“项目驱动式”教学模式在制药工程专业微生物学实验教学中的探讨
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作者:郭莉霞 魏星跃 李宏 江澜
摘要：以“淀粉酶产生菌的筛选、发酵及酶活力测定”实验项目为例，具体阐述了以“项目驱动式”为教学模式的制药工程专业微生物学实验的实施，以期通过此教学模式提升学生理论联系实际的科研思维以及对实验项目的整体把握能力，从而培养出更优秀的工程应用型技术人才。
关键词：项目驱动式；微生物学实验；制药工程
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）05-0267-02
制药工程专业是教育部在1998年将原有的化学制药、生物制药（部分）和中药制药（部分）整合而成的新生专业。该学科是综合药学、化学、生物技术和工程学为一体的新兴工程技术类交叉学科，除传统的运用化学、化工、药学等专业的理论知识和工程技术外，微生物学、生物化学以及生物技术等学科知识在现代生物制药中发挥了重要作用。制药工程专业的微生物学实验是生物技术与发酵制药的有机结合，有效地将微生物基础实验、细胞工程、发酵工程、基因工程、酶工程、药物工程等原理和方法整合体现在一个完整的综合实验中。通过实验教学，不但可以巩固学生对理论知识的理解，也对学生掌握基本实验技能、深刻理解微生物在制药工程中的作用，掌握微生物制药的技术和方法，提高学生的专业素质及培养工程型创新人才等方面都具有非常重要的意义。鉴于微生物学实验在制药工程专业中的综合性和重要性，对该实验的设计、教学模式和方法则提出了更高的要求。
本文提出“项目驱动式”教学模式，其核心是用一个个完整的项目贯穿于制药工程专业“微生物学”实验的教学内容，把项目拆分为若干个典型模块，在实验教学中以典型模块划分单元实验内容，将知识点串联在一个个完整的项目中，以模块引导学生学习不同的知识点，培养学生形成完整的微生物发酵制药思想。
一、“项目驱动式”教学模式在制药工程微生物学实验中的提出
制药工程专业人才培养中明确指出，制药工程专业的学生需具有广泛而坚实的制药工程基础，在生物技术制药中熟悉掌握微生物的灭菌和无菌操作技术、工业发酵、GMP及其药物质量控制。根据培养方案的要求，制药工程的微生物学实验就应该包括微生物制药、生化药物研发、药物变质检验、药物抗菌试验、药物的微生物检查及其药物效价的测定等方面的内容。笔者所在的学校将其按普通微生物实验课程来开设，不能有力地支撑制药工程专业人才培养的要求，缺乏专业特色，综合实验较少。“项目驱动式”教学模式是根据制药工程教学目的和培养目标的要求，以项目为基本素材，把学生带入特定的、完整的制药过程中去分析问题和解决问题，不仅加强了微生物基本的实验操作技能，还培养学生将理论知识灵活运用到实践中，具体问题具体分析研究，最后做出判断和决策，是提高学生解决问题能力的一种理论联系实际的启发式教学方法。
二、“项目驱动式”教学模式的实践
1.“项目驱动式”教学模式微生物学实验内容的确定。广泛听取和收集了任课教师、实验教师以及学生对制药工程微生物实验的具体要求，制定出“项目驱动式”实验具体内容和可操作性高的实验模式。具体思路是选择一种药物或药物中间体从菌种的分离、筛选和纯化、菌种的诱变育种以及菌种发酵工艺整个串联起来，有机地将不同实验内容和实验操作衔接。由此可以得出从课本到实践、从基础到专业、从独立到关联的课程内容和实际实践操作规律。现以“淀粉酶产生菌的筛选、发酵及酶活力测定”为例，具体阐述“项目驱动式”教学模式在制药工程微生物学实验中的应用。
2.“项目驱动式”教学模式微生物学实验具体实施。“淀粉酶产生菌的筛选、发酵及酶活力测定”实验教学主要包含以下几个内容：从土壤中分离微生物；筛选纯化淀粉酶产生菌；淀粉酶产生菌的诱变育种；中试发酵培养工艺优化。这个教学实验的完成可以达到以下效果：（1）将基础实验融合在具体的药物（中间体）生产过程中。本实验的4个教学内容中均包括微生物实验的基础实验，即微生物实验器皿的洗涤和包扎、培养基的制备和灭菌、微生物的接种、微生物的分离纯化、显微镜的使用及微生物形态的观察、细菌的一般染色和革兰氏染色法等实验操作内容。这些实验操作融入一个大的“项目式”实验中，让学生们更好地感受无菌操作的重要性，明白有菌和无菌的概念，并且在培养基的配制、分装、灭菌、接种实验操作中也更理解培养基对于微生物生长的选择性的作用、微生物与培养基之间的关系。而且这4个教学内容的实施起到了让学生多次练习微生物的基本操作的作用，如液体接种技术、固体斜面划线、平板划线、倒平板技术、稀释涂布等，确保学生掌握基本实验技能。（2）将基本原理融合在具体的药物（中间体）生产过程中。一个大的“项目式”实验意味着包括了微生物制药相关的很多原理。“淀粉酶产生菌的筛选、发酵及酶活力测定”实验中就包括消毒和灭菌的原理、划线分离和涂布稀釋分离纯化原理、选择性培养基与淀粉酶产生菌的筛选原理、淀粉酶产生菌活力检测原理、紫外线对菌株的诱变育种原理以及发酵培养淀粉酶产生菌的工艺优化原则等。这些原理在具体实验中以直观的形式、按照微生物发酵制药的流程依次呈现出来，使学生更好地体会和理解微生物发酵制药的连贯性、系统性和整体性，克服了单个微生物实验之间自成体系、相对独立、联系不紧密的缺点。（3）将创新性融合在具体的药物（中间体）生产过程中。“淀粉酶产生菌的筛选、发酵及酶活力测定”中的“淀粉酶产生菌的诱变育种”以及“中试发酵培养工艺优化”是两个十分灵活的内容，其中淀粉酶产生菌的菌株选育可以采取紫外诱变、化学诱变、自然选育等方法，学生可以自由选择、组合这些方法，这就要求学生需要具有扎实的基础知识以及灵活应用的能力。另外一个内容“中试发酵培养工艺优化”则是将实际生产过程中影响菌株发酵的具体因素真实呈现，让学生真正体验实际发酵生产环节，并对培养基的配方、发酵的时间、温度等发酵培养的工艺进行优化，显著增强了学生的基础知识、实践能力、科研水平及创新思维。
此外，“项目驱动式”教学模式微生物学实验还改变了以往的每个学生一份实验报告的形式，学生在此过程中以小组的形式参与资料搜集、整理讨论、修改方案、方案实施等过程，分工明确，协作完成，最后以项目小组技术报告的方式提交。这种合作学习的方式也促使学生之间取长补短、协同发挥自身及同伴的优势，建立起了团队归属感和荣誉感。
三、结束语
微生物发酵制药是一门综合性和实践性很强的学科，随着微生物发酵制药产业的发展，制药业对微生物技术制药人才的需求也日益增加，各大院校的制药工程专业越来越重视微生物发酵制药的实验教学，如何增强微生物发酵制药实验课的教学效果，培养素质高、能力强、具有创新精神和实践能力的微生物发酵制药人才，是当前培养技术人才所需要重点关注的问题之一。“项目驱动式”教学模式是一种灵活、多样化的实验教学方法，能够将多个基础实验、基本原理有机融合在具有创新性的完整的项目中，重点培养学生系统的微生物发酵制药思想，促使学生充分理解生物制药工程的复杂性、基础性、多样性等属性。但是，由于涉及内容丰富，需要更多课余时间，可适当设置为开放性实验。通过这种基础实验和专业实验相结合的“项目驱动式”模式，让学生更好地掌握制药工程相关的微生物学实验知识和操作，也使人才培养符合企业实际生产需要，最终形成教育与技术的有机结合。
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