王海霞,何永志,李正
天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥制藥工程學(xué)院 (天津 301617)
新工科建設(shè)是我國高等教育主動(dòng)應(yīng)對(duì)新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略行動(dòng),代表了新時(shí)代工程教育改革的新方向,而促進(jìn)產(chǎn)教融合是全面深化新工科建設(shè)的一項(xiàng)重要舉措[1]。產(chǎn)教融合是將教學(xué)內(nèi)容和產(chǎn)業(yè)需求緊密結(jié)合,充分發(fā)揮企業(yè)的辦學(xué)主體作用和行業(yè)協(xié)會(huì)的紐帶連接作用,形成校企協(xié)同育人新模式。產(chǎn)教融合的核心就是“融”,使產(chǎn)業(yè)和教學(xué)在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和科技服務(wù)等多方面深度融合,使學(xué)校真正成為產(chǎn)業(yè)性的經(jīng)營實(shí)體。要想真正做到產(chǎn)教融合,高校需要不斷深化人才培養(yǎng)模式改革和創(chuàng)新課程體系改革,學(xué)校和企業(yè)要不斷解放思想,探索合作辦學(xué)新模式。2021年7月召開的中國校企協(xié)同創(chuàng)新大會(huì)上,教育部高教司吳巖司長發(fā)表題為《建好現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院,提供高質(zhì)量人才支撐》的主旨演講[4]。吳巖強(qiáng)調(diào)高等教育發(fā)展必須要與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合,通過“六抓”(抓專業(yè)、抓課程、抓教材、抓技術(shù)、抓實(shí)踐、抓教師),扎扎實(shí)實(shí)深化新工科建設(shè),服務(wù)于高素質(zhì)、高質(zhì)量應(yīng)用型人才培養(yǎng),為國家和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供高質(zhì)量人才支撐,為經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展擴(kuò)展新空間、增添新活力、培育新動(dòng)能。
以天津中醫(yī)藥大學(xué)制藥工程技術(shù)課程設(shè)計(jì)為例,本文探討了產(chǎn)教融合背景下課程設(shè)計(jì)思路,探索了針對(duì)本校教學(xué)實(shí)際的課程體系和課程內(nèi)容改革,以期全面提升課程教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生對(duì)制藥工程技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用的整體認(rèn)知能力、融合背景下的思辨能力和復(fù)雜工程問題的分析解決能力,完善醫(yī)學(xué)院校的工科人才培養(yǎng)體系,推動(dòng)高校智能制藥成果轉(zhuǎn)化和示范應(yīng)用。
在本校本科教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)中,制藥工程技術(shù)課程是制藥工程專業(yè)本科生的一門必修課。該課程旨在讓學(xué)生掌握化學(xué)制藥、中藥與天然藥物制藥、生物制藥等技術(shù)及藥品研發(fā)、生產(chǎn)管理過程中的法規(guī)要求等內(nèi)容。然而,該課程當(dāng)前教學(xué)還存在以下幾方面顯著問題。
教材是人才培養(yǎng)的主要?jiǎng)”?,高質(zhì)量教材對(duì)于優(yōu)化課程建設(shè)極為重要。本校該課程主要依托的教材是2014年4月人衛(wèi)版《制藥工程導(dǎo)論》[5]和2019年1月化學(xué)工業(yè)出版社出版的《制藥工程技術(shù)概論》[6]。這兩本教材融合了制藥工程、生物工程、化學(xué)工程等方面基礎(chǔ)知識(shí)和管理理論,可為醫(yī)藥、化工、農(nóng)藥等領(lǐng)域從事醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)、研發(fā)、應(yīng)用和經(jīng)營管理等工作的人才培養(yǎng)提供支撐。但是,這兩本教材內(nèi)容都相對(duì)比較陳舊,一些法規(guī)條文與現(xiàn)行規(guī)定不符,一些案例與現(xiàn)行企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)相脫離。更為重要的是,書中的許多案例是針對(duì)化學(xué)藥生產(chǎn)過程而言,而本校制藥工程技術(shù)主要服務(wù)于中藥制藥生產(chǎn),因此選擇或編寫適合的教材,相關(guān)部門還需要做很多工作。
本課程教學(xué)主要是以學(xué)院教師為主,企業(yè)人員進(jìn)課堂比例嚴(yán)重不足。目前教學(xué)內(nèi)容的主要載體還是教材,但老教材側(cè)重基本概念、基本原理、基本流程和基本法規(guī)的介紹,新理念、新技術(shù)、新問題涉及較少,跟不上先進(jìn)制藥工程技術(shù)的高速發(fā)展。此外,教學(xué)內(nèi)容也沒有體現(xiàn)出企業(yè)的真實(shí)需求和目前解決方案等方面的內(nèi)容。學(xué)生通過課堂教學(xué)很難了解目前各類制藥工程技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用的整體現(xiàn)狀,對(duì)一些創(chuàng)新性的制藥工程技術(shù)也缺乏個(gè)人見解和探索,在面對(duì)實(shí)際藥品生產(chǎn)過程中的問題時(shí)還缺乏一定的思辨能力和綜合解決能力。
以往該門課程的教學(xué)方式主要以課堂講授為主,教師把準(zhǔn)備好的課件內(nèi)容一一灌輸給學(xué)生。學(xué)生被動(dòng)地記憶知識(shí)、理解原理和掌握技術(shù),沒有從根本上認(rèn)識(shí)到這些流程的重要性和關(guān)鍵技術(shù)的適用性。雖然目前教師安排了一些進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)線參觀的實(shí)景教學(xué)環(huán)節(jié),但學(xué)生還是以走馬觀花式學(xué)習(xí)為主,沒有從實(shí)質(zhì)上理解技術(shù)應(yīng)用的本質(zhì)。其根本的原因在于學(xué)生對(duì)實(shí)際問題理解不夠,沒能帶著一種主動(dòng)解決問題的責(zé)任感和使命感去學(xué)習(xí)和探究,缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性。
目前這門課程的評(píng)價(jià)方法還是以課堂為中心,采取閉卷和開卷的形式。側(cè)重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,忽略對(duì)其主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力及問題解決能力等方面的考查,且過程性評(píng)價(jià)占比太低,存在“一紙?jiān)嚲矶ㄈ帧钡恼`區(qū)。這種評(píng)價(jià)方法影響學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情,也難以達(dá)到學(xué)以致用的高階學(xué)習(xí)目標(biāo)。
針對(duì)上述傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題,本校制藥工程教研團(tuán)隊(duì)通過與學(xué)生深入溝通,并借鑒其他院校經(jīng)驗(yàn)[7],廣泛、深入討論后積極調(diào)整課程教學(xué)模式。首先,針對(duì)教材內(nèi)容和本校教學(xué)實(shí)際脫鉤問題,教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極調(diào)整培養(yǎng)方案,明確學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)。其次,針對(duì)產(chǎn)教融合不足問題,相關(guān)教師認(rèn)真分析學(xué)情,積極改革教學(xué)內(nèi)容,在教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上,將產(chǎn)業(yè)實(shí)際需求、教學(xué)內(nèi)容與科學(xué)研究緊密結(jié)合,不斷深化產(chǎn)學(xué)研合作。此外,學(xué)院還提高企業(yè)家進(jìn)課堂比例和實(shí)踐教學(xué)比例,不斷豐富教學(xué)手段和教學(xué)形式。最后,創(chuàng)新課程評(píng)價(jià)方法,使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榘氡粍?dòng)、半主動(dòng)學(xué)習(xí),從滿堂灌到帶著問題在課程中以找答案的方式進(jìn)行學(xué)習(xí),從死記硬背書本知識(shí)到活學(xué)活用解決問題式學(xué)習(xí)。這樣的教學(xué)不僅加深了學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解,也使學(xué)生了解到制藥工程技術(shù)在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的巨大應(yīng)用價(jià)值,并能創(chuàng)新性地幫助企業(yè)解決一些實(shí)際問題,增進(jìn)了工科生的學(xué)習(xí)使命感和專業(yè)認(rèn)同感。同時(shí)學(xué)生在與教師、企業(yè)家的協(xié)作過程中提升了溝通能力和解決問題能力。下面筆者就對(duì)這些優(yōu)化設(shè)計(jì)作一介紹。
天津中醫(yī)藥大學(xué)是傳統(tǒng)中醫(yī)藥院校,在中醫(yī)藥院校進(jìn)行工科教育有諸多“水土不服”情況。但本校前任校長,現(xiàn)任名譽(yù)校長張伯禮院士綜合研判中醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展形勢(shì),敏銳地意識(shí)到工程教育對(duì)于提升中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要意義,果斷地在本校成立中藥制藥工程學(xué)院,以提升中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)制造化水平為根本目標(biāo),以培育具有工程思維和解決復(fù)雜制藥工程問題能力的學(xué)生為根本培養(yǎng)宗旨。基于這一目標(biāo),學(xué)院通過“外引+內(nèi)轉(zhuǎn)+培養(yǎng)”模式快速組建有工程背景的專業(yè)教師隊(duì)伍,并且依托學(xué)校資源建成中藥制藥實(shí)踐教學(xué)基地,積極與天士力醫(yī)藥集團(tuán)股份有限公司、天津紅日藥業(yè)股份有限公司、山東步長制藥股份有限公司、聯(lián)想集團(tuán)、北京和利康源醫(yī)療科技有限公司、杭州大遠(yuǎn)智控技術(shù)有限公司等企業(yè)深化合作,共建產(chǎn)教融合實(shí)踐(實(shí)習(xí))基地。在全院教職工努力下,學(xué)院“基于多主體協(xié)同育人的中藥制藥工程人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新”項(xiàng)目入選國家首批新工科項(xiàng)目,“面向中藥智能制藥產(chǎn)教融合、校企合作創(chuàng)新機(jī)制與模式研究”項(xiàng)目成功入選國家第二批新工科項(xiàng)目。同時(shí),李正院長主持的“現(xiàn)代中藥制藥過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”成功入選國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)示范項(xiàng)目。學(xué)院還成功獲批國家中醫(yī)藥管理局國際合作司中醫(yī)藥國際合作專項(xiàng)(基地類項(xiàng)目)。在此基礎(chǔ)上,中藥制藥專業(yè)入選天津市應(yīng)用型本科專業(yè),智能制藥與綠色制藥方向入選天津市特色學(xué)科群。學(xué)院的一系列發(fā)展成果證明了制藥工程教育是中醫(yī)藥人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),對(duì)于全面提升中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響重大。立足本校實(shí)際,學(xué)院積極調(diào)整培養(yǎng)方案,將制藥工程導(dǎo)論課程由第三學(xué)年調(diào)整到第一學(xué)年,這樣可以使學(xué)生盡早地了解本專業(yè)課程體系脈絡(luò),明確培養(yǎng)目標(biāo)。站在新的歷史起點(diǎn)上,學(xué)院以智能制造為重要發(fā)展契機(jī),繼續(xù)深化“新工科”應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo),瞄準(zhǔn)行業(yè)發(fā)展需求,整合各方資源,抓專業(yè)、抓課程、抓教材、抓技術(shù)、抓實(shí)踐、抓教師,真正服務(wù)于高素質(zhì)、高質(zhì)量、應(yīng)用型制藥人才培養(yǎng)(圖1)。
圖1 “六抓一服務(wù)”要點(diǎn)
教學(xué)內(nèi)容如果不與產(chǎn)業(yè)需求和最新科學(xué)研究進(jìn)展結(jié)合起來,教學(xué)內(nèi)容就顯得枯燥,淺??;而科學(xué)研究如果不與教學(xué)緊密結(jié)合,科學(xué)研究就會(huì)變成無本之木、無源之水;產(chǎn)業(yè)需求如果不與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合,培養(yǎng)出來的人才也不能為企業(yè)所用。所以,對(duì)于制藥工程技術(shù)課程的教學(xué)設(shè)計(jì),教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極打造“產(chǎn)業(yè)-教學(xué)-科研相促進(jìn)”模式,教學(xué)內(nèi)容在教材的基礎(chǔ)上,緊密圍繞產(chǎn)業(yè)需求及學(xué)院六個(gè)組的科學(xué)研究方向,同時(shí)把最新的科學(xué)研究進(jìn)展映射到教學(xué)內(nèi)容中,真正做到產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合。
如圖2所示,教學(xué)團(tuán)隊(duì)把教學(xué)內(nèi)容分成化藥組、中藥組、生物組、制劑組、質(zhì)量組和法規(guī)組六大模塊,分別對(duì)應(yīng)于化學(xué)制藥技術(shù)與工程、中藥與天然藥物制藥技術(shù)與工程、生物制藥技術(shù)與工程、藥物制劑工程、藥品生產(chǎn)過程質(zhì)量檢測(cè)與控制、藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理與控制及制藥工業(yè)中的環(huán)境、健康與安全這七方面內(nèi)容(后兩方面內(nèi)容都?xì)w于法規(guī)組模塊)。在化藥組模塊教學(xué)中,除了讓學(xué)生掌握合成藥物基本原理和制造工業(yè)過程,教師還結(jié)合在有機(jī)化學(xué)合成、天然產(chǎn)物合成和化學(xué)修飾與改造科研過程中遇到的難點(diǎn)和重點(diǎn)問題,讓學(xué)生明晰化學(xué)制藥模式,強(qiáng)化學(xué)生綠色制藥意識(shí)。在中藥組模塊教學(xué)中,教師淺析書本內(nèi)容,結(jié)合學(xué)校在經(jīng)典名方和中藥大品種二次開發(fā)方面的經(jīng)驗(yàn),以項(xiàng)目式教學(xué)讓學(xué)生了解中藥和天然藥物制藥技術(shù)和工程范式。生物組模塊教學(xué)緊密結(jié)合教材內(nèi)容,使學(xué)生真正明白生物制藥原理和基本工藝流程,結(jié)合學(xué)院在生物合成、生物轉(zhuǎn)化和中藥免疫方面的特色,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)生物制藥技術(shù)的理解。制劑組模塊教學(xué),除了介紹教材中關(guān)于化學(xué)藥物制劑方面的技術(shù)內(nèi)容,教師還給學(xué)生著重補(bǔ)充了中藥藥劑學(xué)的制劑工程技術(shù),以及最新的3D打印個(gè)性化制劑模式,拓展學(xué)生思維和眼界。質(zhì)量組模塊教學(xué),首先,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)藥典和標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知,給學(xué)生樹立高質(zhì)量制藥理念;其次,教師結(jié)合目前在中藥制藥過程分析和智能檢測(cè)技術(shù)方面的最新科研進(jìn)展,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)藥物質(zhì)量檢驗(yàn)方法和技術(shù)的理解,并能探索性地選擇適宜技術(shù)去解決部分質(zhì)控問題。在法規(guī)組模塊教學(xué)中,教師除了向?qū)W生介紹GMP(Good Manufacturing Practice)和EHS (Environment、Health、Safety)基本管理理念,還逐步向?qū)W生介紹QbD(Quality by Design)和cGMP (Current Good Manufacturing Practice)等先進(jìn)制藥理念和管理系統(tǒng)。
圖2 “教學(xué)-科研相促進(jìn)”模式
針對(duì)制藥工程技術(shù)課程學(xué)科知識(shí)面廣,交叉融合性強(qiáng)的特點(diǎn),教學(xué)團(tuán)隊(duì)大膽改革被動(dòng)的滿堂灌式教學(xué)模式,積極利用學(xué)院雄厚的科研基礎(chǔ)平臺(tái)、豐富的實(shí)踐教學(xué)基地以及合作企業(yè)資源,打造“課堂-實(shí)驗(yàn)室-基地”三模塊場(chǎng)景式教學(xué)模式。①對(duì)于與科學(xué)研究基礎(chǔ)緊密相關(guān)的部分教學(xué)內(nèi)容,如儀器儀表的基本原理、操作方法等,教師除了在課堂上向?qū)W生普及基本內(nèi)容以外,還會(huì)綜合安排2學(xué)時(shí)科研實(shí)驗(yàn)室實(shí)景教學(xué)內(nèi)容,讓本科生親自操作和簡單使用儀器儀表,感受科研實(shí)驗(yàn)室的氛圍,更重要的是讓他們明白技術(shù)如何與科學(xué)和產(chǎn)業(yè)需求緊密結(jié)合,技術(shù)如何在實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮研究價(jià)值。②本課程教學(xué)活動(dòng)還積極依托產(chǎn)教融合實(shí)踐(實(shí)習(xí))基地。課程安排2學(xué)時(shí)讓學(xué)生走進(jìn)藥品生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)和體會(huì)藥品生產(chǎn)工藝流程,對(duì)“原料-中間產(chǎn)品-成品”的產(chǎn)品線工藝流程及分離、純化和制劑工程等工藝過程形成深刻認(rèn)知。讓學(xué)生體會(huì)從書本知識(shí)到實(shí)際生產(chǎn),從實(shí)驗(yàn)室小試到企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的兩種跨越。③課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)還通過定向邀請(qǐng)和舉辦會(huì)議兩種形式積極邀請(qǐng)企業(yè)家走進(jìn)課堂講學(xué)。企業(yè)家會(huì)把企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中遇到的一些問題與學(xué)生進(jìn)行分享交流,把他們對(duì)問題的認(rèn)識(shí)和解決問題的方式一一向?qū)W生介紹,也會(huì)留下一些難點(diǎn)和關(guān)鍵問題讓學(xué)生思考。這種模式拉近了課堂教學(xué)與行業(yè)現(xiàn)狀的距離,企業(yè)的這些實(shí)際問題都會(huì)成為課堂上的生動(dòng)案例,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。
應(yīng)用型工科人才的培養(yǎng)目標(biāo)是提高學(xué)生對(duì)產(chǎn)業(yè)的認(rèn)知程度,提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力和實(shí)踐創(chuàng)新水平。圍繞這一目標(biāo),教學(xué)團(tuán)隊(duì)不僅積極調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式,還特別注重評(píng)價(jià)方法改革。徹底打破“一紙?jiān)嚲矶ㄈ帧痹u(píng)價(jià)誤區(qū),針對(duì)性地提高過程性評(píng)價(jià)占比。平時(shí)成績由原來的30%提高到40%,且由課堂表現(xiàn)(占20%)、出勤紀(jì)律(占20%)和作業(yè)(占60%)三部分構(gòu)成。每個(gè)章節(jié)結(jié)束后,教師會(huì)根據(jù)每部分內(nèi)容給學(xué)生布置作業(yè),這些作業(yè)一般均以解決實(shí)際問題為導(dǎo)向,如“請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種便捷有效的技術(shù)方法剔除異形滴丸”“請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)幾種注射劑中不溶性顆粒物的去除方法”等,學(xué)生可以獨(dú)立完成作業(yè),也可以組隊(duì)完成作業(yè)。這種評(píng)價(jià)方法培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維,鍛煉了學(xué)生分析問題和解決問題的能力,同時(shí)也鞏固了書本知識(shí),提高了教學(xué)效果。
明確培養(yǎng)目標(biāo)后,通過在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和評(píng)價(jià)方法幾方面下功夫,本課程教學(xué)效果顯著提升。學(xué)生不及格率從15%降至7%,優(yōu)秀率從10%升至25%。學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感顯著增強(qiáng),學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)主動(dòng)性也提升明顯。在完成作業(yè)過程中,他們學(xué)會(huì)了多種解決問題的方式、方法。例如,利用學(xué)校數(shù)據(jù)庫查找資料,向經(jīng)驗(yàn)豐富的老藥工求教等。學(xué)生在團(tuán)結(jié)協(xié)作過程中逐步形成打磨自己的方案,并勇于申請(qǐng)“雙創(chuàng)”項(xiàng)目和“新工科”比賽項(xiàng)目,院級(jí)項(xiàng)目申請(qǐng)數(shù)量由10多項(xiàng)突增至30余項(xiàng)。在每年的市級(jí)和國家級(jí)比賽中,都有本校制藥工程班的學(xué)生獲獎(jiǎng),其中大部分項(xiàng)目都是從課堂上逐漸凝練出來的。另一方面,學(xué)生積極的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)成績的提高也反過來進(jìn)一步促進(jìn)教師的教學(xué)。如許多教師在教學(xué)活動(dòng)中會(huì)更加精心地設(shè)計(jì)和組織,不斷鞏固和增強(qiáng)教學(xué)效果。教師還會(huì)把學(xué)生的一些有特色和原創(chuàng)性的作業(yè)設(shè)計(jì)引進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)一步探索和挖掘創(chuàng)新技術(shù)的科研價(jià)值。
促進(jìn)產(chǎn)教融合是全面深化新工科建設(shè)的重要舉措。在產(chǎn)教融合背景下,教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)制藥工程技術(shù)這門課程的學(xué)科交叉特點(diǎn),結(jié)合學(xué)生實(shí)際,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和評(píng)價(jià)方法,初獲成效。未來教學(xué)團(tuán)隊(duì)會(huì)繼續(xù)深化產(chǎn)教融合模式,緊密圍繞“六個(gè)抓手”,引導(dǎo)行業(yè)專家深度參與課堂教學(xué),進(jìn)一步推動(dòng)課程內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)需求、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)無縫對(duì)接,培育新一代合格制藥人,以滿足工程教育對(duì)高素質(zhì)、高質(zhì)量、應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求。