生物制药设备与分离纯化技术教学改革初探

廖 俊 高 云 张建鹏 卢小玲 王梁华

（海军军医大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室 上海 200433）

生物制药设备与分离纯化技术是我校为生物技术专业本科生开设的一门基础课程，作为现代生物制药的核心技术，它涉及有机化学、生物化学、分析化学、现代生物发酵工程、基因工程技术及化学工程技术等多种学科的交叉融合。该课程是以我校的医学院校为背景，旨在培养具备扎实理论基础以及较强动手能力的应用型生物技术专业人才。然而在实际的教学过程中我们发现，前期所规划的部分教学内容已经跟不上现代生物制药设备及分离纯化技术学科知识的飞速发展，部分内容已经过时，制定的相应教学目标也已经不能满足当下学校对于培养高素质应用型生物技术专业人才需求。此外在教学过程中反映出来的学生自主学习能动性差、课堂教学气氛不活跃以及教学评价手段单一等问题也亟待解决。鉴于此，在前期的教学经验的深刻总结的基础上，根据学校新时期医学院校人才培养要求，我们从教学的各个方面及维度着手，对现有的课程教学体系进行适当的调整和优化，增强教学的目的性，满足学校对生物专业技术人才培养的目标需求。

1 教学内容设计更加合理

根据最新的教学目标培养要求，学生通过该课程的学习后应当了解现代生物制药工程分离纯化整个上下游路线工艺的操作流程、掌握系统的生物制药设备与分离纯化技术理论知识、运用所具备的生物工程等知识技能能够获得生物活性物质发酵母液并设计其分离纯化实验。由于此课程目前的开课形式为小班教学，教学课时短且教学目标要求高，因而也就要求我们在教学内容设计的时候既要考虑到该门课程内容的完整性、连贯性，同时还要兼顾理论知识深度和广度，将理论知识和实验动手操作能力相结合。根据上述指导思想，在教学内容的安排上，我们本着去繁从简的原则，在参考了大量出版的规划教材的基础上，将教学内容主要分为三个部分：理论知识部分、实验操作部分以及生产工艺车间见习教学部分。在理论知识部分中，我们既要掌握生物制药设备与分离纯化技术上游路线即从菌种的选育、种子的制备到发酵罐发酵等环节的知识内容，同时也要掌握下游路线比如对发酵液的预处理、生物活性物质的提取分离、干燥及成品包装等知识内容。为此，我们挑选了符合本专业需要的部分重要的理论知识和技术方法进行讲解。比如，在上游技术路线部分，我们选择了细胞反应动力学、生物反应器、生物反应器的传递特性及材料的预处理等章节，而在下游路线部分我们则选择分离纯化常用的技术，如萃取法、沉淀法、离子交换法、凝胶层析法、高效液相色谱法等章节，这些章节内容基本涵盖了生物活性物质从源头到提取分离的全部过程，这符合课程设计的完整性。在实验操作部分，我们选择了以“现代抗生素的发酵提取、分离纯化”实验为核心主线设计了相关活性物质的提取分离。比如，我们以从生二素链霉菌发酵液中获取螺旋霉素为例，整个实验的过程包括生二素链霉菌的接种、种子的培养、发酵液培养等上游路线内容，后续通过对发酵液的预处理后，使用大孔吸附树脂吸附法及溶媒反萃取法来进一步分离纯化螺旋霉素，通过这样一个完整的实验设计，将前期所学的理论知识和实践操作有机的贯穿起来，既复习了前面所学理论知识，又强调了整个课程内容知识的整体性和融合性，能够让学生清晰直观的了解现代生物制药工程分离纯化整个上下游工艺路线。此外，在本门课程前期的理论知识的讲授中，会涉及很多工艺生成设备的原理的讲解，该部分内容晦涩难懂，为了能够更好的让学生加深对理论知识的理解，并提高学生学习的积极性，我们在课程的设计上安排了制药工艺生成车间的现场考察环节，通过实地考察并现场讲解相应的生产设备的使用原理能够使学生快速消化所学知识，提高学习的自主能动性。

2 教学方法手段更具多样性

课堂教学方法改革是课程体系改革的重要一环，它也是未来深化教学改革，提高教学质量的一个切入点和突破口。行之有效的教学方法手段是课堂教学内容成功实施的重要环节。常用的教学方法有讲授法、讨论法、直观演示法、参观教学法、现场教学法、练习法、自主学习法等。在以往的理论知识部分特别是分离纯化设备原理的讲解的时候授课教员一般多采用讲授法，讲授法的优点是教师容易控制教学进程，而且能够使学生在较短时间内获得大量系统的科学知识。但是在实际教学过程中我们发现，单独的讲授法特别是注入式讲授法强调的是教师灌输式的教学，由于授课形式单一，再加上工艺设备原理理论知识又比较抽象枯燥，晦涩难懂，经常会出现“教师满堂灌、学生被动听”的局面，因此造成教学效果差，学生学习的主动性、积极性低下等现象。针对以上教学方法上存在的问题，在本次教学课程教学改革的实施过程中我们具体问题具体分析，根据具体的教学内容来选择一种或多种教学方法来达到预期的教学目的。例如在对生产工艺设备原理部分的讲解的时候除了使用传统的注入式讲授法，我们还可以引入问题探究式等启发式讲授法，同时在课件中要加入直观演示法相关元素，运用动态视频或动画形式来抓住学生的眼球、并展开相应的讨论来带动学生的积极性，增加课堂的互动。值得一提的是，我们在这门课程教学当中还特别增加了生物制药设备生产车间实地教学考察环节，让学生通过近距离的观察和切身感受来加深对理论知识和工艺生产的活动的理解，取得很好的教学效果。此外，在实验操作部分我们多采用现场教学法、参观教学法和讨论法相结合的方式，通过教员现场讲授相关实验原理、亲身教学示范实验操作并适当引出问题来吸引学生一起讨论，可以扩大和学生交流的范围，吸引学生的注意力，从而更高效、更轻松的完成教学任务。

3 教学评价手段更加多元化

教学评价是依据教学目标对教学过程及结果进行价值判断并为教学决策服务的活动，它一般包括对教学过程中教师、学生、教学内容、教学方法手段、教学环境等因素的评价。在教学的过程中，除了高质量的教学活动之外，高效的评价体系的建立同样非常重要。有效地课程评价体系可以检验教学的效果，不仅能够反映学生对本门课程内容知识的掌握程度，同样也是对教师教学能力的一种检验和教学行为的监督。本课程的教学评价主要集中体现在以下两个方面：对教师教学工作（教学设计、组织、实施等）的评价以及对学生学习效果的评价（考试与测验）。其中对教师教学工作的评价由两个部分组成，一是主要以专家教授督导的方式为主，即专家教授以随机抽查的方式对生物制药设备与分离纯化技术课程的授课教员的现场教学活动的组成元素，比如教案的书写，课件的制作优良程度，现场授课组织实施等情况进行综合打分。此外，我们也会定期开展学生对教员的授课满意程度调查并以此来间接衡量教员教学活动质量的好坏。对于教师来说，有效的教学平价可以使其看到自身教学存在的问题，从而加以改进，提升教学效率。当然以上的评价方式可能会有主观因素的存在，但是从总体上看来对教员的教学活动的评价起到积极的作用还是会更多一些。在学生学习效果的评价方面我们则主要以考核结果来作为衡量的标准。学生的考核成绩主要包括三个部分，即理论考试（60%）、实验操作（20%）及平时成绩（20%）。以往的学生成绩的考核方式中，理论成绩的占比可能达到80%-90%，这也容易给学生造成一个假象，即除了考试之外，其他的事情都不重要，长期下来会形成眼高手低结果，对个人综合素质的发展不利。为此，在此课程对学生的考核方式中我们将理论部分的成绩占比大大降低，并增加了平时成绩，主要根据平时课堂及文献讲解的表现来评定该部分成绩。特别是设置文献的讲解这一环节，让学员去动手查找文献、阅读分析文献内容架构，最终制作课件走上讲台给大家分享汇报。在这一过程中学生可以清楚地了解到自身所存在的缺点，并对自我的学习态度和学习效率进行判断，也有利于引导学生形成有效地自我评价。总而言之，这样的考核方式相对来说更加能反映出学生综合素质能力，因此更加具有说服力。

4 课程条件及教学人才队伍建设更具成效

我校生物制药设备与分离纯化技术课程的开设已经有十多年，虽然理论课程的教学内容可以做到及时的更新迭代，但是实验部分的教学条件的建设明显跟不上节奏。目前实验课程教学场地已严重老化，配套实验教学仪器设备也面临报废淘汰风险。针对这一情况，学校近年来在深化转型发展的同时也全面考虑到了上述普遍存在的状况，届时实验教学将新添一批现代化的教学检测设备，比如高效液相色谱、中压制备色谱、旋转蒸发仪、试剂纯化系统、真空干燥箱等等，能够让学生及时的接触到先进的仪器设备，为障实验课程的有效开展提供了保障。此外，我们在课程教学培养目标中，不仅包含了对学生的培养，同时也包括了对教学队伍力量的培养。近年来，我们在主抓教学质量的同时也特别注重对青年教员新生力量的培养，对新教员一律实行课前集体备课试讲、课中全程监督、课后反馈的全方位监督体制，以高标准严要求来不断鞭策青年教员的教学行为活动，加速了年轻教员的成长。目前，教学队伍成员全部具有研究生学历，教师的教学知识背景涵盖生物化学、化学、药学、生物工程、医学等学科，且多人获得学校A级教员称号，师资队伍建设取得了明显的成效。