制藥工程專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)課程體系的建立

葉 勇

(華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 廣東 廣州 510640)

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制藥工程專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)課程體系的建立

葉 勇

(華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 廣東 廣州 510640)

為了培養(yǎng)制藥工程專業(yè)本科生的實(shí)戰(zhàn)能力，突出專業(yè)優(yōu)勢(shì)，建立了適合理工類高校的制藥工程專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)課程體系。將實(shí)驗(yàn)課程分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)5個(gè)層次，合理分配于各學(xué)期中。通過(guò)特色實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)，如經(jīng)典和現(xiàn)代并用、過(guò)程模擬、和科研結(jié)合、設(shè)立院校基金和建立中試平臺(tái)；采用特色教學(xué)方法，如小班教學(xué)、小組實(shí)驗(yàn)、個(gè)性化教學(xué)和動(dòng)態(tài)教學(xué)，從基本專業(yè)技能、綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力三方面對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，學(xué)生對(duì)專業(yè)綜合知識(shí)的掌握和實(shí)驗(yàn)技能顯著增強(qiáng)，在研究設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力方面顯出突出的優(yōu)勢(shì)。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系較傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)點(diǎn)顯著，為制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)提供良好借鑒。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)； 制藥工程； 創(chuàng)新教學(xué)

0 引 言

1998年以來(lái)，全國(guó)已有200多高校相繼成立的制藥工程專業(yè)，為社會(huì)培養(yǎng)了一大批人才[1]。制藥工程專業(yè)立足于制藥工程技術(shù)人才的培養(yǎng)，是化學(xué)、藥學(xué)與工程學(xué)之間的交叉學(xué)科，因而是聯(lián)系藥學(xué)和工程學(xué)基本理論和實(shí)際應(yīng)用的橋梁[2]。實(shí)戰(zhàn)能力是評(píng)價(jià)本專業(yè)學(xué)生水平的重要指標(biāo)，而該能力是通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程得到培養(yǎng)和提高的[3]。這里的實(shí)驗(yàn)課程不是狹義的理論課的附屬實(shí)驗(yàn)，而是廣義的涵蓋了綜合實(shí)訓(xùn)和研究設(shè)計(jì)性內(nèi)容。然而由于開辦制藥工程專業(yè)的高校類型不同，學(xué)科強(qiáng)弱有較大差異[4]。如理工類高校在工程學(xué)方面較強(qiáng)，藥學(xué)較弱；醫(yī)藥類高校在藥學(xué)方面較強(qiáng)，工程學(xué)較弱；生命科學(xué)院校、師范院校和農(nóng)科院校在基礎(chǔ)學(xué)科如化學(xué)較強(qiáng)，但在藥學(xué)和工程學(xué)方面較弱。因此各類高校制藥工程專業(yè)課程體系也有一定的差異，特別是實(shí)驗(yàn)課程差異較大[5]。根據(jù)制藥工程本科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(擬定中)，制藥工程專業(yè)在基本要求達(dá)到的前提下，可以結(jié)合高校的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，充分體現(xiàn)自身的特色[6]。因此我們結(jié)合本校學(xué)科特點(diǎn)，建立了制藥工程專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)課程體系，為理工類高校制藥工程專業(yè)人才的培養(yǎng)提供借鑒。

1 實(shí)驗(yàn)課程體系的總體布局

制藥工程專業(yè)本科生通過(guò)大學(xué)的四年學(xué)習(xí)，不僅要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，而且要接受系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)[7]。因此對(duì)于本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)，需要結(jié)合其專業(yè)知識(shí)的掌握程度，統(tǒng)籌安排。我們將實(shí)驗(yàn)課程分為五個(gè)層次，各學(xué)期依次進(jìn)行。具體學(xué)時(shí)和學(xué)期分配見(jiàn)表1。

表1 制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程總體安排

大學(xué)第一學(xué)年主要安排基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，如四大化學(xué)和化工原理實(shí)驗(yàn)；第二學(xué)年開始專業(yè)課的教學(xué)，也配套安排相應(yīng)的制藥專業(yè)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行基礎(chǔ)工程相關(guān)實(shí)驗(yàn)；第三學(xué)年要對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)強(qiáng)化，因而實(shí)施綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)；第四學(xué)年要提升學(xué)生的研究設(shè)計(jì)能力，因此開展了系列研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程，并結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)，故而耗時(shí)最久。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是為了培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立自主能力和創(chuàng)造性，其實(shí)驗(yàn)穿插在第二學(xué)年到第四學(xué)年，而不固定在某一學(xué)期。

2 特色實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)

(1) 經(jīng)典和現(xiàn)代并用。目前的制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)多以經(jīng)典藥物為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行合成、分析和藥劑實(shí)驗(yàn)[8]。如阿司匹林合成、槲皮素的提取分離，采用結(jié)晶、萃取等工藝和熔點(diǎn)、紫外等傳統(tǒng)的分析方法，對(duì)于藥物研究和教學(xué)具有一定的代表意義。但是有些藥物制備采用了不少過(guò)時(shí)的分離或合成方法。如氯霉素合成、中藥醇沉工藝等，過(guò)程復(fù)雜，產(chǎn)率低，與實(shí)際應(yīng)用相脫離。由于現(xiàn)代藥學(xué)、化學(xué)和化工技術(shù)的快速發(fā)展，新的藥物和生產(chǎn)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，一些藥物和生產(chǎn)技術(shù)逐漸被淘汰[9]。因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除了保留一些應(yīng)用性廣的代表性藥物實(shí)驗(yàn)外，更要結(jié)合新藥物和新技術(shù)開展。如手性藥物和手性分離技術(shù)、中藥成分超臨界提取技術(shù)、分子蒸餾技術(shù)等的實(shí)驗(yàn)，更符合時(shí)代的進(jìn)步。

(2) 通過(guò)過(guò)程模擬，提高設(shè)計(jì)能力。藥物的反應(yīng)過(guò)程和機(jī)理為我們探究藥物根本和開發(fā)新藥奠定了基礎(chǔ)，但是它們能難通過(guò)直接的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反映[10]。而軟件模擬則可以將它們直觀地展現(xiàn)出來(lái)。我們?cè)谒幬锝Y(jié)合過(guò)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用了Discovery Studio軟件，它可以模擬分子間的相互作用，圖示化分子間的鍵聯(lián)和分子作用力。通過(guò)藥物基團(tuán)的改造，實(shí)現(xiàn)最大的藥物分子間的相互作用。因此可以將該軟件用于創(chuàng)新藥物的設(shè)計(jì)。許多藥物生產(chǎn)過(guò)程也很難進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，其原因是：① 劑型的多樣化，難以面面俱到；② 教學(xué)條件的限制，沒(méi)有各種藥物的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；③ 時(shí)間和經(jīng)費(fèi)的限制，沒(méi)有過(guò)多的教學(xué)時(shí)間和經(jīng)費(fèi)用于各種藥物的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)。而模擬教學(xué)則可以很好地解決這些問(wèn)題[11]。我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程模擬實(shí)驗(yàn)中，采用了Aspen Plus軟件對(duì)蒸餾、萃取等操作進(jìn)行了模擬，可以獲得最佳的反應(yīng)條件；在生產(chǎn)流程模擬實(shí)驗(yàn)中，采用3DS Max軟件，運(yùn)用三維立體技術(shù)，讓學(xué)生切身感受生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際情況。

(3) 結(jié)合科研項(xiàng)目，開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。高校是科研創(chuàng)新的重要場(chǎng)所，每年承擔(dān)大批國(guó)家、省市等各級(jí)科研項(xiàng)目[12]。科研項(xiàng)目為高校培養(yǎng)人才不僅提供了資金和平臺(tái)，還提供了創(chuàng)新思想和創(chuàng)新方法，因此利用科研項(xiàng)目支持和開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是可行之舉。我們每年定期向承擔(dān)科研項(xiàng)目的教師征集創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)題目和需求人數(shù)，及時(shí)向本專業(yè)學(xué)生公布，以便學(xué)生報(bào)名參加。通過(guò)教師面試和學(xué)生的雙向選擇，確定合適的學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)，并在1年后及時(shí)提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)題報(bào)告。

(4) 設(shè)立院校基金，鼓勵(lì)自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)。科研項(xiàng)目為學(xué)生創(chuàng)新提供了良好的支撐，然而承擔(dān)科研項(xiàng)目的教師所能接納的學(xué)生，相對(duì)于全體學(xué)生畢竟為少數(shù)。為了鼓勵(lì)更多學(xué)生創(chuàng)新，作為科研項(xiàng)目的補(bǔ)充，我校設(shè)立了學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目，如學(xué)生研究計(jì)劃、百步梯攀登計(jì)劃等，對(duì)全校學(xué)生開放。學(xué)生自擬課題，自主申請(qǐng)，在教師指導(dǎo)下完成，并在完成后提交成果和結(jié)題報(bào)告。

(5) 建立中試平臺(tái)，強(qiáng)化工程技術(shù)能力。實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目要向生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，需要進(jìn)行中試，而中試平臺(tái)的缺乏一直是高校項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。制藥工程專業(yè)重在產(chǎn)業(yè)化知識(shí)和技能，需要憑借中試這個(gè)橋梁來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此中試平臺(tái)對(duì)制藥工程專業(yè)人才的培養(yǎng)尤其重要[13]。以前中試均由企業(yè)提供，然而企業(yè)以自身產(chǎn)品為基礎(chǔ)，不具備代表性和普遍性。學(xué)校建立中試平臺(tái)，則可以隨時(shí)調(diào)整產(chǎn)品和工藝，從而可以開展多種不同的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生多方面的工程技術(shù)能力。我們基于院校經(jīng)費(fèi)支持，建立了制藥工程技術(shù)中試平臺(tái)，可以在中試規(guī)模開展分離、合成和多種制劑的生產(chǎn)和研制，從而極大地強(qiáng)化了學(xué)生的工程實(shí)踐技能。

3 特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

(1) 小班教學(xué)和小組實(shí)驗(yàn)。由于每年招生人數(shù)較多，采用一起上課的大班化教學(xué)，雖然節(jié)約了時(shí)間，但教學(xué)效果較差。許多學(xué)生抱怨沒(méi)有聽清，或沒(méi)有明白，或沒(méi)有親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。為此，我們開展了小班化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，即將一個(gè)大班分成若干小班，每個(gè)小班又分為若干小組。采用小班授課，小組實(shí)驗(yàn)的方式，保證了學(xué)生都能清楚明白實(shí)驗(yàn)要領(lǐng)，并能親手操作，從而能較好地得到實(shí)驗(yàn)技能的培訓(xùn)。

(2) 個(gè)性化教學(xué)。對(duì)于基礎(chǔ)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)一般采用統(tǒng)一的形式教學(xué)，但研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)采用統(tǒng)一的方法則不能達(dá)到提高學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新能力的目的[14]。由于學(xué)生的興趣、知識(shí)水平、接受能力和動(dòng)手能力均不同，所以這些實(shí)驗(yàn)設(shè)置要因人而異。我們?cè)谶@些實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，采用了個(gè)性化實(shí)驗(yàn)設(shè)置，即采用導(dǎo)師制，由導(dǎo)師對(duì)其所指導(dǎo)的學(xué)生進(jìn)行能力的評(píng)定，然后采用針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)方案，由學(xué)生獨(dú)立完成。這種個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因人而異，每位學(xué)生均能得到良好的鍛煉，各方面的能力均得到明顯提高。

(3) 動(dòng)態(tài)教學(xué)。由于學(xué)生知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能是逐步積累的，對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和研究設(shè)計(jì)性，后一種實(shí)驗(yàn)需要在前一種知識(shí)和技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行，因此需要有明確的教學(xué)計(jì)劃，逐步實(shí)施。但是對(duì)于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)則有所不同，學(xué)生可以邊實(shí)驗(yàn)邊探索，因此不需要固定教學(xué)時(shí)間和地點(diǎn)[15]。我們采用了這種不固定的動(dòng)態(tài)教學(xué)方式進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師對(duì)其實(shí)驗(yàn)進(jìn)展進(jìn)行全程跟蹤。這樣既保證了學(xué)生能夠得到教師的指導(dǎo)，又保證實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)

整個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)分為5個(gè)層次，不同層次實(shí)驗(yàn)其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有所不同，但主要可概括為基本專業(yè)技能、綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力三個(gè)方面。

4.1 基本專業(yè)技能

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)主要用于培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，所以其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)驗(yàn)技能占100%。通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及最終的實(shí)驗(yàn)技能測(cè)試給定學(xué)生成績(jī)。我們采用小班化教學(xué)和小組實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生上課的注意力、實(shí)驗(yàn)的積極性和實(shí)驗(yàn)后的反饋明顯好轉(zhuǎn)，教學(xué)效果明顯提高。

4.2 綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力

綜合設(shè)計(jì)能力反映了本專業(yè)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的綜合運(yùn)用能力，是全方面能力的綜合評(píng)判[16]。因此其評(píng)價(jià)指標(biāo)不僅有實(shí)驗(yàn)知識(shí)的掌握程度、實(shí)驗(yàn)技能熟練程度，而且有研究設(shè)計(jì)水平和創(chuàng)新水平的體現(xiàn)。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)則對(duì)創(chuàng)新水平要求更高，要求有顯著創(chuàng)造性。我們將其評(píng)價(jià)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化，如表2所示。

表2 專業(yè)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

學(xué)生總體能力水平通過(guò)上述四種水平的成績(jī)加權(quán)平均，其權(quán)重因?qū)嶒?yàn)課程目標(biāo)的不同而不同。如對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)和研究設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，各指標(biāo)權(quán)重可均設(shè)為0.25；而創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，其創(chuàng)新指標(biāo)權(quán)重可設(shè)為0.8。

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近幾年對(duì)制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，我們發(fā)現(xiàn)，將專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置為5個(gè)層次，結(jié)合特色內(nèi)容和特色教學(xué)方法，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣增強(qiáng)，主動(dòng)性提高。各類實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，不及格率為0，優(yōu)秀率達(dá)>50%，良好率占>45%。這說(shuō)明實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果明顯提高，學(xué)生創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)。通過(guò)此特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在研究設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力方面顯出突出的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)了他們的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。畢業(yè)生就業(yè)調(diào)查顯示，本專業(yè)的就業(yè)率較高，企業(yè)對(duì)本專業(yè)學(xué)生能力充分認(rèn)可，證明該特色實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)體系具有顯著地優(yōu)越性。

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Establishment of Characteristic Experimental Curriculum System for Pharmaceutical Engineering Specialty

YEYong

(School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

In order to cultivate practical ability of the undergraduates majoring in pharmaceutical engineering, a characteristic experimental curriculum system has been set up by our research as described in this article. The system was suitable for colleges of science and engineering. Experimental courses are divided into five levels, i.e., basic experiment, specialty experiment, comprehensive experiment, research and design experiment, and innovative experiment, and they were rationally allocated in different semesters. Distinguishing experimental content such as combination of the classical and modern experiments, process simulation, being united with scientific research, establishing college foundation and pilot platform were applied by means of featured teaching methods including small class teaching, small group test, individualized teaching and dynamic teaching. The teaching quality was evaluated on three aspects of basic professional skill, comprehensive design ability and innovative ability. The results showed that the teaching obviously strengthened students grasp of professional knowledge and experimental skill, and protruded their ability of research, design and innovation. The experimental teaching system has more advantages than traditional teaching, and provides good reference for talent cultivation of pharmaceutical engineering specialty.

specialty experiment; pharmaceutical engineering; innovative teaching

2014-11-13

華南理工大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目(No.Y1141020)

葉 勇(1969-)，男，安徽寧國(guó)人，博士，教授，制藥工程系主任,主要從事制藥工藝學(xué)教學(xué)和科研。

Tel.: 15011864098; E-mail: yeyong@scut.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2015)11-0176-03