生物醫(yī)藥生產(chǎn)實(shí)踐教學(xué)法在生物工程專業(yè)本科教學(xué)中的應(yīng)用

趙帥 劉鈾 劉海 趙云濤

[摘 要] 生物工程專業(yè)屬于交叉型、復(fù)合型專業(yè)，融合生物學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)工程學(xué)、能源學(xué)以及藥事管理、人文科學(xué)等多學(xué)科。廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐、生產(chǎn)實(shí)踐能力，逐步探索產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的生物工程專業(yè)本科教學(xué)方式，該模式對其他學(xué)科有借鑒意義。

[關(guān)鍵詞] 生物工程;生物醫(yī)藥;實(shí)踐;培養(yǎng)模式

生物工程是二十一世紀(jì)最具影響力和競爭力的專業(yè)，它融合了生物學(xué)、藥學(xué)、工程學(xué)以及藥事管理、人文科學(xué)等多學(xué)科，是分子遺傳學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)工程和能源學(xué)等各學(xué)科的結(jié)合，其應(yīng)用范圍包括醫(yī)藥、食品、農(nóng)林、園藝、化工、冶金、采油、發(fā)酵罐新技術(shù)和新底物等。它的出現(xiàn)為人類提供了有益產(chǎn)品，有效改善了人類生存條件，同時也影響了其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，是當(dāng)今極其重要的高新技術(shù)[1]。

一、生物工程專業(yè)理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)改革勢在必行

生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案[2]強(qiáng)調(diào)，本專業(yè)培養(yǎng)掌握生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)原理、基本技能及工藝技術(shù)，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，能在生物、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、生物工程產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)服務(wù)及生產(chǎn)管理等工作，適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才。

然而，根據(jù)該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)情況的反饋看，課程設(shè)置與達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求，還相差一段距離。具體表現(xiàn)為產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐能力不足，課堂教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力不強(qiáng)等[3-6]。究其原因，主要是由于課堂所授的書本知識與研發(fā)生產(chǎn)實(shí)際工作所需技能有差距。

廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院生物工程系教學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，對現(xiàn)有課程設(shè)置進(jìn)行了改良，增加了生產(chǎn)實(shí)踐教學(xué)在本科教學(xué)中的比例，以生物醫(yī)藥行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐教學(xué)為例，將學(xué)生帶到生產(chǎn)車間，近距離參觀學(xué)習(xí)生物醫(yī)藥生產(chǎn)流程、設(shè)備、廠房、生產(chǎn)線等，在理論教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐之間搭建了橋梁。

二、實(shí)地參觀指導(dǎo)學(xué)習(xí)，加強(qiáng)實(shí)踐能力、理論實(shí)際結(jié)合能力的培養(yǎng)

通過GMP生產(chǎn)車間的參觀，使學(xué)生了解用于生產(chǎn)生物醫(yī)藥的符合GMP規(guī)范潔凈級別生產(chǎn)車間的結(jié)構(gòu)材料（包括地面、墻面、送風(fēng)管等）以及參數(shù)設(shè)置（包括換氣次數(shù)、壓差、風(fēng)速、溫度、濕度、噪聲、送風(fēng)量、照度等）。同時，還讓學(xué)生了解了GMP車間的衛(wèi)生管理要求、凈化措施、空氣環(huán)境凈化調(diào)節(jié)、自動控制與監(jiān)視、生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備和工藝生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)功能、應(yīng)用以及驗(yàn)證技術(shù)等。生物醫(yī)藥制品生產(chǎn)制造各個環(huán)節(jié)均符合GMP規(guī)范。通過帶領(lǐng)學(xué)生參觀各個環(huán)節(jié)操作規(guī)程，使學(xué)生全面了解生物醫(yī)藥制品實(shí)際生產(chǎn)制造的全過程，提高實(shí)踐能力。

1.通過序列設(shè)計(jì)、克隆表達(dá)、穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞系的構(gòu)建、高表達(dá)克隆的篩選，使學(xué)生了解生物醫(yī)藥制品生產(chǎn)過程中的上游環(huán)節(jié)——優(yōu)良克隆選育和基因改造。該環(huán)節(jié)涉及到生物工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案中的諸多課程，包括生物制品學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、基因工程、細(xì)胞工程、生物化學(xué)、微生物學(xué)等。通過理論結(jié)合實(shí)際，使學(xué)生運(yùn)用課堂所學(xué)知識，與生物醫(yī)藥生產(chǎn)廠家實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)品及國內(nèi)外已上市產(chǎn)品相對接，加深對書本知識的理解和掌握。

2.通過細(xì)胞培養(yǎng)、大型生物反應(yīng)器參數(shù)設(shè)置、培養(yǎng)條件控制和優(yōu)化，使學(xué)生了解生物醫(yī)藥制品生產(chǎn)過程中的中游環(huán)節(jié)——量產(chǎn)的控制與優(yōu)化。該環(huán)節(jié)涉及到生物工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案中的課程包括生物制品學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、細(xì)胞工程、生物化學(xué)、發(fā)酵工程等。通過理論結(jié)合實(shí)際，使學(xué)生運(yùn)用課堂所學(xué)知識，對生物制藥擴(kuò)大生產(chǎn)、提高表達(dá)量、提高收率的技術(shù)和工藝有所了解，同時加深對課堂所學(xué)知識的理解和掌握。

3.通過生物技術(shù)藥物成分分離純化所用的主流技術(shù)，包括細(xì)胞破碎、鹽析沉降、離心與超速離心、層析、過濾與超濾、萃取和冷凍干燥技術(shù)，以及各項(xiàng)技術(shù)與相關(guān)設(shè)備的驗(yàn)證原則，使學(xué)生了解生物醫(yī)藥制品生產(chǎn)過程中的下游環(huán)節(jié)——生物制品提取純化。該環(huán)節(jié)涉及到的生物工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案中的課程包括化工原理、儀器分析、分析化學(xué)、生物制品學(xué)、電工學(xué)等。通過理論結(jié)合實(shí)際，使學(xué)生運(yùn)用課堂所學(xué)知識，對包括重組蛋白在內(nèi)的各類生物制品的分離純化工藝技術(shù)有所了解，同時加深對課堂所學(xué)知識的理解和掌握。

三、結(jié)語

綜上所述，通過帶領(lǐng)學(xué)生對生物醫(yī)藥生產(chǎn)制備各環(huán)節(jié)實(shí)際生產(chǎn)車間和部門的參觀學(xué)習(xí)，使學(xué)生從書本中走出來，切身了解生物醫(yī)藥制造行業(yè)所需專業(yè)知識和技術(shù)，結(jié)合課堂所學(xué)，融會貫通，能夠適應(yīng)畢業(yè)后較快上崗工作的需求。本次教學(xué)改革活動僅以生物醫(yī)藥制造行業(yè)為主，逐步探索產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的生物工程專業(yè)本科教學(xué)方式。鑒于該模式在教學(xué)中取得的成效，今后可在包括生物醫(yī)藥在內(nèi)的多領(lǐng)域，包括生物、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域運(yùn)用，為培養(yǎng)在上述領(lǐng)域從事科學(xué)研究、生物工程產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)服務(wù)及生產(chǎn)管理等工作，適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才提供可靠保障。

參考文獻(xiàn)

[1]王琴.2020年中國生物科學(xué)和技術(shù)發(fā)展研究[A].中國土木工程學(xué)會.2020年中國科學(xué)和技術(shù)發(fā)展研究（下）[C].中國土木工程學(xué)會：中國土木工程學(xué)會，2004：56.

[2]教育部高等學(xué)校生物科學(xué)與工程教學(xué)指導(dǎo)委員會.生物工程專業(yè)規(guī)范[J].高校生物學(xué)教學(xué)研究（電子版），2012，2（2）：3-10.

[3]蔡沖，朱誠，黃麗紅.基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)涵式發(fā)展探索——以行業(yè)特色型大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)為例[J].高校生物學(xué)教學(xué)研究（電子版），2018，8（3）：39-43.

[4]吳曉敏，張強(qiáng)，宋運(yùn)賢，等.生物工程專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)應(yīng)用型人才新培養(yǎng)模式的探索——以生物制藥方向人才培養(yǎng)模式為例[J].生物學(xué)雜志，2016，33（3）：121-124.

[5]唐燕瓊，黃君君，莊南生，等.生物科學(xué)類創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐——以海南大學(xué)生物科學(xué)理科實(shí)驗(yàn)班為例[J].高校生物學(xué)教學(xué)研究（電子版），2017，7（2）：36-39.

[6]劉傳鳳，彭其安，程勛，等.生物工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（10）：6270-6271，6274.