生物制藥原理與技術課程教學改革研究

時間:2022-07-21 11:47:40

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生物制藥原理與技術課程教學改革研究

摘要:在“雙一流”建設的重任下,為培養我國生物制藥產業的高層次人才,對東北林業大學生物制藥原理技術課程進行教學改革,優化課程內容體系,選擇智慧型教學平臺“雨課堂”,完善課程評價體系,并在課程教學過程中立德樹人,灌輸“防勝于治”的理念,讓同學們把愛惜身體,敬畏生命作為一生的追求。

關鍵詞:雙一流;生物制藥原理與技術;教學改革;雨課堂

隨著我國經濟的持續增長以及人口老齡化程度的加深,人們對健康的追求日益增加,拉動了市場對醫藥產品的需求,特別是生物藥品,我國已是全球最大的生物藥品消費市場。癌癥、糖尿病、類風濕性關節炎和高血壓等病的發病率不斷升高,生物藥品在防治這些疾病方面有獨特的優勢,其藥理活性可達普通藥物的幾十倍,針對性強,毒副作用相對較小[1]。自2013年以來,我國生物藥品制造研發人員折合工時不斷增加。但是,目前我國生物制藥產業緊缺高層次專業人才,特別是擁有創新能力的拔尖人才[2]。高層次人才缺失是制約我國生物制藥產業發展的瓶頸。中國特色“雙一流”建設的重任是培養拔尖創新人才,嚴把本科教育質量關。抓好本科教育,是推動高等教育內涵式發展的一個重要舉措?!半p一流”建設政策在技術核心上的突破,是堅持科教融合、產教融合,推進學科、專業、課程一體化建設[3]。在學科、專業和課程的關系中,課程是基石,來自于學科,是人才培養模式的核心要素[4]。在“雙一流”建設洪流中,要充分發揮大學教師的獨特作用,從生物制藥前沿性的學科知識中選擇最有價值的部分納入課程,構建系統、科學、前沿的生物制藥原理與技術課程體系,再把這些課程知識有效地傳授給學生,培養出勝任我國生物制藥產業發展的具有創新能力的實用型和復合型人才。

一、生物制藥原理與技術課程改革的必要性

生物制藥是一門融合生物學、免疫學和藥學的多學科交叉的新興學科,是當今醫藥發展方向中最重要及活躍的領域,生物醫藥制造行業是近年及未來醫藥工業持續高速增長的領頭羊[5]。國家發展改革委員會根據《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》和《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》,為加快推動生物產業成為國民經濟的支柱產業,特別編制了《“十三五”生物產業發展規劃》,其中,構建生物醫藥新體系是重點發展的領域,重點強調把握精準醫學模式,推動藥物研發革命的趨勢性變化,立足基因技術和細胞工程等先進技術帶來的革命性轉變,加快新藥研發速度,提升藥物品質,更好滿足臨床用藥和產業向中高端發展的需求。國家對生物醫藥重視起來,因此,也對相關專業和課程的設置提出了更高的要求。生物制藥原理與技術課程是我院生物技術專業的專業核心課程,生物科學專業及國家生命科學與技術人才培養基地班的專業選修課程。本課程是我院開設的唯一一門與生物醫藥相關的課程,是學生打開生物醫藥神奇作用的窗口,是學生學習生物醫藥相關知識的重要載體。為此,積極進行生物制藥原理與技術的課程改革,夯實學生的生物制藥基礎知識和基本技能,拓展學生的視野,增強學生對前沿知識和發展動態的了解,引導學生把所學到的知識融會貫通,深度思考如何將生物制藥基本原理應用到生產實踐中,并能夠分析和解決生產實際中出現的問題,是我們在生物制藥原理與技術課程教學中所應追求的目標。

二、生物制藥原理與技術教學內容的改革

課程的規劃和設計能力是大學教師乃至一所大學的核心競爭力[3]。因此,大學教師的首要任務是優化課程結構。

(一)合并歸類教學內容

將原版教學內容歸入到新版的相應章節中,將原“1緒論”更名為“1生物藥物概述”,并將其中的一些內容分配到相應的章節中,將原“2生物藥物概論”的內容整合到“2生化藥物”中,將原“3基因工程制藥”的內容歸入到“5重組治療蛋白類藥物和基因藥物”中,將原“4抗體制藥”的內容整合到“4疫苗菌苗和治療性抗體藥物”中,將原“5動物細胞制藥”的內容歸入到“5重組治療蛋白類藥物和基因藥物”中,將原“6抗生素制藥”的內容整合到“3微生物藥物”中。

(二)注入重要知識和技術

為了適應生物醫藥產業對人才的需求,我們在原有課程基礎上增加了基因技術制藥,細胞工程制藥和重磅“生物導彈”藥物的內容,增加了微生物產生的酶抑制劑和免疫調節劑,疫苗菌苗的種類及制造方法以及基因藥物等相關內容,在每一章中都增加了重要藥物的生產工藝原理和流程(表1)。由于現在治療性抗體藥物市場取得了非凡的成就,所以在新的教學內容體系中,介紹全球抗體藥物銷售額排行榜中熱門藥物的治療原理及制造原理。

(三)合理分配學時

本課程理論學時共24學時,將原“1緒論”的4學時縮減為2學時,更名為“1生物藥物概述”,優化后的課程內容及學時分配為:1生物藥物概述(2學時),2生化藥物(4學時),3微生物藥物(4學時),4疫苗菌苗和治療性抗體藥物(8學時),5重組治療蛋白類藥物和基因藥物(6學時)。新版的生物制藥原理與技術課程側重新技術生產的高附加值藥物及靶向強、見效快的治療各種腫瘤和類風濕性關節炎的單克隆抗體藥物及預防疾病的疫苗和菌苗,內容更加飽滿,緊跟最新科研成果,體系更加科學合理并且聯系生產實際(表1)。

(四)關注學科發展前沿,融入諾獎研究成果

我們教會學生利用校園期刊網查閱最新研究動態,并為他們提供一些微信公眾號,如菠蘿因子,學術經緯,奇點網,解螺旋,生物谷和微生態等[6],了解生物醫藥及技術的最新研究成果,例如,腫瘤免疫治療領域研究熱點主要集中在抗程序性死亡-1(PD-1)受體和抗細胞毒T淋巴細胞相關抗原4(CTLA4)等免疫檢查點抑制劑上,它和傳統的化療和靶向治療不同,主要是通過克服患者體內的免疫抑制,重新激活患者自身的免疫細胞來殺傷腫瘤,是一種全新的抗腫瘤治療理念,PD-1抗體的抗癌效果是前所未有的,一次次地在美國臨床腫瘤年會上刮起黑色旋風。2018年12月17日,國家藥品監督管理局批準首個國產PD-1單抗-特瑞普利單抗注射液(商品名:拓益)上市。這是我國企業獨立研發、具有完全自主知識產權的生物制品創新藥品,用于治療既往標準治療失敗后的局部進展或轉移性黑色素瘤。通過閱讀相關文獻開拓學生的視野,激發他們對生物制藥相關科研的興趣。在教學過程中將諾貝爾獎成果融入到相關內容中,讓同學們了解具有重大意義的科研成果及其研究歷程,從1901年貝林開創了用于治療白喉的血清療法;1945年弗萊明、錢恩和弗洛里,發現青霉素及其對各種傳染病的療效;1952年瓦克斯曼,發現第一個有效對抗結核病的抗生素-鏈霉素;到近代,2011年巴特勒、霍夫曼和斯坦曼,研究“治療性疫苗”,旨在調動人體免疫系統對腫瘤發起攻擊,著眼于以新穎手段治療癌癥;2018年艾利森和本庶佑,發現抑制負免疫調節的癌癥療法,通過激活人體自身免疫系統攻擊腫瘤細胞的能力,發明了一種全新的癌癥治療原理;2020年沙爾龐捷和道德納,發現了新一代基因編輯技術CRISPR/Cas9,在醫學領域創新型癌癥療法的臨床試驗正在進行中,能夠治愈遺傳性疾病的夢想即將實現。生物技術應用于醫藥制造,由初級技術逐步向高端發展,由普適藥品逐步向基因定向定點治療邁近,生物技術日新月異,由此激勵同學要不間斷地學習,跟上科技前進的腳步。

三、生物制藥原理與技術“雨課堂”教學平臺的使用

傳統的教學模式以教師為中心,學生與教師的互動積極性不高,課堂氛圍不夠活躍。為了克服這些弊端,提高同學們的學習積極性和課堂參與度,我們采用了新型智慧教學工具“雨課堂”平臺?!坝暾n堂”將課前-課上-課后的每一個環節都賦予全新的體驗。教育部原部長陳寶生評價“雨課堂”:讓手機從“低頭的工具”變成了“抬頭的利器”。“雨課堂”是手機微信的一個小程序,利用手機進行交流正是95后大學生的話語方式,所以利用“雨課堂”授課,深受現代大學生的喜歡?!坝暾n堂”為師生的溝通創造了非常便利的條件,課前老師發布的預習課件,學生認為重要的內容可以收藏頁面,也可以在看不懂的頁面標注“不懂”,我們了解到學生的知識儲備情況后,在課上有針對性地講解相關的知識。課上我們提出問題時,學生立即通過彈幕或投稿回答,比學生口頭回答的積極性要高很多倍,老師還可以把學生的答案投屏,看到自己的答題投到幕布上,同學們非常開心。我們在課堂上發布測試題的同時發放“雨課堂”紅包,答得又對又快的同學就能得到紅包,同學們在習得知識的同時也收獲了快樂,為了能夠得到紅包,學生聽課的認真程度和答題的積極性都調動起來了。課堂上老師還可以通過隨機點名和頭腦風暴,活躍課堂氛圍和提高同學的課堂參與度。我們還通過學生對課后復習題的掌握程度,進行反饋式教學。“雨課堂”教學平臺的使用,切實調動了同學們學習的積極性,激發了同學們的學習熱情,創建了同學與老師的溝通渠道,拉近了老師與同學的距離,特別在新冠肺炎疫情期間,使線上授課的出勤率和效果都優于線下教學。

四、生物制藥原理與技術課程評價方式的改革

(一)課程考核方法的改進

現有的課程考核指標相對較少,考勤占10%,實驗課成績占20%,期末考試成績占70%,其中,期末考試成績占比過高,為了減輕學生期末復習的壓力,讓他們養成重視學習過程的習慣,在教學過程中增加了隨堂小考、課前和課后測試,小考和測試占20%,同時,將期末考試占比減少至50%。并將考勤占比減少至4%,增加6%的小綜述作業。在“雨課堂”教學平臺中,通過制作小考試題進行隨堂測驗?!坝暾n堂”平臺根據教師已經設置的標準答案進行自動評分,答題結束后,教師即可以看到全班同學的答題情況,能夠及時準確地了解同學們對知識的掌握情況,便于進行反饋式教學。課前和課后測試可以通過制作預習課件在課前及課后發布,到限定的結束時間后,教師就可以在“雨課堂”平臺上看到學生的答題情況。每一名同學的測試題得分,都被記錄在平臺上。課程結束后,教師就可以下載學生的成績,進行統計分析。每一次上課,同學進入“雨課堂”平臺的情況,就會被記錄下來,這樣學生的考勤成績就有了依據。實驗課成績由考勤和報告兩部分組成,考勤情況也可由“雨課堂”平臺提供。

(二)課程考試方式的探索

由于新冠肺炎疫情的影響,2020年的春季學期,全國的大學都進行了線上教學,為了不影響下一學期的工作進度,絕大部分的考試都在線上進行,為了營造嚴格、公正的考場氛圍,我們采用了“雨課堂”在線監考+騰訊會議視頻監考模式。2020年5月20日“雨課堂”增加了在線監考新功能:增加證件照上傳、隨機抓拍、切屏監控等教師監考功能。在這種監考模式下,教師能夠有效地掌握學生的答題情況?!坝暾n堂”在線監考,限于PC端考試,臺式電腦或平板電腦均可,主考教師可以在“雨課堂”考試平臺上,檢查學生上傳的證件照片,查看攝像頭抓拍情況,隨時了解學生有無切屏的不良操作。利用學生的手機攝像頭對其進行騰訊會議視頻監考,及時了解學生的考場紀律。這兩種監考方式相結合,更能接近教師在教室監考的效果。在制作試卷時我們有一個寶貴的經驗,把多個主觀題歸到一個主觀題下,這種出題方式的優點在于,學生只需要上傳1次答案的照片,節約考試的時間,還有利于教師維持考試紀律,便于教師監考。重要提示,為防止考試時“雨課堂”網絡突發的狀況,教師必須同時準備一份PDF形式的備用試卷,如果有學生無法登陸“雨課堂”,可以讓學生在電腦端的QQ中接收試卷,在白紙上作答,并讓學生調整騰訊會議視頻監考的角度,把電腦屏幕、學生的手、答題紙和筆收進教師的視野。編輯好試卷后,教師可在試卷庫中選擇對應班級進行發布。發布試卷時可以設置題目亂序和選項亂序,使每一名同學的試卷都不同,可防止學生作弊,并勾選在線監考選項,進行在線監考。除了主觀題之外的其他試題,“雨課堂”系統都會自動批改,給出分值,極大提高了教師的批卷效率。主觀題需要老師手動批改,支持圈畫與批注,可以在打分的同時寫上評語,做到批卷有痕跡。試卷批改完成并核對后,下載考試數據,考試數據中詳細標明了學生每一道題的得分。

五、立德樹人,“防勝于治”理念的灌輸

盡管生物技術發展迅速,治病的方法不斷更新,重磅生物藥物治療效果顯著,但是對于我們來說,保持健康的體魄是最重要的事情。在授課的過程中,我們灌輸給學生的觀念是:防病勝于治療,機體的免疫力是抗擊病原微生物最有力的武器,新冠肺炎患者戰勝病毒,最終依靠的也是自身的免疫力。我們在課堂教學過程中潛移默化地將提高自身免疫力,養成健康的生活方式,保持快樂的心情,以積極的心態學習和生活這些理念傳遞給學生。愛惜身體,敬畏生命應是我們每一個人一生的追逐。

六、教學效果反饋與教學反思

首次對生物制藥原理與技術課程進行了教學改革,我們非常重視學生對教學效果的反饋,對完成的問卷共37份進行了分析,問卷涉及的問題包括:對教學內容、教學方法、課堂師生互動、考核方式和學習效果的滿意程度,以及激發學生學習興趣、提高自主學習能力、提高創新思維能力的效果,90%以上的同學對課程的教學效果滿意。課程改革仍在繼續,線上線下混合式教學方法,翻轉課堂,案例式教學方法等是我們將要探索的教學方式,課程內容要及時更新,緊跟科技發展的步伐,還要及時了解學生對知識的需求及對教學效果的反饋。

七、結束語

為我國生物制藥產業培養高層次專業人才,優化生物制藥原理與技術課程內容體系是關鍵,借助雨課堂平臺,充分調動學生學習的積極性,完善考核評價體系,在課程教學過程中立德樹人不可或缺,培養學生的德育和智育雙重發展,樹立積極的樂觀心態是教育的根本任務[7]。教學改革一直在路上,我們還將繼續探索和實踐各種教學方法,以期讓學生在掌握教學內容的基礎上,開拓他們的創新思維。

參考文獻:

[1]錢景怡,余正.我國生物制藥產業國際競爭力分析[J].中國藥事,2020,34(5):549-555.

[2]童彬.我國生物制藥產業競爭力研究[D].武漢:華中科技大學,2013.

[3]周光禮.“雙一流”建設中的學術突破———論大學學科、專業、課程一體化建設[J].教育研究,2016,37(5):72-76.

[4]周光禮,馬海泉.教學學術能力:大學教師發展與評價的新框架[J].教育研究,2013,34(8):37-47.

[5]陳俊,張革.“雙一流”背景下藥學專業《生物技術制藥》教學改革探索[J].教育教學論壇,2019(16):81-82.

[6]梁麗琴,王振鋒,段江燕.“互聯網+”背景下“酶工程”多元化教學改革的實踐與思考[J].微生物學通報,2018,45(10):2285-2292.

作者:汪春蕾 張杰 于紅麗 劉長莉 楊洪一 單位:東北林業大學