《生物技术制药》课程教学改革与效果评价

缪国鹏　韩娟　姜成　张际峰

摘 要：《生物技术制药》作为一门实践应用性较强的课程，已被诸多高校生物制药专业设为核心课程之一。为提高《生物技术制药》课程课程教学质量，本文结合实际教学经验，从教学内容、教学方法、考核方法以及实践教学等方面对该课程进行改革，通过教学改革前后学生的课堂表现、考试成绩以及问卷调查对上述教学改革措施的效果进行了系统评价。研究结果表明，调整授课内容、学时安排，引入基于项目的小组汇报，革新教学改革方案，以及优化实验教学体系，可有效提升学生的学习兴趣、自主性，增加学生的就业信心。

关键词：生物技术制药；教学改革；效果评价

中图分类号：G642.0  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2023）05-0103-04

醫药产业作为国民经济的重要组成部分，与人民群众的生命健康和生活质量有着非常密切的关系。生物制药是生物技术与微生物学、生物化学、药学、化学等学科的原理和方法相结合形成的前沿领域。对于我国这样的发展中国家而言，把握全球经济走势、制定长远的发展战略，大力发展生物产业将是一次实现社会生产力飞速发展的重要战略机遇，而生物医药产业正是生物技术应用最频繁的领域[1]。

生物制药产业的高速发展必定会加大人才的需求。截止2021年，全国开设生物制药专业的普通本科高校共122所，另有两所院校开设了生物制药双学位辅修专业（来自温州医科大学的统计数据）。各大高校纷纷加大学科建设和专业发展各方面投入，为社会需求培养出一批批生物制药专业人才。生物制药具有应用性和综合性两大特点，是一个实践性很强的应用型专业。现阶段，为适应就业要求，各大高校越来越重视学生实践能力的培养。但不可否认的是，由于办学时间短、人才培养定位模糊、培养方式雷同等原因，导致培养出的人才大多集中在基础研究领域，而从事应用型研究，特别是复合型创新性人才缺口巨大[2]。

《生物技术制药》课程综合了前期基因工程、发酵工程、细胞工程、生物分离工程等专业基础课程的知识，并引入诸如合成生物学、免疫疗法、基因疗法、新型疫苗等新兴生物药物的研发与生产技术。因此，该课程成为了众多高校生物制药专业的核心课程之一，往往作为综合性专业课程开设于大三下学期或大四上学期。前人经验表明，探讨式教学[3]、研究型教学[4-6]、翻转课堂[7，8]等均在提升学生实践能力上具有积极作用。

淮南师范学院于2015年开设生物制药专业，并将《生物技术制药》设置为专业核心课程。近年来，伴随人才培养方案与教学大纲的修订完善以及教学方法的革新，该课程在应用型人才培养上成效显著，并成为安徽省高校示范课程。现将一些相关经验进行总结，期望可为我国生物制药领域人才培养提供帮助。

1 教学内容改革

《生物技术制药》课程的教材多是中国药科大学出版社和中国医药科技出版社的，在实际授课过程中，教师应根据自身专业打破教材章节的限制，自行制定教学计划。例如，作为课程核心的“基因工程制药”这一章贯穿于生物技术制药的前后，需详细讲述，所占课时也应增加。此外，在本章的授课内容上，建议先将分子生物学、基因工程等先修课程的授课内容做总结归纳，接着对通用载体结构、遗传转化的一般流程做详细分析。这样有助于学生将之前所学基础知识融会贯通，用于实际应用。之后再对蛋白质分离纯化技术以及质量检测进行讲解，让学生能够全局把握整个生物技术制药流程。最后，教师应当在授课过程中，适时引入前沿生物技术，如质粒构建和基因合成的新型技术等，让授课内容能够紧跟行业发展。本章往往以微生物的遗传转化为例进行讲解，本人建议将大肠杆菌、酵母的相关内容单列一章，这样能够和其他章节相互比较，提高教学效果。

动物细胞工程制药和植物细胞工程制药建议增加载体结构分析、遗传转化原理等内容的课时，并与微生物形成对比，增加学生学习效率。抗体制药、疫苗以及其他重组蛋白质药物相关课程内容应该以实例进行讲解，不仅有利于学生对于课程知识的理解，又充分调动了学生的学习积极性。

现代分子生物学知识日新月异，新的生物技术不断应用到制药领域，以致生物技术制药课程内容的更新和扩展也很快。诸如合成生物学、基因疗法、免疫疗法、mRNA疫苗等新兴技术以及与这些技术相关的基因编辑、DNA高通量合成、RNA体外合成、纳米载体等也该在该门课程的最后一一予以介绍。

2 教学方法改革

翻转课堂通过增进学生自主学习的时间而达到提高教学水平的目的[9]。然而，学生课下的学习内容如果仅仅局限于课本，学生自主学习的积极性将大大降低。探究式与研讨式教学是课上授课方式的革新，但是所学讨论的内容仅限于部分知识点，很少能够系统地从整体研究某一技术的始末。基于项目的教学方式通过让学生分组调研并进行汇报，能使学生积极地通过持续探究、团队协作参与学习，自觉地进行知识建构，是一种全新的教学理念和模式[10]。本人在多年授课过程中发现，通过革新小组汇报的评分办法，能够有效激励学生课下的自主学习。这种基于项目的教学方式首先由学生小组提出项目题目，由教师审核，保证题目能够覆盖足够知识点，又有可行性。学生通过两周的调研，形成汇报PPT。

每个小组的汇报人，由教师随机指定。汇报过程中，教师就涉及的某些技术的原理向组内成员提问。组内同学每人均有一个问题，教师根据其回答内容对该同学打分（个人得分，满分35分）。若某学生无法回答，组内同学可以协助完成。若小组内同学也无法回答，班级其他同学可以抢答，抢答正确得5分，错误或不准确不得分。最后，演示文稿汇报质量以及整体完整性（各占15分）由教师给出，总分100分。抢答可能使得总分超过100分，最后均一化为百分制。“《生物技术制药》小组汇报环节评分表”给出某一个小组的实例供参考（表1）。

小组表现得分（小组成员得分均值）的引入巧妙利用了学生的集体荣誉感来增进组内每位同学的团结协作意识，起到了意想不到的效果。这种革新的基于项目的学习方式以及创新性的评分机制极大调动了学生学习的主动性。

3 考核方法改革

《生物技术制药》是一门综合性、拓展性很强的课程，考核的知识点较为繁杂。传统闭卷考核的方式很难做到知识点的全面覆盖。本教研组尝试将学生的平时成绩提高至60%，最后的考试内容则仅占40%。平时成绩包含项目调研与汇报（50%），线上、线下课题研讨（20%），平时测验（每章1～2次，累计8次，20%），以及考勤和平时表现（10%）。

项目调研与汇报如前所述，考核学生对某一领域知识点的掌握程度、自主学习能力以及团结协作能力。线上、线下课题研讨部分，教师发布一些发散性的课题（例如，如何利用基因组编辑优化来自酵母的重组蛋白质的糖基化修饰？），学生需要课下查阅文献资料，呈现出自己的见解和方案，能够考查学生利用所学知识解决问题的能力。平时测验主要考查学生对每章涉及的重点、难点知识的理解程度。这些知识点往往小而精，需要学生课下复习巩固。测验的形式主要采用线上测验，以名词解释、选择和判断题为主，可利用课前十分钟左右完成。期末的考试题目以综合性题目为主，分值大，解题灵活，主要考查学生利用所学知识解决现实问题的能力。例如，给出哺乳动物细胞表达载体以及某一目的基因序列，让学生回答如何进行载体构建，遗传转化、筛选，目的蛋白的表达、纯化，以及如何进行质量控制；给出某一肿瘤细胞靶点，让学生设计实验鉴定或设计人源化抗体，并通过生物技术实现表达；给出CRISPR-Cas9基因编辑载体，论述如何利用该载体实现嵌合抗原受体T细胞疗法；论述mRNA疫苗的生产工艺流程等。这些综合性题目能够有效考核学生的综合能力。

4 加强实践教学

《生物技术制药》是一门实践性极强的课程，培养学生的实践能力和创新精神，实验教学的作用无可替代。由于生物技术制药实验与分子生物学、细胞生物学以及生物分离工程的相关性极强，在安排实验教学内容时要尽量增强实验内容之间连贯性和实验方法的灵活性。因此，在内容设置上，我们引入了目的基因获得（反转录PCR），载体构建，遗传转化与鉴定，重组蛋白质表达与检测（蛋白质印迹法），抗血清制备与效价检测，血液蛋白分离纯化（离子交换色谱法）（表2）。由于实验模块之间的联动性，学生能够把握生物制药上中下游的整体流程，学习积极性和主动性明显提高。

5 教学改革效果评价

我们通过统计教学改革前后两届学生的课题表现、考试成绩以及问卷调查对上述教学改革措施的效果进行了系统评价。一系列教学改革提升了学生的出勤率与话题参与度（图1），表明学生学习更为主动、兴趣更浓厚。而論述题平均正确率从2019届的77%提升至2021届的89%（图1）则表示学生的综合能力也进一步得到增强。

问卷调查显示，2021届毕业生从业于生物药物研发方向较2019届提升了9%，从事营销相关或其他行业的降低了8%（图2）。间接表明学生在生物技术制药方向的能力得到了企业更大的认可。此外，在问及毕业生自身专业技能的水平时，2021届毕业生中认为良好和优异所占的比例为65%，高于2019届的52%（图2）。表明学生在专业技能上的信心更足。

6 结束语

教师在开展其实际教学过程当中应该充分地调动学生的积极性与主动性，这对于提升教学效果，培养应用型人才具有举足轻重的作用[11]。

《生物技术制药》课程具有综合性和应用性的特点，同时其理论性也较强。因此，教师在讲授这本课程时必须要通过多种方式方法不断的调动学生的学习兴趣。只有在激发学生学习兴趣的基础之上才能在教学过程当中引发学生们的思考，从而让学生能够真正的钻研到这门学科中，为学生创造一个良好的学习环境。值得一提的是，随着生物技术的高速发展以及日新月异的变革，生物制药相关技术也会随之有非常巨大的改变[12]，这就要求学生不仅要具有扎实的实践技能，还要具备优良的创新思维[13]。除此之外，在教学过程当中教师还应该结合双语教学方式培养出更加具有综合性能力的全方位人才，为我国的生物技术制药领域的发展奠定坚实的基础。

参考文献：

〔1〕刘光宇，扆铁梅，黎晓东，等.总体国家安全观下的生物医药产业竞争情报研究[J].情报杂志，2021， 21（09）：58-64.

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〔3〕李永强，董艳玲，冯俊涛.研讨式教学在“生物技术制药”课程中的探索与实践[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2020，5（10）：4-8.

〔4〕杨红，吴春惠，李顺，等.以文献为导向的教学模式在生物技术制药课程中的探索与实践[J].生物学杂志，2019，36（01）：3-6.

〔5〕赵昌明.研究型大学本科生生物技术制药课程的教学改革与实践[J].教育教学论坛，2017，9（51）：2-11.

〔6〕孙思，邹全明，曾浩，等.基于药物研发能力导向的《生物技术制药》课程教学模式研究[J].中国药业，2020，29（14）：3-9.

〔7〕陈岩勤，文波，马良会，等.基于生物技术制药课程翻转课堂的教学设计[J].新西部：下旬·理论，2015，6（11）：97-99.

〔8〕李慧玲，蒋倩倩，刘莉莉，等.生物技术制药课程翻转课堂教学效果的评价研究[J].赤子，2018，55（31）：108-113.

〔9〕Jensen JL， Kummer TA， Godoy PDM. Improvements from a flipped classroom may simply be the fruits of active learning[J]. CBE-Life Sciences Education，2015，14（01）：5-9.

〔10〕缪国鹏，韩娟，刘海涛，等.科研兴趣小组在本科生创新实践能力培养中的应用[J].赤峰学院学报：汉文哲学社会科学版，2019（02）：3-8.

〔11〕B？覬rte， Kristin， Katrine Nesje， and S？覬lvi Lillejord. Barriers to student active learning in higher education[J]. Teaching in Higher Education（2020）： 1-19.

〔12〕张海龙.中国生物医药产业创新发展对策研究[D].长春：吉林大学，2020.

〔13〕孙科.产教融合背景生物制药专业人才培养机制研究[J].教育研究，2022，5（01）：104-106.