制药工艺学探究式教学方法初探

韩增胜+栗坤+李健+张雯

摘要：本文针对燕山大学生物制药工艺学教改实践中出现的一些问题，积极进行了探究式教学尝试，并进行了总结分析，成功地完成了对学生知识的传授，老师的“教”与学生的“学”在互动中实现了有机结合，不但明显激发了学生的学习兴趣，提高了出勤率，而且极大地增进了师生交流，融洽了师生关系，形成了良性循环；极大地提高了学生的学习积极性，并取得了良好的教学效果，提高了教学水平和教学质量，为培养学生自主学习能力打下了良好的基础。

关键词：生物制药工艺学；教学方法；探究式教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）44-0147-03

生物制药工艺学（Biopharmaceutical Process）是生物药物研究、开发和生产的一门综合性应用技术科学。随着生物科学和工程技术的快速发展以及人类疾病发生的日益多样性，使得药品的研究、开发和生产显得极为迫切，进而催生生物制药自身的快速发展，并迅速朝向更加科学化、系统化和专业化方面迈进。伴随药物的种类、数量愈加丰富，制药业的巨大社会效益和经济效益凸显，逐渐成为高风险、高投入和高收益的行业。而在同时，我们也应当看到，生物制药对新药的研制、开发、制药工业技术改造以及制药工业结构调整均产生了重大影响。燕山大学环境与化学工程学院生物技术与工程系生物制药专业为本科生开设《生物制药工艺学》十余年来，积极探索教学方法和教改路径，取得了显著的成效。为此，本文就近几年《生物制药工艺学》教学改革的实践，谈谈探究式教学方法的一些具体应用，以期为逐步落实以人为本的本科教学改革工作有所启发。

一、互换觉色，以人为本

长期以来，困扰老师们的一个问题：为什么学生不愿意来上课？当然原因比较多，但笔者认为，学生们前来上课，大多数都只是一味聆听，久而久之，学生们的思维模式变得越来越“懒”，也就是学生们变得对讲授者的依赖性很强。在这种情况下，学生很容易逃课或者上课走神。而探究式教学与传统的教学方法的最大不同便是，它能够最大程度提高学生自身的学习积极性，不但可以充分吸引学生的眼球，而且诱使学生身临其境，不自觉地融入主动学习的具体过程；其指导思想是在老师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律。当然，说起来容易做起来难，互换角色，实际操作起来不是那么简单。首先，必须事先设计详细周密的教学方案，并严格执行。其次，要根据教学计划的要求，依照教学大纲内容，将课程内容模块化，经典理论和具体实例棱角分明，使学生能很明确地抓住主线。最后，要善于总结分析，哪怕一次简简单单的课堂改革，均需要不断思考，收集来自学生的反馈信息，及时对修正问题，再反复实践。比如，我们在讲授“多肽和蛋白质类药物的生产”这一章节内容时，采用教师指导下的学生自主研究学习探索。首先，安排学生提前预习准备相关理论内容的学习，对学生进行预设题目：如何设计及实施特定某一生物多肽及蛋白质的制备工艺？然后，在老师的指导下，由学生自行设计实施方案。主要包括基因的克隆，如GST（谷胱甘肽转移酶）基因，引导学生思考为何要选这个基因；宿主菌的选择，大肠杆菌BL21细胞，对学生提出问题——选择其他的细菌可以吗；载体的选择与构建，等等。在整个过程中，均由学生主导，而由老师负责主持参与学生对设计的讨论及可行性论证，并不断修订；根据每一组设计的实施方案，讨论决定最佳的实施方式；在条件允许的情况下，在主讲老师带领下由学生在实验室操作实际具体的重组蛋白质（如GST蛋白质）的制备；在具体操作的过程中，老师实时监测学生的实验进展及动态变化，并及时引导学生发现和提出问题，分析解决实际操作问题；比如，引导学生思考在实验时都需要准备什么材料，哪些材料是必须的，哪些是可有可无的。主讲老师可以列出所有可能用到的试剂耗材清单，供学生自主选择。比如，包括试剂及实验材料准备：所需试剂溶液和各种缓冲液，细菌培养基准备，质粒载体的碱法小提质粒溶液准备，IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）等。所需仪器设备和耗材，如超净工作台、细菌培养箱、水浴摇床、台式高速离心机、高压灭菌器、真空干燥箱、超声波破碎仪、分光光度计、玻璃管、三角瓶、离心管、移液枪枪头、一次性手套等耗材。在具体实施过程中，教师也不是不用干预，而是应对学生进行适当的理性指导，如在载体构建中，需引导学生了解含有GST基因的表达载体pGST的构建原理及策略，重组载体导入宿主细胞BL21，GST在原核细胞中的高效诱导表达生产；GST蛋白质的鉴定与分析。最后由学生总结实验结果，汇集课程实验结果图片，分析每一个数据出现的原因及相应的评价，使学生掌握在蛋白质药物生产实验中的使用技巧。对实验过程中的每一步结果都要分析其中缘由，再逐一对照书本中相关的制药工艺技术原理，针对特定问题，引发大家讨论和思考，并对同学们提出一些建议，比如进一步的参阅文献和资料以便获得更多的理论知识。

当然，在教学改革的具体实施时，上述教学实例在具体操作过程中需要一些实验经费的支撑。如若条件不允许，也可以进行“纸上谈兵”式的实施。我们在实践中也经常结合书本理论与案例，设计与论证大量的小课题，具体可由主讲老师主持，也可以由学生代表主持，老师在一旁指导；整个实施策略均是由学生在学习过程中占主导地位，而主讲老师在整个过程只是旁观者及参与者，这些教学实践也都取得了良好的教学效果。总之，生物制药工艺学是门实践性很强的课程，在教学实施中既要注意学生实验技能的训练，又要关注学生创新能力的培养。激发学生的求知欲望，培养学生自我发现问题与解决问题的能力，养成独立自主学习的良好习惯。

二、引进一线员工，理论联系实际

生物药物具有明显优于传统化学药物的特点，如可高效特异地针对某个疾病，使用剂量小，副作用几乎没有。为此，国外各政府及企业研究人员在生物药物的开发方面投入了大量的资金及人力进行生物药物制备，加之该门课程在市场上的应用潜力，所以，国内外在制药工艺学课程的教学均十分重视其理论与实践的结合。在国内，中国药科大学自1979年创办生物制药专业，在生物制药工艺学教学探索中开创科研促进教学模范，建成国家级生物制药精品课程；而合肥工业大学医学工程学院制药工程采用企业名工进入课堂传授工艺技巧的灵活多样的教学方法，使学生在实践中掌握了生物制药工艺的原理和方法。endprint

由于《制药工艺学》在我校是专业课，学习之前已有学科基础课垫底，加之有教学实践课《认知实习》，学生们已对制药企业及其设备生产线有了初步的感官认识。我们结合秦皇岛市当地实际情况，在讲授课堂中引入当地制药企业的一线员工，使学生真实感受与聆听来自制药企业的一线人员的心声，激发学生的学习动力及兴趣。学生们均反映，通过与一线企业员工交流学习，学到了书本上看不到的知识，收获很大。现代制药企业分工越来越细，在制药理论方面其实很单纯，特别是针对某一类药物的生产。但同时，企业所要求的往往很现实，常常在理论上难以突破，需要不断整合理论与实践的磨合。另外，在制药企业生产淡季，可带领学生参观制药企业生产线，进一步增加学生对企业制药生产线的感官认识，使学生对所学理论的必要性和紧迫性认识更加深刻，也可以使学生在毕业后找工作提前有了心理准备，增强学生的自信心。在理论讲授方面，制作立体生动的制药工艺课件加深学生对经典理论的认识。采用多媒体技术和生物信息学资源，结合制药工艺课程的特点，基于经典的制药理论原理，结合最新的制药研究进展信息，包括图片与视频，制作适合生物技术制药的课件，满足学生对工艺原理的感官认识，同时加深对抽象理论的理解。通过教研组对生物制药工艺特色教材建设与实践讨论，不断提高授课老师的理论讲授水平，筛选最优的、适合学生学习的教材。比如，针对目前生物药物发展概况及未来需求，增添企业一线师傅的经验等实践环节，编写偏重于理论与实践结合的应用型实例。既注重理论原理，又具有较强的操作性。目前，生物制药飞速发展，同时面临教育教学手段多种多样，如何利用现有的教学实际，使学生自主、有效地学习，是摆在我们每一位教育工作者面前的基本问题。这篇论文针对燕山大学生物制药工艺学教改实践中出现的一些问题，进行了积极探究式尝试教学，并且进行了总结分析研究，成功地完成了对学生知识的传授和教学，老师的“教”与学生的“学”在互动中实现了有机结合，不但明显激发了学生的学习兴趣，提高了出勤率，而且极大地增进了师生交流，融洽了师生关系，形成了良性循环。我们在平时教学中通过上述教学改革和实践，以期对生物制药人才的培养和制药学科的发展起到一定的理论借鉴与参考。笔者相信，随着制药工艺学理论教学水平的不断提高，它必将为我国生物制药工业的发展以及我国生物制药工业的现代化起到积极推动作用。

总而言之，要想提高教育教学的培养质量，我们教师必须想法设法激发学生的学习兴趣和积极性。要打破我们传统的以“课堂为中心，以教师为中心，以教材为中心”的传统教育教学方式和方法，要不断扩大学生学习过程中的自主权与选择权。在制药工艺学教学实践中，还要积极引入制药企业经验丰富的师傅到现场讲授，帮助学生毕业后尽快进入工作角色，彻底打消某些学生“读书无用”的消极论调和想法。同时，可以将主讲老师的科研项目中关键制药技术环节和课堂课程内容紧密衔接，采用启发式教学，可极大地激发学生的创新兴趣，科研上的进步和企业中的新问题的提出也为一线教师进一步提升教学水平和课程知识体系内容的创新提供了有力的保障。我们完全有信心，制药工艺学理论教育教学水平的逐渐提升和完善，必将为我们国家的生物制药工业发展起到推动作用。

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基金项目：燕山大学教改项目（JG201217；RXK2014007）资助

作者简介：韩增胜（1977-），男，陕西富平人，博士，副教授，工作单位：燕山大学环境与化学工程学院，主要从事生物制药教学与科研工作。endprint