生物制藥專業(yè)細胞工程實驗教學改革探索*

陳坤　玄紅?！±钍總b　張占閣　姜俊云　陳芳（、聊城大學 藥學院，山東 聊城 5000　、聊城大學 生命科學學院，山東 聊城 5000　、棗莊科技職業(yè)學院，山東 棗莊 77500　、山東科興生物制品有限公司，山東 濟南 5000）

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生物制藥專業(yè)細胞工程實驗教學改革探索*

陳坤1玄紅專2李士俠3張占閣4姜俊云1陳芳1
（1、聊城大學 藥學院，山東 聊城 2520002、聊城大學 生命科學學院，山東 聊城 2520003、棗莊科技職業(yè)學院，山東 棗莊 2775004、山東科興生物制品有限公司，山東 濟南 250200）

摘要：細胞工程實驗是生物制藥專業(yè)學生的實踐性較強的一門專業(yè)必修課程。本課程擬采用引導式實驗教學模式，構(gòu)建集基礎實驗和綜合提高實驗、自主設計實驗、開放性實驗和工業(yè)實踐性實驗四位一體的多層次多模塊實驗課程體系，以提高學生學習興趣，培養(yǎng)其獨立科研能力。

關(guān)鍵詞：細胞工程實驗；教學改革；工程理念

細胞工程是指應用現(xiàn)代細胞生物學、發(fā)育生物學、遺傳學和分子生物學的理論與方法，按照人們的需要和設計，在細胞水平上的遺傳操作，重組細胞結(jié)構(gòu)和內(nèi)含物，以改變生物的結(jié)構(gòu)和功能，即通過細胞融合、核質(zhì)移植、染色體或基因移植以及組織和細胞培養(yǎng)等方法，快速繁殖和培養(yǎng)出人們所需要的新物種的生物工程技術(shù)［1］。動物、植物和微生物細胞是生物藥物的最基本源泉，其中動物細胞適合生產(chǎn)真核表達的蛋白藥物或亞單位疫苗以及單克隆抗體等，植物細胞工程能生產(chǎn)以萜類、黃酮類和生物堿為代表的次生代謝藥物，微生物細胞工程則主要生產(chǎn)多種抗生素。

細胞工程實驗課程是生物制藥專業(yè)應用型人才培養(yǎng)體系的重要組成部分，對于生物制藥專業(yè)學生更好的理解和運用細胞工程理論課知識，結(jié)合生物制藥工藝學常識，認知和實踐細胞及組織培養(yǎng)技術(shù)方法，洞悉生物藥物的產(chǎn)生過程，具有重要意義。

一、細胞工程實驗教學基本指導思想

（一）構(gòu)建多層次多模塊實驗課程體系

基礎性實驗、綜合性實驗、設計型實驗和開放性實驗以及工業(yè)實踐型實驗相結(jié)合，以努力提高學生實踐能力為根本原則，構(gòu)建集基礎實驗、綜合提高實驗、自主設計實驗和工業(yè)實踐實驗四位一體的工科實驗教學模式。

在各教學模塊中，根據(jù)相關(guān)知識體系的邏輯關(guān)系，設置基礎性實驗項目以培養(yǎng)基本實驗技能，安排常規(guī)藥物研發(fā)涉及的細胞操作相關(guān)綜合性實驗項目，構(gòu)建自主設計創(chuàng)新性實驗項目以提高獨立分析和解決問題的能力，最后規(guī)劃工業(yè)實踐型實驗以便讓學生直觀體驗，如此，循序漸進的完成整個實驗課程項目體系的構(gòu)建。在精選上述四種類型實驗的基礎上，優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu)，實驗教學改革的順利實施使得知識體系和教學內(nèi)容完成雙向重構(gòu)。

（二）堅持實驗教學和專業(yè)培養(yǎng)方向的密切統(tǒng)一

本校生物制藥專業(yè)的培養(yǎng)方案中要求，培養(yǎng)熟練掌握生物制藥工程和技術(shù)的基本原理和基本技能，能夠從事生物藥物、重組蛋白藥物、生物制品、抗體藥物等領(lǐng)域研制、生產(chǎn)與工藝設計、技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量控制和生產(chǎn)管理以及生物醫(yī)藥所涉及的保健品、醫(yī)藥相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)與應用等工作的復合型、應用型工程技術(shù)人才。為適應專業(yè)人才培養(yǎng)需要，本課程將以塑造學生生物制藥基本技能和獨立科研能力為目標，圍繞動物植物和微生物細胞培養(yǎng)開展藥物生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)和原理方面的全面教學。

（三）實行引導式實驗教學，突出學生主體地位

傳統(tǒng)實驗教學中，學生多按部就班地依照實驗講義或教師板書進行機械式的操作，以跑龍?zhí)渍咦跃拥男膽B(tài)使得實驗課程很難達到專業(yè)培養(yǎng)方案要求和教學目標的預期。往往是教師講得越細致、操作步驟交待的越明確，教學效果或?qū)W生的鍛煉水平越差。為此，我們根據(jù)實驗項目設置特點，在實驗課堂中只講授實驗要素，引導學生發(fā)揮主觀能動性，不得不自己去動腦筋解決實驗中面臨的一些問題。同時，教師適時對隨時出現(xiàn)的操作不規(guī)范等具體問題加以提醒和糾正，使得實驗得以順利進行。通過引導式實驗教學，學生在實驗中的主體地位得以體現(xiàn)，基本實驗素養(yǎng)得到鍛煉，同時養(yǎng)成了積極主動思考問題的良好實驗習慣。

二、細胞工程實驗教學改革方案

傳統(tǒng)細胞工程實驗教學內(nèi)容比較單一，實用性較差，尤其是和工業(yè)實踐明顯脫節(jié)。此外，實驗教材的構(gòu)架不能體現(xiàn)細胞工程對制藥專業(yè)學生培養(yǎng)的具體需求。為使得細胞工程實驗教學更加貼合生物制藥專業(yè)培養(yǎng)目標，本教研室進行如下教學改革探索。

（一）建立基礎性實驗與綜合性實驗相結(jié)合的課程構(gòu)架

基礎性實驗為細胞工程基礎實驗技術(shù)，包括：（1）動物、植物和微生物細胞基本培養(yǎng)技術(shù)；（2）腫瘤細胞培養(yǎng)技術(shù)；（3）細胞增殖活力鑒定技術(shù)；（4）細胞保存和復蘇技術(shù)；（5）煙草等植物的組織培養(yǎng)技術(shù)；（6）動物細胞原生質(zhì)體融合；（7）微生物純種分離技術(shù)等?；A性實驗教學的目標是讓學生全面接觸并熟練掌握細胞工程的基本技術(shù)環(huán)節(jié)。在此基礎上，課程開設綜合性實驗項目，主要有：（1）各種動物細胞的制備及其原代培養(yǎng)；（2）微生物細胞融合；（3）胡蘿卜愈傷組織的誘導與增殖或月季組織培養(yǎng)。通過綜合性實驗的開設，使學生的動手能力得到進一步提高，并且建立各種操作技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)銜接，增強了對科研的興趣，為獨立進行簡單技術(shù)操作奠定了基礎［2，3］。

（二）增設自主設計實驗，培養(yǎng)學生獨立科研能力

基礎性實驗一般都具有明確的實驗步驟，技術(shù)項目比較單一，所用設備和藥品數(shù)量有限，實驗過程也往往耗時較短。學生畢業(yè)后面臨的科研或生產(chǎn)崗位的具體工作卻具有不同程度的復雜性。為使其獨立科研能力得到有效訓練，本課程設置自主設計實驗。細胞工程實驗課程設置的自主性實驗范圍有：（1）各種藥物對腫瘤細胞增殖的影響；（2）基因工程菌生產(chǎn)藥物；（3）小鼠胚胎干細胞的分離培養(yǎng)及體外誘導分化；（4）單克隆抗體制備［4］。

此類實驗項目需要學生以小組為單位，自行完成具體實驗設計方案，并強調(diào)方案細節(jié)，與教師討論達成一致后實施。實驗實施過程中，實驗室盡可能創(chuàng)造有利的設備和材料條件保障項目得以順暢進行。自主設計實驗的開展，極大促進了學生思維觀念的轉(zhuǎn)換，更加突出了其主體地位，同時有助于塑造其科研協(xié)作精神和勇于探索的科研品質(zhì)。

（三）創(chuàng)立與科研相關(guān)的開放性實驗，培養(yǎng)學生實驗興趣

為塑造學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生科研興趣，本教研室鼓勵學生申請直接進入相關(guān)實驗室參與教師的科研性實驗活動［5］。比如，本學院部分教師從事藥物作用于腫瘤細胞的基因表達調(diào)控研究，學生可以組建興趣小組申請進實驗室，在教師指導下查閱文獻，漸次發(fā)展到獨立完成具體實驗操作階段。在此過程中，學生逐漸形成透過實驗現(xiàn)象看本質(zhì)的認知升華，同時培養(yǎng)獲得發(fā)現(xiàn)規(guī)律進而解決問題的能力。深化書本以及課堂實驗教學內(nèi)容的同時，也為今后的獨立科研工作奠定了基礎。

（四）努力探索與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的實驗教學模式

本課程作為生物制藥專業(yè)學生的必修課程，旨在塑造學生的細胞工程相關(guān)的技術(shù)能力，最終為生產(chǎn)或科研服務。本教研室和實習單位接洽，在企業(yè)車間完成部分實驗教學。例如，我們與山東科興生物制品有限公司聯(lián)合建立了本科生校企聯(lián)合培養(yǎng)基地。學生可以在企業(yè)現(xiàn)場學習利用大腸桿菌基因工程菌生產(chǎn)重組人粒細胞刺激因子G-CSF和轉(zhuǎn)瓶培養(yǎng)CHO細胞生產(chǎn)重組人促紅細胞生成素rhEPO的技術(shù)工藝，同時可以進行生產(chǎn)操作?，F(xiàn)場生產(chǎn)教學使得學生更加深入體會到細胞工程課程及實驗的重要意義，同時對于提升他們的專業(yè)興趣和學習積極性大有裨益。

（五）科學規(guī)范實驗考核體系，踐行師生互評

傳統(tǒng)實驗考核注重形式，多以實驗結(jié)果或結(jié)論作為主要成績評價標準。本課程考核以“重過程、輕結(jié)果”為基本原則，采用多元考核體系對實驗效果進行評價［6］。對于本科生基礎性實驗課程，筆者始終堅持學生對實驗過程和原理的掌握，重于完美實驗結(jié)果的獲得。在考核過程中，我們重點突出端正的實驗態(tài)度、實驗原理的理解程度以及核心實驗步驟的操作規(guī)范化，主要內(nèi)容包括考勤、課堂操作環(huán)節(jié)、理論考試、實驗操作考試以及實驗報告等。同時，教學相長，實行師生互評，讓學生對實驗教學內(nèi)容和教學方法等主要技術(shù)環(huán)節(jié)進行反饋，以便不斷提高實驗教學水平。學生對實驗教學評價的具體形式可以靈活多樣，比如師生座談會、問卷調(diào)查或個別談話等。

三、展望

創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)是國家對人才培養(yǎng)的核心發(fā)展戰(zhàn)略的需要，是當今高等教育的重大任務。實驗教學具有其自己的特點，其改革和探索是一項復雜的系統(tǒng)工程。作為生物制藥專業(yè)的應用型課程，細胞工程實驗在專業(yè)人才培養(yǎng)體系中占有舉足輕重的地位。隨著生物醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展，細胞工程的研究領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣购蜕钊?，其實驗教學改革必將在我國生命科學和醫(yī)藥領(lǐng)域高素質(zhì)人才培養(yǎng)中發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻

［1］王永飛，馬三梅，李宏業(yè).細胞工程［M］.科學出版社，2014.

［2］張銘.細胞工程實驗［M］.高等教育出版社，2010.

［3］錢潔，房健民.細胞工程實驗指導［M］.清華大學出版社，2014.

［4］王杰，艾鳳偉，任瑾，等.臨床藥學專業(yè)本科實驗教學改革［J］.藥學教育，2015，31（3）：61-64.

［5］張翮，魯瑩，鄒豪，等.藥劑學實驗教學改革與創(chuàng)新［J］.西北醫(yī)學教育，2010，18（5）：999-1001.

［6］劉清波，黃紅梅，陳智勇，等.細胞工程實驗教學改革探討［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016：332-334.

中圖分類號：G642

文獻標志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）13-0130-02

*基金項目：聊城大學教改項目（編號：311161524）

作者簡介：陳坤（1978-），男，山東聊城人，講師，專業(yè)方向：生物制藥。

Abstract：Cell engineering experiment is a compulsory course for students majoring in biological pharmacy.This course intends to use guide experiment teaching mode，set up the experimental basis and improve the comprehensive experiments，design experiment，open experiment and industrial experiment and practice of one of the four multilevel multi module experimental curriculum system，in order to improve the students'interest in learning，cultivate their independent ability in scientific research

Keywords：pharmaceutics；pattern of teaching；engineering concept