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(jī)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(shí)理論基礎(chǔ)以及較強(qiáng)動(dòng)手能力的應(yīng)用型生物技術(shù)專業(yè)人才。然而在實(shí)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(shí)的飛速發(fā)展，部分內(nèi)容已經(jīng)過時(shí)，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(dòng)性差、課堂教學(xué)氣氛不活躍以及教學(xué)評價(jià)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(yàn)的深刻總結(jié)的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)校新時(shí)期醫(yī)學(xué)院校人才培養(yǎng)要求，我們從教學(xué)的各個(gè)方面及維度著手，對現(xiàn)有的課程教學(xué)體系進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，增強(qiáng)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(jì)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(gè)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(shí)、運(yùn)用所具備的生物工程等知識(shí)技能能夠獲得生物活性物質(zhì)發(fā)酵母液并設(shè)計(jì)其分離純化實(shí)驗(yàn)。由于此課程目前的開課形式為小班教學(xué)，教學(xué)課時(shí)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(jì)的時(shí)候既要考慮到該門課程內(nèi)容的完整性、連貫性，同時(shí)還要兼顧理論知識(shí)深度和廣度，將理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(gè)部分：理論知識(shí)部分、實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)內(nèi)容，同時(shí)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(shí)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(shí)和技術(shù)方法進(jìn)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(dòng)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(jì)的完整性。在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)為核心主線設(shè)計(jì)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(gè)實(shí)驗(yàn)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(jìn)一步分離純化螺旋霉素，通過這樣一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將前期所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐操作有機(jī)的貫穿起來，既復(fù)習(xí)了前面所學(xué)理論知識(shí)，又強(qiáng)調(diào)了整個(gè)課程內(nèi)容知識(shí)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(gè)上下游工藝路線。此外，在本門課程前期的理論知識(shí)的講授中，會(huì)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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)，提高學(xué)習(xí)的自主能動(dòng)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(gè)切入點(diǎn)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(shí)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(shí)部分特別是分離純化設(shè)備原理的講解的時(shí)候授課教員一般多采用講授法，講授法的優(yōu)點(diǎn)是教師容易控制教學(xué)進(jìn)程，而且能夠使學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)獲得大量系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)。但是在實(shí)際教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)的講授法特別是注入式講授法強(qiáng)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(shí)又比較抽象枯燥，晦澀難懂，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“教師滿堂灌、學(xué)生被動(dòng)聽”的局面，因此造成教學(xué)效果差，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)在課件中要加入直觀演示法相關(guān)元素，運(yùn)用動(dòng)態(tài)視頻或動(dòng)畫形式來抓住學(xué)生的眼球、并展開相應(yīng)的討論來帶動(dòng)學(xué)生的積極性，增加課堂的互動(dòng)。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(shí)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(shí)和工藝生產(chǎn)的活動(dòng)的理解，取得很好的教學(xué)效果。此外，在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理、親身教學(xué)示范實(shí)驗(yàn)操作并適當(dāng)引出問題來吸引學(xué)生一起討論，可以擴(kuò)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(jià)手段更加多元化

教學(xué)評價(jià)是依據(jù)教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)過程及結(jié)果進(jìn)行價(jià)值判斷并為教學(xué)決策服務(wù)的活動(dòng)，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(jià)。在教學(xué)的過程中，除了高質(zhì)量的教學(xué)活動(dòng)之外，高效的評價(jià)體系的建立同樣非常重要。有效地課程評價(jià)體系可以檢驗(yàn)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(shí)的掌握程度，同樣也是對教師教學(xué)能力的一種檢驗(yàn)和教學(xué)行為的監(jiān)督。本課程的教學(xué)評價(jià)主要集中體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：對教師教學(xué)工作（教學(xué)設(shè)計(jì)、組織、實(shí)施等）的評價(jià)以及對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價(jià)（考試與測驗(yàn)）。其中對教師教學(xué)工作的評價(jià)由兩個(gè)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(jī)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(dòng)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(shí)施等情況進(jìn)行綜合打分。此外，我們也會(huì)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(dòng)質(zhì)量的好壞。對于教師來說，有效的教學(xué)平價(jià)可以使其看到自身教學(xué)存在的問題，從而加以改進(jìn)，提升教學(xué)效率。當(dāng)然以上的評價(jià)方式可能會(huì)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(dòng)的評價(jià)起到積極的作用還是會(huì)更多一些。在學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價(jià)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(gè)部分，即理論考試（60%）、實(shí)驗(yàn)操作（20%）及平時(shí)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(gè)假象，即除了考試之外，其他的事情都不重要，長期下來會(huì)形成眼高手低結(jié)果，對個(gè)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(shí)成績，主要根據(jù)平時(shí)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(dòng)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(tái)給大家分享匯報(bào)。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(diǎn)，并對自我的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效率進(jìn)行判斷，也有利于引導(dǎo)學(xué)生形成有效地自我評價(jià)?？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(duì)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(shí)的更新迭代，但是實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)條件的建設(shè)明顯跟不上節(jié)奏。目前實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)場地已嚴(yán)重老化，配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備也面臨報(bào)廢淘汰風(fēng)險(xiǎn)。針對這一情況，學(xué)校近年來在深化轉(zhuǎn)型發(fā)展的同時(shí)也全面考慮到了上述普遍存在的狀況，屆時(shí)實(shí)驗(yàn)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(shí)的接觸到先進(jìn)的儀器設(shè)備，為障實(shí)驗(yàn)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(shí)也包括了對教學(xué)隊(duì)伍力量的培養(yǎng)。近年來，我們在主抓教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)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(shí)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(dòng)，加速了年輕教員的成長。目前，教學(xué)隊(duì)伍成員全部具有研究生學(xué)歷，教師的教學(xué)知識(shí)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(jí)教員稱號(hào)，師資隊(duì)伍建設(shè)取得了明顯的成效。