制药工程专业实验教学的优化整合与人才培养

2022-09-10

随着生物技术的不断发展和生物技术产业化进程的不断推进, 生物分离技术正日益受到重视, 作为制药工程专业的重要内容之一, 生物分离纯化技术已成为生物技术产业化过程中的一项关键技术。

《生化分离工程》是制药工程专业的一门重要的专业课程, 作为一门分离技术, 其内容渗透于制药工程专业的许多专业课当中, 发挥着重要的作用。本文将对优化整合该门课程的实验教学内容提出几点想法, 目的在于通过优化整合实验教学内容, 加强实验教学等方面的教学改革, 以提高教学质量, 培养学生创新思维和创新意识, 为制药产业培养优秀人才。

1《生化分离工程》在制药工程专业人才培养中的地位和作用

为培养适应我国社会主义现代化建设需要的, 德智体全面发展的, 具有生物制药工程方面的知识和技能, 能在医药、农药、生物化工等部门从事医药产品的生产、科研开发、应用研究和经营管理等工作的高级工程技术人才, 我校增设了制药工程专业, 制定了生物工程学院的发展方向和人才培养目标, 并于2004年招收第一批学生。

专业开设的同时相应地制定了该专业的教学计划, 教学计划的课程设置主要分为公共基础平台, 学科基础平台和专业平台。开设的专业课主要有:《生化分离工程》、《生物工艺学》、《生化制药学》、《酶工程》等。

生化分离工程作为生物化工的重要分支和基础学科, 是研究生物工程和生物化工其他类型工业生产中混合物的分离与提纯的一门工程学科, 是“生物工程”、“制药工程”等本科专业的必修课程。其核心任务是培养学生理论联系实际, 提高学生将分离工程的基本原理与基础理论应用于生物化工技术领域的能力[1,2,3]。

生化工程学科的发展日新月异, 如基因工程、动植物细胞培养、传统发酵工程和酶工程, 新技术、新产品也层出不穷, 这些新产品的获得均离不开各种分离手段的使用。生化分离工程的内容主要是生物产品的分离技术, 作为生物工程的下游加工过程, 其跟制药工程的其他专业课有着密切的联系, 尤其体现在实验课教学上。如《生物工艺学》讲的主要是生物工程的上游加工过程, 目的是通过微生物发酵等手段生产目的产物, 但要得到最终的产品必须要经过生物分离过程;《生化制药学》、《酶工程》等课程也是要通过生物分离技术的应用, 最终分离得到生化药品、酶制剂等。

可见, 《生化分离工程》在制药工程专业的课程设置中处于桥梁和纽带的地位, 对专业人才的培养发挥着重要的作用[4]。

2 实验教学环节在工科教育中的重要地位

当前, 知识经济己见端倪, 新的世纪对制药工程专业高级人才的质量提出了更高的要求。如何培养跨世纪的、高素质的人才, 是摆在每个教育工作者面前的一项重要的任务。

制药工程的专业实验是综合性、实践性很强的实验课, 要适应现代生物技术、制药技术的迅猛发展和挑战, 就必须不断地进行改革创新, 完善和优化实验教学环节, 从而培养学生的科学实验能力和创新能力, 提高学生分析问题、解决问题的能力[5]。

我院非常重视教学工作, 在更新实验内容、改革实验手段、增加学时数等方面进行了卓有成效的改革, 并己取得一定的成绩。为了更好地适应社会对制药工程专业人才的更高要求, 充分体现实验教学环节在工科教育中的重要地位, 必须不断地进行实验教学改革以满足人才培养的需要。

3 优化整合专业课实验教学内容的重要性

3.1统筹实验内容, 把《生化分离工程》的理论和技术协调地贯彻在各层次的实验中, 培养学生综合运用多学科知识的能力

作为药品制造的一个中间环节, 生物分离技术是其它专业课程的基础, 其内容贯穿于其它专业实验当中。

《生化分离工程》的实验教学内容主要涉及分离技术, 但分离技术不能是孤立的, 它要有一定的作用对象, 这个对象在制药工程专业中就是药品, 否则单纯分离技术的实验教学是缺乏系统性的, 不利于学生系统理解生物分离技术在产品制造整个过程中的地位和作用。所以, 目前实验教学内容的设计往往是从提取分离到得到产品, 其实是一个系统性的实验, 如果产品是微生物发酵产品, 其实就涉及了《生物工艺学》的内容;如果产品属于其它生物药品或酶制剂, 其内容就和《生化制药学》和《酶工程》有一定重复;同时由于课时数的限制, 致使每门实验都不能系统地从原料做到得到一定纯度的产品, 但同时每门课程之间又有很多交叉的地方, 如分离技术的应用。

如果将这几门专业实验进行有效地优化整合, 可以把《生化分离工程》的理论和技术协调地贯彻在各层次的实验教学中, 使学生可以系统地掌握知识, 理好生物分离技术与其它专业课程的关系, 培养学生综合运用多学科知识能力, 增强专业技能。

3.2优化实验教学, 开设制药工程专业大实验, 改进教学方法和手段, 突出综合性、设计性实验的主体地位, 发挥学生在实验教学中的主动性和创新性[6]

制药工程专业实验是综合性、实践性很强的技术实验课。通过实验教学, 加深学生对理论知识的理解, 将理论和实践有机结合, 培养工科学生的动手能力, 以适应社会对该类人才的需要。

目前高校的专业基础或专业实验课普遍存在诸如实验课上传授知识多, 培养能力少;预设程序式 (验证性) 的实验多, 学生自己设计的实验少;实验的设置缺乏层次性等现象。验证性实验是在基础性实验的基础上, 让学生根据实验指导书, 按拟定的实验步骤, 利用已准备好的实验器材按部就班地进行操作, 以掌握实验的基本技能和方法, 加深对课本相关知识的理解, 并养成严谨、认真的实验习惯, 为后续实验奠定良好的基础。但是这种由老师为主体的验证性实验具有一定的局限性, 因为学生在实验过程中一旦出现与实验指导书不符的实验现象或结果时, 往往不是自己开动脑筋分析解决而是希望教师予以解答, 这就容易养成过分依赖老师的习惯, 也不利于培养学生独立分析解决问题的能力。

基此我们依据学科特点, 将《生化分离工程》、《生物工艺学》、《生化制药学》及《酶工程》等课程的实验教学安排进行优化整合, 开设制药工程专业大实验, 时间安排在专业课结束后集中进行1～2周的实验, 实验开设突出综合性实验、设计性实验的主体地位, 并采用合适的实验教学方法和手段, 充分发挥学生在实验教学中的主动性和创新性, 以达到最好的整合效果。

切实有效的实验教学方法和手段是提高专业实验课质量、效果的一个重要因素。因此, 要加强和提高学生实验能力和综合素质, 就必须改进不利于学生发展的实验教学方法和手段, 通过开设综合性、设计性实验, 让学生“学会学习”, “学会做事”, “授人以鱼不如授人以渔”。在实验中, 采用启发式、讨论式、探究式等教学方式, 要求学生预习或自行设计每个实验, 在课堂实验中尽可能地鼓励和引导学生积极思考, 对学生提出的问题, 一般不作正面回答, 而是启发学生自己思考、分析并加以解决, 对实验中出现的某些异常现象, 可以鼓励学生展开讨论, 发表不同的看法, 以培养学生探究创新意识[7,8]。

综合性、设计性实验属于实践性强且涉及面广的实验, 它要求学生在实验任务及实验目的明确的情况下, 完全由自己查阅资料, 提出实验方案, 设计实验步骤, 拟出所需实验器材, 并对所设计的方案进行理论解释, 然后在指导教师和学生共同讨论的基础上, 确定实验方案并得出实验结论[9]。

如“柠檬酸的制备实验”, 这个实验涉及到微生物培养、发酵、以及生物分离技术中的发酵液预处理、固液分离、初步纯化、高度纯化、直到采用结晶法制备出成品, 其中包括了《生物工艺学》的内容和《生化分离工程》中生化产品分离的整套过程, 涉及的专业知识面广, 难度较大, 但这是让学生将专业知识系统地应用于实践的一种好方法。所以, 要鼓励学生在方案的设计和实验的过程中, 知难而进、勇于探索、不断进取, 反对畏难而退, 互相抄袭, 千篇一律, 实验的结果也允许学生有不尽人意甚至失败, 但必须对这种结果加以必要的解释并找出原因, 由于没有了现成的实验方案和实验结果, 必然给学生一定的压力, 同时也引发了极大的兴趣, 杜绝了实验报告的抄袭现象, 大大地提高了实验课的教学效果。

综上所述, 通过实验教学的优化整合, 开设制药工程专业大实验, 改进教学方法和手段, 突出综合性、设计性实验的主体地位, 有助于发挥学生在实验教学中的主动性和创新性。

4 结语

制药工程是一门新兴交叉学科, 作为制药工程专业的重要课程之一, 《生化分离工程》在制药工程专业人才培养中发挥着重要的地位和作用, 作者在生化分离工程及制药工程其它专业课实验教学中发现, 作为一门主要涉及分离技术的课程, 其实验教学内容可以渗透到其它专业实验中, 通过对《生化分离工程》及其它几门专业实验进行优化整合, 开设制药工程专业大实验, 有利于学生对专业知识的系统掌握, 充分拓宽学生的思路, 深入理解生物分离技术在制药过程中的地位和作用;并且通过实验教学内容的整合, 改进教学方法和手段, 开设设计性、综合性的实验, 有助于提高学生的主动性、创新性, 培养学生理论联系实际、分析解决问题和初步的科研能力, 为今后从事相关的工作打下良好的基础, 充分发挥实验教学在工科专业人才培养中的重要性。

摘要：作者在《生化分离工程》及制药工程其它专业课实验教学中发现, 作为一门主要涉及分离技术的课程, 其实验教学可以协调地渗透到其它专业实验中, 通过对制药工程专业实验进行优化整合, 开设制药工程专业大实验, 有利于学生对专业知识的系统掌握, 深入理解生物分离技术在制药过程中的地位和作用;并且通过实验教学内容的整合, 开设设计性、综合性的实验, 有助于提高学生的主动性、创新性, 充分发挥实验教学在工科专业人才培养中的重要性。

关键词：生化分离工程,实验教学,制药工程,人才培养