《生物制藥工藝學(xué)》課程的教學(xué)改革探索*

李登超

(淮陰師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 淮安 223300)

《生物制藥工藝學(xué)》課程是生物制藥、生物工程(生物制藥)專業(yè)開(kāi)設(shè)得一門主干課程，是一門涉及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物技術(shù)、化學(xué)和工程學(xué)等學(xué)科基本原理的綜合性應(yīng)用技術(shù)學(xué)科[1]。該課程要求通過(guò)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生了解生物藥物的來(lái)源及其原料藥物生產(chǎn)的重要途徑和工藝過(guò)程，掌握生物藥物的一般提取、分離純化原理與方法，了解各類生物藥物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途和生產(chǎn)方法、生產(chǎn)工藝原理與過(guò)程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備生物藥物研究、生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)的基本知識(shí)、基本理論與基本技能，并且具有應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)生物藥物的初步能力。為此，如何根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)對(duì)課程教學(xué)不斷探索，如何利用現(xiàn)代生物技術(shù)提升專業(yè)特色、適應(yīng)社會(huì)需求是我校生物工程專業(yè)發(fā)展的主要方向。

1 選擇合適教材、講好精選內(nèi)容

目前，《生物制藥工藝學(xué)》的教材有不同的版本，內(nèi)容測(cè)重點(diǎn)也有所不同，其中一些教材注重生物藥物的提取分離技術(shù)，而我校生物工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中有《生物分離工程》專業(yè)核心課程，該課程重點(diǎn)介紹各種生物分離的單元操作。經(jīng)過(guò)比較甄選，我們采用了吳曉英主編的《生物制藥工藝學(xué)》為主要教材，參考教材有吳梧桐主編的《現(xiàn)代生物制藥工藝學(xué)》和齊香君主編的《現(xiàn)代生物制藥工藝學(xué)》等[2]。主要內(nèi)容包括三部分，一、緒論：包括生物藥物的概念、性質(zhì)、分類、發(fā)展歷程、研究?jī)?nèi)容、發(fā)展趨勢(shì)；二、生物制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)：包括生化藥物、微生物制藥、基因工程制藥、細(xì)胞工程制藥、酶工程制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)；三、各類生物藥物：包括氨基酸類、多肽與蛋白質(zhì)類、酶類、核酸類、糖類、脂類、抗生素、生物制品、手性藥物概述、性質(zhì)、分類、一般制備方法以及各類藥物中代表性藥物的制備工藝過(guò)程。在選擇內(nèi)容講解時(shí)，由于專業(yè)課程體系設(shè)置的不同和理論課時(shí)限制等原因，在內(nèi)容安排上不可能面面俱到，要適當(dāng)精選內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)講解。比如，我校生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的課程體系中，生物工程專業(yè)有基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程等相關(guān)專業(yè)課程，所以生物制藥工藝學(xué)課程中有關(guān)這部分基礎(chǔ)內(nèi)容的介紹可以不講，避免知識(shí)的重復(fù)灌輸，把重點(diǎn)內(nèi)容放在其他知識(shí)的章節(jié)上。

2 適時(shí)補(bǔ)充內(nèi)容，拓展知識(shí)層面

現(xiàn)代生物制藥技術(shù)的發(fā)展日新月異，生物藥物的種類和數(shù)量迅速增加，使得該領(lǐng)域的知識(shí)更新加快[3]。因此教學(xué)中需要不斷補(bǔ)充新知識(shí)和新內(nèi)容，讓學(xué)生經(jīng)常接觸到學(xué)科的最前沿知識(shí)，從而拓寬學(xué)生的視野和知識(shí)面，養(yǎng)成學(xué)生關(guān)注該學(xué)科的最新發(fā)展，用現(xiàn)實(shí)的、發(fā)展的眼光理解書本知識(shí)。如酶類藥物這一章，教材內(nèi)容一個(gè)典型的案例是溶菌酶的生產(chǎn)工藝。溶菌酶廣泛存在于鳥、家禽的蛋清，哺乳動(dòng)物的淚液、唾液、血漿和組織細(xì)胞中，其中以雞蛋清中含量最為豐富，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)的有利用動(dòng)物的內(nèi)臟、霉菌發(fā)酵生產(chǎn)溶菌酶等工藝路線。利用中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)可以查到一些溶菌酶分離純化工藝的最新研究進(jìn)展，選取好的研究論文適當(dāng)講解，可以拓展學(xué)生的視野和知識(shí)架構(gòu)。

3 結(jié)合多種教學(xué)方式，提高教學(xué)效果

在講授各類生化藥物內(nèi)容時(shí)，每一大類藥物中都有典型藥物的制造工藝流程的案例。因此特別適合案例式教學(xué)，但如果僅僅是按照生產(chǎn)流程來(lái)介紹每種藥物的生產(chǎn)步驟，又顯得過(guò)于單調(diào)、枯燥[4]。為此，采用啟發(fā)式教學(xué)，在講述工藝路線時(shí)，多問(wèn)幾個(gè)為什么？有沒(méi)有其他更好的替代方法？不同方法之間有什么優(yōu)缺點(diǎn)？等等，在課堂上實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的互動(dòng)，從而活躍課堂氣氛，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

教學(xué)手段上采用多媒體和flash教學(xué)相結(jié)合。為了提高學(xué)生對(duì)《生物制藥工藝學(xué)》課程的理解，在課堂教學(xué)中，可根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要，在PPT中多使用多媒體，添加圖片、聲音、動(dòng)畫、視頻等，使生硬枯燥的講解變得直觀生動(dòng)，便于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的了解和掌握。如對(duì)蛋白質(zhì)藥物的分離純化，我們要利用不同蛋白質(zhì)之間諸如分子大小、帶電荷數(shù)多少、疏水性強(qiáng)弱、親和性能的差異分別采用凝膠過(guò)濾層析、離子交換層析、疏水層析、親和層析等進(jìn)行分離純化。雖然柱層析操作過(guò)程大致相似，包括裝柱、平衡和上樣、洗脫和收集、再生等基本步驟，但分離的原理差別很大，我們可以采用色譜層析的flash動(dòng)畫演示，更直觀、形象地解釋了各種色譜層析的分離原理和操作步驟，從而加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解和掌握。

4 開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)踐技能

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)上，擯棄傳統(tǒng)的幾個(gè)驗(yàn)證性小實(shí)驗(yàn)，設(shè)置綜合性的大實(shí)驗(yàn)，注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。如綜合實(shí)驗(yàn)麥麩中阿拉伯木聚糖提取及單糖組成分析包含了三個(gè)連續(xù)實(shí)驗(yàn)：(1)麥麩中阿拉伯木聚糖的提??；(2)阿拉伯木聚糖的分離純化；(3)阿拉伯木聚糖及單糖組成的氣相色譜分析；綜合實(shí)驗(yàn)青霉素酰化酶制備光學(xué)純L-氨基酸也包括了三個(gè)連續(xù)實(shí)驗(yàn)：(1)苯乙酰-(D,L)-氨基酸的合成；(2)酶的選擇性催化反應(yīng)及光學(xué)純L-氨基酸的分離純化；(3)光學(xué)純L-氨基酸的分析檢測(cè)。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，學(xué)生先從生物原材料或反應(yīng)體系中，利用分離純化技術(shù)得到自己想要的產(chǎn)品，然后利用色譜技術(shù)(氣相或液相)檢測(cè)產(chǎn)品純度是否合格。綜合性實(shí)驗(yàn)因?yàn)榍昂髢?nèi)容緊密結(jié)合，一旦前面實(shí)驗(yàn)做不好，會(huì)大大影響后面實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所以學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都始終保持更認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，各實(shí)驗(yàn)小組內(nèi)成員之間也保持更密切的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)用于實(shí)踐，將知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，理解更為深刻。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)不到預(yù)期結(jié)果，及時(shí)分析問(wèn)題、尋找可能存在的原因，從而提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力[5]。

5 結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，增強(qiáng)感性認(rèn)知

帶領(lǐng)學(xué)生走出課堂，參觀與專業(yè)密切相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)，如生物制藥廠、生物產(chǎn)品企業(yè)等等，并安排學(xué)生參加適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)實(shí)習(xí)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的生產(chǎn)觀念和學(xué)習(xí)興趣都是十分必要的[6]。如淮安麥德森制藥有限公司的硫酸軟骨素、肝素鈉等糖類藥物生產(chǎn)線；江蘇正大清江制藥有限公司的頭孢克洛片、頭孢呋辛酯等抗生素藥物生產(chǎn)線、江蘇奕農(nóng)生物工程有限公司植酸酶、木聚糖酶等酶制劑的生產(chǎn)等，都是和該專業(yè)緊密相關(guān)的生物制藥或生物產(chǎn)品大公司，通過(guò)對(duì)公司工業(yè)化大生產(chǎn)的過(guò)程進(jìn)行了解，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)知，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)是至關(guān)重要的。

6 結(jié) 語(yǔ)

生物制藥工藝學(xué)是一門理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系，知識(shí)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。課程的特點(diǎn)、目的和要求決定著課程的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐環(huán)節(jié)需要不斷的實(shí)踐和改革。與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容、靈活的教學(xué)方法和手段，結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的最新科學(xué)研究成果，加上對(duì)生物藥品企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)踐認(rèn)知，各個(gè)教環(huán)節(jié)的實(shí)施共同促使生物制藥工藝學(xué)課程不斷滿足專業(yè)人才培養(yǎng)及學(xué)科發(fā)展的迫切需求。