生物制藥設(shè)備與分離純化技術(shù)教學(xué)改革初探

廖 俊 高 云 張建鵬 盧小玲 王梁華

（海軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室 上海 200433）

生物制藥設(shè)備與分離純化技術(shù)是我校為生物技術(shù)專業(yè)本科生開設(shè)的一門基礎(chǔ)課程，作為現(xiàn)代生物制藥的核心技術(shù)，它涉及有機化學(xué)、生物化學(xué)、分析化學(xué)、現(xiàn)代生物發(fā)酵工程、基因工程技術(shù)及化學(xué)工程技術(shù)等多種學(xué)科的交叉融合。該課程是以我校的醫(yī)學(xué)院校為背景，旨在培養(yǎng)具備扎實理論基礎(chǔ)以及較強動手能力的應(yīng)用型生物技術(shù)專業(yè)人才。然而在實際的教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，前期所規(guī)劃的部分教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)跟不上現(xiàn)代生物制藥設(shè)備及分離純化技術(shù)學(xué)科知識的飛速發(fā)展，部分內(nèi)容已經(jīng)過時，制定的相應(yīng)教學(xué)目標(biāo)也已經(jīng)不能滿足當(dāng)下學(xué)校對于培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型生物技術(shù)專業(yè)人才需求。此外在教學(xué)過程中反映出來的學(xué)生自主學(xué)習(xí)能動性差、課堂教學(xué)氣氛不活躍以及教學(xué)評價手段單一等問題也亟待解決。鑒于此，在前期的教學(xué)經(jīng)驗的深刻總結(jié)的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)校新時期醫(yī)學(xué)院校人才培養(yǎng)要求，我們從教學(xué)的各個方面及維度著手，對現(xiàn)有的課程教學(xué)體系進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，增強教學(xué)的目的性，滿足學(xué)校對生物專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)需求。

1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計更加合理

根據(jù)最新的教學(xué)目標(biāo)培養(yǎng)要求，學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)后應(yīng)當(dāng)了解現(xiàn)代生物制藥工程分離純化整個上下游路線工藝的操作流程、掌握系統(tǒng)的生物制藥設(shè)備與分離純化技術(shù)理論知識、運用所具備的生物工程等知識技能能夠獲得生物活性物質(zhì)發(fā)酵母液并設(shè)計其分離純化實驗。由于此課程目前的開課形式為小班教學(xué)，教學(xué)課時短且教學(xué)目標(biāo)要求高，因而也就要求我們在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的時候既要考慮到該門課程內(nèi)容的完整性、連貫性，同時還要兼顧理論知識深度和廣度，將理論知識和實驗動手操作能力相結(jié)合。根據(jù)上述指導(dǎo)思想，在教學(xué)內(nèi)容的安排上，我們本著去繁從簡的原則，在參考了大量出版的規(guī)劃教材的基礎(chǔ)上，將教學(xué)內(nèi)容主要分為三個部分：理論知識部分、實驗操作部分以及生產(chǎn)工藝車間見習(xí)教學(xué)部分。在理論知識部分中，我們既要掌握生物制藥設(shè)備與分離純化技術(shù)上游路線即從菌種的選育、種子的制備到發(fā)酵罐發(fā)酵等環(huán)節(jié)的知識內(nèi)容，同時也要掌握下游路線比如對發(fā)酵液的預(yù)處理、生物活性物質(zhì)的提取分離、干燥及成品包裝等知識內(nèi)容。為此，我們挑選了符合本專業(yè)需要的部分重要的理論知識和技術(shù)方法進行講解。比如，在上游技術(shù)路線部分，我們選擇了細(xì)胞反應(yīng)動力學(xué)、生物反應(yīng)器、生物反應(yīng)器的傳遞特性及材料的預(yù)處理等章節(jié)，而在下游路線部分我們則選擇分離純化常用的技術(shù)，如萃取法、沉淀法、離子交換法、凝膠層析法、高效液相色譜法等章節(jié)，這些章節(jié)內(nèi)容基本涵蓋了生物活性物質(zhì)從源頭到提取分離的全部過程，這符合課程設(shè)計的完整性。在實驗操作部分，我們選擇了以“現(xiàn)代抗生素的發(fā)酵提取、分離純化”實驗為核心主線設(shè)計了相關(guān)活性物質(zhì)的提取分離。比如，我們以從生二素鏈霉菌發(fā)酵液中獲取螺旋霉素為例，整個實驗的過程包括生二素鏈霉菌的接種、種子的培養(yǎng)、發(fā)酵液培養(yǎng)等上游路線內(nèi)容，后續(xù)通過對發(fā)酵液的預(yù)處理后，使用大孔吸附樹脂吸附法及溶媒反萃取法來進一步分離純化螺旋霉素，通過這樣一個完整的實驗設(shè)計，將前期所學(xué)的理論知識和實踐操作有機的貫穿起來，既復(fù)習(xí)了前面所學(xué)理論知識，又強調(diào)了整個課程內(nèi)容知識的整體性和融合性，能夠讓學(xué)生清晰直觀的了解現(xiàn)代生物制藥工程分離純化整個上下游工藝路線。此外，在本門課程前期的理論知識的講授中，會涉及很多工藝生成設(shè)備的原理的講解，該部分內(nèi)容晦澀難懂，為了能夠更好的讓學(xué)生加深對理論知識的理解，并提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，我們在課程的設(shè)計上安排了制藥工藝生成車間的現(xiàn)場考察環(huán)節(jié)，通過實地考察并現(xiàn)場講解相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備的使用原理能夠使學(xué)生快速消化所學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)的自主能動性。

2 教學(xué)方法手段更具多樣性

課堂教學(xué)方法改革是課程體系改革的重要一環(huán)，它也是未來深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量的一個切入點和突破口。行之有效的教學(xué)方法手段是課堂教學(xué)內(nèi)容成功實施的重要環(huán)節(jié)。常用的教學(xué)方法有講授法、討論法、直觀演示法、參觀教學(xué)法、現(xiàn)場教學(xué)法、練習(xí)法、自主學(xué)習(xí)法等。在以往的理論知識部分特別是分離純化設(shè)備原理的講解的時候授課教員一般多采用講授法，講授法的優(yōu)點是教師容易控制教學(xué)進程，而且能夠使學(xué)生在較短時間內(nèi)獲得大量系統(tǒng)的科學(xué)知識。但是在實際教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，單獨的講授法特別是注入式講授法強調(diào)的是教師灌輸式的教學(xué)，由于授課形式單一，再加上工藝設(shè)備原理理論知識又比較抽象枯燥，晦澀難懂，經(jīng)常會出現(xiàn)“教師滿堂灌、學(xué)生被動聽”的局面，因此造成教學(xué)效果差，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性低下等現(xiàn)象。針對以上教學(xué)方法上存在的問題，在本次教學(xué)課程教學(xué)改革的實施過程中我們具體問題具體分析，根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容來選擇一種或多種教學(xué)方法來達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。例如在對生產(chǎn)工藝設(shè)備原理部分的講解的時候除了使用傳統(tǒng)的注入式講授法，我們還可以引入問題探究式等啟發(fā)式講授法，同時在課件中要加入直觀演示法相關(guān)元素，運用動態(tài)視頻或動畫形式來抓住學(xué)生的眼球、并展開相應(yīng)的討論來帶動學(xué)生的積極性，增加課堂的互動。值得一提的是，我們在這門課程教學(xué)當(dāng)中還特別增加了生物制藥設(shè)備生產(chǎn)車間實地教學(xué)考察環(huán)節(jié)，讓學(xué)生通過近距離的觀察和切身感受來加深對理論知識和工藝生產(chǎn)的活動的理解，取得很好的教學(xué)效果。此外，在實驗操作部分我們多采用現(xiàn)場教學(xué)法、參觀教學(xué)法和討論法相結(jié)合的方式，通過教員現(xiàn)場講授相關(guān)實驗原理、親身教學(xué)示范實驗操作并適當(dāng)引出問題來吸引學(xué)生一起討論，可以擴大和學(xué)生交流的范圍，吸引學(xué)生的注意力，從而更高效、更輕松的完成教學(xué)任務(wù)。

3 教學(xué)評價手段更加多元化

教學(xué)評價是依據(jù)教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)過程及結(jié)果進行價值判斷并為教學(xué)決策服務(wù)的活動，它一般包括對教學(xué)過程中教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法手段、教學(xué)環(huán)境等因素的評價。在教學(xué)的過程中，除了高質(zhì)量的教學(xué)活動之外，高效的評價體系的建立同樣非常重要。有效地課程評價體系可以檢驗教學(xué)的效果，不僅能夠反映學(xué)生對本門課程內(nèi)容知識的掌握程度，同樣也是對教師教學(xué)能力的一種檢驗和教學(xué)行為的監(jiān)督。本課程的教學(xué)評價主要集中體現(xiàn)在以下兩個方面：對教師教學(xué)工作（教學(xué)設(shè)計、組織、實施等）的評價以及對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價（考試與測驗）。其中對教師教學(xué)工作的評價由兩個部分組成，一是主要以專家教授督導(dǎo)的方式為主，即專家教授以隨機抽查的方式對生物制藥設(shè)備與分離純化技術(shù)課程的授課教員的現(xiàn)場教學(xué)活動的組成元素，比如教案的書寫，課件的制作優(yōu)良程度，現(xiàn)場授課組織實施等情況進行綜合打分。此外，我們也會定期開展學(xué)生對教員的授課滿意程度調(diào)查并以此來間接衡量教員教學(xué)活動質(zhì)量的好壞。對于教師來說，有效的教學(xué)平價可以使其看到自身教學(xué)存在的問題，從而加以改進，提升教學(xué)效率。當(dāng)然以上的評價方式可能會有主觀因素的存在，但是從總體上看來對教員的教學(xué)活動的評價起到積極的作用還是會更多一些。在學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價方面我們則主要以考核結(jié)果來作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生的考核成績主要包括三個部分，即理論考試（60%）、實驗操作（20%）及平時成績（20%）。以往的學(xué)生成績的考核方式中，理論成績的占比可能達(dá)到80%-90%，這也容易給學(xué)生造成一個假象，即除了考試之外，其他的事情都不重要，長期下來會形成眼高手低結(jié)果，對個人綜合素質(zhì)的發(fā)展不利。為此，在此課程對學(xué)生的考核方式中我們將理論部分的成績占比大大降低，并增加了平時成績，主要根據(jù)平時課堂及文獻(xiàn)講解的表現(xiàn)來評定該部分成績。特別是設(shè)置文獻(xiàn)的講解這一環(huán)節(jié)，讓學(xué)員去動手查找文獻(xiàn)、閱讀分析文獻(xiàn)內(nèi)容架構(gòu)，最終制作課件走上講臺給大家分享匯報。在這一過程中學(xué)生可以清楚地了解到自身所存在的缺點，并對自我的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效率進行判斷，也有利于引導(dǎo)學(xué)生形成有效地自我評價?？偠灾?，這樣的考核方式相對來說更加能反映出學(xué)生綜合素質(zhì)能力，因此更加具有說服力。

4 課程條件及教學(xué)人才隊伍建設(shè)更具成效

我校生物制藥設(shè)備與分離純化技術(shù)課程的開設(shè)已經(jīng)有十多年，雖然理論課程的教學(xué)內(nèi)容可以做到及時的更新迭代，但是實驗部分的教學(xué)條件的建設(shè)明顯跟不上節(jié)奏。目前實驗課程教學(xué)場地已嚴(yán)重老化，配套實驗教學(xué)儀器設(shè)備也面臨報廢淘汰風(fēng)險。針對這一情況，學(xué)校近年來在深化轉(zhuǎn)型發(fā)展的同時也全面考慮到了上述普遍存在的狀況，屆時實驗教學(xué)將新添一批現(xiàn)代化的教學(xué)檢測設(shè)備，比如高效液相色譜、中壓制備色譜、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、試劑純化系統(tǒng)、真空干燥箱等等，能夠讓學(xué)生及時的接觸到先進的儀器設(shè)備，為障實驗課程的有效開展提供了保障。此外，我們在課程教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)中，不僅包含了對學(xué)生的培養(yǎng)，同時也包括了對教學(xué)隊伍力量的培養(yǎng)。近年來，我們在主抓教學(xué)質(zhì)量的同時也特別注重對青年教員新生力量的培養(yǎng)，對新教員一律實行課前集體備課試講、課中全程監(jiān)督、課后反饋的全方位監(jiān)督體制，以高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求來不斷鞭策青年教員的教學(xué)行為活動，加速了年輕教員的成長。目前，教學(xué)隊伍成員全部具有研究生學(xué)歷，教師的教學(xué)知識背景涵蓋生物化學(xué)、化學(xué)、藥學(xué)、生物工程、醫(yī)學(xué)等學(xué)科，且多人獲得學(xué)校A級教員稱號，師資隊伍建設(shè)取得了明顯的成效。