糖工程与糖药物研究生课程建设

赵峡，于广利，李国云，蔡超，李春霞

中国海洋大学医药学院;山东省糖科学与糖工程重点实验室;海洋药物教育部重点实验室 (青岛 266003)

研究生教育在培养创新人才、提高创新能力、服务经济社会发展等方面具有重要作用。糖工程是继蛋白质工程和基因工程之后在生命科学领域的又一个巨大科学前沿[1]。糖类药物作为现代生物技术药物研究的一个重要分支，是21世纪创新药物研发的重要热点。为了适应我国现代创新药物发展的需要，结合药学学科发展的新特点和新趋势，中国海洋大学在国内外率先开设了糖工程与糖药物这门面向研究生的前沿交叉课程。该课程的开设不仅能开阔学生的视野，让学生对糖与生命过程和重大疾病发生发展的关系，以及对糖类在医药领域的应用和开发前景有全新的认识，而且在药学学科的课程体系建设和高素质药学创新人才的培养方面都具有重要作用。研究生课程建设不仅是培养研究生创新和实践能力的重要手段，更是确保研究生培养质量和实现培养目标的重要基础[2]。在新形势下，高校加强研究生课程建设，提高课程教学质量，是当前深化研究生教育改革的重要和紧迫任务。中国海洋大学作为国家“双一流”(A类)建设高校，十分重视对高层次研究生创新人才的培养。本课程经过长期的教学实践，课程团队在强化立德树人教育、课程知识体系构建、国际化建设、师资队伍建设、教学模式和方法改革等方面进行了积极探索，该课程先后被入选中国海洋大学和山东省研究生教育优质课程建设项目。

1 强化立德树人，培养学生的综合素质和能力

立德树人是教育的根本任务，学校要坚持把立德树人作为中心环节，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人[3]。本课程在传授糖工程和糖药物领域学科前沿和专业基础知识的同时，十分注重立德树人，加强对学生综合素质和能力的培养。在学院党委的指导下，课程团队充分挖掘和运用专业课程所蕴含的德育元素，把立德树人融入课程的教学体系并贯穿于教学的全过程，着力落实好“守好一段渠，种好责任田”的要求。如笔者在讲解我国首创的第一个海洋抗心血管多糖药物藻酸双酯钠案例时，注重激发广大学生的民族自豪感和爱国主义情怀，同时积极引导研究生增强“四个自信”。在介绍我国自主研制的抗阿尔茨海默病海洋寡糖新药GV-971历经22年的艰辛努力，终于成功上市造福广大患者时，研究生对科学家勇于创新、锲而不舍的科学研究精神则有了更为深切的体验和理解。在介绍糖链与血型的关系时，教师积极培养学生无偿献血的荣誉感和社会责任感，并强调以科学精神看待血型与性格和命运的关系；在介绍糖链密码在精卵识别中的重要作用时，教师强调每一个生命都是独一无二的存在，每个生命都自带战胜数以亿计竞争者的光辉和荣耀，增强学生对生命的珍爱和尊重意识。教师通过与学生讨论中医药在抗击新冠疫情中发挥的重要作用，以及海洋硫酸多糖在抗新冠病毒中的潜在应用前景，增强学生对中医药理论的自信和传承创新的科学意识。在讲授海洋多糖类药物时，教师及时向学生拓展国家海洋权益意识，激发学生参与国家海洋强国战略建设的使命感和责任感等。教学团队将课程专业知识与德育元素有机结合，并将其像盐一样溶解在课程的专业知识和教学实践中，使课程从单一的专业知识维度变成有科学精神、理想信念、社会责任感和家国情怀的多维度课程。在引导青年学生树立正确的世界观、人生观、价值观，扣好人生的第一粒扣子等方面，具有重要意义和积极作用。同时，课程团队也在课程教学实践和与研究生的互动交流中，提高了开展立德树人教育的能力和素养，增强了做“有理想信念、有道德情操、有扎实学识、有仁爱之心”好教师的意识和当好学生领路人的本领。

2 课程知识体系构建和教学内容优化

2.1 课程知识体系和信息化建设

课程知识体系的构建和教学内容的完善是研究生课程建设的核心，在创新人才培养方面具有重要作用。在课程知识体系方面：基于教学团队成员20多年来在糖类创新药物研发方面取得的系列原创性成果，教学团队在广泛收集和参照国内外大量糖类药物研究相关期刊文献、专利和书籍的基础上，精心编写了《糖药物学》教材[4]。同时，还积极选用和推荐了EssentialsofGlycobiology[5]，CarbohydrateChemistry，GlycobiologyandMedicine和GlycobiologyandHumanDiseases等英文原版教材和参考书。在教学内容设计方面：在总论中既有对糖化学和糖生物学研究背景、发展历史、糖类药物研究现状与展望的介绍，也有对糖的类型、基本性质、化学反应特性、分离纯化方法、结构鉴定和检测分析方法等基础理论知识的介绍，更有对国际上最新的糖芯片、糖类微量分析、现代生物质谱、糖类药物活性筛选、糖链编辑及药物偶联等方面的新方法和新技术介绍；在具体药物方面，课程不仅介绍了目前临床上广泛应用的氨基糖苷类、强心苷类、核苷类、大环内酯类和蒽醌类等拟糖小分子药物，还介绍了右旋糖酐、羟乙基淀粉、甘露聚糖、海藻多糖等植物来源的多糖药物，透明质酸、硫酸软骨素、肝素与低分子肝素、壳聚糖等动物来源的多糖药物,以及糖肽、糖蛋白和糖脂类等糖复合物药物。在重视夯实基本理论知识的基础上，该课程注重对专业知识的不断拓展，及时跟踪国际一流学术期刊最新研究文献，使课程的教学内容和知识体系具有较强的系统性、条理性和明显的先进性、前瞻性。

另外，本课程还充分利用学校Blackbord网络教学平台，构建了丰富的课程网络教学资源。在抗击新冠疫情期间，教学团队就充分利用雨课堂、腾讯会议和Zoom、Classin等现代在线教学系统，给学生开辟了一个利用现代网络技术进行学习和交流的平台。本课程通过线上、线下立体教学内容和知识体系的构建，并不断更新与优化，为培养新时代药学创新研究型人才奠定了坚实的基础。

2.2 课程特色

本课程在国内率先将糖类药物正式作为药学研究的重要分支而开设的一门前沿交叉课程，不仅具有较为系统和全面的知识体系，而且具有鲜明的海洋药物特色和中药特色。如本课程介绍了我国首创的第一个海洋糖类抗心血管药物藻酸双酯钠[6]，以及降脂抗栓药物甘糖酯、抗尿路结石药物古糖酯、抗肾衰药物岩藻聚糖、胃黏膜保护药物羧甲基壳聚糖、抗动脉粥样硬化药物几丁糖酯，特别是成功上市的抗阿尔茨海默病海洋寡糖药物GV-971等[7]，体现了鲜明的海洋药物特色。另外，课程还介绍了以人参、黄芪和枸杞多糖为代表的陆生植物中药多糖；以海参多糖、鲍鱼多糖、牡蛎多糖等为代表的海洋动物中药多糖,以及以香菇多糖、灵芝多糖和虫草多糖等为代表的真菌中药多糖，体现了我国浓厚的传统中医药特色。目前国内其他高校尚未有体现海洋和中药特色，同时涵盖糖化学和糖生物学内容，并以糖类药物为明确主题的同类课程。

3 课程的国际化建设

3.1 原版参考教材与双语教学

课程国际化是提升研究生教育质量内涵和培养具有国际竞争力高层次创新人才的重要方面，在全球化背景下高等教育国际化也是“双一流”建设的重要改革内容与战略选择。本课程在自主编写教材的基础上，积极选用和推荐了各种英文原版教材和参考书(详见课程知识体系构建和教学内容优化部分)，同时还及时跟踪国际一流学术期刊的原始文献，将国际最新研究成果转化为教学资源[8]。另外，课程还积极开展了双语教学，让研究生更为全面和深入地理解糖类药物研究领域的前沿动态和最新进展。因研究生大多具备较好的英文听说读写能力，可以较为快速地掌握相应专业词汇和把握英文科学内容。在课程研究性学习过程中，学生都能够自主查阅相关英文文献资料，部分学生甚至能够主动用英文展示汇报学习成果。本课程形成的双语氛围和双语思维，有利于学生切实掌握专业知识和提升专业英语水平。

3.2 “引进来”与“走出去”策略

课程教学团队与国外知名大学和科研机构有广泛的科研合作关系。在学校和学院的支持下，团队通过“引进来”策略先后邀请了帝国理工学院、华盛顿大学、伦斯勒理工学院、佐治亚州立大学等知名学者参与本课程教学。不仅课程的授课语言、教学理念和教学方式向国际化迈进，而且学生也可以接触到世界高水平大学的相关教学内容和最新研究进展，使课程教学质量得到明显提升。同时外籍专家的授课和师生相互交流，也为日后进一步的科研合作和学生联合培养提供了更多机会。另外，教学团队成员还通过学校的公派项目、校际项目、科研合作项目等实施“走出去”策略，出国访学和短期研修，学习国外高水平大学先进的教学理念、教学内容、教学模式和方法，并不断提高教师的英语交流与运用能力，从而有效提升课程的国际化建设水平。

4 师资队伍结构优化

4.1 师资队伍的构成

师资队伍是保障研究生课程建设成效的重要基石。本课程经过十多年的建设和发展，现已形成了以1名中国工程院院士为顾问和指导、6名主讲教师的高水平教学团队，成员均具有博士学位，5人具有海外留学经历，3人为教授和博士生导师。在知识结构方面，团队成员分别具备天然糖类药物化学、糖合成、糖分析和糖生物学研究背景，涵盖了糖工程与糖药物的各个知识体系。在年龄和职称结构方面，团队成员主要集中在30～50岁，其中教授3名，副教授3名，中、青年教师搭配合理，而且年富力强，具有较强的教学和科研实力。在学缘结构方面，主讲教师分别在中国科学院、中国海洋大学等国内一流大学或科研单位获得博士学位，其中5位教师先后在帝国理工学院、爱荷华大学、伦斯勒理工学院、爱因斯坦医学院等国际知名大学进行过访学或者博士后训练，在国内外学术前沿知识的掌握和先进教学理念、教学模式和方法的吸收等方面具有明显优势。教学团队具有高学历、高职称、高学术水平的“三高”特点，是一支结构合理、业务能力强、教学热情高、综合素质好的高水平师资队伍，为本课程作为研究生优质课程的建设提供了重要的人力资源保障。

4.2 青年教师的培养

学院十分重视对青年教师的培养，先后建立和健全了青年教师的岗前培训、观摩教学、跟课、试讲、领导干部听课和督查等制度。青年教师在参与课程教学之前必须进行岗前培训和观摩教学，亲身感受优秀教师先进的教学理念和教学方法，积累授课经验。青年教师在独立承担教学任务之前，首先要在教研室范围内进行试讲，听取各位教师和学生的意见和建议，经不断完善和考核合格后方可开展教学活动。每学期开学初和学期中，学院领导会定期或不定期地走进课堂，了解各位任课教师的授课情况，特别是对青年教师的授课情况进行重点督查和指导。另外，学院还时常邀请教学名师与青年教师开展教研活动，加强对青年教师的教学指导和服务，并通过新老教师的结对帮扶制度充分发挥老教师的“传、帮、带”作用。

4.3 师资队伍的自身建设

学院和教研室时常组织集体研课、教案讨论、教学经验交流、教学理论学习等不同形式的活动，让团队成员充分交流、互相启发、取长补短、相互借鉴，不断提高教学团队的课程建设能力和教学能力。学校建立的教学工作坊，经常邀请国内外教学名师开展学术讲座和经验交流，并鼓励教师积极参加国际合作与交流活动，学习国内外先进的教育理念和教学方法，促进师资队伍水平的整体提升。教学团队内部也注重通过研究性学习，加强对教育教学规律和研究生创新型人才培养内涵的把握，并坚持以教学培育科研、以科研促进教学，不断提升自身教学水平和教学质量。

5 教学改革

5.1 多种教学方法灵活运用，营造轻松活泼的课堂气氛

在对教学内容进行精心组织和设计的基础上，教师注重将启发式、互动式、讲授法(Lecture based learning，LBL)、问题导向法(Problem based learning，PBL)、案例法(Case-based teaching，CBT)和讨论法(Discussion method)等多种教学方法加以灵活运用，并尽力营造轻松活泼的课堂气氛[9]。如将LBL和PBL教学法相结合，教师通过在课前提出问题、课中设问、随机提问等方式不断创设问题情境，加强与学生的互动交流，激发学生的好奇心和强化学生的主动思考。教学团队充分运用CBT教学法列举大量糖类药物研发案例，并结合讨论法对难点问题或重要事件进行分析和评述。这些案例教学和讨论活动，不仅增强了课程内容的趣味性，活跃了课堂气氛，而且丰富了学生的知识面和开阔了学生的视野。特别在对肝素药物教学过程中，教师组织学生对因添加与肝素结构类似的“多硫酸软骨素”，导致2008年美国及欧洲等12个国家发生81例死亡病例的“污染肝素”事件进行讨论和分析，在培养学生诚信品质和社会责任感的同时，也激发了学生探索新的检测方法去提高产品质量标准的创新精神。

5.2 积极推行合作探究式学习模式，培养学生的主动学习和创新精神

在借鉴国内外先进教学理念的基础上，本课程积极探索和构建了“以学生为中心，将教师主导教学和学生主导学习相结合”的“双主导”教学模式。如通过选择不同的糖类药物专题，教师让学生进行“合作式、探究式、讨论式”的小组学习与汇报展示，积极引导学生由被动性、接受性学习向主动性、研究性学习转变[9]。不同学生小组在教师指导下，可自主选择糖工程和糖药物领域中的新技术、新方法、新发现和新问题等专题，通过自主查阅国内外学术期刊、专利文献、参考书目等大量文献资料，并通过建立学习共同体和小组成员间的相互合作、相互研讨，对专题进行探究，最终把专题制作成多媒体课件并进行课堂演示，同时回答教师和其他同学提出的各种问题。该项作业教师从第一堂课就开始布置，直到最后一堂课演讲结束，贯穿整个教学过程。学生不仅加深了对所学知识的理解和掌握，并从其他同学的演讲中学到新的知识和发现自己的不足，同时也培养了他们的语言表达能力、对多媒体技术的运用能力以及面对问题的勇气和自信心，更享受到科学探索的乐趣。这种“寓教于学、寓教于思、寓教于乐”的合作探究式学习模式，在促进研究生自主学习、培养他们的主动和深层学习能力、强化思维教学和提升可迁移能力方面具有重要作用。

5.3 科研实践与教学有效融合，培养学生的创新思维和实践能力

科研与教学有效融合是培养学生创新思维和创新能力的重要途径。近些年来，本校在糖类药物的研发方面取得了显著成绩，无论是科研实力和技术水平，还是仪器设备条件都有了很大的提升。课程教学充分发挥团队成员的科研优势，及时将科研成果转化为教学资源，教师时常结合承担的项目相关内容与学生分享具体的科研案例。如在海藻多糖药物中，与学生分享了抗尿路结石药物古糖酯的具体研发思路，即如何从尿石症的“大分子抑制学说”出发，结合尿石症患者的临床糖胺聚糖含量检测结果，从尿路结石的组成特点、古糖酯的结构及与钙离子的结合特性等细节问题入手，不断启迪学生形成药物研发的创新思路。

课程教学始终坚持理论与实践并重，强化以能力培养为核心的实践教学理念，注重实验基本技能训练与综合创造能力的培养[10]。充分利用学院拥有的“山东省糖科学与糖工程重点实验室、国家海洋药物工程技术研究中心、海洋药物教育部重点实验室、山东省海洋药物协同创新中心、青岛海洋生物医药研究院”等平台基地，积极引导学生结合自身研究方向进行科研方案设计，开展探索性、开放性等科研训练，或直接进入相应的课题组参与科研实践等环节，激发研究生的科学信念和创新热情，让学生了解新药研发的全过程，着力培养学生的创新思维和实践能力。

5.4 建立多元化考核体系，全面合理评价学习效果

本课程综合应用课堂表现、平时作业、随堂测验、学生多媒体课件制作、课堂演讲等形式，并结合学生互评强化对学习过程的考核和多元化评价。如在学生课件作业展示和演讲结束后，由学生评委与授课教师共同独立评分，并计入课程最终成绩等。教学团队成功构建了将“知识考核与能力素质考核相结合、过程评价和结果评价相结合、教师评价和学生评价相结合”的“三结合”考核体系[9]，使考试成绩更能反映学生的综合能力和素质。这种评价改变了单纯以期末笔试决定成绩和“重知识、轻能力和素质”考核的状况，学生的成绩及学习积极性也明显提高。

6 结语

本校通过强化立德树人教育和课程的国际化建设，并结合现代信息化技术手段构建了具有海洋和中药特色的糖工程与糖药物课程知识体系，建立了结构合理、业务能力强、教学热情高、综合素质好的高水平师资队伍。教学团队在精心组织教学内容的基础上，灵活运用多种教学新方法，积极推行合作探究式学习模式，建立多元化考核体系，并加强科研与教学融合，构建了“以学生为中心，将教师主导教学和学生主导学习相结合”的“双主导”教学模式，在营造课堂气氛、引导学生主动学习、培养创新思维和实践能力方面取得了较好的成效，课程的建设水平和教学质量得到了明显提升。教学团队下一步将继续借鉴国内外先进的教学理念，大力推动课程建设和教学改革，进一步探索翻转课堂[11]和混合式教学[12]等新模式、新方法，并加强慕课和微课建设等，为国家培养德才兼备、德学兼修，能担当民族复兴大任的药学创新人才做出更大的贡献。