龚劲松，李 恒，李 会，耿 燕，许正宏，史劲松

（江南大学药学院，江苏无锡 214122）

面向制药工程专业的本科生微生物学教学改革实践与应用

龚劲松，李 恒，李 会，耿 燕，许正宏，史劲松

（江南大学药学院，江苏无锡 214122）

为进一步提高制药工程专业本科生的微生物学专业课程教学质量，提高学生的综合素质和创新能力，在微生物学教学实践中开展了一系列改革，取得了很好的效果。对选用教材、丰富教学内容、采用多样化教学等方面改革的必要性及近年来在这些方面实施改革的特色性进行总结，为制药工程专业的本科生教学提供参考。

微生物学；教学实践；改革；制药工程

为适应经济发展的需要及改变专业设置不合理的局面，教育部于1998年进行了普通高校的本科专业目录调整，将原有的化学制药、生物制药(部分)、中药制药(部分)整合成制药工程专业。该学科是一门奠定在药学、生物技术、化学和工程学基础上的新兴工程技术类交叉学科，旨在培养出“厚基础、宽口径、强能力”的新型药学专业人才。该学科除运用化学、药学等专业科学的原理和方法外，微生物学、生物技术、生物化学等学科知识在其中发挥了举足轻重的作用。微生物资源开发、代谢工程、生物转化以及基因工程等技术为推动制药工程专业的深入发展注入了新活力，为充分挖掘该科学的优势增加了动力。由于它的发展与人类健康密切相关，因而在近10年来获得快速发展，已成为目前的优势产业，创造了巨大的经济价值和良好的社会效益，表现出极大的应用潜力［1-4］。鉴于该学科的专业综合性及重要性，对学生的基础知识学习则提出了更高要求。

江南大学制药工程专业微生物学学时分配共计64学时，安排在大三上学期进行，先修相关课程主要包括生物化学与分子生物学。该课程作为其中一门重要的基础课程，具有极强的理论性和实践性，主要目标是培养学生通过学习具备扎实的理论基础，保证学生能够进行有关微生物生产的基本操作，同时培养学生分析和解决各种应用微生物学实践问题的能力。但是微生物本身个体微小，肉眼难以看见，导致其生命活动规律不易被人们所熟知，而且随着现代生命科学的迅速进步，微生物学领域中的知识体系日趋丰富，新理论、新技术不断涌现［4-5］。这些客观情况的存在势必给微生物学课程教学增加了难度。

微生物学在制药工程专业尤其是生物制药方向的课程计划中起到核心作用，是一门关键的基础课程。对于该课程的掌握程度将直接影响到其他后续相关课程的理解与认知，如发酵工程、制药工艺学等科目。因此开展好微生物学课程的教学工作有利于提升制药工程专业的整体教学质量。此外，由于微生物制药技术属于新兴领域，相应的教学工作发展也仍不够成熟，目前高校微生物学课程教学中依然存在着诸多不合理性和尚待改进的空间，随着微生物学知识体系的进步，制药工程专业的微生物学教学框架、内容、形式还有待完善，改革势在必行。

1 选用合适的教材及教学参考书

好的教材是顺利开展教学的前提，教材的重要性在于它是知识的载体，同时又是教师在课堂进行教学的主要依据。然而，目前针对高校各类生物及药学专业编写的微生物学教材种类繁多，而且各教材均有自身的侧重点和趋向性，这就决定了教材的选取十分重要［6］，针对制药工程的专业需求选择一本合适的教材需格外慎重。江南大学制药工程专业是一个具有理工特色的专业，尤其兼具该校的轻工、工业生物技术和生物制药特色，因此选定了江南大学诸葛健教授主编的《微生物学》(第2版)为主教材，中国药科大学周长林教授主编的《微生物学》为辅助教材；这两本教材的时效性强、知识体系完备、符合当前微生物学领域的发展水平。另外，为了辅助教学及提供给学生作为课外参考读物，还选择了浙江大学梅乐和教授主编的《现代酶工程》，Tao等主编、许建和等译的《生物催化在制药工业的应用》，第四军医大学金伯泉教授等主编的《医学免疫学（第5版）》作为参考书目，以进一步充实和完善制药工程专业的教学体系和授课内容，针对制药工程专业学生的专业需求对教材内容进行相应调整，增设基因工程菌、微生物转化、病原微生物基础、医学微生物学以及微生物免疫学等相关知识体系。

2 合理安排教学内容

在教学过程中除选用合适教材外，定期查阅文献资料了解本学科的最新发展动态也非常必要；结合微生物学领域前沿成果，让学生在获得扎实的理论基础的同时，能更好地理解并掌握该学科的原理方法和最新知识［5］。另外，微生物学内容繁杂，相对枯燥。在授课过程中，可针对教材中的知识、理论，结合实际生活、新闻报道或生产经验，多举实例，使理论知识与现实生活有机结合，可显著增加学生的学习兴趣。例如，在讲解病毒的形态结构生理特征知识时，可结合时下最受公众关注的西非烈性传染病病毒埃博拉为例来进行讲解；蓝细菌章节的讲授过程中可引用2007年太湖蓝藻污染事件以及到目前为止时有发生的蓝藻爆发导致自来水污染的案例进行共同阐述。这些内容在教材上往往是不会出现的、但因其新闻效应及与现实生活的密切关系，能使学生更有兴趣、更容易理解，并且，通过相关新闻报道及书本知识的传播，使学生自觉地去学习相关原理和基础知识。又如，在介绍德氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）的过程中，可结合该菌株的亚种德氏乳杆菌保加利亚亚种（简称保加利亚乳杆菌）来进行介绍，这种菌有益于健康，在多种市售酸奶中均有存在。通过这样的讲授方式使学生既学习掌握了专业知识又活跃了课堂气氛。

其次，一本完整的教材通常是面向不同需求、不同层次的学生所编写的，内容较为综合、全面［4］，但是对于授课教师来说，一门课程的课时是有限的，因此在有限的时间内如何让学生充分掌握必需知识、为专业学习服务，还需做到合理的“取舍”——摆脱“教教材”模式，充分参考各教材的长处，对教材内容进行挖掘和改变，凸显专业特色。目前多数高等院校仍将其作为一门普通微生物学课程来开设，缺少专业针对性较强的微生物教学方式，课程学习与专业培养目标联系不够密切，不具备专业特色［7］。切合教学和专业的实际需要，有效实现教学目的，才能取得良好的教学效果，真正做到学有所用［8］。江南大学在工业微生物研究方面具有良好的基础和雄厚的资源，建有粮食发酵工艺与技术国家工程实验室、工业生物技术教育部重点实验室、发酵工程国家重点学科等优势平台，因此，在制药工程专业的微生物学教学和授课过程中可彰显自身优势，体现工业微生物和生物技术在制药工业的应用特色，让这些优势学科基础能充分为制药工程专业的教学所用。如氨基酸、维生素、抗生素等药物或前体的发酵生产，酶制剂在医药中间体生物转化合成中的应用。早在20世纪40年代，Howard Walter Florey和ErnstChain探索了青霉素的大规模生产方法，使青霉素的生产实现了产业化，并为此获得了诺贝尔生理学或医学奖；而自20世纪50年代起，氨基酸发酵工业、酶制剂工业和维生素发酵工业相继诞生；至今为止工业微生物发酵技术已广泛应用到制药行业。微生物转化技术在药物研发中的许多突破性进展同样给医药工业创造了显著的医疗价值和经济效益。甾体激素药物具有极其重要的医用价值，传统化学合成方法较为困难，采用廉价易得的甾醇为原料利用微生物可选择性降解甾醇侧链制备合成甾体激素类药物［9］。当然这些仅仅只是微生物学在医药领域成功应用的部分典范。这些代表性的成功实例为制药工程专业的微生物学本科课程讲授提供了良好的素材。

再次，可从自身专业角度以及学校优势课题研究角度进行授课。在介绍微生物育种与应用时，可给学生讲述育种在工业生产中的重要性，如20世纪70年代，本校诸葛健等人［10］从自然界中筛选到一株能利用葡萄糖高产甘油的酵母经鉴定名为产甘油假丝酵母（Candida glycerinogenes），是目前世界上发酵法生产甘油水平最高的菌株之一；创建了生产甘油的整套工艺和设备，建成并成功投产，完成了对美国的技术转让。但该工艺最初用于筛选的环境样品采集及菌种筛选工作却耗时多年，这充分说明菌种筛选工作的艰巨性及合理筛选策略的必要性。江南大学孙志浩教授在国内外首次采用微生物酶法拆分制备的D-泛解酸内酯生产D-泛醇，已取得了显著的经济效益和社会效益［11］。陈坚教授领衔承担了“九五”重大科技攻关项目—“发酵法生产丙酮酸中试”的研究，已达到国内外先进水平，获得了国家专利，填补了国内发酵法生产丙酮酸的空白。这些微生物工艺的建立及在生产中的成功应用体现了微生物学在工业中的重要价值。另外，从自身专业角度和科研方向介绍微生物学相关知识也是一种有利于提升学生学习兴趣的途径［6］。在介绍基因突变和基因工程育种的过程中，可结合自己对产酶菌株进行基因工程改造的研究实例入手，通过一些实验现象图片和流程图的展示介绍多种突变方法在产酶基因改造中的有效应用，以用于改善微生物的生理特性，为其工业应用奠定基础。通过这种多样化、并结合实际的教学方式可使枯燥乏味的理论教学变成学生能生动形象地了解微生物学技术在设计解决实际问题时的可操作性的过程，学生的积极主动性和学习兴趣无疑将明显改善。

3 丰富教学形式，开展多样化教学

3.1利用多媒体提高教学效率和教学质量

当今社会科技高速发展、信息量剧增，若要具备良好的竞争力，必须借助一定工具和策略才能提高信息处理能力和工作效率，教学工作同样如此。现行阶段，传统教学手段已不能满足教学工作的需求，而采用多媒体教学则势在必行。通过这种方式可以借鉴大量网络图片和实验照片来开展图文并茂的教学，通过一些微生物形态结构、微生物生产工艺、现场操作等图示，动画，视频这些形象化的手段进行全方位、多功能的展示，有助于学生理解并掌握所学知识；并且可以根据学科的发展定期更新相关内容，把握最新研究进展，补充文献资料中的最新研究成果。这种方法的优点在于，相比单一的板书，可动静结合、形式多样，有利于集中学生的注意力；对于复杂问题，可通过视频动画等形式进行动态描绘，增加感性理解，便于掌握；在有限课时内可展示大量信息，有助于灵活教学，节约了板书时间，提高了教学效率；多媒体课件制作简便，内容可随时进行调整及完善，提升了备课效率［12-13］。

3.2 引导学生自主学习

微生物学课程内容繁多，但是课时有限；而且随着科学进步，一些新的理论和技术不断涌现。在此情况下如何能保证教学质量，除了提高教学效率外，引导学生进行自主学习将是一个重要手段。

利用网络学习。在这个信息呈爆炸式增长、知识日新月异的时代，互联网因其方便快捷、信息储量大等优势而受到科研工作者的广泛关注。在培养学生自学能力的过程中，利用网络进行学习就成为了一条重要途径［14］。多引导学生利用现代网络技术查阅微生物学资料，不断拓展自身知识面，这些网站主要有：美国国立生物技术信息中心http://www.ncbi.nlm.nih.gov，基因组数据库http://www.gdb/org/，蛋白质结构数据库http://www.rcsb.bnl.gov/，世界微生物数据中心http:// www.wdcm.riken.go.jp，中国工业微生物菌种保藏中心http://www.china-cicc.org/，中国微生物学会http://csm. im.ac.cn/，美国微生物学会http://www.asm.org/等；还可针对自身兴趣有针对性的进入一些专业论坛进行学习、交流、咨询及求助，这其中包括众多国内外的学习论坛，如小木虫论坛http://emuch.net/bbs/，生物秀http: //www.bbioo.com/，微生物之家www.clsi.com.cn/，丁香园http://www.dxy.cn/等。通过这些网站论坛可与同行、专家学者进行交流，获取到许多书本以外的专业知识，把握微生物学，尤其是医药微生物学领域的最新动态，不断提高主动学习、发现新知识、自主分析解决问题的能力。

利用中英文参考书籍和文献资料进行学习。课堂上的教学主要集中于指定教材及其他少数几本教学参考书，获取知识范围相对有限，这时还可鼓励学生通过一些中英文参考书籍或文献来辅助学习。学会在图书馆进行资料查阅检索。另外，搜索网络上的免费文献书籍资料也是一种重要途径，如Google学术搜索http: //www.scholar.google.com/（或谷粉搜索http://www.gfsoso.com/scholar）；此外，还可采用图书馆所购买的中英文电子数据库通过关键词进行文献检索，这些中文数据库主要包括中国知网http://www.cnki.net/，万方数据http://g.wanfangdata.com.cn/，维普网http://www.cqvip.com/；英文文献数据库则主要包括Elsevier数据库http://www.sciencedirect.com/，德国斯普林格数据库http://link.springer.com/，Wiley-Blackwell数据库http:// onlinelibrary.w iley.com/，英国自然出版集团刊物http:// www.nature.com/，美国科学促进会刊物http://www.sciencemag.org/等。

3.3开展讨论式教学

改变传统的仅由老师进行授课的教学模式，结合课程所学知识，给学生提出整体方案或课题，由学生分小组自行查阅资料、总结凝练、撰写报告、并进行多媒体展示，并且需由其他同学提出问题或不足所在，自由发表见解，最终由老师进行点评。例如，第一章绪论中，微生物发展简史部分主要介绍了过去数百年间所发生的重大变革性事件，包括Leeuwenhoek用自制的显微镜观察到细菌形态、柯赫原则的提出、Watson、Crick发现DNA双螺旋结构等，而近半个世纪来微生物学领域则经历了更加快速的发展，因此，可出讨论题“近代主要有哪些重大事件或重要技术的出现”；微生物形态及生长与代谢章节中，介绍了细菌在医药化工等多个领域均具有广泛应用，放线菌在抗生素的生产中具有重要应用，对于酵母菌的相关介绍相对较少，因而，可以由学生查阅文献资料，了解“一些重要的酵母菌株在工业生产中，尤其是制药工业中的主要用途”；蓝细菌和藻类部分的讲解过程中，提到蓝藻也具有一些重要应用价值，但是太湖蓝藻的爆发却是造成了严重的环境污染和生态破坏，那么“如何来应对这种污染问题？如何进行预防和治理？作为在校大学生或科研工作者该怎么做？”这些讨论课题的提出，可深入挖掘学生的创新思维能力和实践能力。这类教学活动可在理论知识学习结束后的学期末得到开展，每个报告讲解时间限制在15～20min内，自由讨论与提问点评占时不超过10m in，整个活动占用约2～3个课时的时间。

在教学过程中，讨论式教学的模式得到了多数学生的积极响应，取得了良好效果。他们通过查阅中英文参考书籍、文献资料以及网络资源，充分利用课后时间对所选课题进行了讨论、规划、调研和整理，以小组的形式围绕相关科学问题设计和寻找解决方案并制作成为多媒体课件，在课堂上进行PPT展示和讨论。通过这样的实践经历可加强学生对微生物学相关知识的理解和掌握，并且有利于培养学生积极主动学习的作风以及分析问题和解决问题的能力。其次，通过资料查阅、报告整理、以及多媒体课件的制作、展示和讨论等环节，还能锻炼学生的图表和课件制作、文献检索、语言组织和口头表达等综合能力。

4 结论

总之，在制药工程专业的微生物学本科教学实践中我们深刻体会到，教学方法的合理运用，对于教师和学生都极其重要。除了传统的微生物学形态、结构、生长繁殖、代谢调控及应用外，还应包括基因工程、生物转化、病原微生物、医学微生物学以及微生物免疫学等内容。选用合适的教材、合理安排教学内容、采用多样化的教学形式，对于优化教学模式，提高教学质量，以及培养和提升学生综合素质等方面都具有积极效果。通过对微生物学专业课程的教学创新性改革的实践与应用，充分把握住了该课程作为我校特色制药工程专业的定位，以及我校制药工程专业作为教育部品牌特色专业建设点和教育部“卓越工程师培育计划”试点专业的角色定位，通过一系列改革取得了较好的教学效果，提升了教学质量和学生综合素质。在今后的教学过程中，我们将继续努力探索面向制药工程专业微生物学教学的创新方法，继续深化改革教学内容，进一步丰富授课形式，并不断实践与应用，争取早日将微生物学课程建设成深受学生欢迎的精品课程。

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App lication ofm icrobiology teaching performance in undergraduate education of pharmaceuticalengineering

GONG Jin-song，LIHeng，LIHui，GENGYan，XU Zheng-hong，SHIJin-song
(Schoolof PharmaceuticalScience,Jiangnan University,Wuxi214122,China)

In order to improve the teaching quality ofm icrobiology course in pharmaceutical engineering and enhance the comprehensive and innovation ability,a series of reform ingmeasures onm icrobiology teaching performancewere performed.And the results obtained are excellent.In this study,various strategies,including selecting right textbooks,enriching the teaching contents,applying diverse teachingmethods,were summarized to provide a reference forundergraduate education of pharmaceuticalengineering.

m icrobiology;teaching performance;reform;pharmaceuticalengineering

G642

C

2095－1736（2015）03－0100－04

10.3969/j.issn.2095-1736.2015.03.100

2014-11-03；

2014-11-19

江南大学教改项目(JGB2013037)

龚劲松，博士，从事生物制药方面的教学及科研工作，E-mail:jinsonggong.bio@hotmail.com；

史劲松，教授，主要从事微生物学方面研究，E-mail:shijs@163.com。