医科院校制药工程专业微生物学课程教学改革探索

万南微，王慧慧，陈永正

（遵义医学院，贵州 遵义 563003）

医科院校制药工程专业微生物学课程教学改革探索

万南微，王慧慧，陈永正

（遵义医学院，贵州 遵义 563003）

微生物学是一门理论性和实践性较强的专业课程，不同院校不同专业微生物学课程教学的侧重点不同，因此教学方式也存在差异。针对医科院校制药工程专业培养目标，本文从教学内容组织、教学方式及科研反哺教学3个方面，对微生物学课程教学进行改革和探索，取得了一定成效。

微生物学；教学改革；医科院校；制药工程专业

微生物学是一门基础性和应用性较强的学科，被广泛应用于医药、农业、食品、环境、能源以及材料等不同领域。目前，很多大学的不同专业（如生物工程、食品工程、环境工程等）开设了微生物学课程，而不同类型的学校该课程教学侧重点存在差异。例如，工科院校以工业生产应用为主，面向食品工程、生物工程、环境工程等专业，注重培养学生应用能力和创业能力[1]；农业院校微生物学课程面向植物生产类与资源环境类专业，注重培养学生实践和创新能力[2]；师范院校微生物学课程面向中学教育，注重培养师范生探究式教学意识和能力[3]；医科院校微生物学课程主要面向临床医学和医学检验等专业，注重使学生掌握医学微生物基础理论[4]。遵义医学院是一所老牌医科大学，办学早期就开设了微生物学课程，并且涌现出许多优秀的微生物学家，例如伍律教授和魏曦教授。随着学校的建设与发展，遵义医学院以创办“多学科协调发展的高水平医科大学”为目标，开设了以制药工程专业为代表的多个工科专业。

制药工程专业是一个需要多个学科知识支撑的专业，学生除了学习制药工程学、工程制图和化工原理等工程学方面的知识外，还需要掌握化学制药、生物制药与中药制药等药物生产工艺学知识。遵义医学院药学院开设的制药工程专业培养目标是“能够从事制药工艺研发、药物生产和质量控制等工作的高素质应用型人才”。微生物学课程作为本专业的一门专业基础课程，主要介绍生物制药方面的知识。本专业在医科院校开设且是工科类专业，因此在微生物学课程教学方面与医学相关专业必然存在一定差异。本文结合学校办学定位和本专业培养目标，对微生物学课程教学进行了改革探索，并总结了几点心得体会。

1 教学内容组织方面的改革

当今社会，科学研究的迅猛发展使人们步入了“信息爆炸”时代，各类学科的数据信息量极速增加，其教学方式随之发生改革[5，6]。随着分子生物学和基因工程等的发展，微生物学的研究领域愈来愈广，研究成果愈来愈多。随之而来的是教学内容猛增，传统“填鸭式”教学使学生学习任务加重，所学知识多而不成系统。为了减轻学生学习负担，同时使其高效掌握与本专业相关的微生物学知识，制药工程教研室尝试进行教学内容组织方面的改革。

本专业微生物学课程总学时为36学时，其中理论18学时，实验18学时。首先，从总学时分配来看，实验与理论学时相当，体现了本课程非常注重学生实践能力培养。微生物学是一门实践性很强的学科，这是因为微生物是非常微小的生物，必须借助专业设备才能对其进行观察及研究。例如，我们常说“饭前要洗手，因为手上有很多细菌”，但是看不到细菌存在，只有用专业设备将手上的微生物进行放大和描绘后，才能观察到它们。因此，增加实验学时可以提高学生对微生物的认识和对微生物学课程的兴趣。

理论教学仅有18学时，要利用有限的学时，结合微生物在生物制药方面的应用，给学生讲授系统的微生物学知识，就需要精心设计教学内容。因为本专业其他课程未涉及微生物相关知识，因此课堂讲授既要包含一定的微生物学理论知识，也要包含一定的实践应用知识。课堂讲授以教材为依托，经过教研室商讨后，我们选用周德庆主编的《微生物学教程》（3版）作为教材。这一经典教材以基础理论知识为主，穿插微生物应用相关知识，内容精炼而丰富。教材共10章内容，其中第八章“微生物的生态”和第九章“传染与免疫”与生物制药应用关联性不大，因此未编入教学大纲，第三章“病毒和亚病毒因子”只作简单介绍，突出讲授噬菌体对发酵工业的危害。

需要说明的是，“绪论”部分是教学重点，既要使学生明确课程学习目的，又要涵盖整个课程的主要内容和中心思想。精彩丰富的“绪论”可以提高学生学习兴趣，激发主观能动性，从而提高学习效率。简单地说，通过“绪论”学习，学生要认识到“学好微生物学这门课程可以在制药行业有一番作为”。因此，“绪论”部分讲授未参考教材安排，而是根据学生兴趣（通过课前调研了解），以微生物在药物生产中的应用为主线，通过介绍生物发酵制药和生物催化制药实例，阐述学习这门课程的意义及重要性。例如，生物发酵制药列举了青霉素发酵的发现和发酵生产应用的案例，生物催化制药列举了笔者研究的卤醇脱卤酶合成阿托伐他汀钙（降血脂药物）中间体应用的案例[7]。

由于客观条件限制，实验教学只涉及培养基的制备、菌种的分离及鉴定等，缺乏工程应用实践，对于制药工程专业学生培养来说是不全面的，因此需要进一步改革和完善。2016年高校本科评估工作的开展促进了我校工程实验条件的改善，一个投资上千万的校内“工程中心”项目开始规划建设。借助此平台实验室将配置一个100 L的全自动发酵罐和一个500 L的反应釜，为后续开展微生物发酵制药实验和生物催化制药实验提供良好平台。

2 教学方式的改进

2.1 以制药应用为导向的教学

工学专业微生物学课程强调微生物的应用，因此在课程教授过程中要体现微生物在制药工程的应用。在教学中，我们以教学大纲编排的内容为主线，尝试以制药应用为导向的教学方式。简单地说，在讲授知识点时尽量将相关微生物制药应用或潜在的应用穿插进来。例如，在讲授糖酵解时列举了微生物代谢调控合成甲硫氨酸的应用[8]，在讲授自养微生物C O2的固定4种途径时，列举了《科学》杂志近期发表的体外固定C O2应用相关文献[9]。将知识点与应用和研究前沿相结合，不仅可以加深学生对知识点的记忆，同时对科学难题的思考还可以开发学生思维，培养创新能力。

2.2 学科知识交叉

微生物学是一门学科知识交叉性很强的课程，由于各专业培养方案不同，课程设置也存在差异。很多专业开设了微生物学课程，但未开设其他相辅的课程。例如我校制药工程专业未开设分子生物学课程，而微生物学的很多知识都需要分子生物学作支撑。因此，在授课过程中一定要适当讲解交叉学科知识，帮助学生理解记忆，不能一味灌输教材内容。在制药工程专业微生物学课程教学过程中，笔者觉得穿插讲授以下两方面知识有助于提高学生学习效果。

2.2.1 分子生物学知识 微生物学研究已经从细胞水平进入分子水平，因此，很多微生物学知识需要借助分子生物学知识来理解。例如，在讲授原核生物基因调控系统知识点时，学生对其没有任何概念，很难理解。这时联系分子生物学中的乳糖操纵子知识，并结合教师的研究课题，讲解基因调控的过程及其在表达外源蛋白（如生物催化剂）中的应用。在讲授遗传和基因突变知识点时，适当补充基因复制、转录与翻译知识。分子生物学知识的引入，使得一些微生物学知识更加具体、形象。

2.2.2 生物信息知识 随着微生物学数据的急剧增加，教材涉及的内容广泛但不具体，很多内容只是列举一些具有代表性的，而未包括其他特殊的案例。此外，单纯让学生记忆教材上的知识点，不但容易遗忘，而且在实践中遇到类似应用时往往束手无策。这就需要学生掌握可以快速补充知识的方法，能快速获得解决问题的对策。例如，在讲授第五章“微生物的新陈代谢”内容时，涉及较多的代谢途径，课堂上详细讲解但不要求学生记忆。在本章内容结束前，留出15～20分钟时间来讲授寻找其他代谢途径的方法和策略。笔者会重点介绍K EGG P A T HW A Y数据库，通过课堂操作演示和课后练习使学生学到更多的代谢途径知识，在工作中解决实际问题。在讲授遗传基因和密码子时，通过列出编码20种氨基酸的所有密码子，并提供一段2163 b p的基因序列，让学生快速将其翻译成对应的氨基酸序列。学生分工合作，有的学生写出了三十多个对应的氨基酸，学生认为即使完全记住对应的密码子，也很难准确翻译一段基因序列。这时给学生提供一个序列处理在线工具包（S M S），可以进行序列的翻译、反补、酶切位点的寻找和蛋白质分子量计算等项目，极大地提高了学习效率与准确性。学生接触这些生物信息学知识和软件后，在遇到实际问题时可以自主解决，对科学素养培养极其有益。

2.3 引入PBL教学方法

PBL教学是一种以问题为导向的教学方法，近几年在很多课程教学中得到了较好的应用，在微生物学课程教学中也可引入PBL教学方法[10]。很多教师采取的方式是给学生布置一个专题，要求其课后查阅资料，并以PP T形式汇报，进行课堂专题讨论。然而，在实际实施过程中往往效果不佳，这是因为PP T汇报时间较长，因而只有少数学生参与进来，多数学生为了完成任务直接从网络上寻找资料，而未自己思考。这种方式不但耽误了教学时间，而且学生也得不到很好的锻炼。为了提高PBL教学效果，在授课过程中尝试以小组辩论方式代替PP T演示。对于一个问题设置两个或多个命题，每位学生课前准备相关材料，课堂上讲述对问题的见解并进行辩论。例如，在学习第七章“微生物的遗传变异和育种”时，课前我们安排了一个有趣的辩论话题——“先有鸡还是先有鸡蛋”，通过辩论学生理解了遗传和变异的关系，再学习微生物遗传变异知识时会有较好的效果。

3 科研反哺教学

微生物学是一门实践性很强的课程，除了实验教学外，科学研究也是提升学生实践能力的一个重要途径。很多学校开放实验室，积极支持学生开展自主性科研活动。由于学生学习任务繁重以及社团活动多，单独开展实验项目可能会增加其学习负担。为了让学生课后更加自由轻松地提高实践能力，我们开放科研实验室，以研究生的研究课题为小方向，让学生根据自己的兴趣，以小组形式参与研究生的课题研究。一方面，学生实验时间比较自由可控，同时有研究生指导，学习效果更好；另一方面，他们的加入也促进了研究生课题的开展。对于那些研究兴趣强烈、具有较强实践能力的学生，我们作为指导教师鼓励其积极申报大学生创新实验项目。

我们的科学研究项目有些是和企业合作的，在一些项目进入中试和生产阶段后，如果时间适宜，也会根据学生兴趣安排其进入企业参观学习，了解微生物在制药企业的应用，这对他们的就业会有很大帮助。微生物学课程学习效果不仅体现在考核成绩上，更体现在学生毕业后从事微生物制药相关工作时的解决实际问题能力和创新能力上，而这些能力的培养需要更多的科学研究。

4 结语

社会在快速进步，微生物学课程教学方法也要根据实际进行改革。本文是笔者对医科院校制药工程专业微生物学课程教学改革的几点心得体会，主要涉及教学内容的组织、教学方式和科研反哺教学方面。由于笔者自身能力的限制，有些观点的论述欠佳，在后期微生物学课程教学过程中将继续潜心研究，不断尝试，进一步提高微生物学课程教学效果和自身教学水平。

[1]裘娟萍，余志良，张正波．工科微生物学教学中注重培养学生的创业能力[J]．微生物学通报，2011，38（2）：261-263．

[2]廖德聪，陈强，张小平，等．农业院校微生物学课程教学改革与实践[J]．微生物学通报，2013，40（7）：1266-1271．

[3]韦伟，胡尚勤，郭霞．高师院校微生物学课程探究式教学实践与思考[J]．微生物学通报，2016，43（1）：217-221．

[4]何平，陈洪，张湘燕，等．临床医学八年制医学微生物教学改革的探索与体会[J]．微生物学通报，2008，35（8）：1319-1321．

[5]陶涛，李俊，陈敏东．大数据时代精细化学品化学课程的教学改革与创新[J]．大学化学，2016，31（9）：38-42．

[6]朱建平，李秋雅．大数据对大学教学的影响[J]．中国大学教学，2014（9）：41-44．

[7]Wan NW，Liu ZQ，Huang K，et al．Shen YC．Synthesis of ethyl（R）-4-cyano-3-hydroxybutyrate in high concentration using a novel halohydrin dehalogenase HHDH-PL from Parvibaculum lavamentivorans DS-1[J]．Rsc advance，2014（4）：64027-64031

[8]Kromer J，Wittmann C，Schroder H，et al．Metabolic pathway analysis for rational design of L-methionine production by Escherichia coli and Corynebacterium glutamicum[J]．Metablic engineering，2006，8（4）：353-369．

[9]Schwander T，Borzyskowski LSV，Burgener S，et al．A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro[J]．Science，2016，354（6314）：900-904．

[10]郭润芳，于宏伟，韩军，等．以现代教育观念为核心积极开展微生物学教学改革与实践[J]．微生物学通报，2010，37（1）：119-122．

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1671-1246（2017）19-0061-03