国家虚拟仿真实验教学课程共...技术制药”课程实验教学实践_张笑恺.pdf

2023 年 6 月 20 日 第 32 卷第 12 期Vol.32，No.12，June 20，2023China Pharmaceuticals中图分类号：R95；C42文献标志码：A文章编号：1006-4931（2023）12-0042-03doi:10.3969/j.issn.1006-4931.2023.12.011生物技术制药是综合应用生物学与医学、生物化学与分子生物学、微生物与免疫学、物理化学与工程学及药学等的原理和方法加工制造药物的技术1，属应用性学科。用生物技术生产的以单克隆抗体等为代表的药物已成功应用于疾病的临床治疗与预防。在实验教学中让学生掌握最新技术的原理、方法及实际操作是生物技术制药实验课的终极教学目标。生物技术的发展日新月异，但日常的实验课教学受学时短、操作周期长、部分技*基金项目：重庆市高等教育教学改革研究项目 213477 ；中国人民解放军陆军军医大学教育教学改革研究重点课题 2022KCSZ-A03 。第一作者：张笑恺，男，博士，讲师，研究方向为超级细菌感染与免疫，（电子信箱）。通信作者：赵卓，女，博士，副教授，研究方向为生物技术制药高等教育，（电子信箱）。国家虚拟仿真实验教学课程共享平台用于“生物技术制药”课程实验教学实践*张笑恺，罗萍，程平，邹全明，赵卓（中国人民解放军陆军军医大学药学与检验医学系微生物与生化药学教研室 国家免疫生物制品工程技术研究中心，重庆400038）摘要：目的提升“生物技术制药”课程的实验教学效果。方法以中国人民解放军陆军军医大学 2020 级药学专业四年制本科生为授课对象，随机分为线上线下混合组（观察组）和线下组（对照组）。以生物技术制药经典实验为例，对照组采用传统方式教学；观察组由教师通过国家虚拟仿真实验教学课程共享平台中浙江中医药大学相应内容虚拟实验课程，进行虚拟仿真实验教学辅助传统线下教学。比较两组的学习效果。结果观察组学生均认为线上学习方式降低了自身学习难度，提高了兴趣，增强了掌握实验技能的自信。每个实验的观察组学生教学当天即可完成教学过程，短于对照组实验使用时间。观察组学生实验课平均得分为（93.78 1.41）分，明显高于对照组的（75.94 0.00）分（P 0.05）。结论虚拟仿真实验教学作为“生物技术制药”课程课堂教学辅助手段，可有效解决传统实验课程面临的学时有限、操作机会有限、教学效果欠佳的难题，助力生物技术制药专业人才实际操作技能的培养。关键词：“生物技术制药”课程；实验教学；虚拟仿真；线上教学Application of National Virtual Simulation Experiment Teaching Course Sharing Platformin Experiment Teaching of Biotechnological PharmaceuticsZHANG Xiaokai，LUO Ping，CHENG Ping，ZOU Quanming，ZHAO Zhuo（Department of Microbiology and Biochemical Pharmacy，College of Pharmacy and Laboratory Medicine，Army Medical University National EngineeringResearch Center of Immunological Products，Chongqing，China400038）AbstractAbstract：ObjectiveTo improve the teaching effect of the Biotechnological Pharmaceutics experiment course.MethodsThestudents with four-year undergraduate education majoring in pharmacy at graduate 2020 of the Army Medical University werecollected and randomly divided into the online-offline group（observation group）and the offline group（control group）.With theclassic experiment of biotechnological pharmaceutics as an example，the students in the control group were taught by the traditionalmethods，while the students in the observation group were taught the virtual simulation experiment course combined with traditionaloffline course based on the corresponding content of the Zhejiang Chinese Medical University in the National Virtual SimulationExperiment Teaching Course Sharing Platform.The learning effects in the two groups were compared.ResultsThe students in theobservation group thought that the online learning could decrease the learning difficulty，increase their interest in learning，andimprove their confidence in mastering experimental skills.The teaching process could be completed on the day of each experimentteaching in the observation group，while the process was longer in the control group.The average score of the experiment course inthe observation group was（93.78 1.41）points，which was significantly higher than（75.94 0.00）points in the control group（P 0.05）.ConclusionAs an auxiliary tool for classroom teaching of Biotechnological Pharmaceutics，the virtual simulationexperiment teaching can effectively solve the problems of traditional experiment courses such as limited class hours，limitedoperational opportunitiesandpoorteachingeffect，whichcanassist inthecultivationof practical skillsforprofessionalsinbiotechnological pharmaceutics.Key wordsKey words：Biotechnological Pharmaceutics；experiment teaching；virtual simulation；online teaching药事管理Pharmaceutical Administration422023 年 6 月 20 日 第 32 卷第 12 期Vol.32，No.12，June 20，2023China Pharmaceuticals术难以较好掌握等因素限制，教师难以实时更新实验内容，学生的学习效果也欠佳2-3。因此，亟需借助新型信息技术辅助线下教学优化该课程实验教学的效果。之前由于新型冠状病毒感染疫情，线上授课成为高校教学工作的重要手段4。相对于理论课，实验课教学更注重学生实际操作能力而非单纯理论知识，故难以通过单纯的线上讲解完成，如遇突发状况则更难进行5。2018年，教育部发布 关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知，积极推动现代信息技术在实验教学中的应用，以及提升实验教学的质量和水平6。2019年2月，中共中央、国务院印发 中国教育现代化2035，明确提出要强化实践动手能力的培养。国家虚拟仿真实验教学项目结合新时代背景下学生的需求，可通过综合运用3D仿真、虚拟现实、混合现实等新兴技术，采用计算机仿真系统展现日常实验教学中难以实现的操作，注重学生创新和实践能力的培养，让学生以接近真实临场的状态反复多次参与实验操作，最终掌握相关实验技能 7。因此，虚拟仿真实验教学不仅重点解决了现实实验中不具备或受限制的实验条件；还结合理论知识，使学生能全面、形象地接受知识要点，促使实验教学内涵式发展 8；此外，也可保证线上高质量实验教学的顺利实施。在此，总结传统线下实验教学中存在的问题，以及虚拟仿真实验教学平台的开展流程及优势，并进行实证分析。1传统线下实验课教学存在问题生物技术制药实验是针对生物制药及制药工程本科专业开设的专业课，内容主要包括基因工程载体构建，发酵工程蛋白的发酵、表达、纯化，细胞工程单克隆抗体制备等9。这些实验有诸多不能有效开展的因素，如：操作周期长、不可逆，间断操作会导致实验失败；操作较难，需反复练习，单次实验成功率较低；操作过程存在不可控因素，初学者进行相关实验存在安全隐患；实验仪器、动物、材料价格昂贵，搭建相关实验场景困难；实验教员示范操作多为集体观摩，无法保证每名学生均获得实际操作机会。为此，我校生物技术制药实验课在疫情出现前的传统实验课设定的教学内容均以一些简单、易于开展的实验为主，且多为示范性讲解，授课完成后，学生并不能获得足够的实验操作能力，实验课教学难达预期效果，需改进。改进核心是如何解决好学生生产实践操作能力培养的问题，探索新的实践教学模式，使其能系统掌握生物技术药物研究和生产的基本方法及制造工艺，培养和提高其从事生物技术药物研发和生产的综合能力。2仿真平台的应用2.1平台开展流程虚拟仿真实验技术的应用，可摆脱物理现实的限制，拓展实验教学的广度和深度，达到辅助线下实验课教学的目的。2018年教育部推动上线的国家虚拟仿真实验教学课程共享平台（官网又称“实验空间”），为全国高校提供了虚拟仿真课程开放共享服务10。本教学团队利用“实验空间”开展了相关虚拟仿真实验教学探索，提高了实验教学质量。整个开课流程包括3个部分：1）认证。首先教师需在“实验空间”官网（https：/www.ilab- simulation experiment course of BiotechnologicalPharmaceutics实验课程实验1 基因工程重组蛋白药物的制备实验2 单克隆抗体的制备“实验空间”课程重组蛋白质的表达、分离与纯化虚拟仿真实验教学项目（内蒙古农业大学）基因工程药物的制备及生产虚拟仿真实验（中国药科大学）基因工程技术制备门冬酰胺酶工艺的虚拟仿真实验（浙江理工大学）抗病毒单克隆抗体药物制备与应用虚拟仿真综合实验（东北大学）单克隆抗体制备虚拟仿真实验教学项目（长春中医药大学）杂交瘤技术制备单克隆抗体虚拟仿真实验（浙江中医药大学）单克隆抗体制备及应用（华中农业大学）基于杂交瘤技术的单克隆抗体制备虚拟仿真实验项目（山东师范大学）2.2.2课程易于实施及管理“实验空间”开