生物工程專業生物制藥工藝學課程的教學改革探索

王麗紅

摘 要 生物制藥工藝學是生物工程專業實踐應用的重要分支。文章根據生物工程專業生物制藥工藝學特點，從理論教學方面進行了教材內容、教學方法及教學手段的探索，并對實踐教學方面進行了總結。

關鍵詞 生物工程 生物制藥工藝學 理論教學 實踐教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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

生物工程技術是21世紀科學發展的核心技術之一，為解決人類面臨的糧食、健康、環境、能源等開辟了廣闊的前景。但隨著生物工程技術產業的快速發展，專業技術人員的缺少逐漸成為行業發展的瓶頸。國內大多數高校為適應形勢紛紛開設了生物工程專業，極大地緩解了這一現狀。但由于各高校的具體情況不同，生物工程專業的課程設置情況差別很大，從而出現了一些課程設置不合理、課程理論與實踐環節脫節、專業特色不明顯、畢業生難就業等系列問題。我校的生物工程專業前身為發酵工程專業，課程設置主要偏向傳統的微生物發酵原理、發酵工程設備、酒類及乳制品發酵工藝等方面。因此存在這一些如課程設置面窄、實驗環節較少、專業重點不突出等問題。如何根據本專業的優勢，利用現代生物技術改進傳統發酵技術、提升專業特色、適應社會需求是我校生物工程專業發展的主要方向。

1 生物工程專業生物制藥工藝課程的特點

生物工程技術主要應用于醫藥衛生、能源工業、食品輕工、環境保護等幾個方面。其中醫藥衛生領域是應用最廣泛、成效最顯著的一個領域。因此我校根據社會需求、專業發展需要，將生物制藥工藝學由生物工程專業選修課調整為專業必修課程之一，并增加了教學課時及開設了相應的實驗環節。

生物制藥工藝學以生物化學、微生物學、生物工藝原理、下游提取分離技術、生物工程分析、基因工程和免疫學為基礎， 研究生物藥物生產原理、工業生產過程、制定生產工藝規程、制藥生產過程優化，實現安全、經濟、高效生產藥物的一門學科。①課程不僅與其它基礎課、專業課聯系密切，更注重與生產實踐緊密相關。

目前，對于生物工程專業學生開設生物制藥工藝學，在理論教學與實踐環節方面與制藥專業及藥學專業有較大的不同，主要存在生物工程專業學生藥學基礎較差，對于藥物特點、新藥研究開發、藥理學、藥物動力學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知識的講解，更要突出生物技術在藥學方面的應用和生物制藥的優勢。本文根據多年的教學實踐，從理論教學和實踐環節探討生物制藥工藝學在生物工程專業的教學改革探索。

2 生物制藥工藝教學改革的措施與途徑

2.1 理論教學方面

2.1.1 根據專業特點，重組及補充教材內容

生物工程專業學生藥學方面的基礎較差，因此根據本專業特點，將教學內容分為：藥學基礎內容、三大生物藥物的制備工藝、現代生物技術制藥工藝三部分。學生在了解了藥物的研發、藥理、質量控制等的基礎上，結合本專業特色學習傳統藥物微生物藥物、生化藥物及生物制品，然后重點了解現代生物工程技術對傳統藥物的改進及革新。既要體現傳統的生物制藥工藝的精華，更要把握現代生物技術制藥的新技術、新成果。

目前，生物制藥工藝學教材多種多樣，內容形式五花八門。其中教材很多偏向現代生物技術制藥或者注重生物藥物的提取分離，對我校以發酵為特色的生物工程專業難以滿足教學需求。由本校教師齊香君經多年教學積累編寫的 《現代生物制藥工藝學》，充分結合生物工程的專業特點，內容設置合理、注重專業特色。因此作為我校生物工程專業生物制藥工藝學首選教材。

近年來，隨著生物工程、生物分離工程技術和生物領域高精尖儀器的迅速發展，生物藥品的種類和數量不斷增加，生物藥品制造工藝的研究開發也取得了巨大的進展。教材的內容需要與時俱進，不斷更新。在講授時，要善于引用國內外相關領域的最新研究成果、新方法、新進展。拓寬學生的知識面，激發學生的求知欲。例如在抗生素一節中補充基因工程對傳統菌種的組合生物化學和高通量篩選的優化等。同時注重教學內容與科研成果有機結合，應根據我校生物制藥方面研究成果，在教學內容上穿插生物藥制藥實例，擴充教學內容，增強學生的研究興趣。

2.1.2 教學方式

生物制藥工藝學課程是一門理論緊密結合實踐，應用性強、操作性的學科。學生在前期的微生物學、發酵工藝原理、下游提取技術等基礎課中已經掌握了各種工藝控制原理、代謝產物分離方法等理論，如果僅采用傳統的講述式教學方式，學生覺得老師是重復以前的知識，抓不住重點，學習沒有積極性。因此改進教學方法， 提高教學質量，從而使學生能將原來所學的基礎理論，具體分析生物藥物的生產工藝，理論指導實踐。我們在課堂上主要采用啟發式和案例法教學法，實現了教與學的互動，活躍課堂氣氛，充分調動學生的學習積極性，培養了學生分析問題和解決問題的能力。

啟發式教學，主要根據學生的認知狀態和教學內容的系統性，設計一些有啟發性、有承前啟后作用的問題，或設計能體現教學難點重點的問題。在授課過程中適時提問，鼓勵學生根據所學認真思考、相互討論、大膽發言，教師針對性進行點評或補充，從而激發學生的獨立思考和積極學習的主觀能動性。例如在病毒類疫苗生產方法的教學中，將實習時錄制的某生物制品廠一種疫苗生產車間的視頻或圖片進行播放，展示了相關細胞種子罐、繁殖罐、工業用離心機等各種加工裝置及整個加工過程，學生看完后會產生強烈的興趣，然后給學生提出問題：視頻中播放的動物細胞是用來干什么的？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量最大化？使學生將有關細胞培養的知識與疫苗制備聯系起來，并引導學生討論，最后得出相應的結論。從而激發學生的思維活動，引導學生自覺地對以前學過的知識進行回顧和總結，分析解決問題，提高課堂教學效果。

案例教學，主要是在生物制藥工藝學教學中，結合微生物藥物、生化藥物及生物制品三大類藥物的典型藥物生產工藝，建立案例庫，在該課程部分章節教學中應用案例教學模式。例如，在講解“四環素生產工藝”這一章節時，在教學中先通過講解認識四環素這種藥物的結構特點，然后以案例庫中各個工廠具體四環素生產工藝為案例，組織學生對各種工藝進行研討，要求學生從菌種、代謝控制、分離純化方式以及收率、能耗、環保、安全及關鍵設備使用等方面對各廠工藝進行總結、分析比較，并從中自行設計最佳工藝。通過應用案例法教學方式，實現由案例具體分析到新內容理論知識的講解，使學生通過對具體藥物在不同案例中具體生產問題進行深入的思考，培養學生分析和解決問題的能力。

2.1.3 改善教學手段

生物制藥工藝學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原理和工藝過程，不僅課堂信息量少，對于一些重要的設備學生不能形象地感知。而多媒體的引入， 將有效進行重點歸納、難點釋疑、習題、參考文獻目錄、生物制藥工藝實例和實驗的現場圖片的展示，從而產生生動、直觀的教學效果，改變了傳統教學的沉悶氣氛，使教學內容更豐富、色彩。②但在實際教學中單純使用多媒體，也易導致學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結合。教師要善于將板書內容與多媒體綜合利用，不僅能吸引學生的注意力，激發學生對講授內容的興趣，更便于學生從整體上把握知識的系統性。

2.2 實踐教學內容

我校的生物工程屬于工科專業，要求教學內容上不僅注重理論知識，更要強調實踐教學的完整性與系統性，將理論教學與實踐教學互為基礎、共同提高。

生物制藥工藝學實驗就是將生物制藥的理論和技術應用于實踐環節，要求通過實踐來驗證各類生物藥物的制造方法、工藝路線、生產條件的設計合理性。以往驗證性實驗偏多，學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實際相結合。

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

我們在教學中除了要培養學生在實驗室的操作技能外，還應該帶領學生多參觀走訪相關的工廠、企業，如生物制品廠、各類制藥廠等等，并安排學生參加適當的生產實習，這樣對培養學生的生產觀念和學習興趣都是十分有效的。如重組胰島素等工業化大生產的過程進行了解，于是參觀一些制藥企業就顯得非常必要。

3 小結

生物制藥工藝學是生物工程一門重要課程，教學內容和實踐環節需要不斷實踐和改革，采用科學的教學方法和手段，并緊密結合生物工程的最新的研究科研成果，使學生能適應社會發展的需求。在今后的教學實踐中，我們將不斷深化教改，勇于探索，使生物制藥工藝學課程滿足人才培養及學科發展的需要。

基金來源：陜西科技大學教改項目“生物制藥工藝學課程教學方法的探索與實踐”

注釋

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

② 吳曉英，劉劍鋒，韓雙艷，范一文.生物制藥工藝學課程多媒體課件的制作研究[J].北京大學學報（哲學社會科學版），2007.5（專刊）：140-142.

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