萬南微，王慧慧，陳永正

（遵義醫(yī)學院，貴州 遵義 563003）

醫(yī)科院校制藥工程專業(yè)微生物學課程教學改革探索

萬南微，王慧慧，陳永正

（遵義醫(yī)學院，貴州 遵義 563003）

微生物學是一門理論性和實踐性較強的專業(yè)課程，不同院校不同專業(yè)微生物學課程教學的側重點不同，因此教學方式也存在差異。針對醫(yī)科院校制藥工程專業(yè)培養(yǎng)目標，本文從教學內容組織、教學方式及科研反哺教學3個方面，對微生物學課程教學進行改革和探索，取得了一定成效。

微生物學；教學改革；醫(yī)科院校；制藥工程專業(yè)

微生物學是一門基礎性和應用性較強的學科，被廣泛應用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境、能源以及材料等不同領域。目前，很多大學的不同專業(yè)（如生物工程、食品工程、環(huán)境工程等）開設了微生物學課程，而不同類型的學校該課程教學側重點存在差異。例如，工科院校以工業(yè)生產(chǎn)應用為主，面向食品工程、生物工程、環(huán)境工程等專業(yè)，注重培養(yǎng)學生應用能力和創(chuàng)業(yè)能力[1]；農(nóng)業(yè)院校微生物學課程面向植物生產(chǎn)類與資源環(huán)境類專業(yè)，注重培養(yǎng)學生實踐和創(chuàng)新能力[2]；師范院校微生物學課程面向中學教育，注重培養(yǎng)師范生探究式教學意識和能力[3]；醫(yī)科院校微生物學課程主要面向臨床醫(yī)學和醫(yī)學檢驗等專業(yè)，注重使學生掌握醫(yī)學微生物基礎理論[4]。遵義醫(yī)學院是一所老牌醫(yī)科大學，辦學早期就開設了微生物學課程，并且涌現(xiàn)出許多優(yōu)秀的微生物學家，例如伍律教授和魏曦教授。隨著學校的建設與發(fā)展，遵義醫(yī)學院以創(chuàng)辦“多學科協(xié)調發(fā)展的高水平醫(yī)科大學”為目標，開設了以制藥工程專業(yè)為代表的多個工科專業(yè)。

制藥工程專業(yè)是一個需要多個學科知識支撐的專業(yè)，學生除了學習制藥工程學、工程制圖和化工原理等工程學方面的知識外，還需要掌握化學制藥、生物制藥與中藥制藥等藥物生產(chǎn)工藝學知識。遵義醫(yī)學院藥學院開設的制藥工程專業(yè)培養(yǎng)目標是“能夠從事制藥工藝研發(fā)、藥物生產(chǎn)和質量控制等工作的高素質應用型人才”。微生物學課程作為本專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，主要介紹生物制藥方面的知識。本專業(yè)在醫(yī)科院校開設且是工科類專業(yè)，因此在微生物學課程教學方面與醫(yī)學相關專業(yè)必然存在一定差異。本文結合學校辦學定位和本專業(yè)培養(yǎng)目標，對微生物學課程教學進行了改革探索，并總結了幾點心得體會。

1 教學內容組織方面的改革

當今社會，科學研究的迅猛發(fā)展使人們步入了“信息爆炸”時代，各類學科的數(shù)據(jù)信息量極速增加，其教學方式隨之發(fā)生改革[5，6]。隨著分子生物學和基因工程等的發(fā)展，微生物學的研究領域愈來愈廣，研究成果愈來愈多。隨之而來的是教學內容猛增，傳統(tǒng)“填鴨式”教學使學生學習任務加重，所學知識多而不成系統(tǒng)。為了減輕學生學習負擔，同時使其高效掌握與本專業(yè)相關的微生物學知識，制藥工程教研室嘗試進行教學內容組織方面的改革。

本專業(yè)微生物學課程總學時為36學時，其中理論18學時，實驗18學時。首先，從總學時分配來看，實驗與理論學時相當，體現(xiàn)了本課程非常注重學生實踐能力培養(yǎng)。微生物學是一門實踐性很強的學科，這是因為微生物是非常微小的生物，必須借助專業(yè)設備才能對其進行觀察及研究。例如，我們常說“飯前要洗手，因為手上有很多細菌”，但是看不到細菌存在，只有用專業(yè)設備將手上的微生物進行放大和描繪后，才能觀察到它們。因此，增加實驗學時可以提高學生對微生物的認識和對微生物學課程的興趣。

理論教學僅有18學時，要利用有限的學時，結合微生物在生物制藥方面的應用，給學生講授系統(tǒng)的微生物學知識，就需要精心設計教學內容。因為本專業(yè)其他課程未涉及微生物相關知識，因此課堂講授既要包含一定的微生物學理論知識，也要包含一定的實踐應用知識。課堂講授以教材為依托，經(jīng)過教研室商討后，我們選用周德慶主編的《微生物學教程》（3版）作為教材。這一經(jīng)典教材以基礎理論知識為主，穿插微生物應用相關知識，內容精煉而豐富。教材共10章內容，其中第八章“微生物的生態(tài)”和第九章“傳染與免疫”與生物制藥應用關聯(lián)性不大，因此未編入教學大綱，第三章“病毒和亞病毒因子”只作簡單介紹，突出講授噬菌體對發(fā)酵工業(yè)的危害。

需要說明的是，“緒論”部分是教學重點，既要使學生明確課程學習目的，又要涵蓋整個課程的主要內容和中心思想。精彩豐富的“緒論”可以提高學生學習興趣，激發(fā)主觀能動性，從而提高學習效率。簡單地說，通過“緒論”學習，學生要認識到“學好微生物學這門課程可以在制藥行業(yè)有一番作為”。因此，“緒論”部分講授未參考教材安排，而是根據(jù)學生興趣（通過課前調研了解），以微生物在藥物生產(chǎn)中的應用為主線，通過介紹生物發(fā)酵制藥和生物催化制藥實例，闡述學習這門課程的意義及重要性。例如，生物發(fā)酵制藥列舉了青霉素發(fā)酵的發(fā)現(xiàn)和發(fā)酵生產(chǎn)應用的案例，生物催化制藥列舉了筆者研究的鹵醇脫鹵酶合成阿托伐他汀鈣（降血脂藥物）中間體應用的案例[7]。

由于客觀條件限制，實驗教學只涉及培養(yǎng)基的制備、菌種的分離及鑒定等，缺乏工程應用實踐，對于制藥工程專業(yè)學生培養(yǎng)來說是不全面的，因此需要進一步改革和完善。2016年高校本科評估工作的開展促進了我校工程實驗條件的改善，一個投資上千萬的校內“工程中心”項目開始規(guī)劃建設。借助此平臺實驗室將配置一個100 L的全自動發(fā)酵罐和一個500 L的反應釜，為后續(xù)開展微生物發(fā)酵制藥實驗和生物催化制藥實驗提供良好平臺。

2 教學方式的改進

2.1 以制藥應用為導向的教學

工學專業(yè)微生物學課程強調微生物的應用，因此在課程教授過程中要體現(xiàn)微生物在制藥工程的應用。在教學中，我們以教學大綱編排的內容為主線，嘗試以制藥應用為導向的教學方式。簡單地說，在講授知識點時盡量將相關微生物制藥應用或潛在的應用穿插進來。例如，在講授糖酵解時列舉了微生物代謝調控合成甲硫氨酸的應用[8]，在講授自養(yǎng)微生物C O2的固定4種途徑時，列舉了《科學》雜志近期發(fā)表的體外固定C O2應用相關文獻[9]。將知識點與應用和研究前沿相結合，不僅可以加深學生對知識點的記憶，同時對科學難題的思考還可以開發(fā)學生思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

2.2 學科知識交叉

微生物學是一門學科知識交叉性很強的課程，由于各專業(yè)培養(yǎng)方案不同，課程設置也存在差異。很多專業(yè)開設了微生物學課程，但未開設其他相輔的課程。例如我校制藥工程專業(yè)未開設分子生物學課程，而微生物學的很多知識都需要分子生物學作支撐。因此，在授課過程中一定要適當講解交叉學科知識，幫助學生理解記憶，不能一味灌輸教材內容。在制藥工程專業(yè)微生物學課程教學過程中，筆者覺得穿插講授以下兩方面知識有助于提高學生學習效果。

2.2.1 分子生物學知識 微生物學研究已經(jīng)從細胞水平進入分子水平，因此，很多微生物學知識需要借助分子生物學知識來理解。例如，在講授原核生物基因調控系統(tǒng)知識點時，學生對其沒有任何概念，很難理解。這時聯(lián)系分子生物學中的乳糖操縱子知識，并結合教師的研究課題，講解基因調控的過程及其在表達外源蛋白（如生物催化劑）中的應用。在講授遺傳和基因突變知識點時，適當補充基因復制、轉錄與翻譯知識。分子生物學知識的引入，使得一些微生物學知識更加具體、形象。

2.2.2 生物信息知識 隨著微生物學數(shù)據(jù)的急劇增加，教材涉及的內容廣泛但不具體，很多內容只是列舉一些具有代表性的，而未包括其他特殊的案例。此外，單純讓學生記憶教材上的知識點，不但容易遺忘，而且在實踐中遇到類似應用時往往束手無策。這就需要學生掌握可以快速補充知識的方法，能快速獲得解決問題的對策。例如，在講授第五章“微生物的新陳代謝”內容時，涉及較多的代謝途徑，課堂上詳細講解但不要求學生記憶。在本章內容結束前，留出15～20分鐘時間來講授尋找其他代謝途徑的方法和策略。筆者會重點介紹K EGG P A T HW A Y數(shù)據(jù)庫，通過課堂操作演示和課后練習使學生學到更多的代謝途徑知識，在工作中解決實際問題。在講授遺傳基因和密碼子時，通過列出編碼20種氨基酸的所有密碼子，并提供一段2163 b p的基因序列，讓學生快速將其翻譯成對應的氨基酸序列。學生分工合作，有的學生寫出了三十多個對應的氨基酸，學生認為即使完全記住對應的密碼子，也很難準確翻譯一段基因序列。這時給學生提供一個序列處理在線工具包（S M S），可以進行序列的翻譯、反補、酶切位點的尋找和蛋白質分子量計算等項目，極大地提高了學習效率與準確性。學生接觸這些生物信息學知識和軟件后，在遇到實際問題時可以自主解決，對科學素養(yǎng)培養(yǎng)極其有益。

2.3 引入PBL教學方法

PBL教學是一種以問題為導向的教學方法，近幾年在很多課程教學中得到了較好的應用，在微生物學課程教學中也可引入PBL教學方法[10]。很多教師采取的方式是給學生布置一個專題，要求其課后查閱資料，并以PP T形式匯報，進行課堂專題討論。然而，在實際實施過程中往往效果不佳，這是因為PP T匯報時間較長，因而只有少數(shù)學生參與進來，多數(shù)學生為了完成任務直接從網(wǎng)絡上尋找資料，而未自己思考。這種方式不但耽誤了教學時間，而且學生也得不到很好的鍛煉。為了提高PBL教學效果，在授課過程中嘗試以小組辯論方式代替PP T演示。對于一個問題設置兩個或多個命題，每位學生課前準備相關材料，課堂上講述對問題的見解并進行辯論。例如，在學習第七章“微生物的遺傳變異和育種”時，課前我們安排了一個有趣的辯論話題——“先有雞還是先有雞蛋”，通過辯論學生理解了遺傳和變異的關系，再學習微生物遺傳變異知識時會有較好的效果。

3 科研反哺教學

微生物學是一門實踐性很強的課程，除了實驗教學外，科學研究也是提升學生實踐能力的一個重要途徑。很多學校開放實驗室，積極支持學生開展自主性科研活動。由于學生學習任務繁重以及社團活動多，單獨開展實驗項目可能會增加其學習負擔。為了讓學生課后更加自由輕松地提高實踐能力，我們開放科研實驗室，以研究生的研究課題為小方向，讓學生根據(jù)自己的興趣，以小組形式參與研究生的課題研究。一方面，學生實驗時間比較自由可控，同時有研究生指導，學習效果更好；另一方面，他們的加入也促進了研究生課題的開展。對于那些研究興趣強烈、具有較強實踐能力的學生，我們作為指導教師鼓勵其積極申報大學生創(chuàng)新實驗項目。

我們的科學研究項目有些是和企業(yè)合作的，在一些項目進入中試和生產(chǎn)階段后，如果時間適宜，也會根據(jù)學生興趣安排其進入企業(yè)參觀學習，了解微生物在制藥企業(yè)的應用，這對他們的就業(yè)會有很大幫助。微生物學課程學習效果不僅體現(xiàn)在考核成績上，更體現(xiàn)在學生畢業(yè)后從事微生物制藥相關工作時的解決實際問題能力和創(chuàng)新能力上，而這些能力的培養(yǎng)需要更多的科學研究。

4 結語

社會在快速進步，微生物學課程教學方法也要根據(jù)實際進行改革。本文是筆者對醫(yī)科院校制藥工程專業(yè)微生物學課程教學改革的幾點心得體會，主要涉及教學內容的組織、教學方式和科研反哺教學方面。由于筆者自身能力的限制，有些觀點的論述欠佳，在后期微生物學課程教學過程中將繼續(xù)潛心研究，不斷嘗試，進一步提高微生物學課程教學效果和自身教學水平。

[1]裘娟萍，余志良，張正波．工科微生物學教學中注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)業(yè)能力[J]．微生物學通報，2011，38（2）：261-263．

[2]廖德聰，陳強，張小平，等．農(nóng)業(yè)院校微生物學課程教學改革與實踐[J]．微生物學通報，2013，40（7）：1266-1271．

[3]韋偉，胡尚勤，郭霞．高師院校微生物學課程探究式教學實踐與思考[J]．微生物學通報，2016，43（1）：217-221．

[4]何平，陳洪，張湘燕，等．臨床醫(yī)學八年制醫(yī)學微生物教學改革的探索與體會[J]．微生物學通報，2008，35（8）：1319-1321．

[5]陶濤，李俊，陳敏東．大數(shù)據(jù)時代精細化學品化學課程的教學改革與創(chuàng)新[J]．大學化學，2016，31（9）：38-42．

[6]朱建平，李秋雅．大數(shù)據(jù)對大學教學的影響[J]．中國大學教學，2014（9）：41-44．

[7]Wan NW，Liu ZQ，Huang K，et al．Shen YC．Synthesis of ethyl（R）-4-cyano-3-hydroxybutyrate in high concentration using a novel halohydrin dehalogenase HHDH-PL from Parvibaculum lavamentivorans DS-1[J]．Rsc advance，2014（4）：64027-64031

[8]Kromer J，Wittmann C，Schroder H，et al．Metabolic pathway analysis for rational design of L-methionine production by Escherichia coli and Corynebacterium glutamicum[J]．Metablic engineering，2006，8（4）：353-369．

[9]Schwander T，Borzyskowski LSV，Burgener S，et al．A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro[J]．Science，2016，354（6314）：900-904．

[10]郭潤芳，于宏偉，韓軍，等．以現(xiàn)代教育觀念為核心積極開展微生物學教學改革與實踐[J]．微生物學通報，2010，37（1）：119-122．

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1671-1246（2017）19-0061-03