趙立新,王海霞,于和水,陳曦,李正

天津中醫(yī)藥大學中藥制藥工程學院 (天津 300193)

制藥工程導論課程是制藥工程專業(yè)學生基礎必修課,該課程基本目的是向初學者介紹藥物發(fā)現(xiàn)、藥品制造的歷史與進展、制藥工程技術的含義、藥物生產基本原理和方法,以及藥物制造過程中涉及的其他因素[1]。其作用是加深學生對專業(yè)的認識、激發(fā)學習興趣和專業(yè)認同感,并為后期專業(yè)課程的學習打下基礎[2]。2017年2月及4月,教育部分別在復旦大學和天津大學召開了綜合性高校和工科優(yōu)勢高校的新工科研討會,形成了新工科建設的“復旦共識”和“天大行動”,此舉是為了應對新一輪科技革命和產業(yè)變革所面臨的新機遇、新挑戰(zhàn)而提出了“新工科理念”[3]。制藥工程專業(yè)作為本校的工科專業(yè),學院于2018年承接新工科研究與創(chuàng)新項目,開始對制藥工程專業(yè)的教學開展研究和改革,探索如何優(yōu)化改進專業(yè)課程的教學以適應我國制藥行業(yè)在新技術、新產業(yè)、新經濟發(fā)展形勢下對新工科人才的要求。其中針對制藥工程導論課程教學進行了相應的改革。教學團隊經過幾年的實踐克服了傳統(tǒng)課程的不足,探索出一條適合新工科理念的教學模式,并為今后的教學工作打下一定的基礎。

1 傳統(tǒng)制藥工程導論課程教學不足

制藥工程導論作為制藥工程專業(yè)啟蒙課程,傳統(tǒng)教學方法在教學內容、教學形式、教學方法等都存在一定的不足,具體包括以下方面。

1.1 教學目標定位狹窄

該門課程作為專業(yè)啟蒙課程,學生和教師大都認為內容淺,將來還要學習,通常不重視[4];教學目標一般只限定在課本知識的傳授上,教師并沒有從開闊學生視野及擴展思維的角度去設定該課程的教學目標和教學方法[5]。

1.2 教學內容設計欠合理

課程內容缺乏新穎性、興趣性和實踐性,教學信息資源匱乏,教學過分依賴書本內容和理論知識的講授,缺乏藥廠實際應用及實際操作方面的內容;同時理論知識與生產實踐相結合程度不夠;另外,在教學內容的廣度、學生興趣培養(yǎng)方面缺乏相應的教學設計,不利于提升學生創(chuàng)新意識與開拓思維。

1.3 教學形式單一

教學形式以課堂教師講授為主,授課方式單一,學生學習興趣不高;工程方面實際生產應用的情景教學方式太少或者沒有,以至于學生對真實藥品生產工程方面內容了解不多;課上學生參與積極性不高。

1.4 考核評價體系不完善

傳統(tǒng)的評價以期末閉卷考試為主,參考平時作業(yè)、出勤等,教學考核知識化太強,不足以支撐學生個人效能、知識能力、學術能力、技術能力和社會能力等核心綜合能力的評估要求,更不足以支撐新工科建設的多元復合型人才培養(yǎng)目標。

總之,傳統(tǒng)教學方式不完全符合培養(yǎng)新工科的新型人才的理念,并不能適應新形勢下對工科人才的實用性和時代發(fā)展的需要,所以高校有必要對制藥工程導論課程進行改革,制定科學合理的教學標準,設計科學創(chuàng)新的教學內容,合理調節(jié)課程設置,創(chuàng)新教學方法和教學手段,完善考核評價體系以適應新時代對制藥工程專業(yè)人才的要求。

2 新工科背景下導論課定位

2.1 新工科內涵

新工科,全稱是新的工程學科或新的工科學科,其中“工科”是本質,“新”是取向,其內涵可以從三個層面來理解。首先是理念新,新工科強調積極應對變化塑造未來,目標理念更高,引領創(chuàng)新,探索不斷變化背景下的工程教育新理念、新結構、新模式、新質量、新體系[6],培養(yǎng)能夠適應時代和未來變化的卓越工程人才。新工科應走出“適應社會”的觀念局限,主動肩負起造福人類、塑造未來的使命責任,強調未來卓越工程師應具備良好的專業(yè)素質、職業(yè)道德、愛國情懷、社會責任感和使命感。另外,多學科共融是新工科的特點,厚基礎、寬知識,集技術、經濟、管理、法規(guī)于一體,培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才,注重培養(yǎng)藥品生產企業(yè)實際應用型同時能夠根據具體情況善于改革創(chuàng)新且有創(chuàng)新能力的人才,在解決復雜工程問題時探索用新方法實現(xiàn)工程目標。操作技能方面應在原人才培養(yǎng)目標的基礎上增添現(xiàn)代管理操作能力目標和開發(fā)新產品新技術目標,旨在為工程建設探索新方法,引領未來制藥行業(yè)發(fā)展新趨勢[7]。再者是途徑新,秉承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調與共享的理念,通過人才培養(yǎng)理念的升華、體制機制的改革以及培養(yǎng)模式的創(chuàng)新應對現(xiàn)代社會的快速變化和未來不確定的變革挑戰(zhàn),開展個性化課程體系、小班化教學、雙導師制等“以學生為中心”的教育模式變革,培養(yǎng)具有深厚數(shù)理基礎和人文素養(yǎng),善于從工程中發(fā)現(xiàn)科學問題,并能運用科學原理解決工程難題、重大問題和國家重大戰(zhàn)略需求的制藥領域未來工程領軍人才;基于多學科交叉、產學研融合是工程科技創(chuàng)新的源泉,是重大工程科技創(chuàng)新的突破點,關鍵核心技術和重大工程創(chuàng)新科技成果的突破大多源于學科交叉;另外以協(xié)調推動新工科專業(yè)結構和人才培養(yǎng)質量提升,建設開放式辦學,創(chuàng)新校企合作的深度和廣度,構建產教融合、校企合作、校校合作的資源集成、多元合作的協(xié)同育人機制[8]。

2.2 新工科背景下制藥工程導論課的教學目標

為適應新工科的教育要求,在結合制藥工程導論課程特點的基礎上,學院對本門課程教學目標進行相應調整。在知識層面,擴展該課程知識的范圍和廣度,傳授的知識不僅包括制藥工程專業(yè)通識知識,還增加前沿技術及未來行業(yè)技術的發(fā)展方向,除了課本及教學大綱要求的內容,該課程還注重生產中實際應用內容,強調理論聯(lián)系實際及靈活運用知識解決實際生產問題能力的培養(yǎng)。由于課時的限制,該門課程在增加知識廣度的同時需要降低知識的深度,要求學生了解制藥工程全范圍通識知識,不必對相關知識點深入了解,同時在知識的內容選擇及設計上充分考慮提高學生學習興趣和專業(yè)思維能力。在意識層面上,該課程通過教學過程中融入思政教育,培養(yǎng)學生熱愛制藥工程專業(yè)并樂于學習與專業(yè)相關的課程,引導學生樹立正確的專業(yè)價值觀,提高學生專業(yè)認同感和專業(yè)使命感,讓學生明確學習方向和路徑,培育主動學習的內在動力[9]。在實際應用方面,該課程要求學生熟悉國內外藥品生產技術的發(fā)展方向,了解當今藥品生產企業(yè)生產技術現(xiàn)狀、存在的問題和實際生產過程,強調課堂理論知識與實踐的結合,啟發(fā)學生利用所學理論知識分析實際生產中的問題并力爭解決的興趣和信心。

總之,制藥工程導論課的教學目標應當由單純的專業(yè)知識傳授向掌握知識體系、了解實際、利用知識、勇于創(chuàng)新的新工科理念的轉變,建立適應未來企業(yè)發(fā)展需要的新型制藥工程人才的培養(yǎng)目標。

3 教學改革

為了實現(xiàn)教學目標,教學團隊按照新工科人才的培養(yǎng)理念重新設定了該門課程的教學內容、教學方法和考核方式。

3.1 教學內容改革

本課程建立交叉融合的課程體系,增加知識內容的多元化設計：教學內容設計注重前沿知識和學科交叉知識融合,注重制藥工程全方面學科知識的廣度及深度的調節(jié),專業(yè)知識突出廣泛性,從藥物研究—工程設計—藥物生產—檢驗整個藥品的生命周期劃分出不同章節(jié),讓學生充分了解藥品生產全過程的基本內容和程序,同時增加相關新知識,開闊學生的眼界。在授課時間安排上,教師縮短課本知識點講述時間,書本內容占用50%課堂時間,其他時間傳授相關前沿技術與新技術、新方法等內容。例如,在制劑生產一章中,除傳統(tǒng)劑型的生產技術作為通識內容介紹外,課堂留出更多時間以示例的形式介紹藥物脂質體、緩控釋技術及靶向技術等在制劑方面的應用;在質量控制章節(jié)中增加計算機互聯(lián)網技術和大數(shù)據在藥品生產質量控制上的應用;在新藥研發(fā)一章中加入計算機在藥物篩選中的應用內容,以提升學生的興趣和新鮮感。

本課程注重實踐創(chuàng)新性課程體系建設：注重專業(yè)教育與創(chuàng)新教育、理論教學與實踐教學的融合,教學團隊結合專業(yè)課程和綜合素質培養(yǎng)目標來設計實踐教學,授課內容緊密聯(lián)系實際應用,把大量工廠實際的示例引入教學過程中,盡量以案例作為知識點的授課形式以代替理論內容講解。充分利用本校中藥制藥廠及附屬醫(yī)院制劑生產車間的條件開展現(xiàn)場教學和實際操作訓練,如教師安排到制劑車間實地講授車間布置設計的內容,中藥生產過程一章的介紹在中藥前處理車間進行,通過實地講授,加深學生印象;另外學生參觀真實的藥廠車間工程設計,提高了他們對課本理論知識的理解程度,提供了實踐實操機會加深學生對產業(yè)化生產的印象;同時課后作業(yè)也結合實際生產情況選題,如廠房設計內容、機械設計等,學生可以與實際生產車間進行對比后提出自己的想法和建議,引導開發(fā)他們的創(chuàng)新思維。

本課程提高課程知識內容的趣味性：增加新事物、新技術、新方法講授,提高學生對制藥工程專業(yè)的興趣度和求知欲。教師可以采用藥害事故、生產實際案例、藥廠勵志故事、新藥偶然發(fā)現(xiàn)等示例,同時結合圖片、笑話等形式呈現(xiàn)教學內容。

課程教學內容及過程與思政教育相結合,厚植學生熱愛國家、熱愛專業(yè),熱愛生產的情懷,培養(yǎng)他們努力學習、任勞任怨的精神,愿意為制藥工程事業(yè)貢獻自己的青春和力量。

3.2 教學方法改革

在教學方法上,學院堅持以學生為中心、以現(xiàn)代教學技術為支撐,借助現(xiàn)代科技手段實現(xiàn)對學生的多元化培養(yǎng),實現(xiàn)從知識本位到知識創(chuàng)造的轉變。

教學團隊創(chuàng)新教學方式,應用互動性、智能化和個性化的教學方式與技術,普及探究式、討論式、參與式教學和混合式學習等教學方法。教師在課上授課更多地插入動畫、圖片、短片內容,充分利用制藥工程虛擬仿真實驗室的優(yōu)勢展現(xiàn)廠房設計、藥品生產過程、質量控制方法等內容;增加實踐教學,學院組織學生參觀藥廠、實習實訓,設置兩次共計4學時的藥廠實地現(xiàn)場講解課程,其中中藥、天然藥物生產內容在中藥生產前處理車間完成,制劑生產章節(jié)在學校附屬醫(yī)院制劑生產車間完成授課。另外教學團隊把課程與線上學習平臺關聯(lián),作業(yè)、提問、討論都在平臺上完成,把課本上沒有的相關擴展知識內容補充到平臺資料中,鼓勵學生課后網上觀看學習;學院還將虛擬仿真教學實驗室課后對學生開放,學生業(yè)余時間也可以在虛擬仿真實驗室學習工廠實際操作流程,了解實際生產過程。

另外,針對該課程知識內容范圍廣的特點,教學團隊采用多教師授課教學形式,組建交叉學科教學團隊,根據教師所從事的研究方向分別安排熟悉章節(jié)授課,充分利用各位教師的知識特點,增加授課內容的精度、廣度和準確度,并精選出重點問題和當今研究發(fā)展熱點內容傳授給學生,提高學習興趣,開闊學生視野。

3.3 考核方式改革

學院采用期末成績與過程成績相結合的考核方式,各占比50%,取消期末閉卷考試形式,以開卷小論文的形式替代,論文題目通常選擇制藥工程方面的現(xiàn)實問題與發(fā)展方向問題。如中藥生產質量控制問題的探討、中藥前處理技術的發(fā)展方向、新型制劑技術的概述等題目,允許學生廣泛查找資料,充分拓展學生思維,考查學生獨立分析問題及靈活解決問題的能力。另外增加過程成績的考評范圍,平時成績不僅僅包括課后作業(yè)、考勤,還包括網絡學習、虛擬實驗室練習、實習見習活動、小組討論發(fā)言等多個方面,考核內容涵蓋學生對該門課的知識掌握程度、學習態(tài)度、興趣度、過程參與度與動手能力等多個方面[10],多元化學生考核評價體系可滿足新工科培養(yǎng)目標的要求。

4 教學改革評價

通過四年的教學改革,筆者搜集了數(shù)據并進行了相應的調研,總結教學改革的效果并進行了相應的評價。

4.1 學生學習效果評價

在知識掌握方面,學生對制藥工程有了全面的了解,特別是專業(yè)前沿技術和實際生產過程操作內容,同時也獲得一些如計算機應用、大數(shù)據、新制藥技術等相關知識,開闊了視野;平時成績提高明顯,期末小論文成績良好,學生掌握的制藥工程知識廣度增加。教師覺得課程改革后學生思維靈活、知識面寬泛,考慮問題更切合實際。

在學習態(tài)度與過程上,筆者通過向學生發(fā)放學情調查表、與學生的訪談等方式進行調查并對教學過程數(shù)據進行歸納和總結,教改后學生上課出勤率由之前的89%提高到98%,過程學習時間如課后上網自學、虛擬實驗室學習等增加了大約一倍,這些反映出學生普遍喜歡并樂于接受新的教學模式;由于采用多學科融合、教學途徑多樣化的教學方式,學生聽課認真,課上提問、課后答疑明顯增多,主動參與課上互動,課堂氣氛活躍,學習的主動性和積極性明顯提高;期末考試形式的變更減輕了以往學生考試死記硬背壓力,培養(yǎng)學生獨立分析問題及理論聯(lián)系實際的能力;思政教育引入教學過程后,學生在內心確立“一切為了社會”的理念,立志為制藥事業(yè)做出自己的貢獻。

在實際應用方面,教師采用大量的藥廠實際應用示例,學生更加切身了解實際藥品生產過程,工廠參觀實習及實操鍛煉提高了學生動手設計能力,同時也增強課本基礎內容與實際生產結合;另外期末開卷小論文考試形式不僅考查了學生書本知識的掌握程度,更加注重提高學生獨立分析問題和解決實際問題的思路及方法。

4.2 教師教學工作評價

由于需要準備制藥工程課程相關的前沿技術及實際工廠應用示例等教學素材,教師備課時長明顯增加,備課時間大約增加30%左右,雖然授課內容的廣度擴大很多,但是學生學習積極性的提高帶動了教師授課熱情和課后備課的積極性,責任心明顯提高。

5 結束語

總之,按照新工科的理念,針對制藥工程導論課程的特點,學院通過設立符合新工科理念的制藥工程導論的培養(yǎng)目標,調整該課程教學內容、教學方法,幾年的實踐體現(xiàn)出較好的教學效果,學生在知識廣度、興趣度、學習意識和興趣、理論結合實際思維等多方面都得到一定的提高,同時也為未來進一步提升該門課程的教學效果奠定了一定的基礎。另外,新工科內涵非常豐富,新工科理念也在不斷發(fā)展,新工科建設是高等工程教育為了應對新一輪科技革命與產業(yè)變革的挑戰(zhàn)而采取的積極行動,將來一定會隨著社會的進步和改革而不斷完善。