生物工程專業(yè)生物制藥工藝學(xué)課程的教學(xué)改革探索

王麗紅

摘 要 生物制藥工藝學(xué)是生物工程專業(yè)實踐應(yīng)用的重要分支。文章根據(jù)生物工程專業(yè)生物制藥工藝學(xué)特點，從理論教學(xué)方面進(jìn)行了教材內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)手段的探索，并對實踐教學(xué)方面進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞 生物工程 生物制藥工藝學(xué) 理論教學(xué) 實踐教學(xué)

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Reform and Investigation on the Biopharmaceutical

Technology of Biological Engineering Specialty

WANG Lihong

（College of Life Science and Engineering， Shaanxi University of Science & Technology， Xi'an， Shaanxi 710021）

Abstract Technology of biopharmaceutics is an important practical subject in bioengineering. This paper according to the characteristics of biopharmaceutical technology of biological engineering， the teaching content， teaching method and teaching means were explored from the theory teaching and the practice teaching was summarized.

Key words Biological engineering； technology of biopharmaceutics； theory teaching； practice teaching

生物工程技術(shù)是21世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的核心技術(shù)之一，為解決人類面臨的糧食、健康、環(huán)境、能源等開辟了廣闊的前景。但隨著生物工程技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，專業(yè)技術(shù)人員的缺少逐漸成為行業(yè)發(fā)展的瓶頸。國內(nèi)大多數(shù)高校為適應(yīng)形勢紛紛開設(shè)了生物工程專業(yè)，極大地緩解了這一現(xiàn)狀。但由于各高校的具體情況不同，生物工程專業(yè)的課程設(shè)置情況差別很大，從而出現(xiàn)了一些課程設(shè)置不合理、課程理論與實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)、專業(yè)特色不明顯、畢業(yè)生難就業(yè)等系列問題。我校的生物工程專業(yè)前身為發(fā)酵工程專業(yè)，課程設(shè)置主要偏向傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵原理、發(fā)酵工程設(shè)備、酒類及乳制品發(fā)酵工藝等方面。因此存在這一些如課程設(shè)置面窄、實驗環(huán)節(jié)較少、專業(yè)重點不突出等問題。如何根據(jù)本專業(yè)的優(yōu)勢，利用現(xiàn)代生物技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)、提升專業(yè)特色、適應(yīng)社會需求是我校生物工程專業(yè)發(fā)展的主要方向。

1 生物工程專業(yè)生物制藥工藝課程的特點

生物工程技術(shù)主要應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、能源工業(yè)、食品輕工、環(huán)境保護(hù)等幾個方面。其中醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域是應(yīng)用最廣泛、成效最顯著的一個領(lǐng)域。因此我校根據(jù)社會需求、專業(yè)發(fā)展需要，將生物制藥工藝學(xué)由生物工程專業(yè)選修課調(diào)整為專業(yè)必修課程之一，并增加了教學(xué)課時及開設(shè)了相應(yīng)的實驗環(huán)節(jié)。

生物制藥工藝學(xué)以生物化學(xué)、微生物學(xué)、生物工藝原理、下游提取分離技術(shù)、生物工程分析、基因工程和免疫學(xué)為基礎(chǔ)， 研究生物藥物生產(chǎn)原理、工業(yè)生產(chǎn)過程、制定生產(chǎn)工藝規(guī)程、制藥生產(chǎn)過程優(yōu)化，實現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、高效生產(chǎn)藥物的一門學(xué)科。①課程不僅與其它基礎(chǔ)課、專業(yè)課聯(lián)系密切，更注重與生產(chǎn)實踐緊密相關(guān)。

目前，對于生物工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)生物制藥工藝學(xué)，在理論教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)方面與制藥專業(yè)及藥學(xué)專業(yè)有較大的不同，主要存在生物工程專業(yè)學(xué)生藥學(xué)基礎(chǔ)較差，對于藥物特點、新藥研究開發(fā)、藥理學(xué)、藥物動力學(xué)及臨床前安全性評價等了解較少。因此課程不僅要注重藥物基礎(chǔ)知識的講解，更要突出生物技術(shù)在藥學(xué)方面的應(yīng)用和生物制藥的優(yōu)勢。本文根據(jù)多年的教學(xué)實踐，從理論教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)探討生物制藥工藝學(xué)在生物工程專業(yè)的教學(xué)改革探索。

2 生物制藥工藝教學(xué)改革的措施與途徑

2.1 理論教學(xué)方面

2.1.1 根據(jù)專業(yè)特點，重組及補(bǔ)充教材內(nèi)容

生物工程專業(yè)學(xué)生藥學(xué)方面的基礎(chǔ)較差，因此根據(jù)本專業(yè)特點，將教學(xué)內(nèi)容分為：藥學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容、三大生物藥物的制備工藝、現(xiàn)代生物技術(shù)制藥工藝三部分。學(xué)生在了解了藥物的研發(fā)、藥理、質(zhì)量控制等的基礎(chǔ)上，結(jié)合本專業(yè)特色學(xué)習(xí)傳統(tǒng)藥物微生物藥物、生化藥物及生物制品，然后重點了解現(xiàn)代生物工程技術(shù)對傳統(tǒng)藥物的改進(jìn)及革新。既要體現(xiàn)傳統(tǒng)的生物制藥工藝的精華，更要把握現(xiàn)代生物技術(shù)制藥的新技術(shù)、新成果。

目前，生物制藥工藝學(xué)教材多種多樣，內(nèi)容形式五花八門。其中教材很多偏向現(xiàn)代生物技術(shù)制藥或者注重生物藥物的提取分離，對我校以發(fā)酵為特色的生物工程專業(yè)難以滿足教學(xué)需求。由本校教師齊香君經(jīng)多年教學(xué)積累編寫的 《現(xiàn)代生物制藥工藝學(xué)》，充分結(jié)合生物工程的專業(yè)特點，內(nèi)容設(shè)置合理、注重專業(yè)特色。因此作為我校生物工程專業(yè)生物制藥工藝學(xué)首選教材。

近年來，隨著生物工程、生物分離工程技術(shù)和生物領(lǐng)域高精尖儀器的迅速發(fā)展，生物藥品的種類和數(shù)量不斷增加，生物藥品制造工藝的研究開發(fā)也取得了巨大的進(jìn)展。教材的內(nèi)容需要與時俱進(jìn)，不斷更新。在講授時，要善于引用國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的最新研究成果、新方法、新進(jìn)展。拓寬學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生的求知欲。例如在抗生素一節(jié)中補(bǔ)充基因工程對傳統(tǒng)菌種的組合生物化學(xué)和高通量篩選的優(yōu)化等。同時注重教學(xué)內(nèi)容與科研成果有機(jī)結(jié)合，應(yīng)根據(jù)我校生物制藥方面研究成果，在教學(xué)內(nèi)容上穿插生物藥制藥實例，擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的研究興趣。

2.1.2 教學(xué)方式

生物制藥工藝學(xué)課程是一門理論緊密結(jié)合實踐，應(yīng)用性強(qiáng)、操作性的學(xué)科。學(xué)生在前期的微生物學(xué)、發(fā)酵工藝原理、下游提取技術(shù)等基礎(chǔ)課中已經(jīng)掌握了各種工藝控制原理、代謝產(chǎn)物分離方法等理論，如果僅采用傳統(tǒng)的講述式教學(xué)方式，學(xué)生覺得老師是重復(fù)以前的知識，抓不住重點，學(xué)習(xí)沒有積極性。因此改進(jìn)教學(xué)方法， 提高教學(xué)質(zhì)量，從而使學(xué)生能將原來所學(xué)的基礎(chǔ)理論，具體分析生物藥物的生產(chǎn)工藝，理論指導(dǎo)實踐。我們在課堂上主要采用啟發(fā)式和案例法教學(xué)法，實現(xiàn)了教與學(xué)的互動，活躍課堂氣氛，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

啟發(fā)式教學(xué)，主要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài)和教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，設(shè)計一些有啟發(fā)性、有承前啟后作用的問題，或設(shè)計能體現(xiàn)教學(xué)難點重點的問題。在授課過程中適時提問，鼓勵學(xué)生根據(jù)所學(xué)認(rèn)真思考、相互討論、大膽發(fā)言，教師針對性進(jìn)行點評或補(bǔ)充，從而激發(fā)學(xué)生的獨立思考和積極學(xué)習(xí)的主觀能動性。例如在病毒類疫苗生產(chǎn)方法的教學(xué)中，將實習(xí)時錄制的某生物制品廠一種疫苗生產(chǎn)車間的視頻或圖片進(jìn)行播放，展示了相關(guān)細(xì)胞種子罐、繁殖罐、工業(yè)用離心機(jī)等各種加工裝置及整個加工過程，學(xué)生看完后會產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣，然后給學(xué)生提出問題：視頻中播放的動物細(xì)胞是用來干什么的？為什么加工病毒類疫苗要采用這樣的工藝過程？工藝的控制從哪些方面使病毒產(chǎn)量最大化？使學(xué)生將有關(guān)細(xì)胞培養(yǎng)的知識與疫苗制備聯(lián)系起來，并引導(dǎo)學(xué)生討論，最后得出相應(yīng)的結(jié)論。從而激發(fā)學(xué)生的思維活動，引導(dǎo)學(xué)生自覺地對以前學(xué)過的知識進(jìn)行回顧和總結(jié)，分析解決問題，提高課堂教學(xué)效果。

案例教學(xué)，主要是在生物制藥工藝學(xué)教學(xué)中，結(jié)合微生物藥物、生化藥物及生物制品三大類藥物的典型藥物生產(chǎn)工藝，建立案例庫，在該課程部分章節(jié)教學(xué)中應(yīng)用案例教學(xué)模式。例如，在講解“四環(huán)素生產(chǎn)工藝”這一章節(jié)時，在教學(xué)中先通過講解認(rèn)識四環(huán)素這種藥物的結(jié)構(gòu)特點，然后以案例庫中各個工廠具體四環(huán)素生產(chǎn)工藝為案例，組織學(xué)生對各種工藝進(jìn)行研討，要求學(xué)生從菌種、代謝控制、分離純化方式以及收率、能耗、環(huán)保、安全及關(guān)鍵設(shè)備使用等方面對各廠工藝進(jìn)行總結(jié)、分析比較，并從中自行設(shè)計最佳工藝。通過應(yīng)用案例法教學(xué)方式，實現(xiàn)由案例具體分析到新內(nèi)容理論知識的講解，使學(xué)生通過對具體藥物在不同案例中具體生產(chǎn)問題進(jìn)行深入的思考，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。

2.1.3 改善教學(xué)手段

生物制藥工藝學(xué)課程許多理論知識較枯燥乏味。如果單純采用板書形式來講解一些相關(guān)原理和工藝過程，不僅課堂信息量少，對于一些重要的設(shè)備學(xué)生不能形象地感知。而多媒體的引入， 將有效進(jìn)行重點歸納、難點釋疑、習(xí)題、參考文獻(xiàn)目錄、生物制藥工藝實例和實驗的現(xiàn)場圖片的展示，從而產(chǎn)生生動、直觀的教學(xué)效果，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的沉悶氣氛，使教學(xué)內(nèi)容更豐富、色彩。②但在實際教學(xué)中單純使用多媒體，也易導(dǎo)致學(xué)生跟不上老師的講解、注意力不集中等問題，因此授課時注重板書和多媒體課件的有機(jī)結(jié)合。教師要善于將板書內(nèi)容與多媒體綜合利用，不僅能吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生對講授內(nèi)容的興趣，更便于學(xué)生從整體上把握知識的系統(tǒng)性。

2.2 實踐教學(xué)內(nèi)容

我校的生物工程屬于工科專業(yè)，要求教學(xué)內(nèi)容上不僅注重理論知識，更要強(qiáng)調(diào)實踐教學(xué)的完整性與系統(tǒng)性，將理論教學(xué)與實踐教學(xué)互為基礎(chǔ)、共同提高。

生物制藥工藝學(xué)實驗就是將生物制藥的理論和技術(shù)應(yīng)用于實踐環(huán)節(jié)，要求通過實踐來驗證各類生物藥物的制造方法、工藝路線、生產(chǎn)條件的設(shè)計合理性。以往驗證性實驗偏多，學(xué)生在做完實驗后僅僅只掌握了基本操作，印象不深，走向工作崗位后難以很好地與生產(chǎn)實際相結(jié)合。

我校的生物制藥實驗經(jīng)過多年的改革實踐，不僅幫助學(xué)生掌握了必要的工程技術(shù)和學(xué)科的基本研究方法，而且培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)精神、動手能力和創(chuàng)新能力。首先，實驗教學(xué)中設(shè)計一些基本技能訓(xùn)練實驗，對學(xué)生進(jìn)行基本方法、基本技能及基本儀器設(shè)備的訓(xùn)練與應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生動手能力。其次，選擇綜合性實驗，主要使學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行生物藥物制備，例如鏈霉素的發(fā)酵等。通過運用前期學(xué)到的種子培養(yǎng)、發(fā)酵控制、代謝產(chǎn)物分離純化等的綜合知識，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、思維能力，對實驗中出現(xiàn)的問題要求學(xué)生進(jìn)行總結(jié)。再次，開設(shè)設(shè)計性試驗，教師事先為學(xué)生擬定一些實驗題目，讓學(xué)生自主選題，查閱文獻(xiàn)資料并自行設(shè)計實驗方案，包括實驗中所用的材料、試劑、儀器、方法、步驟和預(yù)期結(jié)果等，然后組織各組學(xué)生討論以確定實驗方案，最后經(jīng)指導(dǎo)教師審核，并在教師指導(dǎo)下學(xué)生自行準(zhǔn)備實驗、完成實驗，實驗結(jié)束后各組學(xué)生上交具備材料、方法、結(jié)果和討論的實驗報告。③這種教學(xué)方法不僅能培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和動手、創(chuàng)新能力，而且也有助于學(xué)生將理論與實踐更好地結(jié)合，為他們將來的科研能力打下一定的基礎(chǔ)。

我們在教學(xué)中除了要培養(yǎng)學(xué)生在實驗室的操作技能外，還應(yīng)該帶領(lǐng)學(xué)生多參觀走訪相關(guān)的工廠、企業(yè)，如生物制品廠、各類制藥廠等等，并安排學(xué)生參加適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)實習(xí)，這樣對培養(yǎng)學(xué)生的生產(chǎn)觀念和學(xué)習(xí)興趣都是十分有效的。如重組胰島素等工業(yè)化大生產(chǎn)的過程進(jìn)行了解，于是參觀一些制藥企業(yè)就顯得非常必要。

3 小結(jié)

生物制藥工藝學(xué)是生物工程一門重要課程，教學(xué)內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié)需要不斷實踐和改革，采用科學(xué)的教學(xué)方法和手段，并緊密結(jié)合生物工程的最新的研究科研成果，使學(xué)生能適應(yīng)社會發(fā)展的需求。在今后的教學(xué)實踐中，我們將不斷深化教改，勇于探索，使生物制藥工藝學(xué)課程滿足人才培養(yǎng)及學(xué)科發(fā)展的需要。

基金來源：陜西科技大學(xué)教改項目“生物制藥工藝學(xué)課程教學(xué)方法的探索與實踐”

注釋

① 沈廣志，梁啟超，鄒桂華，等.提高制藥工藝學(xué)實踐教學(xué)效果的探索與實踐[J]. 實驗室科學(xué)，2012（5）：151-153.

② 吳曉英，劉劍鋒，韓雙艷，范一文.生物制藥工藝學(xué)課程多媒體課件的制作研究[J].北京大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2007.5（?？?40-142.

③ 高向東，劉煜，孫士霖，等.生物制藥工藝學(xué)實驗課教學(xué)改革[J].藥學(xué)教育，2000.16（2）：33-35.