高校自然类通识选修课“现代医药生物工程”的教学探究

［摘 要］ 自然类通识选修课是高校课程体系的重要组成部分，满足不同专业背景条件下的学生个性化发展，是全面提升学生综合素质的有效途径。“现代医药生物工程”关注基因工程、细胞工程、酶工程和微生物工程等生物工程技术在医药领域的应用，涵盖了生物医药产业的发展方向和研究热点，更是生命科学领域的重要技术基础。通过强化案例分析、问题启发式导入、构建翻转课堂、增开实践内容和优化考核方式等课程探索，以期学生对课程的学习更有兴趣和动力，学有所获，开阔视野，为学科交叉、研究深造或择业提供一定的参考和指导。

［关键词］ 现代医药生物工程；通识选修；案例教学；PBL教学模式

［基金项目］ 2023年度南京工业大学校级教改研究课题“‘现代医药生物工程’课程思政素材库建设和实践应用”（20230255）；南京工业大学引进人才科研启动专项经费；2023年度南京工业大学校级教改研究课题“‘现代药物分析’‘活页式’教学内容体系探索”（20230250）；2023年度南京工业大学校级教改研究课题“课程思政融入药学专业教学的探索与实践”（20230253）

［作者简介］ 庾璐婷（1990—），女，陕西咸阳人，微生物与生化药学博士，南京工业大学药学院副教授（通信作者），主要从事糖尿病胰岛再生类药物研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）02-0057-04 ［收稿日期］ 2023-09-18

21世纪是生命科学高速发展的时代，党中央高度重视生命科学领域的研究和发展，强调生命科学在国家科技创新体系中的重要地位，各高校积极响应建设和发展生物技术相关专业和课程。在医药、食品、环境等行业，生命科学领域的知识和技能已成为重要的技术支撑。生物医药产业是国家大力推进的新兴战略性产业，具有广阔的发展前景［1］。“现代医药生物工程”课程关注医药卫生领域中的生物技术，是涵盖了生物学、医学和工程学知识的综合性学科，对于生物医药产业的发展和人类健康的改善具有重要意义。通过学习“现代医药生物工程”课程，学生可以了解药物的生产和研发流程，掌握基因工程、蛋白质工程、干细胞技术和基因检测等前沿科技，了解这些技术在医学领域的应用，明确医学进步和创新方向。

通识选修课是高校课程教学体系和人才培养计划的重要组成部分，课程设置对大学生拓宽视野、开阔知识面、满足个性化需求和提升综合素养等方面均有重要影响，有助于创新型、复合型人才的培养［2］。“现代医药生物工程”课程注重培养学生的创新思维和实践能力，鼓励学生进行科学研究和技术创新，这些能力对于学生未来的职业发展和科学研究都至关重要。此外，高校自然科学类选修课程中开设“现代医药生物工程”课程能够丰富学生知识面，激发学生兴趣点，为结合生物医药产业开展学科交叉类创新思维的培养提供了基础和助力，为创新创业类项目设计提供了交流平台。

一、教学理念

“现代医药生物工程”作为通识选修课，教学目的不同于对药学专业、生物工程或生物技术专业学生的要求，应以培养学生的科学素养、医药生物工程领域的基本知识和技能为核心，注重理论与实践相结合，培养学生的创新思维和实践能力，拓宽学生的眼界和知识面，提高学生的综合素质。具体的教学目标为使学生了解医药生物工程的发展历程、基本原理和应用领域；培养学生的科学素养，使其能够运用科学方法分析和解决与医药生物工程相关的问题，自主进行科研项目的方案设计和结果分析；培养团队合作能力，开展有效协作和沟通；培养良好的科学精神、职业道德和社会责任感。

二、教学内容的设置

当教学目的和教学目标转化并确立后，教学内容也会随之变化。如果按照专业必修课的目标要求，则教学内容的重点是介绍生物工程中各类技术的原理、实施过程和工程化应用等。然而课程针对的教学群体是具有不同专业背景但对生物工程感兴趣的学生，如果只枯燥乏味地讲解理论内容，学生则很难产生兴趣。因此，需要了解学生感兴趣的内容，将课堂内容简化，结合实例以科普为主，讲学生感兴趣的新技术、新方法，讲与日常生活息息相关的热点问题，培养学生对生命科学和生物技术的兴趣，启发学生的创新思维，为今后走向工作岗位提供更多的选择范围。因此，本课程的教学内容更注重基础知识的传递，将工程原理和过程弱化。在讲解基因工程时，重点介绍基因重组技术，让学生了解基因的分离、表达和编辑等方法，结合前沿技术如CRISPR/Cas9基因编辑，引导学生关注生物技术的革新升级。在讲解细胞工程时，重点介绍动物细胞培养方法、细胞计数方法和细胞保存等，一方面，学生没有接触过细胞培养相关的知识，存在新鲜感，能够激发学习兴趣；另一方面，对于部分学生读研深造和适应工作岗位均有帮助，在以后接触细胞操作时能做到已储备了相关知识，为开展科研工作打下扎实基础。在讲到酶工程时，重点介绍酶的本质、酶的性质、酶的作用方式、酶与底物的关系等基础知识，让学生了解酶和酶促反应在生物体内的重要性；在讲解微生物工程时，重点介绍微生物的特点和培养条件，以微生物工程在食品酿造行业中的应用作为切入点展开教学，使学生更容易理解菌种选育、发酵和保藏等工艺过程。

三、教学方法的思考和探索

（一）强化案例分析

通过讲解实际案例，引导学生将所学知识应用到实际问题中，培养学生分析和解决问题的能力［3］。灭菌操作在细胞工程和微生物工程中都非常重要，但仅罗列各种方法会让学生觉得枯燥且无用，可结合日常家居清洁消毒、医院清洁消毒及学校清洁消毒的方式，对应讲解各种方法的原理和操作流程，使学生能够将理论知识和实际应用相联系，对灭菌相关知识点产生兴趣，且有助于增强其卫生健康意识。发酵是微生物工程中重要的生产过程，如单纯描述发酵过程则比较枯燥且难以理解，可以我国传统酒曲酿造技术和酒文化作为切入点，指出酒曲实际是从发霉的谷物演变而来的，酒曲的生产是在经过强烈蒸煮的白米中移入曲霉的分生孢子，保温便会在米粒上茂盛地生长出菌丝；或以目前市面上较受欢迎的精酿啤酒切入，以图示或者动画形式展示啤酒生产过程中的麦芽粉碎、麦芽浸泡、糖化、麦芽汁过滤和煮沸、冷却沉淀、发酵和储存等关键工艺流程，使学生了解微生物发酵的本质和微生物发酵生产全过程。

课程思政内容也多以实例来剖析，更形象生动。由于课程的科学性和前沿性，聚焦学科发展史中的诺贝尔奖案例，可从科学家精神、技术的重要性等多方面进行解读，培养学生的科学思维、科学兴趣和科学精神［4］。基于本学科领域与国家发展和战略需求的紧密关系，将国家在生物医药产业方面的新政策作为素材，引导学生关注国家发展需求，关注生物医药行业的发展现状，培养学生为国家服务的意识。此外，本课程会大量涉及人类健康和生命，从中引发的伦理和道德问题同样值得深入思考，引入“万能猪”“基因编辑婴儿”［5］等实例素材，引导学生思考医药生物工程在伦理和道德方面的责任和挑战。

（二）问题启发式导入教学内容

1969年，加拿大安大略省麦克马斯特大学Howard Barrow教授提出基于问题学习（problem-based learning，PBL）的教学模式［6］，是一种以学生为中心，以问题为基础，由教师启发式教学引导学生解决问题的教学方法，能够培养学生高阶思维能力［7］。在本课程的教学中引入了一系列的“科学问题”，以解决问题为导向，构建知识网络。例如，在“基因工程”课程教学中，带着目的基因如何获取、目的基因如何与载体连接、重组质粒如何导入宿主细胞、如何筛选和鉴定重组子及目的基因如何高效表达等问题，将基因重组技术的完整过程讲解给学生，层层递进，相互串联；在“细胞工程”课程教学中，提出细胞如何培养、如何获得既具有骨髓瘤细胞体外无限增殖能力又具有免疫淋巴细胞分泌抗体能力的杂种细胞、杂交瘤细胞如何筛选及如何获取抗体等问题，引导学生掌握单克隆抗体制备技术。将教学内容置于问题所设定的情境中，有助于学生形成更直观、更清晰的知识构架。

（三）构建翻转课堂

翻转课堂是一种新兴的教育理念和教学模式，以学生为中心，充分认可学生的个性化需求和特点，翻转固有的“教”和“学”的概念，使学生自由掌控学习进度，自主达成学习目标［8］。医药生物工程涉及多个学科领域，需将基础知识与医学、生物学、化学等学科结合，学生如果能够利用课后时间通过网络或图书获取相关拓展知识和最新科研成果，课内与授课教师协作互动将知识内化，必然有助于课程的高效学习。此外，采用互动式教学方法，引入新兴领域的内容，如基因编辑、精准医疗，指导学生查阅相关文献和资料，整理形成报告，鼓励学生积极参与课堂，开展专题研讨或辩论，提高学生的思辨能力和团队协作能力。

（四）建议增开相关实践课程

医药生物工程是实践性较强的学科，教学过程中应注重培养学生的实践能力。建议增开相应的实验课程、创新实验项目或生物医药企业实习等，让学生参与实验操作和数据分析，增强实验技能和解决问题的能力，在实际工作场景中应用所学知识，更好地加深理解理论课程内容并提高实践经验，同时能够培养学生的沟通能力、团队合作能力和创新能力，强化专业素养。实验课程可以围绕重组DNA技术展开，设置PCR获取目的基因、重组质粒构建、蛋白表达纯化和蛋白鉴定等一系列实用的实验技术；围绕抗体药物展开，设置细胞培养、细胞融合和筛选、抗体制备等实验；围绕酶活性鉴定开展米氏常数测定等实验。

（五）优化考核方式

教学质量和学习热情的提升不能仅局限于丰富教学内容、优化教学模式，还需要合理完善考核方式［9］。一般课程的考核方式为平时成绩和期末考试成绩之和，平时成绩占20%，期末考试成绩占80%，但这样的考评方式无法真实反映学生的综合能力，因此实施过程化考核就显得尤为重要。本课程考核方式的优化即为将考核分为平时成绩、期中成绩和期末成绩三个部分，将评分占比平均化，全面考查学生的自主学习能力、创新实践能力和团队协作能力，切实贯彻过程化考核，通过课堂讨论、日常作业和小组报告等形式促进学生自主学习，并根据反馈的学习情况辅助教学内容的更新和扩充。平时成绩占比30%，依据出勤和课堂表现评分，按时上课可得基础分25分，积极参与课堂互动并正确回答问题的学生可获得加分，有效的课堂提问能够及时掌握学生的学习情况，提高学生的注意力和学习效率，并引导学生思考；期中成绩占比40%，要求学生选择一项自己感兴趣的医药生物工程相关新技术或新方法完成调研报告，依据选题前沿性、格式规范性、内容完整性和逻辑连贯性等方面评分，锻炼学生自主查阅文献、分析问题、解决问题、归纳总结和撰写论文的能力；期末成绩占比30%，学生以4～5人组成小团队，选择一个生物医药相关主题或话题进行讨论，在PPT演讲、漫画展示或辩论中任选一种形式完成汇报，依据报告内容、展示效果和学生反响评分，对于汇报效果突出的主讲人可给予加分鼓励，能够反映学生对知识综合运用和总结汇报的能力，有助于学生掌握课程难点，激发学生探索能力和合作精神。

四、教学效果

目前，通过上述教学改进措施，“现代医药生物工程”课程的教学质量已有所提升，学生能够较好地理解和掌握基因工程、细胞工程、酶工程和微生物工程的相关知识点，学生自主选题主要集中在基因编辑、疫苗制备、抗体技术和细胞免疫疗法等重要的前沿热点话题，能够很好地体现本课程的前瞻性和实用性。以课程内容“从胰岛素结构改造看重组蛋白药物发展”申报了校级微课比赛，并结合本课程的思政建设申报并获批了校级教改项目一项。

关注学生的学习效果和学习过程，设计合理的课程评价方式，综合学生评教、同行评教和督导评教等反馈意见，能够及时了解并掌握授课情况，便于更新课程内容和环节，帮助学生提高学习效果。具体来看，学生对本课程评价较高，许多学生认为即使自身非医药类或生物类专业背景，但依旧能够听懂并掌握生物工程涉及的相关技术，并且能够与生活实践相联系，也了解到了许多疾病新疗法的技术原理，对生物医药充满兴趣。督导听课反馈较好，认可本课程内容的重要性和先进性，赞赏课堂教学的趣味性和互动性，并向授课教师传授教学经验，提出根据学生听课状态及时调整课程内容和教学方法。值得肯定的是，通过深入的课程剖析和改革，已基本达成了本课程设置的初衷和目标。