周玉柏

[摘 要] 生物制药是利用生命科学基础理论研发生产用于预防、诊断和治疗相关疾病生物制品的应用型学科，是当前国家重点发展的高新领域。为适应国家发展及市场的需求，更好地培养实用性生物制药人才，本文尝试从课程设置目的、课程内容优化以及教学方式等不同方面对生物制药创新课程设计的教学进行探讨，以期获得更好的教学效果。

[关键词] 生物制藥;创新课程设计;工科院校

随着《“十三五”生物产业发展规划》的正式发布，生物制药已被国家确定为重点发展的高新领域，行业迎来了新的发展机遇。市场上从事各种生物医药研发的企业如雨后春笋般涌现出来，各种新药研发的新闻不断见诸于报端。然而，相对企业的快速发展，生物医药相关人才的培养则相对滞后，尤其是具有创新研发能力的高层次人才更是凤毛麟角。这种困境也体现在我国生物制药领域，比如，我国目前的生物医药大多还是以仿制药为主，真正原创性的新药还比较少。社会呼唤创新，“大众创业、万众创新”已成为全社会的共识，为更好地服务于国家需求，满足市场对生物医药创新人才的迫切需要，北京工业大学生命学院在生物技术专业本科阶段开设了“生物制药创新课程设计”这门课程。作为一门新开课程，能否结合本院专业特色，使学生初步掌握生物制药领域创新研究的基本技能，达成教学目的是课程能否成功的关键。本文在笔者教学实践的基础上，从课程设置目的、课程内容优化及教学方式等几个方面对课程的教学进行探讨。

一、课程设置目的

科技是第一生产力，科技的发展离不开创新。在生物医药领域，创新显得尤为重要，创新性生物药物具有巨大的社会效应和经济效应，也是体现一个国家生命科学研究综合实力的重要指标。然而，目前国内生物制药企业的创新研发能力还不强，生物医药创新研发人才还十分匮乏，而高校也未开设针对生物制药领域的创新训练课程。北京工业大学作为北京市属高校，为培养生物医药创新研发人才，实现“立足北京，服务北京”的办校宗旨，开设了“生物制药创新课程设计”课程，其教学目的的重点在于“创新”。教学难点是如何通过系统学习使学生初步掌握生物制药创新研究的思路和基本方法。因此，需要多方面结合已有的经验，对课程进行仔细设计，打造适合高年级本科生知识体系水平、具有相当程度可操作性的创新实践课程。

二、课程内容优化

创新课程设计的重点和难点在于“创新”二字，然而，怎样做到创新，如何开展创新工作，不同人有不同的见解。我们结合兄弟院校以及不同学者对此问题的探索经验并根据自身的教学条件，对课程内容进行了优化。课程教学内容按时间先后分为三个阶段，分别为课题背景探究及知识获取阶段，明确课题实施方案阶段以及最终的课题实验验证阶段。第一阶段重点讲授如何开展课题背景知识的调研，如何进行全面的文献检索及获取全文，如何进行文献的管理及注释。并初步学习如何寻找具有创新价值的新型药物靶分子的方法，我们采取先易后难的原则，首先学习如何从文献中进行创新分子的挖掘，掌握常用的文献检索数据库的使用方法。比如，在向学生讲解PubMed和Embase文献数据库检索方法时，重点介绍MeSH检索词的应用，自定义筛选条件的建立以及如何应用搜索引擎的内置关键词和逻辑词进行全面检索的技巧。同时，还向学生们介绍近年来国内涌现的优秀医学文献检索网站GeenMedical，并介绍网站的内置工具的使用技巧。在掌握获取文献资料技能的基础上，进一步讲授了常用文献管理软件的使用，比如针对英文文献的Endnote以及针对中文文献的NoteExpress，重点讲解如何进行文献分类及文献注释，并介绍如何在论文撰写过程中快速定位目标文献从而进行引用的技巧。为获得创新研究的功能分子，重点讲授常见肿瘤疾病整合数据库的使用，比如NCBI的GEO数据库以及TCGA数据库，重点讲解数据库的数据类型，数据组织形式以及下载的方法，并通过使用GEO网站在线工具GEO2R对生物芯片数据进行初步分析，并结合其他基于TCGA来源数据的在线网站工具以及文献检索结果对前期筛选的研究对象进行初步验证。在开展具体实验研究之前，还进一步向学生介绍如何利用含有各种疾病临床信息的数据库对筛选分子在实际患者中的预后价值进行分析，比如，我们讲授了KM plot网站对非小细胞肺癌中的肺腺癌和肺鳞状细胞癌这两个病理亚型中相关差异表达基因的预后价值分析，获得了一系列基于不同患者分组的生存曲线，使学生对于潜在研究的分子研究价值有了一个初步的评估。通过上述前期验证，最终筛选出潜在的研究靶分子。在掌握上述移植性研究方法之后，我们进一步引入了生物信息学的方法，重点学习如何利用生物信息学的方法，比如借助R语言进行数据挖掘，从公开获取的生物数据中寻找潜在的创新药物靶分子，在这部分课程中，我们针对生物技术专业学生在编程能力上的欠缺，系统讲解了R语言编程的基础知识，比如R语言的数据类型、数据结构以及逻辑循环语句构成等相关知识，使学生对R语言编程有了一个框架性的认识。之后，我们重点介绍了在生物大数据处理过程中经常使用的数据操作函数的运行原理及参数设置技巧，使学生掌握如何生成向量、矩阵、数据框及列表的方法，掌握不同类型数据文件的子集提取和操作方法，掌握基因表达数据文件的读取和输出方法，并系统学习了通过ggplot2包进行数据绘图的技能。此阶段需要学生完成课题背景知识的总结和撰写工作，要求学生能提交一份详尽的文献调研报告。在获得了潜在研究对象之后，课程进入了第二阶段。在此阶段重点学习如何根据文献信息，设计课题研究路线以及明确实验流程和方法，并重点掌握常用分子生物学以及细胞生物学实验的方法及具体操作步骤。我们在此阶段综合运用了PPT以及多媒体的技术手段，系统讲授了主要实验的原理及详细的操作步骤，并结合视频教程进一步加深学生对实验操作的认识。

三、教学方式

本课程模拟生物医药公司项目开发小组的形式，采取小组教学的方式，每组6人，实行组长负责制。以学生为核心，教师为辅，充分发挥学生的主观能动性，首先传授基本的研究技能，然后鼓励同学大胆应用所学知识去解决课题面临的实际问题，在实践中进一步发现问题，并在老师的指导下学习解决问题的方法和技能，如此进行不断循环迭代，使学生能初步获得进行生物制药创新研究的技能，熟悉进行创新研究的流程以及面临的风险。同时，在教学过程中，对因课时限制无法展开的内容也提供了相应深入学习的资源，以满足一部分学有余力的同学的要求。

四、结语

生物制药创新课程设计的开设丰富和革新了传统的实验教学内容，将创新元素融入了实验教学中，使学生不仅提高了实验操作技能，更重要的是使学生获得了进行创新研究的思路和方法，我们希望通过课程的开设能培养具有一定创新研究能力的学生，为其日后进入相关工作岗位或进一步深造时提升个人的竞争力。

参考文献

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