药物发酵技术课程思政元素挖掘与内容设计
于 然，沈 荣，冯 晖，金丽华，兰 蓉，张晓辉
(北京电子科技职业学院，北京 100176)
课程思政是以课程为载体，在教学环节中紧密结合思政教育进行知识和理论体系构建，并建立以立德树人为根本任务的教育理念。教育是社会发展的基石，职业教育更是承载了为国家培养“国之重器”的重要使命[1]。职业教育要实现高质量发展，必须以立德为基础，以树人为目标。在职业教育背景下，药物发酵技术课程可以让学生认识到，发酵技术在中国积累了数千年的经验，是中华民族在长期生活实践中发展而来的生产技术。这一技术在新时代条件下可以用来进行除食品之外更广泛产品的生产，对促进生物制药和工业生产发展具有重要意义[2-5]。在发酵技术课程的教学过程中，教师通过讲授发酵相关知识，培养学生科学严谨的实验态度和精益求精的精神，激励学生学习和继承优秀传统文化，并在此基础上进行创新和发展，增强其服务社会的责任担当和爱国热情。本文将青霉素的发现和产业化过程作为案例导入，在不同授课环节实现对学生职业素养和创新实践技能的培养，增强学生的职业自豪感和自信心。
药物发酵技术课程实例的主要内容为青霉素发酵生产技术，结合课程内容，教学设计包括以下几个部分。首先，教师讲解青霉素的发现和产业化过程，让学生认识到研发自主核心技术是攻克国外技术壁垒的唯一办法，激发其热爱专业、专注技能、利用所学所长服务社会的热情，以及实现科技创新和技术革新的勇气。其次，在激发专业学习兴趣的基础上，教师讲解青霉素的发酵工艺，重点讲解发酵过程中工艺参数的控制。此部分结合信息化教学技术手段，引入青霉素发酵仿真训练，让学生通过实际操作感受参数控制的精准要求，体会到技能与实际工艺的融合。最后，学生自主进行课程归纳和总结，主要是对学习过程中的收获和感悟进行反思，完成思政元素的提炼和凝聚，以此可进一步加深学生对科技强国的理解，巩固思政教学成果。
青霉素是一种最常见的抗生素，是由弗莱明在1928年发现的。青霉素的发现源自一次实验过程的染菌，这次实验因为染菌而失败，但是弗莱明并没有因实验失败就草率地处理实验材料，而是仔细认真地分析了染菌现象。在此过程中，他通过对细节的专注和分析，发现了随后被广泛使用的具有广谱抑菌作用的青霉素，这一重大发现源于研究者对科学、对实验严谨的钻研态度和探究精神。
教师通过课前准备和课程导入，帮助学生认识到实验过程中保持严谨实验态度的重要性，同时让学生对青霉素的发现和产业化有了一定的了解，激发学生的学习热情和探究精神。
3.1 青霉素发酵工艺
青霉素被发现之后很长一段时间没有被开发为药物，是因为一直没有被提纯。含有大量杂质的物质是不能直接被制作为药物的，青霉素无法大量生产，成本高居不下，同时也大大降低了药物的可及性，大部分有需求的人群无法使用青霉素。直到1943年，美国发现玉米浆可以作为发酵原料参与青霉素的生产，解决了量产问题，生产出来的青霉素作为主要的抗生素挽救了大量生命，弗莱明因此获评1945年诺贝尔生理学或医学奖。当时，中国还不能自主生产青霉素，主要依赖进口，根本不能满足国内市场需求。1953年，中国用棉籽饼粉和玉米提取物进行替代，研发青霉素发酵技术，成功解决了青霉素的批量生产问题。青霉素在上海第三制药厂投产，且价格低廉，成本有了大幅下降。1958 年，我国最大的抗生素工厂——华北制药厂正式投入生产。随后，国内多家药品生产厂家进行了青霉素投产，生产工艺不断得到优化，产量迅速提升。通过不断的技术创新和研发，目前中国可以生产包括青霉素在内的多种抗生素，抗生素的总体产量居世界第一，青霉素发酵生产的技术壁垒被彻底攻破，中国已成为抗生素生产大国。
教师通过引入青霉素的发酵工艺，比较各国青霉素的生产情况，从而进行生物药物相关知识的讲述。目前，生物药物发展迅猛，疫苗等制剂的生产均为生物药物，医药产品的供应和生产将越来越多地依赖生物药物的研发。生物药物依靠合成工艺进行生产，其生产效率低，产量低，耗能大，因此，必须采用一种高效的生产方式，即发酵技术。发酵技术可以解决生物药物批量生产的问题，极大降低生产成本，是生物药物生产和发展的重要方向。在青霉素发酵过程中采用发酵手段，降低了青霉素的生产成本，提高了产品的可及性，这正是发酵工业生产的巨大优势。目前，新冠肺炎疫苗生产采用发酵技术，而疫苗生产是生物医药专业很多学生的就业方向，因此，掌握发酵工艺的核心技术对实现以所学服务国家，推动中国生物药物技术的腾飞及提升生物药物的产品质量具有重要意义。
3.2 青霉素发酵工艺仿真操作
教师首先在课堂上提出问题：给出青霉素发酵的工艺流程，让学生分析操作过程中的注意事项，观察发酵过程中有哪些废弃物产生，应当如何使其转化为可利用的资源；
然后，通过开展小组活动——青霉素发酵工艺控制仿真实训，让学生在操作过程中熟练掌握不同参数的控制方法和操作要点。在问题讨论环节，对青霉素发酵的流程参数控制展开探讨。在发酵参数控制过程中，要根据实际情况进行动态调整：首先，当参数出现变化时，要及时根据实验数据调整时间和幅度，要严谨对待每一项参数，认真对待每一个数据，在参数调整过程中应时刻保持对细节的关注，调整过程要做到精准；
其次，在发酵工艺控制过程中，要注意参数之间的内在联系，要综合考虑参数调整可能对其他参数造成的影响，提高逻辑联系能力和宏观控制能力；
最后，在实验参数调整过程中，要严格遵守实验操作要求，培养严谨的职业素养。在小组活动中，学生可以亲自进行药物的发酵生产，了解药物发酵的一般流程，产生浓厚的学习兴趣，并在解决问题的过程中体会发酵操作的精准性、连续性和顺序性。同时，学生可以对发酵的实际操作建立整体认识，深刻了解参数控制对发酵生产的影响，更加重视发酵生产过程中的细节操作，建立起严谨、勤奋的学习态度。
教师利用青霉素发酵工艺仿真训练，结合信息教学技术，让学生发现发酵工艺控制过程中的重点和难点，即关键参数的控制时机和解决问题的办法，培养学生分析问题和处理问题的能力。该仿真训练的设计以问题为导向，以实际操作流程为把手，培养学生科学严谨的探究精神和精益求精的工匠精神[6-10]。
3.3 青霉素发酵生产与环境保护
发酵生产过程要进行产品的分离纯化，会产生大量的工业废气、废水和发酵残渣。在实践中需建立和保持环保意识，把发酵过程中产生的工业废弃物加以利用，转化为可利用资源，这与发酵生产同样重要。教师通过开展小组讨论活动，让学生分析发酵工艺过程和发酵完成后的环境污染和应对方案，培养学生建立起实验中的绿色化学和绿色生产概念。
环境保护意识是发酵过程中要建立的意识，也要通过课程内容让学生认识到：一定要在发酵生产工艺中关注环境问题，从发酵原料的选择、发酵工艺的确定到发酵条件的控制和发酵放罐时间的确定都要兼顾环境和生产，要实现环境友好的工业发酵生产；
在重视科技发展和科技创新的同时，更要重视环境保护，做到同发展共保护。因此，环境保护和环境优化的生产方式和创新模式是这一部分的思政元素。
学生在课程中系统了解了青霉素这一经典药物的发现过程和发酵生产技术，学习了发酵工艺的控制方法，掌握了药物发酵的一般流程和特点。教师通过课程导入激发学生的学习兴趣，通过仿真模拟提升学生的动手能力，培养了学生科学思考和严谨分析的能力。在教学过程中，教师让学生全面了解了药物的生产和发展过程，从而使其深刻认识到，要在平时的实验和生产过程中追求细节，做到精益求精，同时要勇于技术创新，解决技术难题，实现技术突破。由此培养学生树立工业技术现代化、国际化的理想，激发学生的职业担当和职业理想。
依靠技术的创新和发展，中国的微生物发酵能力有了显著发展[11-12]。作为生物医药方向的学生，在全球生物药物快速发展的阶段，要积极掌握职业技能，提高职业素养，养成科学严谨、精益求精的工匠精神，并利用所学知识和技能服务社会，贡献祖国。在掌握发酵技术的基础上，学生应将发酵技术积极开发和推广，勇于解决实际生产过程中遇到的问题，实现技能积累和技术创新。同时，学生已逐渐建立起绿色环保意识，认识到要处置好发酵过程中产生的工业废弃物，实现资源可循环再利用，提升新时代生物医药技术水平和创新研发能力，提升职业自豪感和自信心，为祖国医药卫生事业的发展贡献力量。
为了了解学生对知识的掌握情况及课程思政的教学效果，在课程讲授完成时，我们利用软件设计了一个小问卷，具体内容包括课程的知识点和学生的心得体会。问卷结果表明，学生对发酵的主要技术、工艺参数和具体的实际操作等课程知识点的掌握程度均达到95%以上，学生对职业规划和职业发展有了新的认识和体会，对知识的学习更加专注，对技能的训练更加严谨和认真。
在药物发酵技术课程思政的过程中，我们利用青霉素这一常见药物的发现作为导入，激发学生的学习兴趣，让学生通过背景知识了解药物的发现源自对细节的关注，培养严谨的学习态度。同时，通过青霉素的药物发酵生产过程，让学生了解药物的生产依赖技术的发展，实现技术创新并形成核心技术是突破技术关卡、实现药物可及性的关键，从而培养学生勇于创新的精神和职业自信心。学生在青霉素发酵模拟操作中，通过发酵工艺控制掌握实际操作技术，提升职业技能。本课程利用提出问题—讨论问题—解决问题的思路进行教学设计，环环相扣，在思维推进的过程中完成授课。该课程让学生利用所学知识进行青霉素发酵生产实践，提高其学习积极性，并使其体会到发酵技术的悠久历史和现今的重要意义。课程教学始终贯穿青霉素药物的发现和生产工艺，在每一个环节都对学生进行爱国主义和职业素养教育。
职业人才培养主要是为社会发展、国家建设提供技术技能人才。职业院校的教学体系目前主要包括理论教学和实践技能教学两部分，思政教育与专业课程的有效融合实现了思政教育对教育教学的引领。学生在掌握理论知识和磨炼技能的基础上，养成了坚持不懈、勇于探索和敢于实践的精神。课程中融入思政教育可以让学生看到生动的思政实例，每位学生对同一个教学内容可能会结合自身产生不同的感悟和感想，这比单纯的理论教育更容易产生指导作用。在课堂教学中融入思政教学，可以开拓学生的视野，让学生了解知识背后的历史及技能的应用和发展，更容易在创新发展中做好个人定位和规划，从而实现个人的职业理想和追求。职业院校专业课建设和思政教育的融合可以有效提高课堂的教学效率，提升学生的听课质量和技术应用能力，并激发学生的职业理想，培养学生的爱国主义情怀，让学生在理论学习和实际操作训练过程中树立起坚持不懈和勇于创新的精神，这是实现新时代高端技术技能人才培养的重要探索。
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