新工科融合OBE“天然藥物化學”教學改革與實踐

黃華容 鄭俊霞 趙肅清 丁金龍 鄭杰

［摘 要］ 為應對新一輪科技革命和未來戰略的競爭，工科高等學校對大學生的工程實踐能力和創新能力提出了更高要求。以學生為中心、產出為導向、持續改進的工程教育與專業認證核心理念的教育質量保障機制為指導，針對學校目前制藥工程專業“天然藥物化學”課程教學存在的問題，提出對課程的教學目標、教學內容、教學方法與考核方式進行改革探索與實踐，以增強學生解決復雜工程問題的能力和創新能力。

［關鍵詞］ 天然藥物化學；新工科；教學改革

［基金項目］ 2020年度廣東工業大學校級本科教學質量與教學改革工程項目“新工科背景下基于OBE理念及行業需求的天然藥物化學課程教學改革的探索與實踐”（211200098）

［作者簡介］ 黃華容（1978—），女，江西景德鎮人，博士，廣東工業大學生物醫藥學院副教授，主要從事天然藥物化學研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）16-0105-04 ［收稿日期］ 2022-05-09

OBE（Outcome-based Education）教育理念是一種以成果為目標導向，以學生為中心，采用逆向思維的方式進行課程體系建設，指導學生漸進式學習并評價學生每個過程的學習成果，最終促進教學質量的提高［1-2］。在新工科背景下［3］，我校對工科院校學生培養目標中的創新能力和解決復雜工程問題的能力提出了更高的要求。

“天然藥物化學”課程是我校制藥工程專業的專業課程之一，目前教學以教師講授為主，學生的參與度不高，與工程教育OBE教學理念不匹配，也難以實現學生具備自主學習能力、創新思維及解決工程問題的能力的高素質復合型新工科人才的培養目標。如何優化理論教學，使學生具備堅實的理論基礎，提高解決實際工程問題的能力和創新能力，是亟待探討和解決的關鍵問題［4-5］。

本文以新工科建設為背景，針對“天然藥物化學”課程教學中存在的問題，以面向產出為導向，將OBE的理念引入教學環節，緊密聯系知識—能力—素質培養目標，探索“天然藥物化學”課程的教學目標、教學內容、教學方法、考核方式等的改革與實踐，激發學生主動學習的熱情，提高學生學習的積極性，實現提高學生解決復雜工程問題的實踐能力、創新思維能力和工程素養的培養目標［6-7］。

一、“天然藥物化學”課程教學現狀與存在問題

（一）教學方法相對單一

目前我?！疤烊凰幬锘瘜W”課程采用大班教學制，授課課時數少，授課內容多、理論性強，雖引入了多媒體教學等現代化授課手段，但仍然以教師在課堂上“填鴨式”地灌輸理論知識為主，進度較快，課堂缺乏互動，導致學生始終處于被動狀態，很容易失去學習的興趣與信心，學習效果較差。教師在講課過程中也較少能注意學生的反應和教學效果，更難兼顧每位學生，達不到以學生為中心的要求，與工程教育OBE教學理念的要求也有較大差距。

（二）教材內容陳舊，更新速度慢

現有的“天然藥物化學”授課內容主要為統編教材，不能及時把新的或前沿科研成果編入課本，對天然藥物相關的生產實踐、國際技術發展前沿和區域經濟發展知識的擴充和更新速度較慢。這導致教學與工程實際、教學與科研嚴重脫節，不能適應科學技術飛速發展的形勢，限制與約束了學生的創造性思維發展，使學生不易及時學習到實用、前沿的專業知識，知識面狹窄，“產出”受到限制。

（三）課程實踐環節欠缺

“天然藥物化學”是一門理論和實驗并重的課程。我?！疤烊凰幬锘瘜W”課程只設置了理論教學學時，未設置同學期實驗教學學時，僅在專業實驗教學中開設了2個天然藥物化學相關實驗。課程實踐環節長期不足，導致學生解決實際工程的意識和解決復雜工程問題的實踐能力極度欠缺。天然藥物制藥方向在制藥工程專業的教學中占有重要的地位。另外，統編的實驗教材中多采用傳統的分離提取技術，內容相對陳舊，與時代和行業脫節，難以滿足地方經濟和社會發展的需要，與工程認證的標準相差較遠。

（四）課程考核方式單一，考核不全面

我校制藥工程專業“天然藥物化學”理論課的考核評價有期末考試卷面成績（占比70%）與課堂考勤、課后作業（占比30%）兩種形式。學生大多選擇在期末考試前突擊復習、死記硬背，忽視了平時學習中知識的積累、理解和應用。以期末考試成績為主的單一考核方式不能有效地對學生的學習過程進行考核，不能全面分析學生實際應用天然藥物化學知識能力的目標達成度，無法檢查學生的學習結果，也就難以持續提高“天然藥物化學”課程的教學質量。

二、教學改革與實踐

在新工科背景下，為了加強本校制藥工程專業學生工程實踐能力和創新能力的培養，本課程基于OBE理念，針對“天然藥物化學”課程教學實踐中存在的問題，以學生為中心，以產出結果為導向，從以下四個方面對“天然藥物化學”課程進行改革探討與實踐：（1）修訂課程教學大綱，明確教學目標、教學內容；（2）引入多種理論教學模式；（3）拓展探索性課外實踐項目；（4）構建多元化的考核評價體系。對“天然藥物化學”課程進行持續改進，可以提高學生學習的主動性，增強學生的創新思維、實踐能力和工程素養，最終滿足指標達成度的要求。

（一）修訂教學目標

要想讓學生真正學好“天然藥物化學”這門課程，滿足國家對新工科人才培養的要求，我們按照OBE反向設計原則，以“成果需求為導向—制定培養目標—確定畢業要求—調整教學體系和教學內容”為主線，從“知識—能力—素質”三個層次對“天然藥物化學”課程的教學目標進行修訂：層次1，知識的教學目標是使學生全面了解和認識天然藥物化學的理論和特色；層次2，能力的教學目標是能夠應用天然藥物化學基礎理論知識解決天然藥物生產的復雜工程問題，利用所學天然藥物化學提取分離理論知識進行天然藥物的生產、設計、研究與開發；層次3，素質的教學目標是使學生成為具有創新思維、精益求精、勇于探索的高素質制藥專業工程技術人才。

（二）優化教學內容

“天然藥物化學”課程主要介紹運用現代科學技術理論和方法研究天然藥物中的化學成分，主要是生物活性成分或藥效成分的結構特征、理化性質、提取分離方法原理等，涉及內容多，在有限學時內難以講授課程全部知識。以OBE教育理念為指引，依據課程目標，圍繞培養學生工程意識和解決復雜工程問題的能力、創新能力和素質培養等方面，可持續提高教學效果，對教學內容進行整合、優化。

1.增設自主學習模塊，減少老舊知識點的贅述。在有限的學時內，突出和優化重點教學內容并有選擇地在課堂上講解，通過作業形式引導學生自主學習，減少老舊知識點的贅述。例如，許多化合物性質鑒別反應由于使用樣品量較大，且樣品不能回收，限定了其實際應用價值。在教學中，教師應適當舍棄這些實際應用價值小的內容，補充本領域新的技術和方法，以便學生在學習過程中了解天然藥物化學的前沿知識［8］。相對簡單的章節如苯丙素類和醌類化合物，采取學生自學加作業的方式完成，結合互聯網教育資源，如在線開放課程、視頻公開課等，引導學生自主學習國內外優秀的課程，激發學生自主學習的熱情，提高其分析、解決問題的能力和創新能力。

另外，在教學中著重講述萜類化合物，引入我國自然科學領域諾貝爾獎獲得者屠呦呦教授發現抗瘧疾新藥青蒿素的勵志故事［9］，以屠呦呦歷經幾百次試驗提取“青蒿素”的案例為主線，講授相關理論知識，融入素質教育相關元素，培養學生的社會責任感和吃苦耐勞的精神，以及對科學知識終身追求學習的品質。

2.增強工程實例。由于實踐學時的欠缺，在教學中教師可以將天然藥物化學與天然藥物提取工藝學內容有機融合，在實例講授天然成分過程中選取生物活性廣泛或已成藥的小檗堿、紫杉醇、青蒿素、姜黃素這些明星分子，結合廣東企業典型的中藥生產工程實例，讓學生在學習理論知識的同時，能夠真正理解其具體應用，達到學以致用的效果。

3.與時俱進，豐富教學內容。在課堂教學中不拘泥于教材上的例子，鼓勵學生通過閱讀國內外文獻，選取自己感興趣的天然植物成分，或臨床上使用較多的中藥，如黃芪、人參、薄荷等，課堂討論設計的提取分離方法的優勢與不足，充分調動學生的積極性，增強對理論知識的理解。同時，結合中藥行業“經典名方”開發生產的實際情況［10］，將天然藥物（中藥）生產先進技術和前沿的知識傳授給學生，培養學生的創新能力和設計、開發新產品的能力。

4.將科研理念和科研前沿內容引入理論教學。理論授課時，比如在介紹黃酮一章，授課教師可在課堂上展示科研項目黃芪降血糖的研究采用不同提取方法實驗的照片、實驗數據及取得的科研成果、論文等，向學生介紹提取方法對黃酮類型組成、降血糖活性的影響，并引入新的研究方法和技術，如代謝組學、中藥現代化發展方向，介紹前沿的知識思路。這些都有助于激發學生的專業學習興趣，增強專業認同感，讓學生感到所學內容具有的價值。

（三）引入多種教學模式

在課程教學中，教師充分利用多媒體和網絡信息技術，采取案例教學法、項目教學法、問題驅動教學法等，達到促進學生主動學習、結伴學習和探究學習的目的，將“讓你學”變成“我要學”，培養學生可持續發展和終身學習的能力。

例如，教師借助雨課堂平臺，結合問題驅動教學法，通過課堂提問討論、隨堂小測檢查學生對章節內容的學習完成情況，實時公布學習成績，累計操行分，且均納入平時成績的考核。教師在教授理論課時，增加課堂提問，每個章節可設置2～3次的“問題—討論—解答”環節。例如，引出桑葚顏色的變化和相關功能問題在課堂上進行討論，讓學生從花色素的結構、活性、化合物結構的穩定性等方面作答。問題涵蓋教學內容的關鍵點，既調動了學生的學習熱情，又提高了其運用課堂知識分析問題的能力，在活躍課堂氣氛的同時也增強了教師在課堂上與學生的交流，能夠更好地了解學生的實際情況，讓教學更有針對性。

（四）將課外設計與探索性實踐項目結合

“天然藥物化學”是一門實踐性很強的學科。在實踐學時嚴重不足的情況下，授課教師可通過課外設計，以項目形式將學生分組，選取學生感興趣的中藥材，如人參、松茸、枸杞等，指導學生通過文獻檢索和閱讀，了解藥材的有效成分、提取方法、藥理活性、先進的工藝路線等，鼓勵學生創新設計，開發新產品，并在課堂上進行交流探討。

（五）采取多元化考核方式，完善課程達成度評價

OBE理論的考核方式是對學生進行多方面的評價，不僅考核學生對基礎理論的理解、掌握，也考核學生實際工程問題的解決能力等。針對該課程教學內容與教學方法的改革，我們將課程考核分為平時考核、理論考核、項目設計考核三個部分，對學生的學習進行全面評價。

1.平時考核。主要從學生考勤、聽課狀態、課堂討論、課堂提問、課后作業等方面進行綜合評價，形成強調學生主動學習過程的考核激勵方法。

2.理論考核。課程基礎理論知識是否掌握扎實，會直接影響學生能否運用天然藥物的性質、活性、提取分離工藝等知識創新設計和解決實際工程問題的能力。理論考試可以很好地反映學生對天然藥物化學理論知識掌握的程度，仍需保留，但在課程考核中也應適當降低理論考試的占比。

3.項目設計考核?！疤烊凰幬锘瘜W”課程是一門實踐性強的課程。課外實踐時，教師可布置項目設計內容，提出相關要求，模擬天然資源產品開發項目設計大賽的形式，將學生分為6個團隊，給定2種天然資源。如以廣東當地藥材牛大力、陳皮等為研究對象，團隊依據“天然藥物化學”課程知識，自主查閱檢索相關文獻，對待開發類型產品市場情況進行調研，完成天然資源綜合開發項目申報書。

該項考核評價分為課堂PPT匯報（包括回答和評分環節）和課后提交紙質版項目申報書兩部分。課堂PPT匯報共用2課時，在理論課程結束前，項目團隊成員在課堂上以PPT的形式講解項目開發內容，授課教師、受邀的“天然藥物化學”課程群教師和以小組為單位的全體學生共同參與現場評分，根據提前發給學生的評分內容，現場對6個項目組的PPT講解進行評價與評分，現場加和總分選出得分靠前的兩組并進行獎勵。這增強了學生的主動參與性、教師與學生間的互動積極性。課后提交的紙質版主要從申報書的內容、書寫格式和文獻檢索等方面進行考核。

教師基于各小組項目的達成度與完成質量進行評估考核，在整個考核過程中要能夠考慮每一個學生在任務中的完成情況，檢驗學生是否滿足教學目標的指標點要求。項目設計制作過程也是全部組員的集體智慧，其分工合作利于團結協作能力的培養。從以上三方面構建“天然藥物化學”課程的考核體系，能較全面地分析每個學生的課程教學目標達成度。

OBE教學理念的核心包括以產出為導向、以學生為中心和持續改進。立足新工科制藥工程專業人才培養的新要求，以OBE教育理念為指導，以學習結果為導向，對“天然藥物化學”課程教學從教學目標改進、教學內容優化、教學方法改進和考核評價改革等方面進行探索與實踐，有利于更好地實現課程教學改革目標，促進學生全方位發展。

參考文獻

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Abstract： In order to cope with the new round of scientific and technological revolution and the competition of future strategy， technology colleges and universities put forward higher requirements for students engineering practice ability and innovation ability. Guided by the education quality assurance mechanism of the OBE concept of student-centered， output oriented and continuous improvement education， and the problems existing in the teaching of natural medicinal chemistry in Pharmaceutical Engineering Specialty， this paper suggested the reform and practice of the teaching objectives， curriculum contents， teaching methods and assessment methods of the course， in order to enhance the students ability of solving complex engineering problems and innovation ability.

Key words： Natural Medicinal Chemistry; Emerging Engineering; teaching reform