生物制药专业细胞工程实验教学改革探索*

陈坤　玄红专　李士侠　张占阁　姜俊云　陈芳（、聊城大学 药学院，山东 聊城 5000　、聊城大学 生命科学学院，山东 聊城 5000　、枣庄科技职业学院，山东 枣庄 77500　、山东科兴生物制品有限公司，山东 济南 5000）



生物制药专业细胞工程实验教学改革探索*

陈坤1玄红专2李士侠3张占阁4姜俊云1陈芳1
（1、聊城大学 药学院，山东 聊城 2520002、聊城大学 生命科学学院，山东 聊城 2520003、枣庄科技职业学院，山东 枣庄 2775004、山东科兴生物制品有限公司，山东 济南 250200）

摘要：细胞工程实验是生物制药专业学生的实践性较强的一门专业必修课程。本课程拟采用引导式实验教学模式，构建集基础实验和综合提高实验、自主设计实验、开放性实验和工业实践性实验四位一体的多层次多模块实验课程体系，以提高学生学习兴趣，培养其独立科研能力。

关键词：细胞工程实验；教学改革；工程理念

细胞工程是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞结构和内含物，以改变生物的结构和功能，即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术［1］。动物、植物和微生物细胞是生物药物的最基本源泉，其中动物细胞适合生产真核表达的蛋白药物或亚单位疫苗以及单克隆抗体等，植物细胞工程能生产以萜类、黄酮类和生物碱为代表的次生代谢药物，微生物细胞工程则主要生产多种抗生素。

细胞工程实验课程是生物制药专业应用型人才培养体系的重要组成部分，对于生物制药专业学生更好的理解和运用细胞工程理论课知识，结合生物制药工艺学常识，认知和实践细胞及组织培养技术方法，洞悉生物药物的产生过程，具有重要意义。

一、细胞工程实验教学基本指导思想

（一）构建多层次多模块实验课程体系

基础性实验、综合性实验、设计型实验和开放性实验以及工业实践型实验相结合，以努力提高学生实践能力为根本原则，构建集基础实验、综合提高实验、自主设计实验和工业实践实验四位一体的工科实验教学模式。

在各教学模块中，根据相关知识体系的逻辑关系，设置基础性实验项目以培养基本实验技能，安排常规药物研发涉及的细胞操作相关综合性实验项目，构建自主设计创新性实验项目以提高独立分析和解决问题的能力，最后规划工业实践型实验以便让学生直观体验，如此，循序渐进的完成整个实验课程项目体系的构建。在精选上述四种类型实验的基础上，优化了课程结构，实验教学改革的顺利实施使得知识体系和教学内容完成双向重构。

（二）坚持实验教学和专业培养方向的密切统一

本校生物制药专业的培养方案中要求，培养熟练掌握生物制药工程和技术的基本原理和基本技能，能够从事生物药物、重组蛋白药物、生物制品、抗体药物等领域研制、生产与工艺设计、技术创新、质量控制和生产管理以及生物医药所涉及的保健品、医药相关产品的生产与应用等工作的复合型、应用型工程技术人才。为适应专业人才培养需要，本课程将以塑造学生生物制药基本技能和独立科研能力为目标，围绕动物植物和微生物细胞培养开展药物生产相关技术和原理方面的全面教学。

（三）实行引导式实验教学，突出学生主体地位

传统实验教学中，学生多按部就班地依照实验讲义或教师板书进行机械式的操作，以跑龙套者自居的心态使得实验课程很难达到专业培养方案要求和教学目标的预期。往往是教师讲得越细致、操作步骤交待的越明确，教学效果或学生的锻炼水平越差。为此，我们根据实验项目设置特点，在实验课堂中只讲授实验要素，引导学生发挥主观能动性，不得不自己去动脑筋解决实验中面临的一些问题。同时，教师适时对随时出现的操作不规范等具体问题加以提醒和纠正，使得实验得以顺利进行。通过引导式实验教学，学生在实验中的主体地位得以体现，基本实验素养得到锻炼，同时养成了积极主动思考问题的良好实验习惯。

二、细胞工程实验教学改革方案

传统细胞工程实验教学内容比较单一，实用性较差，尤其是和工业实践明显脱节。此外，实验教材的构架不能体现细胞工程对制药专业学生培养的具体需求。为使得细胞工程实验教学更加贴合生物制药专业培养目标，本教研室进行如下教学改革探索。

（一）建立基础性实验与综合性实验相结合的课程构架

基础性实验为细胞工程基础实验技术，包括：（1）动物、植物和微生物细胞基本培养技术；（2）肿瘤细胞培养技术；（3）细胞增殖活力鉴定技术；（4）细胞保存和复苏技术；（5）烟草等植物的组织培养技术；（6）动物细胞原生质体融合；（7）微生物纯种分离技术等。基础性实验教学的目标是让学生全面接触并熟练掌握细胞工程的基本技术环节。在此基础上，课程开设综合性实验项目，主要有：（1）各种动物细胞的制备及其原代培养；（2）微生物细胞融合；（3）胡萝卜愈伤组织的诱导与增殖或月季组织培养。通过综合性实验的开设，使学生的动手能力得到进一步提高，并且建立各种操作技术之间的关联衔接，增强了对科研的兴趣，为独立进行简单技术操作奠定了基础［2，3］。

（二）增设自主设计实验，培养学生独立科研能力

基础性实验一般都具有明确的实验步骤，技术项目比较单一，所用设备和药品数量有限，实验过程也往往耗时较短。学生毕业后面临的科研或生产岗位的具体工作却具有不同程度的复杂性。为使其独立科研能力得到有效训练，本课程设置自主设计实验。细胞工程实验课程设置的自主性实验范围有：（1）各种药物对肿瘤细胞增殖的影响；（2）基因工程菌生产药物；（3）小鼠胚胎干细胞的分离培养及体外诱导分化；（4）单克隆抗体制备［4］。

此类实验项目需要学生以小组为单位，自行完成具体实验设计方案，并强调方案细节，与教师讨论达成一致后实施。实验实施过程中，实验室尽可能创造有利的设备和材料条件保障项目得以顺畅进行。自主设计实验的开展，极大促进了学生思维观念的转换，更加突出了其主体地位，同时有助于塑造其科研协作精神和勇于探索的科研品质。

（三）创立与科研相关的开放性实验，培养学生实验兴趣

为塑造学生的创新思维和创新能力，培养学生科研兴趣，本教研室鼓励学生申请直接进入相关实验室参与教师的科研性实验活动［5］。比如，本学院部分教师从事药物作用于肿瘤细胞的基因表达调控研究，学生可以组建兴趣小组申请进实验室，在教师指导下查阅文献，渐次发展到独立完成具体实验操作阶段。在此过程中，学生逐渐形成透过实验现象看本质的认知升华，同时培养获得发现规律进而解决问题的能力。深化书本以及课堂实验教学内容的同时，也为今后的独立科研工作奠定了基础。

（四）努力探索与工业生产相结合的实验教学模式

本课程作为生物制药专业学生的必修课程，旨在塑造学生的细胞工程相关的技术能力，最终为生产或科研服务。本教研室和实习单位接洽，在企业车间完成部分实验教学。例如，我们与山东科兴生物制品有限公司联合建立了本科生校企联合培养基地。学生可以在企业现场学习利用大肠杆菌基因工程菌生产重组人粒细胞刺激因子G-CSF和转瓶培养CHO细胞生产重组人促红细胞生成素rhEPO的技术工艺，同时可以进行生产操作。现场生产教学使得学生更加深入体会到细胞工程课程及实验的重要意义，同时对于提升他们的专业兴趣和学习积极性大有裨益。

（五）科学规范实验考核体系，践行师生互评

传统实验考核注重形式，多以实验结果或结论作为主要成绩评价标准。本课程考核以“重过程、轻结果”为基本原则，采用多元考核体系对实验效果进行评价［6］。对于本科生基础性实验课程，笔者始终坚持学生对实验过程和原理的掌握，重于完美实验结果的获得。在考核过程中，我们重点突出端正的实验态度、实验原理的理解程度以及核心实验步骤的操作规范化，主要内容包括考勤、课堂操作环节、理论考试、实验操作考试以及实验报告等。同时，教学相长，实行师生互评，让学生对实验教学内容和教学方法等主要技术环节进行反馈，以便不断提高实验教学水平。学生对实验教学评价的具体形式可以灵活多样，比如师生座谈会、问卷调查或个别谈话等。

三、展望

创新和创业人才培养是国家对人才培养的核心发展战略的需要，是当今高等教育的重大任务。实验教学具有其自己的特点，其改革和探索是一项复杂的系统工程。作为生物制药专业的应用型课程，细胞工程实验在专业人才培养体系中占有举足轻重的地位。随着生物医药事业的发展，细胞工程的研究领域将不断拓展和深入，其实验教学改革必将在我国生命科学和医药领域高素质人才培养中发挥越来越重要的作用。

参考文献

［1］王永飞，马三梅，李宏业.细胞工程［M］.科学出版社，2014.

［2］张铭.细胞工程实验［M］.高等教育出版社，2010.

［3］钱洁，房健民.细胞工程实验指导［M］.清华大学出版社，2014.

［4］王杰，艾凤伟，任瑾，等.临床药学专业本科实验教学改革［J］.药学教育，2015，31（3）：61-64.

［5］张翮，鲁莹，邹豪，等.药剂学实验教学改革与创新［J］.西北医学教育，2010，18（5）：999-1001.

［6］刘清波，黄红梅，陈智勇，等.细胞工程实验教学改革探讨［J］.现代农业科技，2016：332-334.

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）13-0130-02

*基金项目：聊城大学教改项目（编号：311161524）

作者简介：陈坤（1978-），男，山东聊城人，讲师，专业方向：生物制药。

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