新工科背景下“制藥分離工程”課程教學改革的探索和實踐

吳桂竹，盧艷艷，楊文文，吳向陽

（江蘇大學環境與安全工程學院，江蘇 鎮江 212013）

新工科建設作為服務國家戰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、新產業、新業態和新模式的發展，是國家為深入實施一系列重大戰略、產業轉型升級而進行的科技人才培養布局。作為意識形態的前沿陣地，高校在國家富強、民族振興、社會繁榮等方面承擔著培養專業人才的重任，而如何培養政治素養高且專業技能強的青年人才便成為高校教學的首要目標。經過幾十年的發展，“制藥分離工程”已形成由多種學科交叉融合而產生的新型學科，旨在培養在制藥及相關領域創新和實踐能力強，具備國際競爭力的“懂工精藥”高素質應用型工程技術人才，在工程教育體系占據著舉足輕重的地位[1-2]。本文通過研究傳統教學模式在當前高?！爸扑幏蛛x工程”課程體系建設中的應用，探索如何利用現代化互聯網技術平臺的發展，完善和補足“制藥分離工程”課程教學方法的短板，不斷完善課程教學質量，改善教學效果，提高學生的綜合素質，以滿足新工科建設背景下對工程教學所提出的新要求。

1 “制藥分離工程”傳統教學過程中的“痛點”問題

1.1 教材內容相對滯后

目前，“制藥分離工程”課程所用教材內容固化，缺乏“制藥分離工程”在實際生產中的案例介紹及現代藥物開發、生產前沿和前瞻性研究[3-4]。例如，藥物DS 在GMP 生產的最后步驟中往往需要通過結晶分離的手段，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晶過程中所發生的變化，近年來新開發的在線過程分析技術已經被廣泛應用到GMP生產中，通過遠程、可視化、實時在線監測，更好地控制最終藥物化合物的產品質量，減少過程中控取樣測試時間。而大多數教師習慣以課堂講授為主，照本宣科，不能及時把握國內外制藥行業的新技術、新設備、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，導致學生掌握的專業知識過于滯后，無法適應我國制造業由粗放型向集約化生產的轉化，以及第四次工業化革命（工業化4.0）中提出的通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬系統相結合的手段，將制造業向智能化轉型的相關要求。

1.2 輕實踐，重理論

“制藥分離工程”屬于多學科交叉課程，課程涉及的知識面比較寬，且部分理論基礎知識又與其他學科的課程存在明顯的重復，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容和關鍵技術傳授給學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，缺乏對制藥車間內部結構、儀器儀表、工藝運行等方面的介紹。學生的工程實踐認知相對薄弱，在實習過程中，雖然也由導師帶隊去制藥工廠參觀，但所參觀的企業類型較為單一，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藥物的特性進行研發和生產，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，導致學生的工程實踐能力未能得到鍛煉。如果所參觀企業的研發和生產實力相對薄弱，將會極大地影響學生對制藥工程行業發展現狀的分析和判斷，對未來的就業產生悲觀、厭煩情緒，無法在本科期間樹立專業自信和提升專業素養。

1.3 考核方式未充分考慮學情

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

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，旨在將社會責任、家國情懷、道德規范、文化自信、專業素養等核心要素融入課程教學中，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教育在價值引領和知識傳授的教育理念上存在明顯的“孤島效應”。在授課過程中，專業教育重點在于“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，導致在追求學生專業技能提升的同時，忽視了對社會主流價值和家國情懷的傳遞，以致課程思政教學缺乏學科素養基礎和情感體驗，無法引導學生理解制藥工程專業課程開設的目的和主要任務，不能將中國醫藥文化和人類醫藥健康等理念融入學習過程中，導致課程思政見效慢，不易出成果。

2 新工科背景下的“制藥分離工程”課程教學改革實踐和探索

2.1 多樣化教學資源構建

“制藥分離工程”是制藥工程專業的核心課程，主要是在學生經過對“四大化學”“化工原理”“藥物化學”“反應工程”“工程制圖”和“儀表與自動化”等課程的學習，培養了學生開發新工藝、生產新設備和使用新技術的能力及掌握藥物分子設計的基本原理基礎上，研究活性藥物成分的提取、分離和純化技術。這便需要在授課過程中向學生適當補充課外資料及國內外的研究前沿報告，新的分離、純化技術和設備，并鍛煉學生借助文獻調研等手段，掌握國內外制藥技術的發展狀況。結合實際案例，能夠針對不同的分離體系，合理地設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”是一門多學科交叉融合的課程，部分基礎知識理論產生交叉和重復，因此，需要通過不斷調整課程進度，使其與已修課程有效銜接，避免過多的重復，使學生自然而然地實現由基礎理論學習向專業知識學習的平滑過渡。

將“工程學”思想嵌入課堂教學的每一個環節，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生對制藥分離技術的理解，如新型冠狀病毒疫情爆發，國內外各大制藥巨頭企業紛紛加入到新藥的研發，如何在短時間內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重要的一環。通過對已發表的藥物活性成分專利的研究和學習，使學生快速了解并掌握現代“制藥分離工程”的新技術，不僅使得學生清晰了解實際藥物在開發和生產過程中所包含的制藥分離原理，更能夠幫助學生將課本理論知識與實踐相結合，傳授內容也能夠反映出前沿性和時代性。

此外，通過創建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、習題庫等，為學生提供豐富的自主學習平臺資源。利用虛擬仿真軟件對制藥分離工藝進行模擬設計，借助動畫對各設備結構進行實時展示和全面剖析，幫助學生熟悉設備內部構造及運行機制。結合企業導師現場教學，掌握并區分不同設備的工作原理、影響藥物分離的關鍵因素，加深對各設備工作機理和基本單元操作方法的掌握，熟悉各設備實際工藝參數以及完整工藝流程，培養學生自主學習能力和分離工藝設計能力，拉近實踐與理論距離。

2.2 實踐型教學環節設計

“制藥分離工程”作為一門應用性和實踐性極強的核心專業課程，是針對解決制藥分離中的復雜工程問題或提高現有工藝運行效率而逐漸發展起來的一門學科，具有鮮明的學科交叉性、時代性、前沿性，以工程應用為背景，培養學生的工程設計能力。因此，在教學環節設計過程中，重點考察教學內容與教學目標的契合度，教學方式對教學目標的支撐度。

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

教學過程要兼顧所有學生的學習進度，比如在結晶、過濾、干燥章節的介紹過程中，可通過增加小組作業等形式，根據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，可實現學生之間的互相幫助、團結合作，達到取長補短的目的，也便于教師及時掌握學生的學習進度；此外，學生對知識的接受形式要求較高，自學能力以及辯證思維能力有待提升，教學過程中可引導學生多利用網絡多媒體以及圖書館資源，收集查閱資料，鞏固所學專業課的理論知識，更好地運用到實際中去，提高解決復雜分離體系工程問題的能力。

此外，還可以通過加速“校企產學研”的融合，堅持“引才并舉”的方式，邀請企業優秀工程技術人才到課堂，結合自身真實的藥物生產案例，提升學生課程學習的積極性，激發學生研究探索欲望，增強專業自信心，全面培養學生的工程學理論和實踐素質。

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，以筆試成績為主不能精準判斷學生對分離工程相關原理和藥物開發工藝設計的掌握程度，因而通過完善全過程考核制度有助于學生在平常學習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，以及案例分析等內容，真正檢驗學生對課程內容的掌握和工程實踐的應用能力。而后，以學生為中心，在平時設置課前ppt匯報、課中問題討論、課后作業、團隊項目方案設計等環節，培養學生解決復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 優化課程思政目標

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

此外，提升教師在教學過程中的自覺性，轉變教師的教學認知。江蘇大學在培養青年教師的過程中，開展了多項活動，比如，青年助理教學期培養則由學院選派資深教師進行一對一指導，主講培訓期則有計劃性安排青年教師進入課堂教學，定期開展教學沙龍，組織教學名師講座、教師座談會，并鼓勵青年教師積極參加學院、學校開展的教學競賽、說課比賽、微課比賽等，為青年教師提供廣闊的學習和交流平臺，使其在觀摩其他優秀教師的課程教學以及學習優秀教師教學經驗的過程中，可以及時找出自己課程設計過程中的不足，推進專業課程教師隊伍的課程思政能力。

3 創新模式的教學成果

在推進課程改革過程中，為檢驗該學期的教學成效，我們對全班同學展開問卷調查，問卷回收率為100%，反饋結果如表2 所示，相比傳統的授課方式，超過90%學生接受課程內容的改革，在課堂上勇于發言，與團隊小組合作緊密，可以熟練使用教學資源鞏固知識點，課后作業能積極完成，自主學習能力明顯提升，班級90%以上的學生認為該課程改革提升了學習成效。

表2 學生對教學改革內容的滿意度調查情況

總之，隨著國家對人類醫藥健康的重視程度與日俱增，高校對制藥領域相關人才的培養顯得尤為重要?！爸扑幏蛛x工程”作為制藥工程專業人才培養方案中的一門重要專業課，在培養應用型人才上具有很大的指導意義，這便需要高校教師以教學為依托，以實踐課題為橋梁，促進教學改革，在提高學生工程實踐能力的同時，激發學生專業擔當和社會使命，真正做到專業能力和綜合素養的有機結合。