生物制药工艺学课程教学模式的多元化探索

刘加宝

牡丹江大学 黑龙江 牡丹江157000

1 自我学习和课堂学习相结合

我校生物制药技术专业一般在第四学期开设生物制药工艺学,课程内容包括制药工艺基础、单元操作及微生物药物、生化药物及生物制品三大类药物的制备。因此,与多门先修课程,如生物化学、微生物学、基因工程、分子生物学、酶工程、生物反应工程、发酵工程、生物分离工程、制药分离工程、制药设备与车间设计存在着密切的联系,但缺乏对关联知识点的深度融合和综合性应用,因此,课程具有鲜明的“学科间相互关联度高”的特点。在授课过程中发现,对于不同的专业,有些课程内容会与一些其他专业课程有所重叠,如,生物工程专业在开设生物制药工艺学的同时,还开设有氨基酸工艺学和抗生素工艺学等。对于这种情况,教师从完整的专业教学知识体系出发,对于重复性或者关联度大的内容安排学生进行自我学习,而对于提升或者新出现的知识点则以课堂学习为主。更值得注意的是,因为先修课程开设时间较早(多在前2个学期),学生存在对关联知识点内容遗忘较多、基础不牢固、融合能力弱等问题,这直接影响到课堂教学中新学知识点的理解和应用。如“基因工程制药工艺基础”这一章节里涉及到的“基因工程菌构建和验证”“常见制药微生物表达系统的优缺点”等知识点,与基因工程、分子生物学等先修课程中的内容存在较多重复,其掌握程度直接影响学生对基因工程菌制药工艺过程中相关知识点的理解。而“多肽和蛋白质类药物”“酶类药物”“糖类药物”和“核酸类药物”等章节中涉及到药物分子的结构和性质等内容,与生物化学、酶工程等先修课程中的内容存在紧密关联,其掌握程度直接影响学生对每类药物生产工艺选择和参数控制的理解。针对这些情况,本课程设计了自我学习和课堂学习相结合的方式,对于一些在先修课程中已介绍的内容,教师在授课过程中会引导学生对各个学科的关联知识点进行复习、针对难重点问题设计课前预习题。然后通过课堂提问(老师向学生提问、学生之间互相提问)的方式检验学生自主学习的效果。这种“温故知新”的方式能很好地弥补学生在关联知识点上的记忆遗忘和前期短板,为课堂教学中学生对新学知识的理解奠定良好的基础。此外,课堂教学中通过思维导图的绘制和讨论,在关联知识点的深度融合和综合应用上进行重点讲解。

2 理性学习和感性认知相结合

生物制药工艺学课程围绕生物制药生产工艺的基本规律和各类药物的生物制药工艺典型案例进行讲授,重点介绍各类药物的来源、性质、结构、功能、制备原理、工艺过程、生产方法及其相关仪器设备。因此,课程具有“理论紧密联系实践”和“工程思想鲜明”等特点。如果仅靠传统的语言文字描述和PPT展示,难以使学生透彻理解和掌握。以发酵操作方式为例,该知识点的学习不仅要求学生清楚发酵罐及其相关设备的具体结构和部件,还要求学生理解操作方式的基本原理和应用特点等。针对这样抽象的内容,在理性学习的基础上,通过引入各种现代化的教学手段和资源,设计了“图片观察-视频学习-虚拟仿真训练”三级递进的感性认知环节。

首先,从学生实地观摩或实践操作的各种教学实习基地中,拍摄出涉及到的各种工艺及其相关仪器设备的照片进行讲解,让知识点从抽象的文字变成直观的图片,增加学生的亲近感和学习兴趣。

其次,从各种慕课和网络教学资源里遴选出具有良好教学示范作用的动画视频或者实习企业的生产录像进行播放,让知识点从枯燥的文字阅读变成生动的视觉体验,提高教学内容的直观性和趣味性。

第三,引入“药育智能-智慧教育云平台”等虚拟仿真资源,使学生突破时间和空间的局限,能随时随地进行工艺实验的虚拟仿真训练。这种虚拟仿真训练具有操作方便,标准化程度高,微观观察更细致等优点,有助于促进学生对理论知识和实践操作的相互融合,不断强化学生的工程思想。目前“药育智能-智慧教育云平台”涉及到的虚拟仿真实验项目基本囊括了从菌种活化、摇瓶培养、种子罐培养、发酵罐培养、发酵液预处理、发酵产品分离提取精制等生物制药工艺的全流程和包括生产菌株建立、培养基制备、灭菌工艺在内的主要操作技术。

3 适时补充内容,拓展知识层面

现代生物制药技术的发展日新月异,生物药物的种类和数量迅速增加,使得该领域的知识更新加快。因此教学中需要不断补充新知识和新内容,让学生经常接触到学科的最前沿知识,从而拓宽学生的视野和知识面,养成学生关注该学科的最新发展,用现实的、发展的眼光理解书本知识。如酶类药物这一章,教材内容一个典型的案例是溶菌酶的生产工艺。溶菌酶广泛存在于鸟、家禽的蛋清,哺乳动物的泪液、唾液、血浆和组织细胞中,其中以鸡蛋清中含量最为丰富,国内外已经开始工业化生产的有利用动物的内脏、霉菌发酵生产溶菌酶等工艺路线。利用中国知网数据库可以查到一些溶菌酶分离纯化工艺的最新研究进展,选取好的研究论文适当讲解,可以拓展学生的视野和知识架构。

4 结束语

生物制药工艺学是制药工程及其相关专业的一门阐述药物生产基本规律的必修专业理论课。课程是对生物学、医学、药学、生物技术、化学和工程学等多门学科的基本原理和研究方法的深度融合和综合性应用,因此,具有“学科间相互关联度高”“理论紧密联系实践”“工程思想鲜明”等特点,因此积极探索生物制药工艺学课程教学模式的多元化具有积极的现实意义。