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生物技术药物是21世纪最富希望和发展潜力的新兴高科技药物。生物技术药物也称生物药物,目前在治疗糖尿病、心脏病、艾滋病、癌症等领域都有广泛应用。生物技术药物的问世,更加扩展了新药开发的领域宽度,随着生物技术药物的发展,新开发出的药物的安全性和有效性都得到了提高。
1.生物技术药物的范围
现阶段,从狭义上界定生物技术药物主要是指那些把重组DNA技术作为核心,把生物体作为原料生产出的用于预防、诊断及治疗的药物[1]。从广义上界定生物技术药物一般是指采用生物技术生产出的在生物体内存在的天然活性物质[2]。而定义中的“生物技术”包括目前广泛应用于生物制药领域的基因工程、酶工程、细胞工程、蛋白质工程、微生物发酵工程等技术[3];“天然活性物质”是指生物技术药物的来源是细菌、植物、昆虫、哺乳动物等各种生物体内的特征细胞产物[4]。
2.国外生物技术药物的发展现状
欧洲的生物技术药品市场占据了全球28%的市场份额[5],目前,欧洲已经有290种蛋白质药物进入临床试验,其中已经批准上市的有29种[6]。专家预计,在未来的5-10年,欧洲的生物技术产业将对美国、日本形成激烈的市场竞争。
美国的生物技术产业发展已经有多年的历史。到2010年为止,美国的食品药品监督管理局总共批准了包括激素、细胞因子、重组抗体、酶及其各种长效修饰物等制品在内的110种生物技术药物上市[7],这些生物技术药物在人类多种疾病的治疗中发挥越来越重要的作用,产生的经济价值不断提高。
截止2011年全世界共有1714项基因治疗临床试验方案得到批准,其中有300余项进入Ⅱ、Ⅲ期临床试验阶段[8],基因治疗的范围不断扩展,疾病谱从肿瘤为主迅速发展到其他各种病症,成熟的生物技术药物已进入“井喷”期;以治疗性细胞疫苗技术为代表的体细胞治疗技术已经进入临床使用的成熟期[9]。各国都致力于生物技术的研发,而这些研发成果超过60%都集中在医药领域[10]。生物制药领域的干细胞治疗、基因治疗、免疫细胞治疗、诱导性多功能干细胞和细胞再生工程技术等的发展和不断突破都在加速其快速发展,昭示着生物制药领域有着更加美好的发展前景。目前,世界上生物制药的主流是应用哺乳动物细胞表达系统来生产重组蛋白药物,其市场份额已经超过全世界生物技术药物销售总量的67%[11]。
第一个基因治疗产品“今又生”是我国批准上市的[12],第一个免疫隔离化细胞治疗产品“APA-BCC”阵痛微囊也在我国批准上市[13]。近些年来生物技术药物在医药领域的生产份额逐年加大,地位日益提高。
3生物技术药物的特点
生物技术药物是生物药学和生物医学理论及实验的发展产物,生物技术药物与传统的化学药物有很多不同,传统的化学药物主要是小分子化合物,而生物技术药物主要是包括细胞或组织、核酸、单克隆抗体、基因重组蛋白、基因重组多肽、灭活或者减毒的细菌或病毒等大分子物质。
3.1结构不能完全确认
生物技术药物的活性主要靠其空间结构和氨基酸序列来表达。生物技术药物因其具有较大的分子量和复杂的空间构型,现有的分析方法不能完全确认其化学结构。
3.2种属特异性
不同种属的动物的同类受体的功能和结构可能也存在不同,而生物技术药物的作用部位主要是抗原表位或受体,因此,同一种生物技术药物可能对某种动物有效,而对另一种动物无效。
3.3生物技术药物具有多功能性
在一个生物体内,生物技术药物的受体可能广泛分布,从而产生广泛的药理活性或毒性作用。
3.4免疫原性
生物技术药物对于动物体来说是异源性大分子,具有免疫原性,诱发动物产生相应的抗体,而这种诱发的免疫反应会影响药物安全性。
3.5极高的反应活性
虽然生物技术药物在生物体内的含量要低于一般的内分泌激素,但是其引发的生物学反应却被放大。例如干扰素的使用剂量是10-30ug[14];白细胞介素-12的剂量是0.1 ug;表皮生长因子的剂量在纳克水平。
3.6 可获得非天然的生理活性物质使之成为新药
1985年,为了治疗侏儒症,从人脑垂体中提取出了人生长激素,导致了可雅病传播[15],目前,应用基因重组技术重组hGH,既保证了治疗效果又可以避免这种疾病传播风险。
3.7可批量生产确保临床和科研需要,经过改造可提高生理活性
生物技术使多肽基因、活性蛋白能够在动物细胞、植物反应器、动物反应器和微生物中高效表达,从而可以获取以前很难获取的生物活性物质,并可以形成批量生产,适应临床的需要量。采用生物技术改造后,提高了生物制剂的活性,从而达到降低用量的目地,药效提高。
4生物技术药物的前景
目前,全世界生物技术的研发重点主要集中于基因组学研究上,有预测称人类基因组学计划的测序工作完成后,生物技术产业将在生物芯片、生物信息产业、基因治疗、药物基因组学等方向有更多的发展。
我国新型生物技术药物主要集中于疫苗、基因治疗剂、单克隆抗体、可溶性治疗蛋白、反义药物五个类型[16]。
我国在生物技术药物方面正处于有序的发展阶段,首先,我国以国家科委及国家生物制品研究机构组织研发血液制品和肝炎疫苗等项目[17];其次,仿制某些国外的在中国不受知识产权保护的品种[18];最后,人类基因组框架初步形成后,使人们逐步认识的生物技术的经济价值,吸引更多投资,加速生物技术的更快发展。
目前,生物技术药物在癌症、心脑血管、遗传性疾病、传染性疾病、自身免疫性疾病、糖尿病和神经退化性疾病等疾病的治疗都有很好的疗效。
参考文献
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关键词:现代生物技术;医药领域;应用
引言
随着科学技术的急速进步,尤其是分子生物相关先进理论成果、当代先进技术不断侵入现代生物技术,全面社会需求,生物技术由高新技术代替过去传统技术俨然成为现代生物技术发展的必然。现代生物技术作为一项高新技术,其与医药领域存在着密不可分的联系,现代生物技术发展一方面能够促进医学基础学科发生革命性转变,一方面能够为医药工业开辟出又一片天地[1]。
1现代生物医药的重点领域
1.1肿瘤治疗
世界范围内,肿瘤死亡率在疾病死亡率中有着十分高的占比,每年各个国家用于肿瘤的治疗费用数以亿计。肿瘤属于一种多机制的复杂病症,现阶段依旧采取早期诊断、放疗、化疗等综合方式治疗,疗效并不十分客观,同时会对患者造成极大的痛苦。当前,唯有现代生物医药方可肩负起彻底攻克肿瘤的人类使命,肿瘤治疗着实进入到一个两难的局面。在对肿瘤患者机体癌细胞进行杀死时,同时会危机到患者机体的正常细胞。基于此,现代生物医学提出了导向治疗理论。导向治疗指的是借助抗体寻找靶标,就好似导弹的导航仪,于病灶中有效引入肿瘤药物,从而不至于伤及到其他正常细胞[2]。现阶段,在数百余种开发的现代生物技术药物中,存在一半被用于肿瘤治疗,对肿瘤发病机制研究、抗肿瘤新药研发及现代生物技术均呈现出良好的发展前景。
1.2神经退行性疾病治疗
神经退行性疾病,好比小脑萎缩症、帕金森氏病、脑中风等,势必会愈来愈有赖于现代生物医药的发展。单单美国每年中风患者就超过80万,且死于中风人数达到20万,而治疗此类疾病的有效药物十分有限,特别是治疗不可逆脑损伤方面的药物更是极少,伴随神经生长因子、溶栓活性酶的开发为治疗此类病症带来了希望[3]。
1.3自身免疫性疾病治疗
当前,现代生物医药在治疗自身免疫性疾病中扮演着十分重要的角色。诸多炎症是由机体自身免疫不足造成,好比风湿性关节炎、哮喘、皮肌炎等,全球范围内全年单单用于风湿性关节炎的治疗费用超过千亿美元,治疗此类顽疾的高效基因药物市场前景十分可观。在自身免疫性疾病中,艾滋病(AIDS)是属于对人类危害最大的一种病症,现阶段治疗AIDS仍旧还没有十分有效的特异性药物,但很显然,医药领域已经把攻克AIDS的希望寄托于现代生物技术。
2现代生物技术在医药领域的应用
2.1制取活性物质
在现代医药领域中,医疗环节应用的抗生素、菌体药物及酶制剂等各种类型药物,均是通过微生物发酵而成的,此类微生物发酵产物只不过是不计其数生物活性物质中的几种。一般而言,生物活性物质均是通过液体深层培养法而生成的,一些物质可发挥对生物体内酶活性予以抑制的作用,此类物质即为酶抑制剂,酶抑制剂在医药领域有着十分可观的发展潜力。在现代医药领域中,诸多生理活性物质均可借助现代生物技术得以生成。就好比,在治疗大部分关节炎过程中,体激素往往能够获得满意的疗效,体激素成分中可的松对于风湿性关节炎疗效则更为显著。而醋酸可的松属于以脱氧胆酸为生产的原料,通过32个环节的化学反应合成而来,如若借助黑根霉将黄体转换成11-a-轻基黄体酮,则能够省去多个不必要的化学合成工序,有效提升其收率[4]。
2.2开展基因治疗
自基因角度而言,基因治疗指的是将具备正常功能的基因置换或是增补到部分存在缺陷的基因中,进而实现对基因缺陷予以修复的目的。自治疗角度而言,基因治疗指的是借助导入遗传物质对病患机体细胞基因予以转变,进而实现防治疾病的目的,此种导入基因既可以是与缺陷基因有着对应功能的同源基因,又可以是与缺陷基因不存在关联的治疗基因。在应用现代生物技术开展基因治疗期间,多采用下述两种治疗方式:(1)生殖细胞基因治疗法,即借助现代生物技术对生殖细胞基因表达予以转变;(2)体细胞基因治疗法,即借助现代生物技术对体细胞基因表达予以转变。自理论角度而言,对生殖细胞缺陷予以修复,一方面能够对当代基因缺陷展开治疗,一方面能够保证基因缺陷不至于遗传到下代人细胞基因中。
2.3改进生产工艺
现如今,我国已设立了国家基因资源库、生物样本库及蛋白质库,将各式各样化学药物制剂技术、基因重组治疗性抗体、大规模培养、基因治疗等作为关键,通过一些大规模企业构建健全医产学研密切相融的新药研发体系。在应用基因工程技术改进药物生产工艺期间,其能够起到提升菌种生产性能和水平、简化工艺改善收率、优化工业生产菌种及极大降低生态污染等作用。世界范围内生物制药市场中基因工程药物已经占据很高的份额,有着高成长、不易攻破壁垒及极佳市场潜力等特点。自上世纪90年代以来,我国基因工程药物复合增速超过5层,平均毛利率高达80个百分点[5]。基因工程药物包括单抗、重组蛋白及新型疫苗等,近些年借助基因技术改进亚欧无生产工业、生成高产菌株的实例不断增多。
2.4单体克隆
单体克隆抗体一经问世,便得到医药领域专家、学者的热切关注,其不仅具备可标准化、质地均一、反应灵敏等优势特征,还能够展开大规模大批量的工业化生产。现如今,市场上已有数以百计的单抗治疗制剂、单抗诊断试剂,且还存在诸多单抗治疗制剂正在被开发。单抗偶合物能够展开机体定位诊断,有效促进肿瘤、心脑血管疾病等病症诊断工作的开展。单抗偶合物一方面能够促进机体肿瘤定位,一方面能够展开导向治疗,强化肿瘤治疗药物的细胞毒性功效,降低不良反应及用于杀死机体肿瘤细胞等。此外,单抗简易家庭诊断药物,好比糖尿病诊断药物、妊娠诊断药物等逐步在市场中推广,简易诊断法作为一种时展趋势将逐步由医院转至家庭。
3结束语
总而言之,现代生物技术在医药领域的广泛应用,为人类增强体质、攻克病魔做出了不可磨灭的贡献。在预防、诊断和治疗影响人类健康的重大疾病方面也起到了关键的作用,基于此形成的生物医药产业是截至目前现代生物技术最为庞大的应用领域。
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【关键词】实验教学生物技术制药
生物技术制药是一门集生物学、医学、药学基础理论和先进技术为一体综合性学科,同工业生产联系紧密。自1971年世界第一家生物技术制药公司(Cetus)成立至今,现代生物技术制药已走完了近四十年的路程,已有近百种生物技术药品陆续完成临床试验,投产上市。二十一世纪又将是生物技术制药蓬勃发展的重要历史时期。但是,同生物技术制药产业形成巨大反差的是生物技术制药的基本知识普及较差,教学活动相对滞后。虽然国内已有数十家高校开展生物技术制药课程,普及相关的基本知识,培养生物技术制药专业人才,但是教学效果并不十分令人满意。造成上述问题的主要原因是由生物技术制药学科本身的特点所造成的。生物技术制药是一门综合应用学科,实验技术所占比重较大。而相关技术,像分子生物学、免疫学、药物化学等基本技术已在上述学科教学中有所涉及。这就造成相应的实验技术在生物技术制药教学中的脱节。学生相关的基本技术已经了解,但是同生物技术制药的具体内容联系不上,更无法谈到后期的产业化应用。所以,在生物技术制药教学中应该重视实验教学,在实验教学中应该重视同药物生产的联系。为了实现上述目标,我们可从如下方面着手。
1理论教学中强调相应实验方法的基本原理、影响因素及注意事项
生物技术制药是一门应用学科,所以在理论教学中也要体现“实用”这个原则。生物技术制药主要分为基因工程制药、抗体制药、酶工程制药以及后期的发酵工艺和纯化工艺。由于是一门产业化的综合工程,所以涵盖内容多、涉及面广,每个分支工程都可以作为一门独立学科。在实际的教学中,对于刚刚入门的大学本科药学专业学生,让他们在较短时间内掌握一门制药工艺的基础理论和基本技术不切实际。所以在实际教学中,我们可以从浩如烟海的基础理论中精选出同各种主要工艺密切联系的实验方法作为教学重点,结合多媒体手段主要阐述相应方法的基本原理、影响因素及注意事项。比如讲述基因工程制药的基础知识时,我们可以重点讲述基因工程制药的基本原理、影响因素及注意事项。其基本原理可以用分、切、接、转、筛这五个字进行概括,简单明了、便于记忆。同时结合动态的flash课件加深学生的感官印象,便于理解。学生会在短时间内对基因工程制药的基本原理有一个简明的概念。当讲述基因工程制药的影响因素和注意事项时,我们可以联系平时药物的生产过程。比如阐述诱导程序对基因工程药物产量的影响时,我们可以介绍工业生产中采用高热气体瞬时升温,这样可以避免大量热休克蛋白的产生,利于提高目标蛋白的产量和后期纯化。同时结合常人洗澡时,高温造成体内热休克蛋白增加这一事实加深学生的理解。这样既可以使学生从浩如烟海的枯燥理论知识中摆脱出来,增加学生的学习兴趣,还可以为后期的实验教学做好铺垫,一举两得。
2实验教学前预习已往的实验技术
预习是诸多教学中的基本环节,生物技术制药实验教学中的预习尤其重要。由于生物技术制药所涉及的很多技术,比如分子克隆操作、杂交瘤制备、细菌发酵培养等都是分子生物学、免疫学或者细胞生物学的基本技术,所以在生物技术制药的实验教学中其基本原理和基本技术将不会赘述。但是很多学生对其相关内容掌握不够,这就造成在讲述生物技术制药实验时,学生对以往知识未免生疏,而对新知识又疏于理解。所以在进行生物技术制药的实验教学前,应该对以往学过的相关技术的基本内容进行简要复习,巩固学生对相关知识的理解,同时也起到导课的作用,利于后续药物生产相关实验教学的开展。比如当讲授发酵工艺这一部分时,我们可以预先复习一下细菌的基本特性、生长周期、生长代谢特点等一系列微生物学知识,这样既引起学生的共鸣、复习以往知识,还可以很自然的过渡到发酵工艺学教学部分,讲述发酵工艺学的基本原理以及诸多对细菌发酵的影响因素。可见预习对生物技术制药的实验教学至关重要。
3重点学习同各种制药工艺密切相关的实验技术
同理论内容一样,生物技术制药涉及的实验内容同样庞大。在平时的实验教学中同样需要精挑细选,重点突出。介绍每一分支的制药工艺时,精选1到2个主干的实验技术,这样既为学生理清生物技术制药实验教学的脉络,还可以使绝大部分学生在有限的教学时间内对生物技术制药的实验操作有一基本了解,达到教学目的。而素质较好的学生还可以此实验教学为主干,继续进行扩充学习。
4注意各种实验在生物技术制药中的横向联系,相互结合
实验教学的最终目的是为了加强对相关知识的理解,从而更好的应用于实践。而实际的生物制药往往是众多生物制药技术的有机结合,单独的一门技术无法完成从药物生产到后期的鉴定这一综合过程[4]。这就需要我们在掌握各种实验技术的基础之上,了解各项技术的适用范围、优势和劣势,从而能够在实际的药物生产过程中将各项技术有机结合、灵活应用。这一概念我们在实验教学之初就应灌输给学生,使他们在掌握知识过程中有针对性的思考,去发现问题、解决问题,加深对知识的理解。比如进行生物药物纯化工艺的实验教学时,我们重点介绍各种纯化技术的原理、适用条件以及操作技术,同时提醒学生高质量的纯化效果需要各种纯化技术的有机结合。常规实验教学完成之后,我们将会增加各种纯化技术的结合应用这一部分。让学生合理应用已经学过的各种纯化技术设计实验,分离相同的目标蛋白。最后对比不同设计方案的纯化效果,组织学生进行讨论。这样既能培养学生的动手能力和统筹能力,又能加强学生对相关纯化技术的理解和应用,使其在未来工作中更有竞争力。可见各种实验技术的相互结合是生物技术制药从实验教学到实际应用的一个重要环节,是培养学生实际动手能力的一个必备手段。
总之,生物技术实验在生物技术制药教学中占有十分重要的地位,通过突出理论教学中的实验内容、预习已知的实验技术、重点学习制药工艺密切相关的实验、以及加强各种实验技术在生物技术制药中的相互结合等多种方法,可以达到培养基础牢、素质高、能力强的生物制药专业人才的目的。
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所谓“双语教学(BilingualTeaching)”,英国著名的朗曼出版社出版的《朗曼应用语言学词典》所给的定义是:Theuseofasec-ondorforeignlanguageinschoolfortheteachingofcontentsubjects(能在学校里使用第二语言或外语进行各门学科的教学)。我们可以具体理解为:在教学过程中,包括在教材使用、课程讲授、课后辅导、考试等诸多教学环节中使用外语和汉语两种语言进行教学。随着我国对外开放步伐的进一步加大以及对外交流的日益频繁,迫切需要大量的既精通英语、又有丰富专业知识的高素质“复合型”人才。为此,教育部高教司在2001年4号文件中就已经提出:今后本科教育20%以上的课程必须进行双语教学,同时强调率先在金融、法律、生物技术、信息技术、新材料技术及其他国家发展急需的专业开展“双语教学”。然而,目前国内双语教学(英语和汉语)仍存在有普遍问题:教材选择混乱、教学手段落后、师资队伍和学生英语基础参差不齐等等,使得双语教学举步维艰,学生产生畏难、抵触情绪[1~4]。因此,研究和探索合适的双语教学方法,是一项迫切的任务。
1《生物技术制药》进行双语教学的重要性
《生物技术制药》是制药工程和药学专业的一门主干课程。生物技术制药是采用现代生物技术,利用生物体作为生物反应器,按照人们的要求来生产所需的医药产品的高新制药方式。基因工程干扰素、基因工程甲流疫苗、基因工程乙肝疫苗、重组人肿瘤坏死因子、抗癌中药紫杉醇的生产技术等等都是生物技术制药的杰出成果。在人类与病毒及各种疾病的斗争中,生物技术制药的巨大作用和优势日益突现,生物技术制药已被公认为是最有发展前景的制药方法,也是国家提出的新兴战略产业-生物医药产业的重要组成成分[5,6]。近年来,随着生物药物发展的突飞猛进,生物技术制药的新理论、新技术层出不穷[7,8],给课程教学带来挑战;同时由于生物技术在医药领域获得了越来越广泛的应用,生物药物的种类和数量迅速增加[9],教学中需要不断补充新知识和新内容;另外,目前我国制药工业的研发和生产与国外相比,仍存在较大差距[10],其中一个原因就是我国的制药工程学科的教育与国外相比还存在着很大的差距。因此,为了更好地学习先进的生物制药知识与理念,拓宽学生的知识面,加快我国医药产业的进一步发展,在生物制药工程专业开展双语教学是十分必要的。
2《生物技术制药》进行双语教学的课程教材和师资力量的建设
2.1课程教材的建设在双语教学中,我们以外国原版教材为基础,编写适合制药工程专业本科生的《生物技术制药双语教程》和教学参考资料。我们选用国外生物技术制药优秀教材:2007年出版的由DaanJ.A.Crommelin,RobertD.Sindelar和BerndMei-bohm主编PharmaceuticalBiotechnology:FundamentalsandAppli-cations(生物技术制药:基础和应用)和RodneyJ.Y.HO主编的Biotechnologyandbiopharmaceuticalstransformingproteinsandgenesintodrugs(生物技术和生物药物,从蛋白和基因到药物)。国外教材突出的特点是实用性较强,而这一点恰恰是多年来中国教材中的薄弱环节。国外教材中还配以各种案例,通过对案例的分析,能提高学生的分析问题、解决问题的能力,使学生能把学到的东西应用到实际工作中去。
2.2师资力量的建设在师资力量上,本课程的授课教师均是本专业具有高级职称并具有海外留学背景的教师担任。另外,我校建立了双语教学培训班,定期派遣青年教师到英语国家进行学习。这些长期活跃在科研第一线和留学归来的教师,是我们进行双语教学的骨干力量。
3《生物技术制药》进行双语教学的教学方法
与双语教学这种授课模式相对应,我们在授课过程采用适合的教学方法。
3.1多媒体教学在双语教学中,授课对象是大三的本科学生,授课方式主要采用多媒体教学。由于《生物技术制药》是实践性较强的一门课程,课件中将理论和操作技术多采用视频和Flas展示。这样就使所讲的内容通俗易懂,易于学生理解记忆,激发学生兴趣。在授课过程中,采用英语讲解配合英文幻灯片的模式。对于难度较大的知识面,教师会辅以适当的中文讲解。
3.2小组讨论由学生自由组合,分成若干个小组。教师根据学生情况,设定几个题目,让学生自己收集双语材料进行课后讨论。讨论后鼓励各组学生代表用英语发言,教师进行归纳总结,并进行评选。这样做,学生将主动学习并收集学习资料,拓宽了理论知识和英语的广度和深度。
3.3开辟双语教学网站将授课课件提前在网上公布,可帮助学生预习生词、了解教师讲解线索和重点内容,培养学生的学习兴趣。同时在网站的论坛上,学生还可及时地进行交流和提问,教师将给予解答。
3.4成绩考核体系采用了结构化评分方法对学生进行课程考核,即总成绩由多部分组成:课后小组讨论占20%,多种形式的平时测试占30%,期末考试占50%。
4《生物技术制药》进行双语教学在学生中的问卷调查和效果
评价我们通过以上教学方法,对我校制药工程和药学专业本科生进行问卷调查,调查《生物技术制药》进行双语教学的认同率、授课内容、教学方法、以及教学效果评价等。发放187份调查表并全部收回,有效份数185份,占98.9%。调查结果表明,95.2%的学生认为有必要进行双语教学方法,认为一般的占1.5%,认为没必要的仅占1.7%。这个结果说明,绝大部分学生已经认可了在《生物技术制药》课程进行双语教学这种教学模式。
4.1《生物技术制药》进行双语教学授课内容的选择为了确定双语教学可用于《生物技术制药》的具体章节,我们对其进行了调查。结果(见表1)表明,除概论外,其余的章节,如基因工程制药、细胞制药、酶工程制药、发酵工程制药、抗体工程药物、基因治疗、转基因动物与生物反应器等学生赞成使用双语教学。概论部分,可能是学生刚接触双语教学,对课程内容不熟悉,并且概念和进展内容较多。因此,在概论的讲授中,我们将在进行英文幻灯片放映和英语口授的同时,配以中文讲解其中的概念。
4.2对双语教学的方法的满意度调查结果(见表2)表明,全部学生赞成使用多媒体教学和建设教学网站,绝大部分学生赞成小组讨论。这个结果表明我们使用的教学方法适合教学内容。
关键词:中药生物技术;教学方法
中图分类号:G642.4 文献标识码:A 文章编号:1672-979X(2011)09-0366-02
中药是我国传统医药的重要组成部分,在我国应用已有几千年的历史,是中国人民长期同疾病作斗争的经验总结,对中华民族的繁荣强盛做出了巨大的贡献。中药现代化是将传统中医药的优势特色与现代化科技相结合,适应当代社会发展需要的过程。在中药现代化进程中,生物技术正日益渗透到中药现代研究与生产的各领域。
进入21世纪以来,生物技术逐渐成为时代的主题,也成为各国争相发展的高新技术产业之一。随着生物技术相关产业的迅速发展,社会对生物技术类人才的需求也日益迫切。中药生物技术是利用现代生物技术的研究方法和手段,以解决中药生产和发展中某种具体问题为目的的学科,是生物技术与中药研究和生产密切结合的产物。由于其大量应用现代生物学的理论并综合利用了如生物化学、细胞和分子生物学、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、化学工程等现代科学的研究方法和手段,被列入了高新技术的范畴。
遵循国家中药现代化的发展战略,暨南大学在中药学专业(本科)开设了《中药生物技术》课程,以介绍生物技术在中药研究与开发中的应用为宗旨。《中药生物技术》作为中药学专业学生的专业必修课,其特点是理论性和实践性较强。鉴于目前国内高校开设过此课程的较少,现将暨南大学《中药生物技术》课程组近年的教学实践作一报告。主要报告课程的设置目的、教学内容、教学模式等,以冀与同行专家学者讨论和磋商,进一步推动该课程体系的不断完善和发展。
1 选择合适的教材
利用生物技术实现中药现代化是目前研究的热点领域之一,相关的技术以及研究报告较多。但由于本课程为新兴领域和交叉学科,故相关的教学书籍较少。与《中药生物技术》课程直接相关的教材主要有:中国医药科技出版社出版的《中药生物技术》和《现代生物技术方法在中药现代化中的应用》;以及相关书籍,如华中师范大学出版社的《发酵工程》,中国农业大学出版社的《植物组织培养教程(第二版)》,化学工业出版社的《天然药物的生物转化》,暨南大学出版社的《天然药物化学成分生物合成概论》等。《中药生物技术》和《现代生物技术方法在中药现代化中的应用》两本教材较系统地介绍了生物技术在中药生产和研究中的应用,我们以此为主要参考书;其它几本参考书在发酵工程、植物组织培养以及生物转化等方面进行了深入探讨,具有较大的参考价值。通过考察近年的教学效果,认为选择上述教材和参考书是较为适宜的。
2 改革教学内容
现代生物技术包括发酵工程、酶工程、细胞工程、蛋白质工程和基因工程。目前在中药研究与生产方面应用较多的包括基因工程技术、发酵技术、植物细胞工程技术、生物转化技术和酶工程技术等。这些内容成为我们授课的重点,同时设计了相应的实验教学内容。
3 采用多媒体课件教学
多媒体教学是一种新的辅助教学方式,在很大程度上弥补了传统教学直观性和动感性等的不足,将学生带入一个形象、生动、具体的环境,使概念实体化;同时,采用多媒体课件增加了教学信息量,进一步完善和开发多媒体教学课件对于激发学生的学习兴趣,提高教学质量有着非常重要的意义。如,在“发酵技术在中药生产中的应用”一章中,教师先讲授发酵技术在中药生产中的应用,每种应用的具体实施,包括所用到的原理、材料、设备等。然后,让学生观看相关的视频,如人工蛹虫草的发酵生产等。这既使讲授的内容形象化、客观化,又提高了学生的学习兴趣。因此,在开发数字化教学平台的基础上,由教师开发了许多有关中药生物技术原理及实验的演示课件,对帮助学生形象地理解相关的教学内容,提高教学质量起到了积极的作用。
4 采用启发式教学法
教师在讲授课程中,如一直以教师为主导,学生很易分散注意力,甚至影响学习的兴趣。为了发挥学生的主体作用,充分调动学习的积极性和创造性,教师运用了“问答”模式的启发式教学方法。理论联系实际,提问与教学相关的问题以激发学生的学习积极性,培养其分析问题和解决问题的能力。如在讲述“植物基因工程”一章前教师提出以下问题:中药材中的活性成分含量往往都很低,如抗癌药物紫杉醇,其含量在原植物中只有万分之几至十万分之几[2-31,其供应远不能满足实际需求,如何提高其产量?可先让学生讨论,然后让学生带着问题听课。再如,在讲述“植物微繁殖与脱毒技术”一章前提出以下问题:很多中药材,特别是无性繁殖药材,都易受到一种或多种以上病原菌的周身感染。有病毒会减少作物的产量和品质,目前尚无药物可以治愈受病毒侵染的植物,如何脱毒?诸如此类的问题均与学习息息相关,可吸引学生的注意力,保持学习兴趣。
5 增设实验教学环节
《中药生物技术》是一门实践性较强的理论课,我们增设了相关的实验教学环节。由于实验教学学时有限,在实验内容选择上应既突出专业特色,又注重与课程内容的有机衔接。为此,我们精心设计了4项大型实验,“烟草愈伤组织的诱导、悬浮培养”、“长春花细胞生物反应器生产长春碱”、“何首乌试管苗、毛状根的继代培养”以及“何首乌毛状根生物转化外源化合物”。实验前教师先用多媒体课件做充分的分析,研究实验对象,准确描述实验原理、操作关键点等。通过多媒体课件的录像让学生得到更多的信息。录像比语言直观、形象,比图形真实,所包容的信息量大;实况视频又比动画包含更多的信息,取得了很好教学效果,加大了教学信息密度。如在“烟草愈伤组织的诱导、悬浮培养”实验中,烟草叶片消毒时间的把握,叶片愈伤面的创造,叶片切片的大小,叶片转移到培养基中的一系列无菌操作等较难把握,易致染菌率高,愈伤率低。针对这些情况,录制了此实验的教学多媒体视频课件,制作了分段视频并保存在硬盘或光盘中,作为原始素材。
6 小结
以上几点,是笔者从事《中药生物技术》这门课程教学的体会和总结,并借鉴了其他长期从事中药学专业课程教学同行的建议。教与学是互动发展的环节,只有教师长期探索新方法,才能不断提高学生学习知识的能力和兴趣,充分发挥学生学习的主动性、自觉性、探索性,才能更好的做到中药现代化、国际化,才能培养出新一代优秀的中药学高级专门人才。
参考文献
[1]余伯阳.中药生物技术[M].北京:中国医药科技出版社,2005:1-11.