基于工程教育認證理念的制藥工程課程設計教學探討

王 翠，趙宇明，吳宏宇，于 巍，吳 昊，郭永學

（沈陽藥科大學 制藥工程學院，遼寧 沈陽 110016）

隨著我國經濟的快速發展和工業國際化的趨勢，為提高高等學校工程教育質量，我國于2016年成為《華盛頓協議》正式會員，工程教育認證在我國全面開展[1-2]。工程教育認證的核心內涵是構建“以學生為中心，產出為導向”的人才培養體系，并突出過程的持續改進[3-4]。制藥工程課程設計是制藥工程專業教學的重要實踐課程，對于培養學生的實際操作能力、創新工程思維、分析和解決復雜工程問題的能力起著非常重要的作用[5-6]。筆者將基于工程教育認證理念，對制藥工程課程設計進行教學探討。

1 制藥工程課程設計的教學理念

制藥工程課程設計是一門工程實踐課程，并不講授新的理論知識，而是建立從理論到工程、從基礎到專業的橋梁。學生在本課程前已經學習了藥物化學、藥物合成反應、化學制藥工藝學等藥學主干課程，也逐步學習了化工原理、制藥分離工程、制藥設備與車間工藝設計等工程課程。課程設計是這些課程知識的綜合運用，要求學生利用學習過的相關知識完成指定設計任務，如某一化學原料藥車間設計、某一固體制劑車間設計等，是對之前課堂學習的基本原理和基本知識的一個良好的總結，也是對學生運用綜合理論知識分析和解決實際工程問題能力的一次全面考核和培養。

本課程的教學理念與工程教育的基本理念相一致，堅持“學生中心、產出導向”。在教學過程中，以學生為中心，充分發揮學生的發散思維與創造性，保證學生的主體地位，而教師的作用只是協助學生加深對設計任務書的理解或提供某一問題的解決方向，指導學生獨立完成生產設計。教學過程和課程任務與課程目標的對應關系如下所示，通過不斷完善教學方式與方法，實現對課程教學目標、畢業目標的達成。

（1）查閱和搜集相關數據，培養學生獨立獲取信息的能力。

（2）選擇設計方案，GMP、環保、消防、安全、節能、經濟等多方面權衡，培養學生的綜合素質和設計能力。

（3）準確進行工藝計算，訓練學生的計算能力。

（4）設計方案的結果表述（設計說明書和圖紙），訓練語言表達能力和繪圖能力。

（5）采用小組為單位進行設計，培養學生的團隊合作能力與項目管理能力。

2 制藥工程課程設計的教學內容設計

2.1 課程設計任務

課程設計任務要求學生針對一種化學原料藥進行車間工藝設計或某一固體制劑進行車間設計，包括生產工藝流程設計、物料衡算、能量衡算、設備工藝計算與選型、生產車間工藝布置設計、輔助設施以及相關圖紙繪制和設計說明書撰寫。

2.2 教學內容設計

依據課程教學理念強調“學生為中心、產出為導向”，即培養目標、課程體系、教學策略、教學評價等需聚焦于學生的預期學習成果。在這一教育理念下，按照“反向設計”，依據培養目標或畢業要求反向制定教學大綱、教學內容、教學方式及教學評價等。這種教學模式的關鍵在于學生想要學到什么，需要學到什么，而不是教材內容有什么。這種教學模式正適合制藥工程課程設計這門實踐課，該課程的理論學時就是根據學生完成設計任務的需求安排教學內容，幫助學生縷清設計思路、串聯知識點。

例如，當課程設計任務為年產6500噸拉西地平原料藥生產車間工藝設計時，要求學生完成的設計說明書包含拉西地平原料藥生產流程設計、物料衡算、熱量衡算與車間布局設計等等全部內容。教學內容將著重講解原料藥生產的工藝過程，以及生產排班、計算批投料量、熱量衡算、選擇合適的設備型號等，尤其還要注意防火防爆。當課程設計任務為年產1500萬支凍干粉針劑生產車間工藝設計時，教學內容將著重講解制劑生產過程的藥品生產質量管理規范，如何避免制劑的交叉污染。設計任務不同，學生完成設計任務所需要的知識點各不相同，因此要求教師及時調整教學內容。這一教學內容設計也充分體現了“學生為中心”的教育理念。

將教學內容匯總分析，如表1所示，主要分成以下7部分：緒論、工藝流程設計、工藝過程計算、設備工藝計算與選型、工藝流程圖、車間布局設計和非工藝專業設計。依據設計任務不同，每一部分教學內容重難點及時調整，并通過優秀設計案例分析等方式，有針對性的進行教學內容和教學方式調整。

Table 1 Teaching Content of the course design of pharmaceutical engineering表1 制藥工程課程設計教學內容

3 制藥工程課程設計的教學設計思路與過程

遵循“學生為中心，產出為導向”的教學理念進行教學設計。從學生角度出發，面對課程設計題目思考：最終得到一個什么樣的作品，取得這個作品需要進行哪些步驟的設計，每一個步驟需要的知識點，如何運用這個知識點?！胺聪颉痹O計教學內容、教學思路。

以第三章工藝過程計算第一節物料衡算為例，進行教學內容與方法設計。

3.1 教學內容確定

物料衡算是工藝設計任務中最先開始的計算項目，其結果是后續熱量衡算、設備計算與選型、原材料消耗定額、車間與管路布置等設計項目的依據。物料衡算的計算任務是根據設計項目要求的年產量，通過對全過程或單元操作進行衡算，得到單耗（即生產每批次、每天或每千克產品所需要的原料量）、副產品量、輸出量、物料損耗量以及“三廢”生成量等。物料衡算是設計由定性轉為定量的第一步，其結果的準確性直接關系到整個工藝設計的可靠程度。

3.2 教學目標確定

（1）知識目標：①根據任務書進行生產流程設計，繪制生產排班表（甘特圖）。②掌握物料衡算的基本原理與計算方法。

（2）能力目標：①生產排班表需要學生對整體生產流程具有較好的把握，并且能夠在多種設計方案中，從時間、設備、人員、經濟等多維角度進行對比，選出最優方案。這一過程可以有效培養學生的獨立思維能力、項目管理能力，并使學生逐步樹立正確的設計理念。②在物料衡算過程中，需要學生查閱大量的相關數據與質量指標，能夠培養學生獨立獲取信息的能力，同時衡算數據的重要性和準確性，能夠提高學生工程計算能力，并培養學生嚴謹的工作作風。

（3）思政目標：制藥工程課程設計具有一定的特殊性，既是“工”學也是“藥”學。藥品生產無小事，物料衡算過程中，小的誤差也可能關乎生命健康安全，容不得絲毫差錯。在課程中回顧長生生物“問題疫苗”，引導學生思考藥品生產的重要性，牢記制藥工程人才的使命與社會責任，幫助學生建立科學嚴謹、求真務實、精益求精的職業素養。

3.3 教學思路與過程設計

對于物料衡算這一節內容，首先從學生角度考慮：“為什么要進行計算？”“計算什么？”“如何進行計算？”“需要哪些公式？”。根據問題反向設計教學內容。

首先引導學生明確計算目標：批投料量、副產品量、物料損耗量以及“三廢”等，為后續設備選型做基礎。如何計算——設計任務書中已明確要求年產量、生產天數、班次及每道工序的收率、損耗等參數，可以質量守恒定律和化學計量關系作為基本理論進行計算。當生產工藝為間歇式時，需以批為單位進行計算。如何確定生產批數？根據設計任務書中工藝流程繪制生產排班表（甘特圖），即可獲得生產批數。如何繪制生產排班表？可采用案例解析、互動討論的方式幫助學生建立思路，開展設計。

以拉西地平原料藥生產車間設計為例，教學過程設計如表2所示。首先采用板書的形式，通過與學生互動討論，引導學生思考：生產時每批投料多少才能完成年生產任務？年生產多少批次？依據是什么？幫助學生理清思路，明確物料衡算的目的。開始物料衡算前，需要進行合理的生產排班才能確定年生產批次。通過案例分析的形式，帶領學生詳細解讀任務書，并鼓勵學生發散思維，設計多種生產排班方案，在時間、設備、人員、經濟等多角度綜合對比選出最優方案，確定生產批次，從而進一步計算每批生產量。物料衡算的基本原則是質量守恒定律和化學計量關系，學生在前期的理論課程中已經學習過，通過“提問—總結—實例”的形式，協助學生進行計算，使學生掌握物料衡算的具體計算方法。物料衡算是設計項目的基礎，其結果的準確性關乎整個工藝設計的可靠程度，以長生生物“問題疫苗”為戒，引導建立科學嚴謹、求真務實、精益求精的職業素養。在教學過程中堅持學生的主體地位，教師發揮輔助作用，協助學生加深對設計任務的理解和重點知識點回顧，從而指導學生獨立完成生產設計。

Table 2 Teaching process of material balance表2 物料衡算教學過程設計

4 制藥工程課程設計的教學評價

采用過程性考核+設計成果綜合評定學生總成績（見表3）。多樣化的評定方式使學生更加注重平時階段的學習效果及實踐操作能力，團隊分工合作、按時完成進度。采用競賽的形式對學生設計作品進行評定，并特邀藥企專家作為評委，經過現場演講與答辯，學生設計作品得到了專家的一致認可。這種教學評價模式也得到學生熱烈的反饋。

Table 3 Teaching evaluation表3 教學評價

為進一步評定教學成效，鼓勵學生設計作品參加“東富龍—國藥工程杯”全國大學生制藥工程設計競賽，并于2022年度和2023年度連續兩年獲得國家級三等獎。表明這種教學方式具有一定可行性，我們將繼續完善教學內容與教學方式，提升教學質量。

5 結語

在工程教育專業認證背景下，制藥工程課程設計堅持以“學生為中心、產出為導向”的核心理念為指導，從課程教學內容、教學目標、教學思路與過程、教學評價等方面進行設計與探索，著重培養學生的實際操作能力、創新工程思維、分析和解決復雜工程問題的能力，使實踐教學符合工程教育專業認證的要求。切實提升人才培養質量，培養符合社會需求的制藥工程人才。