生物制藥專業細胞工程實驗教學改革探索*

陳坤　玄紅專　李士俠　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學生的實踐性較強的一門專業必修課程。本課程擬采用引導式實驗教學模式，構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，培養其獨立科研能力。

關鍵詞：細胞工程實驗；教學改革；工程理念

細胞工程是指應用現代細胞生物學、發育生物學、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，重組細胞結構和內含物，以改變生物的結構和功能，即通過細胞融合、核質移植、染色體或基因移植以及組織和細胞培養等方法，快速繁殖和培養出人們所需要的新物種的生物工程技術［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多種抗生素。

細胞工程實驗課程是生物制藥專業應用型人才培養體系的重要組成部分，對于生物制藥專業學生更好的理解和運用細胞工程理論課知識，結合生物制藥工藝學常識，認知和實踐細胞及組織培養技術方法，洞悉生物藥物的產生過程，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實踐型實驗相結合，以努力提高學生實踐能力為根本原則，構建集基礎實驗、綜合提高實驗、自主設計實驗和工業實踐實驗四位一體的工科實驗教學模式。

在各教學模塊中，根據相關知識體系的邏輯關系，設置基礎性實驗項目以培養基本實驗技能，安排常規藥物研發涉及的細胞操作相關綜合性實驗項目，構建自主設計創新性實驗項目以提高獨立分析和解決問題的能力，最后規劃工業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建。在精選上述四種類型實驗的基礎上，優化了課程結構，實驗教學改革的順利實施使得知識體系和教學內容完成雙向重構。

（二）堅持實驗教學和專業培養方向的密切統一

本校生物制藥專業的培養方案中要求，培養熟練掌握生物制藥工程和技術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、抗體藥物等領域研制、生產與工藝設計、技術創新、質量控制和生產管理以及生物醫藥所涉及的保健品、醫藥相關產品的生產與應用等工作的復合型、應用型工程技術人才。為適應專業人才培養需要，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開展藥物生產相關技術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，以跑龍套者自居的心態使得實驗課程很難達到專業培養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，教學效果或學生的鍛煉水平越差。為此，我們根據實驗項目設置特點，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的操作不規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，基本實驗素養得到鍛煉，同時養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

傳統細胞工程實驗教學內容比較單一，實用性較差，尤其是和工業實踐明顯脫節。此外，實驗教材的構架不能體現細胞工程對制藥專業學生培養的具體需求。為使得細胞工程實驗教學更加貼合生物制藥專業培養目標，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合的課程構架

基礎性實驗為細胞工程基礎實驗技術，包括：（1）動物、植物和微生物細胞基本培養技術；（2）腫瘤細胞培養技術；（3）細胞增殖活力鑒定技術；（4）細胞保存和復蘇技術；（5）煙草等植物的組織培養技術；（6）動物細胞原生質體融合；（7）微生物純種分離技術等。基礎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環節。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；（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。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之間的關聯銜接，增強了對科研的興趣，為獨立進行簡單技術操作奠定了基礎［2，3］。

（二）增設自主設計實驗，培養學生獨立科研能力

基礎性實驗一般都具有明確的實驗步驟，技術項目比較單一，所用設備和藥品數量有限，實驗過程也往往耗時較短。學生畢業后面臨的科研或生產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）基因工程菌生產藥物；（3）小鼠胚胎干細胞的分離培養及體外誘導分化；（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，并強調方案細節，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換，更加突出了其主體地位，同時有助于塑造其科研協作精神和勇于探索的科研品質。

（三）創立與科研相關的開放性實驗，培養學生實驗興趣

為塑造學生的創新思維和創新能力，培養學生科研興趣，本教研室鼓勵學生申請直接進入相關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象看本質的認知升華，同時培養獲得發現規律進而解決問題的能力。深化書本以及課堂實驗教學內容的同時，也為今后的獨立科研工作奠定了基礎。

（四）努力探索與工業生產相結合的實驗教學模式

本課程作為生物制藥專業學生的必修課程，旨在塑造學生的細胞工程相關的技術能力，最終為生產或科研服務。本教研室和實習單位接洽，在企業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合建立了本科生校企聯合培養基地。學生可以在企業現場學習利用大腸桿菌基因工程菌生產重組人粒細胞刺激因子G-CSF和轉瓶培養CHO細胞生產重組人促紅細胞生成素rhEPO的技術工藝，同時可以進行生產操作。現場生產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興趣和學習積極性大有裨益。

（五）科學規范實驗考核體系，踐行師生互評

傳統實驗考核注重形式，多以實驗結果或結論作為主要成績評價標準。本課程考核以“重過程、輕結果”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，重于完美實驗結果的獲得。在考核過程中，我們重點突出端正的實驗態度、實驗原理的理解程度以及核心實驗步驟的操作規范化，主要內容包括考勤、課堂操作環節、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容和教學方法等主要技術環節進行反饋，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、問卷調查或個別談話等。

三、展望

創新和創業人才培養是國家對人才培養的核心發展戰略的需要，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工程。作為生物制藥專業的應用型課程，細胞工程實驗在專業人才培養體系中占有舉足輕重的地位。隨著生物醫藥事業的發展，細胞工程的研究領域將不斷拓展和深入，其實驗教學改革必將在我國生命科學和醫藥領域高素質人才培養中發揮越來越重要的作用。

參考文獻

［1］王永飛，馬三梅，李宏業.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新［J］.西北醫學教育，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］.現代農業科技，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