生物工程专业生物制药工艺学课程的教学改革探索

王丽红

摘 要 生物制药工艺学是生物工程专业实践应用的重要分支。文章根据生物工程专业生物制药工艺学特点，从理论教学方面进行了教材内容、教学方法及教学手段的探索，并对实践教学方面进行了总结。

关键词 生物工程 生物制药工艺学 理论教学 实践教学

中图分类号：G424 文献标识码：A

Reform and Investigation on the Biopharmaceutical

Technology of Biological Engineering Specialty

WANG Lihong

（College of Life Science and Engineering， Shaanxi University of Science & Technology， Xi'an， Shaanxi 710021）

Abstract Technology of biopharmaceutics is an important practical subject in bioengineering. This paper according to the characteristics of biopharmaceutical technology of biological engineering， the teaching content， teaching method and teaching means were explored from the theory teaching and the practice teaching was summarized.

Key words Biological engineering； technology of biopharmaceutics； theory teaching； practice teaching

生物工程技术是21世纪科学发展的核心技术之一，为解决人类面临的粮食、健康、环境、能源等开辟了广阔的前景。但随着生物工程技术产业的快速发展，专业技术人员的缺少逐渐成为行业发展的瓶颈。国内大多数高校为适应形势纷纷开设了生物工程专业，极大地缓解了这一现状。但由于各高校的具体情况不同，生物工程专业的课程设置情况差别很大，从而出现了一些课程设置不合理、课程理论与实践环节脱节、专业特色不明显、毕业生难就业等系列问题。我校的生物工程专业前身为发酵工程专业，课程设置主要偏向传统的微生物发酵原理、发酵工程设备、酒类及乳制品发酵工艺等方面。因此存在这一些如课程设置面窄、实验环节较少、专业重点不突出等问题。如何根据本专业的优势，利用现代生物技术改进传统发酵技术、提升专业特色、适应社会需求是我校生物工程专业发展的主要方向。

1 生物工程专业生物制药工艺课程的特点

生物工程技术主要应用于医药卫生、能源工业、食品轻工、环境保护等几个方面。其中医药卫生领域是应用最广泛、成效最显著的一个领域。因此我校根据社会需求、专业发展需要，将生物制药工艺学由生物工程专业选修课调整为专业必修课程之一，并增加了教学课时及开设了相应的实验环节。

生物制药工艺学以生物化学、微生物学、生物工艺原理、下游提取分离技术、生物工程分析、基因工程和免疫学为基础， 研究生物药物生产原理、工业生产过程、制定生产工艺规程、制药生产过程优化，实现安全、经济、高效生产药物的一门学科。①课程不仅与其它基础课、专业课联系密切，更注重与生产实践紧密相关。

目前，对于生物工程专业学生开设生物制药工艺学，在理论教学与实践环节方面与制药专业及药学专业有较大的不同，主要存在生物工程专业学生药学基础较差，对于药物特点、新药研究开发、药理学、药物动力学及临床前安全性评价等了解较少。因此课程不仅要注重药物基础知识的讲解，更要突出生物技术在药学方面的应用和生物制药的优势。本文根据多年的教学实践，从理论教学和实践环节探讨生物制药工艺学在生物工程专业的教学改革探索。

2 生物制药工艺教学改革的措施与途径

2.1 理论教学方面

2.1.1 根据专业特点，重组及补充教材内容

生物工程专业学生药学方面的基础较差，因此根据本专业特点，将教学内容分为：药学基础内容、三大生物药物的制备工艺、现代生物技术制药工艺三部分。学生在了解了药物的研发、药理、质量控制等的基础上，结合本专业特色学习传统药物微生物药物、生化药物及生物制品，然后重点了解现代生物工程技术对传统药物的改进及革新。既要体现传统的生物制药工艺的精华，更要把握现代生物技术制药的新技术、新成果。

目前，生物制药工艺学教材多种多样，内容形式五花八门。其中教材很多偏向现代生物技术制药或者注重生物药物的提取分离，对我校以发酵为特色的生物工程专业难以满足教学需求。由本校教师齐香君经多年教学积累编写的 《现代生物制药工艺学》，充分结合生物工程的专业特点，内容设置合理、注重专业特色。因此作为我校生物工程专业生物制药工艺学首选教材。

近年来，随着生物工程、生物分离工程技术和生物领域高精尖仪器的迅速发展，生物药品的种类和数量不断增加，生物药品制造工艺的研究开发也取得了巨大的进展。教材的内容需要与时俱进，不断更新。在讲授时，要善于引用国内外相关领域的最新研究成果、新方法、新进展。拓宽学生的知识面，激发学生的求知欲。例如在抗生素一节中补充基因工程对传统菌种的组合生物化学和高通量筛选的优化等。同时注重教学内容与科研成果有机结合，应根据我校生物制药方面研究成果，在教学内容上穿插生物药制药实例，扩充教学内容，增强学生的研究兴趣。

2.1.2 教学方式

生物制药工艺学课程是一门理论紧密结合实践，应用性强、操作性的学科。学生在前期的微生物学、发酵工艺原理、下游提取技术等基础课中已经掌握了各种工艺控制原理、代谢产物分离方法等理论，如果仅采用传统的讲述式教学方式，学生觉得老师是重复以前的知识，抓不住重点，学习没有积极性。因此改进教学方法， 提高教学质量，从而使学生能将原来所学的基础理论，具体分析生物药物的生产工艺，理论指导实践。我们在课堂上主要采用启发式和案例法教学法，实现了教与学的互动，活跃课堂气氛，充分调动学生的学习积极性，培养了学生分析问题和解决问题的能力。

启发式教学，主要根据学生的认知状态和教学内容的系统性，设计一些有启发性、有承前启后作用的问题，或设计能体现教学难点重点的问题。在授课过程中适时提问，鼓励学生根据所学认真思考、相互讨论、大胆发言，教师针对性进行点评或补充，从而激发学生的独立思考和积极学习的主观能动性。例如在病毒类疫苗生产方法的教学中，将实习时录制的某生物制品厂一种疫苗生产车间的视频或图片进行播放，展示了相关细胞种子罐、繁殖罐、工业用离心机等各种加工装置及整个加工过程，学生看完后会产生强烈的兴趣，然后给学生提出问题：视频中播放的动物细胞是用来干什么的？为什么加工病毒类疫苗要采用这样的工艺过程？工艺的控制从哪些方面使病毒产量最大化？使学生将有关细胞培养的知识与疫苗制备联系起来，并引导学生讨论，最后得出相应的结论。从而激发学生的思维活动，引导学生自觉地对以前学过的知识进行回顾和总结，分析解决问题，提高课堂教学效果。

案例教学，主要是在生物制药工艺学教学中，结合微生物药物、生化药物及生物制品三大类药物的典型药物生产工艺，建立案例库，在该课程部分章节教学中应用案例教学模式。例如，在讲解“四环素生产工艺”这一章节时，在教学中先通过讲解认识四环素这种药物的结构特点，然后以案例库中各个工厂具体四环素生产工艺为案例，组织学生对各种工艺进行研讨，要求学生从菌种、代谢控制、分离纯化方式以及收率、能耗、环保、安全及关键设备使用等方面对各厂工艺进行总结、分析比较，并从中自行设计最佳工艺。通过应用案例法教学方式，实现由案例具体分析到新内容理论知识的讲解，使学生通过对具体药物在不同案例中具体生产问题进行深入的思考，培养学生分析和解决问题的能力。

2.1.3 改善教学手段

生物制药工艺学课程许多理论知识较枯燥乏味。如果单纯采用板书形式来讲解一些相关原理和工艺过程，不仅课堂信息量少，对于一些重要的设备学生不能形象地感知。而多媒体的引入， 将有效进行重点归纳、难点释疑、习题、参考文献目录、生物制药工艺实例和实验的现场图片的展示，从而产生生动、直观的教学效果，改变了传统教学的沉闷气氛，使教学内容更丰富、色彩。②但在实际教学中单纯使用多媒体，也易导致学生跟不上老师的讲解、注意力不集中等问题，因此授课时注重板书和多媒体课件的有机结合。教师要善于将板书内容与多媒体综合利用，不仅能吸引学生的注意力，激发学生对讲授内容的兴趣，更便于学生从整体上把握知识的系统性。

2.2 实践教学内容

我校的生物工程属于工科专业，要求教学内容上不仅注重理论知识，更要强调实践教学的完整性与系统性，将理论教学与实践教学互为基础、共同提高。

生物制药工艺学实验就是将生物制药的理论和技术应用于实践环节，要求通过实践来验证各类生物药物的制造方法、工艺路线、生产条件的设计合理性。以往验证性实验偏多，学生在做完实验后仅仅只掌握了基本操作，印象不深，走向工作岗位后难以很好地与生产实际相结合。

我校的生物制药实验经过多年的改革实践，不仅帮助学生掌握了必要的工程技术和学科的基本研究方法，而且培养了学生的科学精神、动手能力和创新能力。首先，实验教学中设计一些基本技能训练实验，对学生进行基本方法、基本技能及基本仪器设备的训练与应用，培养学生动手能力。其次，选择综合性实验，主要使学生应用所学知识进行生物药物制备，例如链霉素的发酵等。通过运用前期学到的种子培养、发酵控制、代谢产物分离纯化等的综合知识，培养学生综合分析、思维能力，对实验中出现的问题要求学生进行总结。再次，开设设计性试验，教师事先为学生拟定一些实验题目，让学生自主选题，查阅文献资料并自行设计实验方案，包括实验中所用的材料、试剂、仪器、方法、步骤和预期结果等，然后组织各组学生讨论以确定实验方案，最后经指导教师审核，并在教师指导下学生自行准备实验、完成实验，实验结束后各组学生上交具备材料、方法、结果和讨论的实验报告。③这种教学方法不仅能培养学生自主学习和动手、创新能力，而且也有助于学生将理论与实践更好地结合，为他们将来的科研能力打下一定的基础。

我们在教学中除了要培养学生在实验室的操作技能外，还应该带领学生多参观走访相关的工厂、企业，如生物制品厂、各类制药厂等等，并安排学生参加适当的生产实习，这样对培养学生的生产观念和学习兴趣都是十分有效的。如重组胰岛素等工业化大生产的过程进行了解，于是参观一些制药企业就显得非常必要。

3 小结

生物制药工艺学是生物工程一门重要课程，教学内容和实践环节需要不断实践和改革，采用科学的教学方法和手段，并紧密结合生物工程的最新的研究科研成果，使学生能适应社会发展的需求。在今后的教学实践中，我们将不断深化教改，勇于探索，使生物制药工艺学课程满足人才培养及学科发展的需要。

基金来源：陕西科技大学教改项目“生物制药工艺学课程教学方法的探索与实践”

注释

① 沈广志，梁启超，邹桂华，等.提高制药工艺学实践教学效果的探索与实践[J]. 实验室科学，2012（5）：151-153.

② 吴晓英，刘剑锋，韩双艳，范一文.生物制药工艺学课程多媒体课件的制作研究[J].北京大学学报（哲学社会科学版），2007.5（专刊）：140-142.

③ 高向东，刘煜，孙士霖，等.生物制药工艺学实验课教学改革[J].药学教育，2000.16（2）：33-35.