新工科背景下“制藥分離工程”課程教學(xué)改革的探索和實踐

吳桂竹，盧艷艷，楊文文，吳向陽

（江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

新工科建設(shè)作為服務(wù)國家戰(zhàn)略和面向未來的一項重大行動計劃，其主要特征在于新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式的發(fā)展，是國家為深入實施一系列重大戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級而進行的科技人才培養(yǎng)布局。作為意識形態(tài)的前沿陣地，高校在國家富強、民族振興、社會繁榮等方面承擔(dān)著培養(yǎng)專業(yè)人才的重任，而如何培養(yǎng)政治素養(yǎng)高且專業(yè)技能強的青年人才便成為高校教學(xué)的首要目標。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，“制藥分離工程”已形成由多種學(xué)科交叉融合而產(chǎn)生的新型學(xué)科，旨在培養(yǎng)在制藥及相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新和實踐能力強，具備國際競爭力的“懂工精藥”高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才，在工程教育體系占據(jù)著舉足輕重的地位[1-2]。本文通過研究傳統(tǒng)教學(xué)模式在當前高校“制藥分離工程”課程體系建設(shè)中的應(yīng)用，探索如何利用現(xiàn)代化互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺的發(fā)展，完善和補足“制藥分離工程”課程教學(xué)方法的短板，不斷完善課程教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，以滿足新工科建設(shè)背景下對工程教學(xué)所提出的新要求。

1 “制藥分離工程”傳統(tǒng)教學(xué)過程中的“痛點”問題

1.1 教材內(nèi)容相對滯后

目前，“制藥分離工程”課程所用教材內(nèi)容固化，缺乏“制藥分離工程”在實際生產(chǎn)中的案例介紹及現(xiàn)代藥物開發(fā)、生產(chǎn)前沿和前瞻性研究[3-4]。例如，藥物DS 在GMP 生產(chǎn)的最后步驟中往往需要通過結(jié)晶分離的手段，進行藥物化合物的分離、提純和晶型控制。為了更好地了解藥物化合物在結(jié)晶過程中所發(fā)生的變化，近年來新開發(fā)的在線過程分析技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到GMP生產(chǎn)中，通過遠程、可視化、實時在線監(jiān)測，更好地控制最終藥物化合物的產(chǎn)品質(zhì)量，減少過程中控取樣測試時間。而大多數(shù)教師習(xí)慣以課堂講授為主，照本宣科，不能及時把握國內(nèi)外制藥行業(yè)的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝和新型管理模式，缺乏實用性。此外，教材更新速度較慢，導(dǎo)致學(xué)生掌握的專業(yè)知識過于滯后，無法適應(yīng)我國制造業(yè)由粗放型向集約化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化，以及第四次工業(yè)化革命（工業(yè)化4.0）中提出的通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型的相關(guān)要求。

1.2 輕實踐，重理論

“制藥分離工程”屬于多學(xué)科交叉課程，課程涉及的知識面比較寬，且部分理論基礎(chǔ)知識又與其他學(xué)科的課程存在明顯的重復(fù)，理論知識點繁多，同時實踐性又很強。在有限的時間將課程主要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)傳授給學(xué)生使其掌握具有一定的難度，在授課過程中多以灌輸課本知識為主，缺乏對制藥車間內(nèi)部結(jié)構(gòu)、儀器儀表、工藝運行等方面的介紹。學(xué)生的工程實踐認知相對薄弱，在實習(xí)過程中，雖然也由導(dǎo)師帶隊去制藥工廠參觀，但所參觀的企業(yè)類型較為單一，往往十幾年都是同一所工廠。在實踐過程中按照某個藥物品種的生產(chǎn)工藝流程依次參觀各個工藝操作單元，流于表面，未能真正了解如何根據(jù)藥物的特性進行研發(fā)和生產(chǎn)，以及在實際工藝運行過程中需要注意的問題，缺乏解決實際問題的能力培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生的工程實踐能力未能得到鍛煉。如果所參觀企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)實力相對薄弱，將會極大地影響學(xué)生對制藥工程行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的分析和判斷，對未來的就業(yè)產(chǎn)生悲觀、厭煩情緒，無法在本科期間樹立專業(yè)自信和提升專業(yè)素養(yǎng)。

1.3 考核方式未充分考慮學(xué)情

“制藥分離工程”課程考核采取期末考試占比60%，課后作業(yè)占比30%，平時表現(xiàn)占比10%的方式進行，課程教學(xué)多被弱化為理論知識考試、應(yīng)試能力培訓(xùn)，課程目標也被簡化為學(xué)期課程考試等考核要求，教學(xué)內(nèi)容更多集中在知識點分析、課堂ppt展示等，教師教學(xué)方式較為機械簡單，偏于重點強調(diào)關(guān)鍵知識難點等，學(xué)生以聽課、筆記、課后習(xí)題為主要形式鞏固重點內(nèi)容，提升考試成績。此外，學(xué)生原有知識、認知能力不同，課后預(yù)習(xí)以及回顧知識等主動學(xué)習(xí)性也存在一定差別，極易導(dǎo)致學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的內(nèi)化程度存在個體差異。而且學(xué)生多采用考前臨陣突擊的方式進行準備，過多關(guān)注考試重點內(nèi)容，這便失去了考試在檢驗學(xué)生對基礎(chǔ)知識掌握程度方面的重要作用，也不利于提高學(xué)生工程設(shè)計和自主學(xué)習(xí)的能力。

1.4 難以融入思政元素

課程思政作為“三全育人”體系的重要組成部分，旨在將社會責(zé)任、家國情懷、道德規(guī)范、文化自信、專業(yè)素養(yǎng)等核心要素融入課程教學(xué)中，形成全面覆蓋、類型豐富、層次遞進、相互支撐的課程思政體系。然而當前，課程思政與高校的專業(yè)教育在價值引領(lǐng)和知識傳授的教育理念上存在明顯的“孤島效應(yīng)”。在授課過程中，專業(yè)教育重點在于“重考試，輕育人”以及“重說教，輕踐行”，片面追求學(xué)科知識的傳授和鞏固，而對于課程思政則將其剝離開，弱化為“課程+思政”的形式，導(dǎo)致在追求學(xué)生專業(yè)技能提升的同時，忽視了對社會主流價值和家國情懷的傳遞，以致課程思政教學(xué)缺乏學(xué)科素養(yǎng)基礎(chǔ)和情感體驗，無法引導(dǎo)學(xué)生理解制藥工程專業(yè)課程開設(shè)的目的和主要任務(wù)，不能將中國醫(yī)藥文化和人類醫(yī)藥健康等理念融入學(xué)習(xí)過程中，導(dǎo)致課程思政見效慢，不易出成果。

2 新工科背景下的“制藥分離工程”課程教學(xué)改革實踐和探索

2.1 多樣化教學(xué)資源構(gòu)建

“制藥分離工程”是制藥工程專業(yè)的核心課程，主要是在學(xué)生經(jīng)過對“四大化學(xué)”“化工原理”“藥物化學(xué)”“反應(yīng)工程”“工程制圖”和“儀表與自動化”等課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生開發(fā)新工藝、生產(chǎn)新設(shè)備和使用新技術(shù)的能力及掌握藥物分子設(shè)計的基本原理基礎(chǔ)上，研究活性藥物成分的提取、分離和純化技術(shù)。這便需要在授課過程中向?qū)W生適當補充課外資料及國內(nèi)外的研究前沿報告，新的分離、純化技術(shù)和設(shè)備，并鍛煉學(xué)生借助文獻調(diào)研等手段，掌握國內(nèi)外制藥技術(shù)的發(fā)展狀況。結(jié)合實際案例，能夠針對不同的分離體系，合理地設(shè)計藥物活性成分的提取、分離和純化工藝路線。由于“制藥分離工程”是一門多學(xué)科交叉融合的課程，部分基礎(chǔ)知識理論產(chǎn)生交叉和重復(fù)，因此，需要通過不斷調(diào)整課程進度，使其與已修課程有效銜接，避免過多的重復(fù)，使學(xué)生自然而然地實現(xiàn)由基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)向?qū)I(yè)知識學(xué)習(xí)的平滑過渡。

將“工程學(xué)”思想嵌入課堂教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，緊跟時事不斷完善課堂實踐案例庫，通過課堂中的案例介紹豐富學(xué)生對制藥分離技術(shù)的理解，如新型冠狀病毒疫情爆發(fā)，國內(nèi)外各大制藥巨頭企業(yè)紛紛加入到新藥的研發(fā)，如何在短時間內(nèi)獲得藥物活性成分的有效晶型，并將其提取、分離和純化出來成了至關(guān)重要的一環(huán)。通過對已發(fā)表的藥物活性成分專利的研究和學(xué)習(xí)，使學(xué)生快速了解并掌握現(xiàn)代“制藥分離工程”的新技術(shù)，不僅使得學(xué)生清晰了解實際藥物在開發(fā)和生產(chǎn)過程中所包含的制藥分離原理，更能夠幫助學(xué)生將課本理論知識與實踐相結(jié)合，傳授內(nèi)容也能夠反映出前沿性和時代性。

此外，通過創(chuàng)建MOOC 資源在智慧樹平臺上運行，涵蓋授課視頻、課程ppt、案例介紹、研究綜述、實驗指導(dǎo)、習(xí)題庫等，為學(xué)生提供豐富的自主學(xué)習(xí)平臺資源。利用虛擬仿真軟件對制藥分離工藝進行模擬設(shè)計，借助動畫對各設(shè)備結(jié)構(gòu)進行實時展示和全面剖析，幫助學(xué)生熟悉設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造及運行機制。結(jié)合企業(yè)導(dǎo)師現(xiàn)場教學(xué)，掌握并區(qū)分不同設(shè)備的工作原理、影響藥物分離的關(guān)鍵因素，加深對各設(shè)備工作機理和基本單元操作方法的掌握，熟悉各設(shè)備實際工藝參數(shù)以及完整工藝流程，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和分離工藝設(shè)計能力，拉近實踐與理論距離。

2.2 實踐型教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

“制藥分離工程”作為一門應(yīng)用性和實踐性極強的核心專業(yè)課程，是針對解決制藥分離中的復(fù)雜工程問題或提高現(xiàn)有工藝運行效率而逐漸發(fā)展起來的一門學(xué)科，具有鮮明的學(xué)科交叉性、時代性、前沿性，以工程應(yīng)用為背景，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力。因此，在教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計過程中，重點考察教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標的契合度，教學(xué)方式對教學(xué)目標的支撐度。

通過設(shè)置“課前ppt 分享-知識點講解-案例討論-互動環(huán)節(jié)-小組合作”等環(huán)節(jié)完成課程傳授。以學(xué)號順序，在課堂開始前五分鐘安排學(xué)生以ppt 的形式向大家分享最新的制藥分離技術(shù)及在線分析儀器設(shè)備。在課堂上教師根據(jù)教學(xué)目標進行知識點的傳授，可通過動畫演示、視頻講解等手段，結(jié)合案例介紹幫助學(xué)生鞏固課堂知識難點?；迎h(huán)節(jié)則是教師考察學(xué)生對知識點的掌握程度以及及時調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。課后布置相關(guān)的作業(yè)，并以小組為單位進行合作，形成“線上線下”教學(xué)模式，鍛煉學(xué)生的課后自主學(xué)習(xí)能力。

教學(xué)過程要兼顧所有學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，比如在結(jié)晶、過濾、干燥章節(jié)的介紹過程中，可通過增加小組作業(yè)等形式，根據(jù)給出的不同分離體系制定實驗方案，再由教師進行指點修改，可實現(xiàn)學(xué)生之間的互相幫助、團結(jié)合作，達到取長補短的目的，也便于教師及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進度；此外，學(xué)生對知識的接受形式要求較高，自學(xué)能力以及辯證思維能力有待提升，教學(xué)過程中可引導(dǎo)學(xué)生多利用網(wǎng)絡(luò)多媒體以及圖書館資源，收集查閱資料，鞏固所學(xué)專業(yè)課的理論知識，更好地運用到實際中去，提高解決復(fù)雜分離體系工程問題的能力。

此外，還可以通過加速“校企產(chǎn)學(xué)研”的融合，堅持“引才并舉”的方式，邀請企業(yè)優(yōu)秀工程技術(shù)人才到課堂，結(jié)合自身真實的藥物生產(chǎn)案例，提升學(xué)生課程學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生研究探索欲望，增強專業(yè)自信心，全面培養(yǎng)學(xué)生的工程學(xué)理論和實踐素質(zhì)。

2.3 多維度考核形式安排

“制藥分離工程”課程考核形式過于單一，以筆試成績?yōu)橹鞑荒芫珳逝袛鄬W(xué)生對分離工程相關(guān)原理和藥物開發(fā)工藝設(shè)計的掌握程度，因而通過完善全過程考核制度有助于學(xué)生在平常學(xué)習(xí)過程中加強知識的積累。

首先，將期末考試成績占比由原來的60%降為50%，命題過程中需要兼顧分離、純化基本原理、工藝流程，以及案例分析等內(nèi)容，真正檢驗學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握和工程實踐的應(yīng)用能力。而后，以學(xué)生為中心，在平時設(shè)置課前ppt匯報、課中問題討論、課后作業(yè)、團隊項目方案設(shè)計等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜體系分離工程問題的能力，各項具體占比如表1所示。

表1 多維度考核形式匯總表

2.4 優(yōu)化課程思政目標

在全面提升課堂教學(xué)質(zhì)量的同時，需要同步推進課程思政建設(shè)，首先是提升教師教學(xué)素養(yǎng)。比如在緒論這一章節(jié)的授課過程中，可以通過介紹現(xiàn)今我國制藥行業(yè)存在的粗放型生產(chǎn)方式和國外集約化、智能化生產(chǎn)的對比，引發(fā)學(xué)生進行積極思考，順勢引出本門課程開設(shè)的主要目的，即以制藥工藝開發(fā)流程為主線，通過介紹藥物活性成分分離過程的理論與方法，實現(xiàn)可定制化、節(jié)約能源、環(huán)境友好型的藥物分離、純化方式，鼓勵學(xué)生認真對待，打好堅實的專業(yè)基礎(chǔ)，未來在從事制藥領(lǐng)域相關(guān)工作的時候，能夠發(fā)揮專業(yè)特長，在人類醫(yī)藥健康事業(yè)方面貢獻專業(yè)力量。

此外，提升教師在教學(xué)過程中的自覺性，轉(zhuǎn)變教師的教學(xué)認知。江蘇大學(xué)在培養(yǎng)青年教師的過程中，開展了多項活動，比如，青年助理教學(xué)期培養(yǎng)則由學(xué)院選派資深教師進行一對一指導(dǎo)，主講培訓(xùn)期則有計劃性安排青年教師進入課堂教學(xué)，定期開展教學(xué)沙龍，組織教學(xué)名師講座、教師座談會，并鼓勵青年教師積極參加學(xué)院、學(xué)校開展的教學(xué)競賽、說課比賽、微課比賽等，為青年教師提供廣闊的學(xué)習(xí)和交流平臺，使其在觀摩其他優(yōu)秀教師的課程教學(xué)以及學(xué)習(xí)優(yōu)秀教師教學(xué)經(jīng)驗的過程中，可以及時找出自己課程設(shè)計過程中的不足，推進專業(yè)課程教師隊伍的課程思政能力。

3 創(chuàng)新模式的教學(xué)成果

在推進課程改革過程中，為檢驗該學(xué)期的教學(xué)成效，我們對全班同學(xué)展開問卷調(diào)查，問卷回收率為100%，反饋結(jié)果如表2 所示，相比傳統(tǒng)的授課方式，超過90%學(xué)生接受課程內(nèi)容的改革，在課堂上勇于發(fā)言，與團隊小組合作緊密，可以熟練使用教學(xué)資源鞏固知識點，課后作業(yè)能積極完成，自主學(xué)習(xí)能力明顯提升，班級90%以上的學(xué)生認為該課程改革提升了學(xué)習(xí)成效。

表2 學(xué)生對教學(xué)改革內(nèi)容的滿意度調(diào)查情況

總之，隨著國家對人類醫(yī)藥健康的重視程度與日俱增，高校對制藥領(lǐng)域相關(guān)人才的培養(yǎng)顯得尤為重要?！爸扑幏蛛x工程”作為制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的一門重要專業(yè)課，在培養(yǎng)應(yīng)用型人才上具有很大的指導(dǎo)意義，這便需要高校教師以教學(xué)為依托，以實踐課題為橋梁，促進教學(xué)改革，在提高學(xué)生工程實踐能力的同時，激發(fā)學(xué)生專業(yè)擔(dān)當和社會使命，真正做到專業(yè)能力和綜合素養(yǎng)的有機結(jié)合。