下的學生個性化發展，是全面提升學生綜合素質的有效途徑。“現代醫藥生物工程”關注基因工程、細胞工程、酶工程和微生物工程等生物工程技術在醫藥領域的應用，涵蓋了生物醫藥產業的發展方向和研究熱點，更是生命科學領域的重要技術基礎。通過強化案例分析、問題啟發式導入、構建翻轉課堂、增開實踐內容和優化考核方式等課程探索，以期學生對課程的學習更有興趣和動力，學有所獲，開闊視野，為學科交叉、研究深造或擇業提供一定的參考和指導。

［關鍵詞］ 現代醫藥生物工程；通識選修；案例教學；PBL教學模式

［基金項目］ 2023年度南京工業大學校級教改研究課題“‘現代醫藥生物工程’課程思政素材庫建設和實踐應用”（20230255）；南京工業大學引進人才科研啟動專項經費；2023年度南京工業大學校級教改研究課題“‘現代藥物分析’‘活頁式’教學內容體系探索”（20230250）；2023年度南京工業大學校級教改研究課題“課程思政融入藥學專業教學的探索與實踐”（20230253）

［作者簡介］ 庾璐婷（1990—），女，陜西咸陽人，微生物與生化藥學博士，南京工業大學藥學院副教授（通信作者），主要從事糖尿病胰島再生類藥物研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2025）02-0057-04 ［收稿日期］ 2023-09-18

21世紀是生命科學高速發展的時代，黨中央高度重視生命科學領域的研究和發展，強調生命科學在國家科技創新體系中的重要地位，各高校積極響應建設和發展生物技術相關專業和課程。在醫藥、食品、環境等行業，生命科學領域的知識和技能已成為重要的技術支撐。生物醫藥產業是國家大力推進的新興戰略性產業，具有廣闊的發展前景［1］。“現代醫藥生物工程”課程關注醫藥衛生領域中的生物技術，是涵蓋了生物學、醫學和工程學知識的綜合性學科，對于生物醫藥產業的發展和人類健康的改善具有重要意義。通過學習“現代醫藥生物工程”課程，學生可以了解藥物的生產和研發流程，掌握基因工程、蛋白質工程、干細胞技術和基因檢測等前沿科技，了解這些技術在醫學領域的應用，明確醫學進步和創新方向。

通識選修課是高校課程教學體系和人才培養計劃的重要組成部分，課程設置對大學生拓寬視野、開闊知識面、滿足個性化需求和提升綜合素養等方面均有重要影響，有助于創新型、復合型人才的培養［2］。“現代醫藥生物工程”課程注重培養學生的創新思維和實踐能力，鼓勵學生進行科學研究和技術創新，這些能力對于學生未來的職業發展和科學研究都至關重要。此外，高校自然科學類選修課程中開設“現代醫藥生物工程”課程能夠豐富學生知識面，激發學生興趣點，為結合生物醫藥產業開展學科交叉類創新思維的培養提供了基礎和助力，為創新創業類項目設計提供了交流平臺。

一、教學理念

“現代醫藥生物工程”作為通識選修課，教學目的不同于對藥學專業、生物工程或生物技術專業學生的要求，應以培養學生的科學素養、醫藥生物工程領域的基本知識和技能為核心，注重理論與實踐相結合，培養學生的創新思維和實踐能力，拓寬學生的眼界和知識面，提高學生的綜合素質。具體的教學目標為使學生了解醫藥生物工程的發展歷程、基本原理和應用領域；培養學生的科學素養，使其能夠運用科學方法分析和解決與醫藥生物工程相關的問題，自主進行科研項目的方案設計和結果分析；培養團隊合作能力，開展有效協作和溝通；培養良好的科學精神、職業道德和社會責任感。

二、教學內容的設置

當教學目的和教學目標轉化并確立后，教學內容也會隨之變化。如果按照專業必修課的目標要求，則教學內容的重點是介紹生物工程中各類技術的原理、實施過程和工程化應用等。然而課程針對的教學群體是具有不同專業背景但對生物工程感興趣的學生，如果只枯燥乏味地講解理論內容，學生則很難產生興趣。因此，需要了解學生感興趣的內容，將課堂內容簡化，結合實例以科普為主，講學生感興趣的新技術、新方法，講與日常生活息息相關的熱點問題，培養學生對生命科學和生物技術的興趣，啟發學生的創新思維，為今后走向工作崗位提供更多的選擇范圍。因此，本課程的教學內容更注重基礎知識的傳遞，將工程原理和過程弱化。在講解基因工程時，重點介紹基因重組技術，讓學生了解基因的分離、表達和編輯等方法，結合前沿技術如CRISPR/Cas9基因編輯，引導學生關注生物技術的革新升級。在講解細胞工程時，重點介紹動物細胞培養方法、細胞計數方法和細胞保存等，一方面，學生沒有接觸過細胞培養相關的知識，存在新鮮感，能夠激發學習興趣；另一方面，對于部分學生讀研深造和適應工作崗位均有幫助，在以后接觸細胞操作時能做到已儲備了相關知識，為開展科研工作打下扎實基礎。在講到酶工程時，重點介紹酶的本質、酶的性質、酶的作用方式、酶與底物的關系等基礎知識，讓學生了解酶和酶促反應在生物體內的重要性；在講解微生物工程時，重點介紹微生物的特點和培養條件，以微生物工程在食品釀造行業中的應用作為切入點展開教學，使學生更容易理解菌種選育、發酵和保藏等工藝過程。

三、教學方法的思考和探索

（一）強化案例分析

通過講解實際案例，引導學生將所學知識應用到實際問題中，培養學生分析和解決問題的能力［3］。滅菌操作在細胞工程和微生物工程中都非常重要，但僅羅列各種方法會讓學生覺得枯燥且無用，可結合日常家居清潔消毒、醫院清潔消毒及學校清潔消毒的方式，對應講解各種方法的原理和操作流程，使學生能夠將理論知識和實際應用相聯系，對滅菌相關知識點產生興趣，且有助于增強其衛生健康意識。發酵是微生物工程中重要的生產過程，如單純描述發酵過程則比較枯燥且難以理解，可以我國傳統酒曲釀造技術和酒文化作為切入點，指出酒曲實際是從發霉的谷物演變而來的，酒曲的生產是在經過強烈蒸煮的白米中移入曲霉的分生孢子，保溫便會在米粒上茂盛地生長出菌絲；或以目前市面上較受歡迎的精釀啤酒切入，以圖示或者動畫形式展示啤酒生產過程中的麥芽粉碎、麥芽浸泡、糖化、麥芽汁過濾和煮沸、冷卻沉淀、發酵和儲存等關鍵工藝流程，使學生了解微生物發酵的本質和微生物發酵生產全過程。

課程思政內容也多以實例來剖析，更形象生動。由于課程的科學性和前沿性，聚焦學科發展史中的諾貝爾獎案例，可從科學家精神、技術的重要性等多方面進行解讀，培養學生的科學思維、科學興趣和科學精神［4］。基于本學科領域與國家發展和戰略需求的緊密關系，將國家在生物醫藥產業方面的新政策作為素材，引導學生關注國家發展需求，關注生物醫藥行業的發展現狀，培養學生為國家服務的意識。此外，本課程會大量涉及人類健康和生命，從中引發的倫理和道德問題同樣值得深入思考，引入“萬能豬”“基因編輯嬰兒”［5］等實例素材，引導學生思考醫藥生物工程在倫理和道德方面的責任和挑戰。

（二）問題啟發式導入教學內容

1969年，加拿大安大略省麥克馬斯特大學Howard Barrow教授提出基于問題學習（problem-based learning，PBL）的教學模式［6］，是一種以學生為中心，以問題為基礎，由教師啟發式教學引導學生解決問題的教學方法，能夠培養學生高階思維能力［7］。在本課程的教學中引入了一系列的“科學問題”，以解決問題為導向，構建知識網絡。例如，在“基因工程”課程教學中，帶著目的基因如何獲取、目的基因如何與載體連接、重組質粒如何導入宿主細胞、如何篩選和鑒定重組子及目的基因如何高效表達等問題，將基因重組技術的完整過程講解給學生，層層遞進，相互串聯；在“細胞工程”課程教學中，提出細胞如何培養、如何獲得既具有骨髓瘤細胞體外無限增殖能力又具有免疫淋巴細胞分泌抗體能力的雜種細胞、雜交瘤細胞如何篩選及如何獲取抗體等問題，引導學生掌握單克隆抗體制備技術。將教學內容置于問題所設定的情境中，有助于學生形成更直觀、更清晰的知識構架。

（三）構建翻轉課堂

翻轉課堂是一種新興的教育理念和教學模式，以學生為中心，充分認可學生的個性化需求和特點，翻轉固有的“教”和“學”的概念，使學生自由掌控學習進度，自主達成學習目標［8］。醫藥生物工程涉及多個學科領域，需將基礎知識與醫學、生物學、化學等學科結合，學生如果能夠利用課后時間通過網絡或圖書獲取相關拓展知識和最新科研成果，課內與授課教師協作互動將知識內化，必然有助于課程的高效學習。此外，采用互動式教學方法，引入新興領域的內容，如基因編輯、精準醫療，指導學生查閱相關文獻和資料，整理形成報告，鼓勵學生積極參與課堂，開展專題研討或辯論，提高學生的思辨能力和團隊協作能力。

（四）建議增開相關實踐課程

醫藥生物工程是實踐性較強的學科，教學過程中應注重培養學生的實踐能力。建議增開相應的實驗課程、創新實驗項目或生物醫藥企業實習等，讓學生參與實驗操作和數據分析，增強實驗技能和解決問題的能力，在實際工作場景中應用所學知識，更好地加深理解理論課程內容并提高實踐經驗，同時能夠培養學生的溝通能力、團隊合作能力和創新能力，強化專業素養。實驗課程可以圍繞重組DNA技術展開，設置PCR獲取目的基因、重組質粒構建、蛋白表達純化和蛋白鑒定等一系列實用的實驗技術；圍繞抗體藥物展開，設置細胞培養、細胞融合和篩選、抗體制備等實驗；圍繞酶活性鑒定開展米氏常數測定等實驗。

（五）優化考核方式

教學質量和學習熱情的提升不能僅局限于豐富教學內容、優化教學模式，還需要合理完善考核方式［9］。一般課程的考核方式為平時成績和期末考試成績之和，平時成績占20%，期末考試成績占80%，但這樣的考評方式無法真實反映學生的綜合能力，因此實施過程化考核就顯得尤為重要。本課程考核方式的優化即為將考核分為平時成績、期中成績和期末成績三個部分，將評分占比平均化，全面考查學生的自主學習能力、創新實踐能力和團隊協作能力，切實貫徹過程化考核，通過課堂討論、日常作業和小組報告等形式促進學生自主學習，并根據反饋的學習情況輔助教學內容的更新和擴充。平時成績占比30%，依據出勤和課堂表現評分，按時上課可得基礎分25分，積極參與課堂互動并正確回答問題的學生可獲得加分，有效的課堂提問能夠及時掌握學生的學習情況，提高學生的注意力和學習效率，并引導學生思考；期中成績占比40%，要求學生選擇一項自己感興趣的醫藥生物工程相關新技術或新方法完成調研報告，依據選題前沿性、格式規范性、內容完整性和邏輯連貫性等方面評分，鍛煉學生自主查閱文獻、分析問題、解決問題、歸納總結和撰寫論文的能力；期末成績占比30%，學生以4～5人組成小團隊，選擇一個生物醫藥相關主題或話題進行討論，在PPT演講、漫畫展示或辯論中任選一種形式完成匯報，依據報告內容、展示效果和學生反響評分，對于匯報效果突出的主講人可給予加分鼓勵，能夠反映學生對知識綜合運用和總結匯報的能力，有助于學生掌握課程難點，激發學生探索能力和合作精神。

四、教學效果

目前，通過上述教學改進措施，“現代醫藥生物工程”課程的教學質量已有所提升，學生能夠較好地理解和掌握基因工程、細胞工程、酶工程和微生物工程的相關知識點，學生自主選題主要集中在基因編輯、疫苗制備、抗體技術和細胞免疫療法等重要的前沿熱點話題，能夠很好地體現本課程的前瞻性和實用性。以課程內容“從胰島素結構改造看重組蛋白藥物發展”申報了校級微課比賽，并結合本課程的思政建設申報并獲批了校級教改項目一項。

關注學生的學習效果和學習過程，設計合理的課程評價方式，綜合學生評教、同行評教和督導評教等反饋意見，能夠及時了解并掌握授課情況，便于更新課程內容和環節，幫助學生提高學習效果。具體來看，學生對本課程評價較高，許多學生認為即使自身非醫藥類或生物類專業背景，但依舊能夠聽懂并掌握生物工程涉及的相關技術，并且能夠與生活實踐相聯系，也了解到了許多疾病新療法的技術原理，對生物醫藥充滿興趣。督導聽課反饋較好，認可本課程內容的重要性和先進性，贊賞課堂教學的趣味性和互動性，并向授課教師傳授教學經驗，提出根據學生聽課狀態及時調整課程內容和教學方法。值得肯定的是，通過深入的課程剖析和改革，已基本達成了本課程設置的初衷和目標。

結語

隨著生物醫藥產業的迅速發展，對于具備現代醫藥生物工程知識和技能的專業人才的需求也在不斷增加。雖然“現代醫藥生物工程”在本校為一門自然類通識選修課，但其教學探索和研究有助于本課程教學效果的提高，有助于學科交叉型人才的培養，幫助學生開拓生物醫藥方面的知識，提升綜合素養。

參考文獻

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［9］劉采云，王曜，劉采風.公共選修課《海錯食單》的課程設計與實踐討論［J］.食品與發酵科技，2023，59（2）：151-154.

Research on the Teaching of the General Elective Course Modern Medical Bioengineering

in Colleges and Universities

YU Lu-ting， LIU Jia， REN Li-li

（School of Pharmaceutical Sciences， Nanjing Tech University， Nanjing， Jiangsu 211816， China）

Abstract： The general elective courses are an important part of the curriculum system in colleges and universities. It can satisfy the individualized development of students under different professional backgrounds. It is also an effective way to thoroughly improve the comprehensive quality of students. The course of Modern Medical Bioengineering contains the basic technical skills in the field of life science， which focuses on the application of bioengineering technologies such as genetic engineering， cell engineering， enzyme engineering and microbial engineering in the field of medicine， covering the development direction and research hotspots of the biomedical industry. By strengthening the course exploration， such as case analysis， problem-based heuristic introduction， construction of flipped classroom， expanding practical content and optimizing assessment methods， it is hoped that students will have more interest and motivation in learning this course. Furthermore， students can gain knowledge and broaden their horizons. This will also provide certain reference and guidance for further study， interdisciplinary research or career selection.

Key words： modern medical bioengineering; general education; case-based teaching; problem-based learning