基于項(xiàng)目實(shí)踐優(yōu)化生物制藥專業(yè)模塊化的學(xué)習(xí)工作站建設(shè)探索

李振梅 王瑩 牛其東

摘 要：隨著技師學(xué)院一體化課程教學(xué)改革的深化，一體化教學(xué)工作頁(yè)的開發(fā)逐步成熟，而配套的學(xué)習(xí)工作站建設(shè)滯后，阻礙了一體化課程教學(xué)發(fā)展。本文以某技師學(xué)院發(fā)酵生產(chǎn)蛋白類藥物學(xué)習(xí)為例，就如何基于項(xiàng)目實(shí)踐優(yōu)化生物制藥專業(yè)模塊化的學(xué)習(xí)工作站建設(shè)進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目實(shí)踐? ? 生物制藥專業(yè)? ? 模塊化學(xué)習(xí)工作站

課? ? 題：本文系山東省技工教育和職業(yè)培訓(xùn)科研課題（項(xiàng)目編號(hào)：RSJY2017-058）研究成果。

一、模塊化學(xué)習(xí)工作站改造和布局原則

第一，依照工作流程對(duì)學(xué)習(xí)工作站進(jìn)行模塊化改造。本套學(xué)習(xí)工作站適用于發(fā)酵工程制藥和生化藥物制藥的一體化課程學(xué)習(xí)。發(fā)酵生產(chǎn)蛋白類藥物流程為菌種的篩選、培養(yǎng)和保存，菌種的鑒定（分子生物學(xué)方法），藥物的分離純化，藥物的生物活性檢測(cè)等，依流程設(shè)菌種培養(yǎng)模塊學(xué)習(xí)工作站、分子生物模塊學(xué)習(xí)工作站、分離純化模塊學(xué)習(xí)工作站、生物功能測(cè)定模塊學(xué)習(xí)工作站，另根據(jù)需要設(shè)置洗涮間和滅菌間。

第二，學(xué)習(xí)工作站內(nèi)部設(shè)計(jì)遵循以下原則：有消防安全通道空間;有生物安全等級(jí)要求的實(shí)訓(xùn)室設(shè)緩沖區(qū);學(xué)習(xí)區(qū)與工作區(qū)分離;學(xué)習(xí)工作站內(nèi)的清潔區(qū)、半污染區(qū)和污染區(qū)分離;干濕操作區(qū)分開;設(shè)備盡可能靠墻擺放，留出中間空間利于實(shí)驗(yàn)員活動(dòng);同等用途儀器集中放置，利于實(shí)驗(yàn)員記住區(qū)域功能和位置，便于使用。

第三，學(xué)習(xí)工作站區(qū)域功能和設(shè)備位置通過(guò)代表性工作任務(wù)實(shí)施，檢測(cè)其適用性和合理性：通過(guò)能否完成代表性工作任務(wù)檢測(cè)其適用性;通過(guò)微任務(wù)能否在相關(guān)模塊學(xué)習(xí)工作站中順利完成檢測(cè)其合理性。

二、模塊化學(xué)習(xí)工作站設(shè)計(jì)布局及主要功能

本系統(tǒng)建設(shè)的四個(gè)學(xué)習(xí)工作站都是學(xué)習(xí)區(qū)和工作區(qū)分隔開，南部安窗，北部安門（亦可根據(jù)實(shí)情設(shè)置），學(xué)習(xí)區(qū)的區(qū)域中央布置六邊形桌，靠墻安裝黑板、多媒體幕布，學(xué)習(xí)工作站的功能和工作區(qū)的具體布局詳情如下（洗涮間和滅菌間不設(shè)學(xué)習(xí)區(qū)）。

（一）菌種培養(yǎng)模塊學(xué)習(xí)工作站

菌種培養(yǎng)模塊學(xué)習(xí)工作站是學(xué)習(xí)接種、純化菌種等無(wú)菌操作的學(xué)習(xí)和工作場(chǎng)所，其特點(diǎn)是保證純種，防止雜菌污染，達(dá)到生物安全P2級(jí)實(shí)驗(yàn)室要求。

學(xué)習(xí)工作站設(shè)緩沖區(qū)，工作人員通過(guò)緩沖區(qū)進(jìn)入學(xué)習(xí)工作站。工作區(qū)沿東墻放生化培養(yǎng)箱、-80℃冰箱、-20℃冰箱、4℃冰箱、超凈工作臺(tái)，西墻放置微波爐、離心機(jī)、全溫振蕩器、空氣浴振蕩器、水浴振蕩器和垃圾桶。

（二）分子生物模塊學(xué)習(xí)工作站

分子生物模塊學(xué)習(xí)工作站工作區(qū)分為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室主區(qū)、DNA電泳室和稱量室三個(gè)相通但隔開的區(qū)域，DNA電泳室和稱量室有門通往主工作區(qū)。主區(qū)放兩排操作臺(tái)，東臺(tái)放微量分光光度計(jì)、漩渦器和離心機(jī);西臺(tái)放水浴鍋、金屬浴和離心機(jī)。主區(qū)沿西墻放置三臺(tái)冰箱;沿北墻設(shè)水池，放制冰機(jī)，沿南墻放無(wú)菌操作臺(tái)、PCR儀。DNA電泳室門在西墻，沿北墻放凝膠成像系統(tǒng)，沿東墻放EB染缸、EB垃圾桶和紫外分析儀，沿南墻放PCR電泳儀。稱量室門在西墻，沿東側(cè)放置藥品柜和垃圾桶，沿西墻放電子天平。

（三）分離純化模塊學(xué)習(xí)工作站

分離純化模塊學(xué)習(xí)工作站工作區(qū)沿東墻放脫色搖床、電轉(zhuǎn)儀、蛋白電泳槽和水池，沿西墻放蛋白純化系統(tǒng)、冰箱和垃圾桶。

（四）生物功能測(cè)定模塊學(xué)習(xí)工作站

生物功能測(cè)定模塊學(xué)習(xí)工作站工作區(qū)沿東墻放生物顯微成像系統(tǒng)、離心機(jī)、酶標(biāo)儀、Nanodrop 2000分光光度計(jì)和紫外可見分光光度計(jì)，沿西墻放雙色紅外激光成像系統(tǒng)、細(xì)胞破碎器、水浴鍋和冰箱，沿北墻安水池，放垃圾桶，南墻放置操作臺(tái)。

（五）洗涮間和滅菌間

根據(jù)實(shí)際工作任務(wù)需要，添加了洗涮間和滅菌間。

三、模塊化學(xué)習(xí)工作站的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收

（一）代表性工作任務(wù)高產(chǎn)殼聚糖酶菌株酶基因的表達(dá)和酶的制備的多項(xiàng)微任務(wù)實(shí)施

通過(guò)在合作院校的類似實(shí)訓(xùn)室模擬實(shí)施工作任務(wù)，筆者對(duì)學(xué)習(xí)工作站的功能和合理性進(jìn)行模擬測(cè)試。菌種培養(yǎng)模塊學(xué)習(xí)工作站用于菌種的篩選、保藏和培養(yǎng);分子生物模塊學(xué)習(xí)工作站用于產(chǎn)殼聚糖酶菌株的基因鑒定、重組質(zhì)粒的建立;分離純化模塊學(xué)習(xí)工作站用于酶表達(dá)量的測(cè)定、酶的分離和純化、純化過(guò)程中表達(dá)產(chǎn)物的回收;生物功能測(cè)定模塊學(xué)習(xí)工作站用于菌種特性的鑒定、表達(dá)產(chǎn)物的酶活力檢測(cè)、重組殼聚糖酶的性質(zhì)分析。洗涮間和滅菌室用于配套完成工作任務(wù)。

（二）代表性工作任務(wù)中各微任務(wù)在未系統(tǒng)改造實(shí)訓(xùn)室和模塊學(xué)習(xí)工作站中的實(shí)施比較

對(duì)比代表性工作任務(wù)在未改造和改造后的工作站的模擬實(shí)施，分析微任務(wù)實(shí)施時(shí)學(xué)生使用場(chǎng)所情況，筆者發(fā)現(xiàn)，表達(dá)載體的構(gòu)建、分離與純化酶產(chǎn)品、測(cè)定酶產(chǎn)品活性、優(yōu)化酶產(chǎn)品發(fā)酵條件等微任務(wù)環(huán)節(jié)，學(xué)生在改造后各模塊工作站間的穿梭頻次低于未改造實(shí)訓(xùn)室，除了優(yōu)化酶產(chǎn)品發(fā)酵條件外，其他各微任務(wù)只在一個(gè)模塊化學(xué)習(xí)工作站即可完成，達(dá)到了減少污染、節(jié)約時(shí)間、提高工作效率的目的。

四、小結(jié)

經(jīng)模擬實(shí)施工作任務(wù)，分析模擬實(shí)施的適用性和合理性，我們發(fā)現(xiàn)各模塊學(xué)習(xí)工作站均能夠完成相關(guān)的微任務(wù)。改造后工作站獨(dú)立可完成更多微任務(wù)，節(jié)約工作者體力和時(shí)間，提升了工作效率。整套學(xué)習(xí)工作站依生物制藥典型工作任務(wù)的工作流程設(shè)計(jì)和分區(qū)，符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，能有效促進(jìn)學(xué)生技能的培養(yǎng)。該套學(xué)習(xí)工作站適于任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，有利于學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，有效實(shí)施工學(xué)結(jié)合一體化教學(xué)奠定了必備的教學(xué)硬件基礎(chǔ)。

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（作者單位：山東技師學(xué)院）